多糖纳米填料对复合可食用膜机械、阻隔性能的影响规律及相关机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871846
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2001.食品原料学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Inorganic nano-fillers could form well dispersed percolation networks with synthetic polymer film matrices and bring ideal ‘tortuosity path’ due to their strong absorbability and high impermeability, which could endow packaging films with excellent mechanical strength and barrier performance. However, the traditional percolation network model and the improvement in mechanical properties and barrier performances faced with many challenges when aiming at edible films because of the complexity of self-structures and interactions between natural biopolymer-based nano-fillers and film-forming. The objective of this project was to systematically analyze the influences of physical forms, charge characteristics, and crystal structures of polysaccharide nano-fillers’on the macromolecule conformation, the interface morphology, the dispersing status of polysaccharide nano-fillers within film matrices. The corresponding percolation network models based on filler properties and filler-matrix interactions were then designed and built according to the above analyses. based on these models and the mechanical properties and barrier performances of the correspending nanocomposite edible films, the influences of polysaccharide nano-fillers’ physicochemical properties, interactions between polysaccharide nano-fillers and film-forming matrices, and coexisting competitive relationships between fillers and plasticizers on the mechanical properties and barrier performances would be comprehensively elucidated. Information obtained from this project would be critical to the design of high-performance polysaccharide nano-fillers-based nanocomposite edible films, and would promote large-scale application of edible film as a substitution of traditional plastic packaging films in real prctice.
无机纳米填料强的吸附性和高的不可渗透性使其与合成高聚物膜基质间可形成分散良好的渗透网络结构并带来理想的“弯曲路径”,赋予包装膜优异的机械强度和阻隔性能。但当以可食用为目标时,同为生物大分子的纳米填料与成膜基质自身结构及其相互作用的复杂性使传统的渗透网络模型及预期的机械、阻隔性能改善受到诸多挑战。据此,本课题拟以系统分析不同物理形态、电荷特性、结晶结构的多糖纳米填料复合对可食用膜基质高分子构象、界面形态及基质中填料聚集分散、定向非定向分布模式的影响为基础,构建基于填料特性及填料-基质相互作用的差异化渗透网络结构模型,结合复合可食用膜机械、阻隔性能的实测数据,全面阐明多糖纳米填料物化形态、填料-成膜基质间相互作用强度以及填料与增塑剂共存竞争关系对膜机械、阻隔性能的影响规律及机制。为高性能多糖纳米填料复合可食用膜的高效制备以及推进可食用膜真正替代传统塑料包装、实现大规模应用提供理论依据。

结项摘要

无机纳米填料强的吸附性和高的不可渗透性使其与合成高聚物膜基质间可形成分散良好的渗透网络结构并带来理想的“弯曲路径”,赋予包装膜优异的机械强度和阻隔性能。但当以可食用为目标时,同为生物大分子的纳米填料与成膜基质自身结构及其相互作用的复杂性使传统的渗透网络模型及预期的机械、阻隔性能改善受到诸多挑战。在项目实施的过程中,首先通过控制纤维素的来源及水解条件制备了一系列结构差异明显的纤维素纳米晶(cellulose nanocrystals,CNC),并将上述CNC以不同添加量添加至多糖膜中得到可完全降解的纳米复合膜。确定了CNC的结构特性和添加量的变化对CNC的分散状态及其与基质间的相互作用的影响情况,并详细表征了CNC的添加对复合膜应用性能的影响规律。通过实验测定结果及Halpin–Kardos和Ouali理论模型的预测结果,初步分析了多糖复合膜机械性能显著提升的机制。其次,以加工过程中胶原纤维结构变化重组规律研究为基础,确定pH及热处理改变胶原纤维溶胀、解聚的规律,不溶性微米/纳米纤维素、可溶性多糖与胶原纤维共混网络改善胶原纤维膜机械性能的机制,同时,针对化学交联剂戊二醛处理带来的胶原纤维膜延展性的不足,通过考察两种天然蛋白交联剂原花青素和谷氨酰胺转氨酶的作用效果,确定了最优交联策略;进一步,明胶具有良好的成膜性,可以作为塑料基材的替代品,但在应用于食品包装时缺乏足够的耐水性来抵抗较高的湿度。将玉米醇溶蛋白进行定制化设计,确定了玉米醇溶蛋白在提升明胶膜疏水性能上的提升效果,并且创新了一种在乙醇体系中添加TG酶的技术,进一步获得了疏水性能的提升。本研究结果可为合理利用多糖/蛋白填料强化可食用膜基质提供了理论基础,同时也在一定程度上推进了可食用膜替代传统塑料包装膜、实现大规模应用的步伐。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
戊二醛添加顺序对胶原蛋白肠衣膜品质的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    食品与生物技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐菲菲;许健;刘飞;陈茂深;夏熠珣;钟芳
  • 通讯作者:
    钟芳
Improvement in physicochemical properties of collagen casings by glutaraldehyde cross-linking and drying temperature regulating
戊二醛交联及干燥调温改善胶原蛋白肠衣理化性能
  • DOI:
    10.1016/j.foodchem.2020.126404
  • 发表时间:
    2020-07-15
  • 期刊:
    FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Chen, Chi;Liu, Fei;Zhong, Fang
  • 通讯作者:
    Zhong, Fang
Enhancing the prebiotic effect of cellulose biopolymer in the gut by physical structuring via particle size manipulation
通过粒径控制的物理结构增强纤维素生物聚合物在肠道中的益生元作用
  • DOI:
    10.1016/j.foodres.2019.108935
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    FOOD RESEARCH INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Nsor-Atindana, John;Zhou, Ya Xing;Zhong, Fang
  • 通讯作者:
    Zhong, Fang
Effect of transglutaminase crosslinking on solubility property and mechanical strength of gelatin-zein composite films
转谷氨酰胺酶交联对明胶-玉米醇溶蛋白复合膜溶解性能和机械强度的影响
  • DOI:
    10.1016/j.foodhyd.2021.106649
  • 发表时间:
    2021-02-12
  • 期刊:
    FOOD HYDROCOLLOIDS
  • 影响因子:
    10.7
  • 作者:
    Ahammed, Shabbir;Liu, Fei;Zhong, Fang
  • 通讯作者:
    Zhong, Fang
Development of (5-(4,6-dichlorotriazinyl) aminofluorescein) DTAF-labelled polysaccharides for characterization of microstructure and phase distribution of composite hydrogel visualization of hydrogels using CLSM
开发 (5-(4,6-二氯三嗪基) 氨基荧光素) DTAF 标记的多糖,用于使用 CLSM 表征复合水凝胶的微观结构和相分布
  • DOI:
    10.1016/j.fbio.2021.100909
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    FOOD BIOSCIENCE
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Khin Myat NOE.;Ahammed Shabbir;Zhong Fang
  • 通讯作者:
    Zhong Fang

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其他文献

改进型径向流磁流变阀压降特性研究
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    丁孺琦
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡国良;钟芳
  • 通讯作者:
    钟芳
高载量微胶囊化棕榈仁油粉末油脂的制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马菲菲;钟芳;李玥;徐菲菲
  • 通讯作者:
    徐菲菲
不同分离方法对大米淀粉理化性质的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李玥;牟伯中;罗昌荣;钟芳
  • 通讯作者:
    钟芳
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    10.13652/j.issn.1003-5788.2016.07.030
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品与机械
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁蓉;钟芳;王浩;张美龄
  • 通讯作者:
    张美龄

其他文献

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钟芳的其他基金

纳米载体中脂溶性营养素的跨膜机制及分子代谢机制研究
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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