アルギン酸塩ベースの機能性ナノコンポジットフィルムの機械的特性、水蒸気バリア性、紫外線バリア性、抗菌性に及ぼすCuS補強の効果

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Int. J. Biol. Macromol..2020 Jul;S0141-8130(20)33846-0. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.092.Epub 2020-07-14.

アルギン酸塩ベースの機能性ナノコンポジットフィルムの機械的特性、水蒸気バリア性、紫外線バリア性、抗菌性に及ぼすCuS補強の効果

Effect of CuS reinforcement on the mechanical, water vapor barrier, UV-light barrier, and antibacterial properties of alginate-based composite films.

Swarup Roy
Jong-Whan Rhim

PMID: 32679325 DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.092.

抄録

硫化銅ナノ粒子(CuSNP)を溶液鋳造法で導入してアルジネート系機能性ナノコンポジットフィルムを作製し、その特性を評価した。ナノコンポジット膜の光学的特性，機械的特性，水蒸気バリア性，表面濡れ性，熱安定性を試験した。また、アルギン酸塩/CuSNP複合膜の抗菌活性を食中毒菌である大腸菌及びL. monocytogenesに対して評価した。形態学的試験の結果、アルジネートマトリックス中にCuSNPが均一に分布していることが確認された。CuSNPを0.5wt%添加することで、アルジネート系フィルムのUVバリア性、疎水性、機械的強度、水蒸気バリア性が向上したが、熱安定性には大きな影響を与えなかった。アルギン酸塩/CuSNPナノ複合膜はグラム陰性菌（大腸菌）に対して明らかな抗菌活性を示したが，Garm陽性菌（L. monocytogenes）の増殖速度はわずかに遅くなった．物理的および機能的特性が大幅に改善されたアルギン酸塩/CuSNPナノコンポジットフィルムは、アクティブな食品包装用途への高い可能性を持っています。

Alginate-based functional nanocomposite films were prepared by the incorporation of copper sulfide nanoparticles (CuSNP) using a solution casting method and characterized their properties. The optical, mechanical, water vapor barrier, surface wetting, and thermal stability properties of the nanocomposite films were tested. The antibacterial activity of the alginate/CuSNP composite film was evaluated against foodborne pathogenic bacteria, E. coli and L. monocytogenes. The morphological test showed that the CuSNP were evenly distributed in the alginate matrix. The addition of 0.5 wt% of CuSNP improved the UV-barrier, hydrophobicity, mechanical strength, and water vapor barrier properties of the alginate-based film; however, the thermal stability was not significantly influenced. The alginate/CuSNP nanocomposite film showed evident antibacterial activity against the Gram-negative (E. coli) bacteria, but only slightly slowed the growth rate of the Garm-positive (L. monocytogenes) bacteria. The alginate/CuSNP nanocomposite films with significantly improved physical and functional properties have a high potential for active food packaging applications.