革新食品保鮮！上海海洋大學(xué)教授研發(fā)出99.999%高效抑菌材料
文章來(lái)源：賢集網(wǎng) 更新時(shí)間：2024-09-18 15:56:59
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上海海洋大學(xué)食品學(xué)院教授謝晶、副教授丁兆陽(yáng)開(kāi)發(fā)出具有增強(qiáng)光動(dòng)力性能的金屬有機(jī)框架材料，能夠在多種環(huán)境下具備高效抑菌和殺菌能力，在實(shí)際應(yīng)用中滅菌率達(dá)到了99.999%，有助于系列功能材料的開(kāi)發(fā)，為食品抑菌保鮮提供新型納米材料平臺(tái)。 一、研究背景與重要性 在當(dāng)今食品行業(yè)中，保鮮技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。食品保鮮業(yè)普遍采用光動(dòng)力失活（PDI）產(chǎn)生活性氧滅菌的冷殺菌法，其中 Ⅱ 型活性氧對(duì)食品中的微生物滅活效果顯著。然而，這種殺菌方法的效果受到多種因素的影響，如氧氣濃度、細(xì)菌類型和自身結(jié)構(gòu)等。因此，設(shè)計(jì)和改進(jìn) Ⅱ 型光動(dòng)力殺菌材料成為了食品保鮮領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題。謝晶教授和丁兆陽(yáng)副教授的研究正是針對(duì)這一關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)，為食品保鮮提供了新的解決方案。 二、材料特性與優(yōu)勢(shì) 1、高效抑菌和殺菌能力 開(kāi)發(fā)出的具有增強(qiáng)光動(dòng)力性能的金屬有機(jī)框架材料在多種環(huán)境下展現(xiàn)出高效的抑菌和殺菌能力，實(shí)際應(yīng)用中的滅菌率高達(dá) 99.999%。這一卓越的性能源于材料的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和組成。金屬有機(jī)框架材料具有高度有序的孔隙結(jié)構(gòu)，能夠有效地吸附和固定活性氧，提高其局部濃度，從而增強(qiáng)殺菌效果。同時(shí)，材料中的光活性成分能夠在光照下產(chǎn)生活性氧，對(duì)細(xì)菌進(jìn)行快速滅活。  2、雙配體策略協(xié)同抗菌 采用雙配體策略研發(fā)的新型光動(dòng)力金屬有機(jī)框架，充分發(fā)揮了卟啉和甘草酸銨的協(xié)同抗菌作用。卟啉具有膜破壞能力，能夠直接攻擊細(xì)菌的細(xì)胞膜，使其結(jié)構(gòu)受損；而甘草酸銨則能抑制細(xì)菌膜合成，從源頭上阻止細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖。兩者結(jié)合，大大增強(qiáng)了材料的抗菌效果，即使在缺乏光照和氧氣的條件下，也能發(fā)揮出色的殺菌作用。 3、提高 Ⅱ 型活性氧產(chǎn)量 通過(guò)充分利用甘草酸銨的特性，大幅提高了 Ⅱ 型活性氧的產(chǎn)量。Ⅱ 型活性氧是光動(dòng)力殺菌的關(guān)鍵物質(zhì)，其產(chǎn)量的增加直接提高了殺菌效果。甘草酸銨能夠與卟啉形成穩(wěn)定的復(fù)合物，增強(qiáng)卟啉的光吸收能力，從而提高 Ⅱ 型活性氧的產(chǎn)生效率。此外，材料的孔隙結(jié)構(gòu)也有助于提高活性氧的擴(kuò)散速度，使其能夠更快速地到達(dá)細(xì)菌表面，發(fā)揮殺菌作用。 4、無(wú)細(xì)胞毒性和金屬逸出 該新型光動(dòng)力抑菌材料無(wú)細(xì)胞毒性、無(wú)金屬逸出，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這意味著該材料在應(yīng)用于食品保鮮時(shí)，不會(huì)對(duì)人體健康造成任何危害，具有良好的生物安全性。材料的無(wú)細(xì)胞毒性主要得益于其選擇的無(wú)毒成分和合理的設(shè)計(jì)。金屬有機(jī)框架材料中的金屬離子通常被有機(jī)配體包裹，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，不易逸出，從而避免了對(duì)人體細(xì)胞的毒性作用。 5、延長(zhǎng)食品貨架期 在實(shí)際應(yīng)用中，雞毛菜的貨架期被延長(zhǎng)了 5 天以上，生鮮魚片的貨架期被延長(zhǎng)了 3 天以上。這一顯著的效果表明，該材料能夠有效地延長(zhǎng)食品的保鮮期，減少食品的浪費(fèi)，提高食品的經(jīng)濟(jì)效益。材料的保鮮作用主要通過(guò)抑制微生物的生長(zhǎng)和繁殖來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，材料還能夠保持食品的營(yíng)養(yǎng)成分和口感，提高食品的品質(zhì)。  三、應(yīng)用前景與影響 1、食品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用 為食品抑菌保鮮提供了新型納米材料平臺(tái)。該材料可以廣泛應(yīng)用于水果、蔬菜、水產(chǎn)品等多種食品的保鮮，有效抑制微生物的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)食品的貨架期。這將為食品行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇，提高食品的質(zhì)量和安全性，滿足消費(fèi)者對(duì)新鮮、健康食品的需求。例如，在水果保鮮中，該材料可以防止水果表面的細(xì)菌滋生，延緩水果的腐爛速度，保持水果的新鮮度和口感。在水產(chǎn)品保鮮中，材料可以抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，減少水產(chǎn)品的異味和變質(zhì)，延長(zhǎng)水產(chǎn)品的保質(zhì)期。 2、、材料科學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn) 這項(xiàng)研究通過(guò)最大限度地利用配體的協(xié)同效應(yīng)和個(gè)體特性實(shí)現(xiàn) “1+1>2”，為金屬有機(jī)框架設(shè)計(jì)的功能化提供了新方法。這一創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念將為材料科學(xué)領(lǐng)域的研究提供新的思路和借鑒，推動(dòng)新型功能材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。未來(lái)，可能會(huì)有更多基于這種設(shè)計(jì)策略的高性能材料涌現(xiàn)，為各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展提供支持。例如，在環(huán)境治理領(lǐng)域，類似的材料可以用于吸附和降解污染物，凈化環(huán)境；在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，材料可以作為藥物載體，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。 3、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益 該研究成果的應(yīng)用將帶來(lái)顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。在社會(huì)方面，延長(zhǎng)食品的貨架期可以減少食品浪費(fèi)，提高食品資源的利用效率，有助于解決全球糧食短缺問(wèn)題。同時(shí)，安全、高效的食品保鮮技術(shù)也能夠保障人們的飲食健康，提高生活質(zhì)量。在經(jīng)濟(jì)效益方面，食品保鮮技術(shù)的提升可以降低食品行業(yè)的成本，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。此外，新型材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用還將帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造更多的就業(yè)機(jī)會(huì)。 總之，上海海洋大學(xué)食品學(xué)院謝晶教授和丁兆陽(yáng)副教授開(kāi)發(fā)的具有增強(qiáng)光動(dòng)力性能的金屬有機(jī)框架材料是一項(xiàng)具有重大突破的研究成果。它不僅在食品保鮮領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，還為材料科學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。相信在未來(lái)，這一研究成果將為人們的生活帶來(lái)更多的便利和福祉。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_557675.html 來(lái)源：賢集網(wǎng) 著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。 |
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