2021 창조 미래 디자인 콘테스트:지속 가능한 기술/미래 에너지 부문 우승자 — 다기능 Bionanocomposite 과일 코팅

다기능 바이오나노복합 과일 코팅

Sylvia Jung, Nancy Cui, Neethu Pottackal, Pulickel M. Ajayan, Muhammad M. Rahman Rice University Houston, TX

HP 워크스테이션 우승자

기아와 만성 영양 결핍은 전 세계적으로 8억 명이 넘는 사람들에게 영향을 미치고 있으며 전 세계적으로 생산되는 식량의 3분의 1이 낭비되고 있습니다. 이것은 재배된 작물의 거의 40~50%가 낭비되는 신선한 농산물에서 특히 분명합니다. 이 폐기물을 줄이면 15%만 줄여도 2,500만 명을 더 먹일 수 있기 때문에 엄청난 잠재력이 있습니다.

상업적 기술 중에서 부패하기 쉬운 농산물을 보존하는 가장 일반적인 방법은 지방산 기반 방부제로 인공 코팅을 적용하는 왁스 칠입니다. 그러나 세척성이 없고 잠재적으로 독성이 있는 화합물이 존재하기 때문에 인간의 건강과 환경에 부정적인 영향을 미칠 위험이 있습니다.

여기에 설명된 솔루션은 쉽게 구할 수 있는 저렴하거나 폐 생체 재료로 만든 다기능, 단백질 기반, 등각 나노복합체 코팅입니다. 코팅은 재료 유연성, 식용성, 세척성, 유효성, 생분해성 및 외관과 같은 여러 보존 요구 사항을 충족하는 특성의 조합을 제공합니다.

코팅은 주로 계란 흰자에서 추출한 폴리(알부멘) 단백질과 목재 펄프에서 추출한 셀룰로오스 나노결정과 다양한 기타 생체 적합성 변형제로 구성됩니다. 그것의 합성은 강하고 식용 가능한 막을 형성하는 난백 단백질, 난황 및 글리세롤의 조합으로 시작됩니다. 커큐민을 추가하면 미생물 성장을 줄이고 미세 환경에서 최적의 가스 교환을 허용하는 항균 및 항산화 특성이 향상되어 신선도를 유지하기 위해 산소가 감소하고 이산화탄소가 증가합니다. 셀룰로오스 나노결정은 물과 기체 투과성을 더욱 감소시킵니다.

보존 연구에 따르면 구매 후 8-11일 후에 코팅되지 않은 모든 과일은 효소에 의해 갈변되고 부패하는 반면 코팅된 샘플은 일주일 이상 외관과 견고함을 유지했습니다. 시험관 연구는 코팅의 식용성을 확인했습니다. 왁스 코팅과 달리 코팅은 쉽게 세척할 수 있고 광택 있는 시각적 외관을 제공합니다. 가공이 용이하여 저비용 대량 생산 가능성이 높습니다.

이 발명은 2025년까지 6억 7,900만 달러에 이를 것으로 추산되는 식용 포장 시장의 잠재력을 포착할 수 있습니다. 유기농 농산물에 대한 프리미엄 비용을 17~65% 완화하고 건강에 민감한 소비자에게 저렴한 대안을 제공할 가능성이 있습니다.

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