花生食品分会

中国农业科学院农产品加工研究所王强团队在化工国际顶级期刊CEJ(IF=16.744)在线发表高温花生粕蛋白胶黏剂改性研究新进展

创建时间:2023-06-23 22:10

近日,中国农业科学院农产品加工研究所王强团队在化工国际顶级期刊Chemical Engineering Journal(中科院1区,IF=16.744)在线发表了题为“Developing multifunctional and environmental-friendly hot-pressed peanut meal protein adhesive based on peanut waste”的最新研究成果,首次以废弃的高温花生粕和花生壳为原料,成功开发了一种多功能、环保的高温花生粕蛋白胶黏剂。此成果是团队继2021年于Journal of Cleaner Production(中科院1区,IF=11.072)发表的高温花生粕蛋白胶黏剂改性交联及胶合强度提升机制相关研究后,基于“蜘蛛腿”和“钢筋-混凝土”仿生结构提高胶黏剂功能特性方面的拓展性研究。中国农业科学院农产品加工研究所2020级博士研究生屈阳为论文第一作者,郭芹副研究员和王强研究员为共同通讯作者。

 

高温花生粕蛋白(HPMP)胶黏剂具有天然可再生、绿色环保等优点,是胶合板工业中甲醛类胶黏剂最有潜力的替代品之一。然而低胶合强度、弱耐水性和易霉变的问题极大限制了其在胶合板领域的应用。此外,目前常用的交联剂和防霉剂来源于不可再生资源,不符合节能减排和可持续发展理念。因此,开发一种绿色环保、高胶合强度、耐水、防霉的多功能新型HPMP胶黏剂至关重要。

本研究受“蜘蛛腿”结构的启发,通过生物矿化策略构建了负载金属纳米颗粒的功能性层级花生壳纤维(Ag/ZnO@APSF)并作为矿化骨架,在胶黏剂体系中发挥“钢筋”的作用;模仿双酚A环氧树脂的合成路线,以花生壳中的木犀草素和生物质环氧氯丙烷为原料,通过一步法合成的木犀草素环氧化合物(LE)作为交联剂,与Ag/ZnO@APSF和HPMP在胶黏剂体系中构建“钢筋-混凝土”结构以提高HPMP胶黏剂的胶合强度、耐水性和防霉性。结果表明:胶黏剂的干态和湿态(63℃)胶合强度分别提高114%和257.9%;残留率提高43.8%,吸湿率降低48%;防霉时间从1天增加至45天,并表现出较好的粘附性,预压胶合强度提高175.7%。此外,胶黏剂也表现出了良好的阻燃性,峰值热释放率和总热释放分别降低35.2%和28.4%。

项目资助:

本研究得到了中国农业科学院科技创新项目(CAAS-ASTIP-201X-IAPPST)和新疆自治区重点研发计划(2021B02003-4、2021B02003-3)的资助。

胶黏剂的胶接机理图

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723029388

通讯作者简介:

王强,二级研究员,博士生导师,国际食品科学院院士,2021年中国工程院院士增选有效候选人,入围“全球前2%顶尖科学家榜单”。现任中国农业科学院植物蛋白结构与功能调控创新团队首席专家,国家花生产业技术体系加工研究室主任、九三学社中央农林委委员,新疆自治区油料产业技术体系首席科学家。全国优秀科技工作者,全国首批农业科研杰出人才,全国科技助力精准扶贫先进个人,入选国家“百千万人才工程”并获“有突出贡献中青年专家”荣誉称号,享受国务院特殊津贴,农业农村部神农英才“领军人才”,中国农业科学院领军人才,中国粮油学会花生食品分会会长,中国食品科学技术学会植物基食品分会副理事长,Journal of Integrative Agriculture食品栏目执行主编、NPJ Science of Food编委、Foods客座主编。

长期从事粮油加工与营养健康领域科学研究,首次构建了花生加工适宜性评价技术,筛选出加工专用品种,解决了我国花生混收混用、产品品质差的瓶颈问题;颠覆了传统压榨技术与方法,建立了国内第一条花生低温制油与蛋白联产生产线,开发出高品质系列新产品,推动了花生加工业的高质量发展;在国际上首次提出高水分挤压过程中蛋白纤维结构形成的“分层叠变”新理论,创建了基于高水分挤压的植物基肉制品颠覆性加工技术,革新设计了智能化加工装备和可视化平台,引领了产业发展方向。主持“十三五”国家重点研发计划专项(基础研究类)、国家自然科学基金、863、公益性农业行业科研专项等国家项目40余项。以第一完成人获得2014年国家技术发明二等奖、2013和2019中华农业科技奖一等奖、2015年中华农业科技奖“优秀创新团队类”、2012年ICC最高学术奖、2014年中国专利优秀奖、2017年中国商业联合会科学技术奖特等奖、2019年中国农业农村十大新装备,主笔撰写的《关于大力发展新疆花生产业夯实新疆长治久安基础的建议》、《关于“大力推动我国花生产业高质量发展”的建议》分别得到中共中央领导和国务院领导的批示。授权发明专利100余项(其中国际专利12项),软件著作权12项,制修订国家和行业标准10项,出版著作13部(英文专著3部),发表学术论文340余篇,其中SCI 论文130篇、IF>10 35篇,IF>15 2篇,ESI全球前1%高被引论文4篇,F5000高被引论文1篇,被引近5000次,培养硕博研究生、博士后及外国留学生120多人。

芹,博士/副研究员,硕士生导师,中国粮油学会花生食品分会秘书长。研究方向:油脂蛋白加工过程品质调控与功能提升机制。主持国家自然科学基金面上项目、“十三五重点研发”子课题、中国博士后基金重点资助项目、中国博士后基金面上项目、北京市自然科学基金面上项目、新疆自治区重点研发计划课题等15项。获2022年中国粮油学会第三届青年科技奖、2019年神农中华农业科技一等奖、2015和2020年中国粮油学会科学技术二等奖及2014年中国农业科学院“优秀博士后”,2022年被评为中国农业科学院农产品加工研究所“科技创新先锋“;在Chemical Engineering Journal(IF:16.744)、Progress in Lipid Research(IF:14.673)、Journal of Cleaner Production(IF:11.071)、Food Chemistry(IF:9.231)等期刊发表高水平学术论文82篇,申请发明专利54项(国际专利3项),授权发明专利24项(国际专利2项),授权实用新型专利2项;获得软件著作权1项;参与制修订国家标准4项,农业行业标准3项;主编专著1部,副主编专著2部,参编专著3部;担任期刊Foods(IF:5.561)客座编辑。

第一作者简介:

屈阳,中国农业科学院农产品加工研究所2020级博士研究生,获2022年博士研究生国家奖学金、2020年研究生自治区奖学金等荣誉。主要研究方向为油脂蛋白的改性及其调控机制研究,参与科技部国家农业科技创新工程、新疆自治区重点研发计划等项目课题4项。近五年,以第一或共一作者在Chemical Engineering Journal(IF:16.744)、Progress in Lipid Research(IF:14.673)、Journal of Cleaner Production(IF:11.071)、Food Chemistry(IF:9.231)、Foods(IF:5.561)等食品科学与工程技术领域知名期刊发表SCI/EI论文9篇;申请国家发明专利6项,其中授权发明专利2项,授权实用新型专利2项;参编著作一部。