华南理工大学孙大文院士课题组：纳米复合水凝胶包装用于减缓生物制品在常温运输下的降解

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编辑：陈敏/ 主编：张大川、蒋羽鸽/ 学术顾问：寇兴然

华南理工大学孙大文院士课题组：纳米复合水凝胶包装用于减缓生物制品在常温运输下的降解

●近日，华南理工大学现代食品工程研究中心孙大文院士团队以“Minimizing polyphenols and enzymes degradation using hydrogel packaging with combined evaporative and daytime radiative cooling functions during ambient transportation”为题，在《Food Chemistry》（影响因子：8.8）期刊发表了研究性论文（DOI：10.1016/j.foodchem.2023.137804）。华南理工大学孙大文院士为本文唯一通讯作者。

图1. 纳米复合水凝胶包装通过太阳反射和被动式制冷功能减缓生物制品在常温运输的降解

成果介绍

在一些欠发达国家和地区，由于缺乏冷链系统或电力供给，生物制品在运输过程中易受太阳辐射或温度波动的影响而降解。本研究以聚丙烯酰胺为单体，聚乙烯醇为乳化剂，纳米颗粒为光谱调节剂，并以浇铸的方式通过自由基聚合反应合成了适于西林瓶尺寸的纳米复合水凝胶包装（NPs@PAAm/PVA），旨在构建一种具有高效太阳反射和被动式制冷功能的纳米复合水凝胶包装用于生物制品的常温运输（图1）。以装有花青素或胰蛋白酶的西林瓶为研究对象，在室外评估了不同包装对西林瓶的冷却性能以及生物制品的品质变化（图2）。实验结果发现，以花青素为对象，空白组的平均温度从26.2℃升至46.8℃，花青素含量下降了62%，说明了花青素容易在强太阳光和高温条件下降解，然而NPs@PAAm/PVA组的平均温度稳定在26.8℃，花青素含量没有显著变化，这主要得益于NPs@PAAm/PVA的高效太阳反射和被动式制冷功能。同理，以胰蛋白酶为对象，空白组的平均温度从26.3℃升至48.7℃，胰蛋白酶的降解指数较高，而NPs@PAAm/PVA组的平均温度稳定在26.6℃，胰蛋白酶的降解指数接近于零，说明了NPs@PAAm/PVA能有效减少花青素和胰蛋白酶在常温强光运输下的降解。该研究提出的纳米复合水凝胶包装为生物制品常温运输提供了新渠道，以期促进食品、材料、能源等领域的相关研究或应用。

图2.（a）用于评估在室外太阳辐射下（~700 W m-2, 30% RH）不同包装处理西林瓶的温度变化的装置示意图。（b）不同包装处理的西林瓶图片。（c）不同包装处理对装有花青素的西林瓶表面温度的影响，以及（d）相应的花青素含量的影响。（e）不同包装处理对装有胰蛋白酶的西林瓶表面温度的影响，以及（f）相应的胰蛋白酶降解程度的影响

参考文献

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.137804

专家/团队介绍

孙大文（Da-Wen Sun）教授，中国致公党中央委员，中国侨联特聘专家，国务院侨务办公室专家咨询委员会委员。欧洲科学院（欧洲人文和自然科学院）院士，爱尔兰皇家科学院院士，波兰科学院院士，国际食品科学院院士，国际农业与生物系统工程科学院院士，国际制冷科学院院士。国际著名期刊《Food and Bioprocess Technology》创刊者和主编。

荣获国际农业与生物系统工程委员会（CIGR）杰出奖，英国皇家机械工程师学会“食品工程师年度人物”，凤凰卫视“影响世界华人大奖”，国际食品保护协会“冷冻食品基金会冷冻研究奖”，国际工程与食品协会终身成就奖，“CIGR荣誉主席”等多项国际大奖，2015年至2022年连续8年荣获科睿唯安全球“高被引科学家”称号。

在世界著名杂志和国际会议上发表了1000篇论文，出版专著17部，共有736篇论文被SCI收录（Web of Science统计的学术h指数为118，SCOPUS统计的学术h指数为126，Google Scholar 统计的学术h指数为150）。71篇论文入选ESI农学“高被引论文”，全球排名第一位（2020.01）。

2011年底起回到华南理工大学工作以来，迄今为止（2023年07月）在Web of Science网站上可以检索到的文章中，共有342篇是以华南理工大学食品科学与工程学院作为第一作者单位的论文，其中高被引论文50篇，JCR一区论文285篇，影响因子大于6的131篇。高被引论文数占华南理工大学全校和食品科学与工程学院的比例分别为11%和70%。其中2篇入选中国百篇最具影响国际学术论文，为华南理工大学唯一入选的两篇论文。

授权中国发明专利63件，美英日等发明专利10件，申请国际PCT专利9项。2019年至2022年连续四年每年培养科睿唯安全球“高被引科学家”2人。荣获2014年度广东省科学技术奖一等奖（排名第二），2016年度教育部科技进步奖二等奖（排名第一），2018年度中国轻工业联合会科学技术进步奖一等奖（排名第二），2018年度广东省科技进步奖一等奖（排名第一），2020年度安徽省科技进步奖二等奖（排名第三）。