近日，由武漢輕工大學食品學院丁貝貝博士與湖北大學尤俊副教授、張群朝教授合作以“Pseudosolvent Intercalator of Chitin: Self-Exfoliating into Sub-1 nm Thick Nanofibrils for Multifunctional Chitinous Materials”為題，在材料領域頂級期刊AdvancedMaterials（Adv. Mater.2021, 2007596，IF2020=27.398）上發表最新研究成果，報道了一種高效、低能耗、表面性質可調控的甲殼素納米纖維自剝離技術，有望推動食品廢棄資源蝦/蟹殼的產業化應用和湖北水產業食品產業鏈的創新發展。該項研究工作得到了農產品加工與轉化湖北省重點實驗室開放課題資助。
“準溶劑”介導甲殼素納米纖維的自剝離
據了解，我國每年食用后廢棄的蟹、蝦殼約有數十萬噸，這不僅是資源的嚴重浪費，也造成了生活環境的沉重負擔。蝦蟹殼中甲殼素含量高達40%，甲殼素納米纖維是從甲殼素中提取的一維納米材料，具有生物相容、高結晶度（70~85%）、耐溶劑（溶度參數高達41 （J/cm3）0.5）、低熱膨脹系數（10 ppm/K）、可生物降解以及高比表面積等諸多優異性質，在食品醫藥、柔性顯示以及儲能等前沿領域具有廣闊的應用前景。然而，高度有序的多層次結構以及強內聚力（氫鍵、范德華力）使緊密堆積的甲殼素納米纖維難以被剝離。迄今，液相提取甲殼素納米纖維的方法均需要高能耗的強機械后處理（如高壓均質、球磨、細胞破碎等），才能實現納米纖維的液相剝離，成本仍然較高，難以滿足工業化生產要求。
為了攻克高能耗技術瓶頸，本文作者首先設計并定義了甲殼素的“準溶劑”（DMSO/KOH）。“準溶劑”可選擇性破壞甲殼素納米纖維間的強相互作用，削弱內聚力，在避免分子級溶解的前提下促使緊密堆積的納米纖維部分預解離，從而實現甲殼素納米纖維的液相自剝離。該方法無需使用任何強機械處理設備，不僅可從蝦蟹殼中提取長度可調、產率接近100%的超細納米纖維，魷魚骨和筆管同樣適用。與其他方法相比，本報道技術在產率、長徑比、能耗、產能以及結構調控等方面皆具有顯著優勢，這些納米纖維可進一步組裝成具有優異力學性能的納米紙、水凝膠以及氣凝膠等材料，在食品包裝、電子以及能源等領域具有廣泛的潛在應用。
日期：2021-03-25
“準溶劑”介導甲殼素納米纖維的自剝離
據了解，我國每年食用后廢棄的蟹、蝦殼約有數十萬噸，這不僅是資源的嚴重浪費，也造成了生活環境的沉重負擔。蝦蟹殼中甲殼素含量高達40%，甲殼素納米纖維是從甲殼素中提取的一維納米材料，具有生物相容、高結晶度（70~85%）、耐溶劑（溶度參數高達41 （J/cm3）0.5）、低熱膨脹系數（10 ppm/K）、可生物降解以及高比表面積等諸多優異性質，在食品醫藥、柔性顯示以及儲能等前沿領域具有廣闊的應用前景。然而，高度有序的多層次結構以及強內聚力（氫鍵、范德華力）使緊密堆積的甲殼素納米纖維難以被剝離。迄今，液相提取甲殼素納米纖維的方法均需要高能耗的強機械后處理（如高壓均質、球磨、細胞破碎等），才能實現納米纖維的液相剝離，成本仍然較高，難以滿足工業化生產要求。
為了攻克高能耗技術瓶頸，本文作者首先設計并定義了甲殼素的“準溶劑”（DMSO/KOH）。“準溶劑”可選擇性破壞甲殼素納米纖維間的強相互作用，削弱內聚力，在避免分子級溶解的前提下促使緊密堆積的納米纖維部分預解離，從而實現甲殼素納米纖維的液相自剝離。該方法無需使用任何強機械處理設備，不僅可從蝦蟹殼中提取長度可調、產率接近100%的超細納米纖維，魷魚骨和筆管同樣適用。與其他方法相比，本報道技術在產率、長徑比、能耗、產能以及結構調控等方面皆具有顯著優勢，這些納米纖維可進一步組裝成具有優異力學性能的納米紙、水凝膠以及氣凝膠等材料，在食品包裝、電子以及能源等領域具有廣泛的潛在應用。
日期：2021-03-25
