食研讲堂 | 天然高分子基材料构建及应用

2024年7月16日下午，汪怿翔教授在食品科学技术学院邀请下于食品科学技术学院120会议室进行基于纤维素和植物蛋白的功能性材料构建及应用的学术报告。汪怿翔博士，加拿大麦吉尔大学食品科学与农业化学系副教授，先进功能食品包装材料课题组。研究方向为天然高分子基材料的开发，基于对不同天然高分子的结构、构象和相互作用的理解，致力于构建天然高分子基纳米/微米粒子、纳米/微米纤维、复合膜以及水凝胶，并探求材料分子结构与性能之间的相互关系，旨在开发系统的途径促进天然高分子在可降解材料领域的增值应用。汪怿翔博士已发表108篇期刊论文，6个著作章节和1项专利，论文总被引5643次，H指数42，入选全球前2%顶尖科学家榜单。

报告伊始，食品科学技术学院刘石林教授对汪教授的到来表示热烈欢迎。

汪教授提到随着人类社会的发展，环境保护、可持续发展等问题越来越受到关注。传统高分子材料，如塑料、橡胶等，主要由石油化工产品制成，不仅消耗大量化石能源，而且难以降解，给环境带来严重负担。而天然高分子基材料是指以天然高分子物质为原料制成的材料。这些材料通常具有可持续性、生物降解性和环境友好等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。

汪教授从纤维素溶解、天然高分子纳米晶、纳米纤维素和天然高分子水凝胶四方面进行讲解。首先，汪教授团队采用纤维素溶解技术将废纸碎片化制成具有抗菌效果的膜。这种膜可以用于食品包装，提高食品的保质期。并举例讲解了纤维素纳米晶、氧化细菌纤维素、细菌纤维素等天然高分子纳米晶。

汪教授团队通过对枫叶中纳米纤维素的研究，制成食品喷雾剂，处理一些复杂的食品表面，如西兰花，达到表面清洁的效果。此外同时增强了食品包装膜的抗菌性能，通过实验研究发现在光照条件下，产生活性氧，达到抗菌效果。随后，汪教授提到昆虫翅膀上无细菌，因其存在纳米柱结构。应用纳米纤维素采用纳米柱结构，研究抗菌效果发现，3分钟内杀菌效果达到90%，且温度为20℃时，效果更好。其次通过进一步外力实验验证，汪教授团队证明了抗菌效果与纳米柱结构紧密相关，并在此基础上研究了抗菌性与其表面电荷的关系。

报告最后，老师同学们对汪教授的报告进行积极的提问，其中有同学问到：在研究包装材料的时候，纳米纤维应用到膜上会形成一定形状，如果添加到其他纳米材料内反而会增加强度，但他的形态会受到破坏，怎么去解决这一问题呢？汪教授回答到：如果是想达到力学杀菌的效果，最好是添加在表面上。因为纳米很小，如果添加在里面，会被包住，很难暴露出来，我们通过抽滤水的流动，观察是否有更多纳米柱竖起来。

汪教授的讲座为可食用包装领域的研究提供了新的思路，特别是如何使用天然高分子如大麦蛋白来替代合成高分子，从而制造出更环保、更安全的食品包装材料。这将对未来食品包装行业的发展产生深远影响。

文字：王一竹

图文：王一竹

审核人：许宝丹