纳米材料基于其特殊的尺寸效应和表面效应，已广泛应用于食品、药品、化妆品等多个领域。淀粉作为生物材料是创造纳米元素的常见模型，目前主要通过水解、纳米沉淀和交联等方法来制备淀粉纳米颗粒（snps），但这些方法仍需存在不足，包括耗时长、化学试剂污染和制备的snps分散性较差等问题。芬顿反应作为一种创新绿色降解技术，广泛用于降解有机物，而超声的引入可以显著提高效率。近日，我院单杨院士团队在中科院一区top期刊international journal of biological macromolecules（if: 8.2）发表题为“how to effectively and greenly prepare multi-scale structural starch nanoparticles for strengthening gelatin film (ultrasound-fenton system)”的研究性论文。我院2021级硕士研究生谢颖为该论文的第一作者，单杨院士和丁胜华研究员为通讯作者，湖南大学生物学院隆平分院为第一单位，湖南省农业科学院农产品加工研究所为第二单位。该研究获国家自然科学基金项目（32272257）、湖南省科技人才托举工程-中青年优秀科技人才培养计划（2023tj-z01）、长沙市杰出创新青年培训计划（kq2009082）、湖南省自然科学基金项目（2022jj30330）和湖南省农业科技创新项目（2022cx44）资助。
本研究通过超声-芬顿体系高效绿色制备snps，结果表明该体系显著提高了snps的制备效率和分散性（p < 0.05），当超声-芬顿体系反应45 min时可获得大小均匀（50-90 nm）、高分散性 (pdi= 0.263) 和低分子量（mn 7.91×105 da）的snps；xrd、ft-ir和saxs多尺度结构联合分析表明，超声-芬顿体系自上而下降解淀粉的非结晶区和结晶区，导致原层状结构淀粉的崩塌和snps的形成。此外，具有纳米尺寸和增强性能的snps可作为纳米填料显著改善多糖基包装材料的性能，但在蛋白质基膜中应用研究较少。因此，本研究通过添加不同尺寸大小的snps (50-90 nm/100-180 nm)来验证其对明胶薄膜结构和性能的改善作用，结果表明，g-snp3薄膜（含50-90 nm的snps）表现出更优异的防紫外、水蒸气、氧气和二氧化碳的阻隔性能和拉伸性能。其中，g-5%snp3薄膜的抗拉强度分别比g薄膜和g-5%snp2薄膜（含100-180nm的snps）提高了156%和6%。因此，本研究为高效绿色制备纳米材料及设计具有优异性能的复合薄膜提供了一种参考策略。
超声-芬顿体系制备snps的作用机制 (a)，明胶与不同大小的snps 相互作用形成复合膜的示意图 (b)。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.125848