革新食品保鲜！上海海洋大学教授研发出99.999%高效抑菌材料 -山东化工网

革新食品保鲜！上海海洋大学教授研发出99.999%高效抑菌材料

文章来源：贤集网更新时间：2024-09-18 15:56:59

上海海洋大学食品学院教授谢晶、副教授丁兆阳开发出具有增强光动力性能的金属有机框架材料，能够在多种环境下具备高效抑菌和杀菌能力，在实际应用中灭菌率达到了99.999%，有助于系列功能材料的开发，为食品抑菌保鲜提供新型纳米材料平台。

一、研究背景与重要性

在当今食品行业中，保鲜技术的发展至关重要。食品保鲜业普遍采用光动力失活（PDI）产生活性氧灭菌的冷杀菌法，其中 Ⅱ 型活性氧对食品中的微生物灭活效果显著。然而，这种杀菌方法的效果受到多种因素的影响，如氧气浓度、细菌类型和自身结构等。因此，设计和改进 Ⅱ 型光动力杀菌材料成为了食品保鲜领域的关键问题。谢晶教授和丁兆阳副教授的研究正是针对这一关键问题展开，为食品保鲜提供了新的解决方案。

二、材料特性与优势

1、高效抑菌和杀菌能力

开发出的具有增强光动力性能的金属有机框架材料在多种环境下展现出高效的抑菌和杀菌能力，实际应用中的灭菌率高达 99.999%。这一卓越的性能源于材料的独特结构和组成。金属有机框架材料具有高度有序的孔隙结构，能够有效地吸附和固定活性氧，提高其局部浓度，从而增强杀菌效果。同时，材料中的光活性成分能够在光照下产生活性氧，对细菌进行快速灭活。

2、双配体策略协同抗菌

采用双配体策略研发的新型光动力金属有机框架，充分发挥了卟啉和甘草酸铵的协同抗菌作用。卟啉具有膜破坏能力，能够直接攻击细菌的细胞膜，使其结构受损；而甘草酸铵则能抑制细菌膜合成，从源头上阻止细菌的生长和繁殖。两者结合，大大增强了材料的抗菌效果，即使在缺乏光照和氧气的条件下，也能发挥出色的杀菌作用。

3、提高 Ⅱ 型活性氧产量

通过充分利用甘草酸铵的特性，大幅提高了 Ⅱ 型活性氧的产量。Ⅱ 型活性氧是光动力杀菌的关键物质，其产量的增加直接提高了杀菌效果。甘草酸铵能够与卟啉形成稳定的复合物，增强卟啉的光吸收能力，从而提高 Ⅱ 型活性氧的产生效率。此外，材料的孔隙结构也有助于提高活性氧的扩散速度，使其能够更快速地到达细菌表面，发挥杀菌作用。

4、无细胞毒性和金属逸出

该新型光动力抑菌材料无细胞毒性、无金属逸出，符合国家标准。这意味着该材料在应用于食品保鲜时，不会对人体健康造成任何危害，具有良好的生物安全性。材料的无细胞毒性主要得益于其选择的无毒成分和合理的设计。金属有机框架材料中的金属离子通常被有机配体包裹，形成稳定的结构，不易逸出，从而避免了对人体细胞的毒性作用。

5、延长食品货架期

在实际应用中，鸡毛菜的货架期被延长了 5 天以上，生鲜鱼片的货架期被延长了 3 天以上。这一显著的效果表明，该材料能够有效地延长食品的保鲜期，减少食品的浪费，提高食品的经济效益。材料的保鲜作用主要通过抑制微生物的生长和繁殖来实现。同时，材料还能够保持食品的营养成分和口感，提高食品的品质。

三、应用前景与影响

1、食品保鲜领域的应用

为食品抑菌保鲜提供了新型纳米材料平台。该材料可以广泛应用于水果、蔬菜、水产品等多种食品的保鲜，有效抑制微生物的生长，延长食品的货架期。这将为食品行业带来新的发展机遇，提高食品的质量和安全性，满足消费者对新鲜、健康食品的需求。例如，在水果保鲜中，该材料可以防止水果表面的细菌滋生，延缓水果的腐烂速度，保持水果的新鲜度和口感。在水产品保鲜中，材料可以抑制细菌的生长，减少水产品的异味和变质，延长水产品的保质期。

2、、材料科学领域的贡献

这项研究通过最大限度地利用配体的协同效应和个体特性实现 “1+1>2”，为金属有机框架设计的功能化提供了新方法。这一创新的设计理念将为材料科学领域的研究提供新的思路和借鉴，推动新型功能材料的开发和应用。未来，可能会有更多基于这种设计策略的高性能材料涌现，为各个领域的发展提供支持。例如，在环境治理领域，类似的材料可以用于吸附和降解污染物，净化环境；在生物医药领域，材料可以作为药物载体，实现精准治疗。

3、社会和经济效益

该研究成果的应用将带来显著的社会和经济效益。在社会方面，延长食品的货架期可以减少食品浪费，提高食品资源的利用效率，有助于解决全球粮食短缺问题。同时，安全、高效的食品保鲜技术也能够保障人们的饮食健康，提高生活质量。在经济效益方面，食品保鲜技术的提升可以降低食品行业的成本，提高企业的竞争力。此外，新型材料的开发和应用还将带动相关产业的发展，创造更多的就业机会。

总之，上海海洋大学食品学院谢晶教授和丁兆阳副教授开发的具有增强光动力性能的金属有机框架材料是一项具有重大突破的研究成果。它不仅在食品保鲜领域具有广阔的应用前景，还为材料科学的发展做出了重要贡献。相信在未来，这一研究成果将为人们的生活带来更多的便利和福祉。

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