식품 포장 응용 분야에 잠재적으로 사용하기 위해 젤라틴으로 안정화된 CuO 나노입자의 합성

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 12843(2022) 이 기사 인용

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본 연구에서는 젤라틴 안정화 구리 산화물 나노입자의 합성 방법이 개발되었습니다. 합성은 직접적인 화학적 침전에 의해 수행되었다. 황산구리, 염화물 및 아세테이트는 산화구리 합성을 위한 전구체로 사용되었습니다. 젤라틴은 안정제로 사용되었습니다. 단상 구리 산화물 II의 형성은 구리 아세테이트가 전구체로 사용될 때만 발생하는 것으로 밝혀졌습니다. 우리의 결과는 가장 작은 직경의 입자가 수성 매질(18 ± 6 nm)에서 형성되고, 가장 큰 직경의 입자가 이소부탄올 매질(370 ± 131 nm)에서 형성된다는 것을 보여주었습니다. 광자 상관 분광학 데이터에 따르면, 수성 매질에서 합성된 산화구리 나노입자는 매우 안정적이었으며 평균 유체역학적 반경이 61 nm인 단일 모드 크기 분포를 가졌습니다. 구리 산화물 나노입자의 콜로이드 안정성에 대한 pH 효과에 대한 연구에서는 샘플이 6.8~11.98의 pH 범위에서 안정적인 것으로 나타났습니다. 구리 산화물 나노입자의 안정성에 대한 pH 영향에 대한 가능한 메커니즘이 설명됩니다. CuO 나노입자 졸의 안정성에 대한 용액의 이온 강도의 영향도 연구되었으며, 그 결과 Ca2+ 이온이 샘플 안정성에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. IR 분광학은 CuO 나노입자와 젤라틴의 상호작용이 수산기를 통해 발생함을 보여주었습니다. 젤라틴으로 안정화된 CuO 나노입자는 2.5 · 10-3 mol/L 농도에서 살균 활성을 가지며 식품 나노패키징용 재료로서 딸기와 토마토의 예에서 제품의 유통기한을 연장할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 우리는 단단한 치즈 "네덜란드"의 포장 및 보관을 위해 CuO 나노입자로 변형된 메틸셀룰로오스 필름을 사용할 가능성을 조사했습니다. 메틸셀룰로오스 필름 내 CuO 나노입자의 분포는 균일했습니다. 우리는 CuO 나노입자로 변형된 메틸셀룰로오스 필름이 실험 치즈 샘플에서 QMAFAM, 대장균군, 효모 및 곰팡이의 성장과 발달을 억제한다는 것을 발견했습니다. 우리의 연구에 따르면 치즈를 35 ± 1 °C 온도 조절 장치에 7일 동안 보관하는 동안 CuO 나노입자가 필름에서 제품으로 이동한 것으로 나타났습니다. 그럼에도 불구하고, 실험 샘플에서 구리 농도의 최대 변화는 0.12 µg/mg에 불과하여 독성 농도가 아니라는 점은 주목할 가치가 있습니다. 일반적으로 CuO 나노입자의 이동 값이 작다는 것은 개발된 제제의 높은 안정성을 확인시켜 줍니다. 우리의 결과는 젤라틴으로 안정화된 CuO 나노입자가 독립적인 나노필름 및 기타 포장 재료의 일부로서 식품 포장에 사용될 가능성이 높다는 것을 나타냅니다.

산화구리(II)(CuO)는 1.9~2.1eV 1 범위의 좁은 밴드갭을 갖는 p형 반도체로 알려져 있다. 이 물질은 고온 초전도성, 전자 상관 효과, 스핀 등 유용한 물리적 특성을 갖고 있어 유망하다. 역학2,3. CuO 나노입자는 전자4,5, 농업6,7,8, 의학9,10, 태양 에너지11,12,13을 포함한 다양한 과학 및 기술 분야에서 폭넓게 응용되고 있습니다. CuO 나노입자는 폐수에서 유기 오염물질을 제거하는 데 사용될 수 있습니다. 특히, 모델 실험은 메틸 오렌지, 메틸 레드, 콩고 레드, 메틸렌 블루, 나일 블루, Reactive Yellow 160 등의 유기 염료에 대해 수행되었습니다14,15,16,17. 다른 연구에서는 CuO 나노입자를 기반으로 한 촉매 물질의 효율이 90% 이상에 도달한 것으로 나타났습니다15,16. CO, H2S 감지용 가스 센서 생산을 위한 CuO 나노입자의 사용도 보고되었습니다. In18에서는 졸-겔 방법으로 얻은 CuO 나노입자 기반 가스 센서가 제시되었습니다. 공기 중 0.1ppm 에탄올 농도에서 이 센서의 감도는 2.7Rg/Ra였습니다. 여기서 "Rg"는 대상 가스의 센서 저항이고 "Ra"는 건조 상태의 센서 저항입니다. 공기. Hou L. et al.20은 CuO 나노구조를 기반으로 한 CO 센서를 개발했는데, 여기서 감도는 3.27 Rg/Ra였습니다. 또한 헤모글로빈 합성, 철 산화, 세포 호흡 및 항산화 방어 펩타이드의 아미드화와 같은 것들이 있습니다22,23. 그러나 식품 제제에 CuO 나노입자를 사용하는 것은 향상된 독성으로 인해 여전히 제한적입니다24,25,26. 1-50 µg/ml 농도의 CuO 나노입자는 용량 의존적으로 HepG2 세포27 및 인간 TT1 세포28에 세포독성 효과를 나타냅니다. 식품 산업에서의 사용 가능성을 높이기 위해 연구자들은 독성을 줄이면서 동시에 유용한 특성을 유지하거나 향상시키기 위해 CuO 나노입자의 합성 및 안정화에 대한 최적의 접근 방식을 찾으려고 노력하고 있습니다.