近日，理学院农业智能自组装先进材料团队吴贺君教授在国际知名期刊Food Chemistry: X（中科院1区Top，IF=8.2）在线发表题为 “Preparation and characterization of shrimp shell powder enhanced peach gum/sodium alginate ternary composite films”的高水平研究论文。理学院生物与医药2024级硕士研究生王琳为论文第一作者、吴贺君教授为通讯作者。论文研究工作得到国家自然科学基金、四川省科技计划以及大学生创新创业训练项目等项目资助。

研究背景

随着全球水产品加工业的快速发展，虾类加工每年产生的虾壳废弃物约为600万吨。这些废物大部分通常被填埋或直接丢弃，不仅造成严重的环境负担，而且是对生物质资源的重大浪费。虾壳是虾加工的主要副产品，富含几丁质(约20-30%)、碳酸钙(约30-50%)和蛋白质等功能成分。因此，虾壳粉（shrimp shell powder, SSP）可被视为一种低成本、易获得的生物填料用于聚合物基复合材料的共混增强。桃胶（peach gum, PG）是一种富含多糖的天然亲水性胶体，具有良好的成膜能力、附着力和一定的生物活性。海藻酸钠（sodium alginate, SA）由于其优异的成膜性能、凝胶特性以及与多价阳离子交联的能力，已被广泛应用于制备可食用薄膜和活性包装材料。虽然以前的研究利用纯化的单一组分如几丁质、壳聚糖或碳酸钙来增强和修饰多糖膜，但直接使用未经纯化的天然SSP作为有机-无机复合生物填料的研究仍然很少。

在本课题组前期研究的基础上，本研究引入废弃虾壳粉为生物质填料，采用流延法制备桃胶多糖-海藻酸钠三元复合薄膜。系统研究了SSP添加量对复合薄膜结构、理化和功能特性的影响。此外，还评估了复合薄膜对鲜切梨在保鲜方面的实际应用效果。

结论与展望

本研究成功制备了SSP/PG/SA三元复合膜，系统研究了SSP对薄膜综合性能的影响机制。结果表明，SSP作为一种天然、低成本的生物增强剂，通过离子交联、氢键相互作用和物理填充等多重机制，显著优化了PG/SA复合膜的结构与性能。SSP表面丰富的氨基、羟基及碳酸钙组分可与PG/SA基质通过离子交联与氢键相互作用，有效增强界面结合，促进致密网络结构的形成。SSP的加入提高了复合膜的拉伸性能、热稳定性和阻隔性能，并使其表面由亲水性向疏水性转变，含水量、水溶性和吸水率显著降低，同时薄膜的紫外屏蔽能力与不透明度显著增强。适量SSP可在基质中均匀分散并形成稳定交联网络，而过量添加则易引起团聚与性能下降。当SSP添加量为6 wt%时，复合膜综合性能相对较好，其拉伸强度相比于纯多糖膜提高约55%，水蒸气透过系数和氧气透过系数分别降低60%和67%，同时能够有效将鲜切梨失重率降低至10.33%，抑制褐变并延缓可溶性固形物和pH值的变化。本研究证实了SSP作为一种天然有机-无机复合的生物填料，可有效提升桃胶/海藻酸钠复合膜的综合性能，在鲜切梨等果蔬保鲜包装领域具有良好的实际应用效果。本研究为废弃虾壳等水产加工副产物的资源化利用与多糖基复合膜的共混改性提供了行之有效的技术路径与理论研究参考。

图1 论文图文摘要

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.fochx.2026.103941