鉴于塑料的广泛且大规模应用，石油资源的日益枯竭及环境问题的凸显，给可持续发展带来了严峻的挑战。出于对环境保护和消费者需求的双重考量，生物基材料的研发便显得尤为重要。利用可再生资源来制造生物基包装材料减轻对环境的负面影响，还能增强消费者的认可程度，为可持续发展目标的实现提供了可能。因此，开发创新、环保的活性包装薄膜作为不可生物降解塑料包装的替代品具有重要意义，相关研究成果发表于国际食品领域著名期刊Food Chemistry。
最近，陕西科技大学王学川教授与党旭岗副教授报告了一种应用于食品保鲜的生物质基多功能薄膜。该工作巧妙地利用环保材料（PVA、PBAT、PCL）良好的成膜性、可食用性和可生物降解性，以及氧化玉米淀粉基非离子生物聚合物（OCSI）优异的抗菌活性、不可浸出性和生物相容性，成功制得具有良好机械性能、水蒸气阻隔性能、抗氧化活性、抗紫外线性能、耐水性和抗菌杀菌特性的新型生物质基多功能抗菌包装膜。实验证实可显著延长圣女果的保质期。环保活性包装膜不仅实现了天然生物质资源的可持续利用，而且具有替代传统石油基塑料的潜力。
图1 包装膜材料的合成、性能和应用
图2展示了不同含量的包装膜材料的图像和紫外阻隔性能，当OCSI含量增加时，相应的膜厚度略有减小。这可能是由于OCSI分子结合到聚合物基质中，导致更致密和更均匀的膜。膜的透明度随着OCSI的添加而降低，这可能是由于OCSI含量的增加导致显著的光折射和散射。这种效应因此降低了薄膜的透光率。
图2 包装膜材料的光学图像（a）、紫外-可见透射光谱（b~d）、UV-A（320~400 nm）和UV-B（280~320 nm）阻挡性能（e~g）
图3展示了包装膜材料的保鲜性能，与对照组（空气、PE塑料）相比。暴露在空气中的水果在整个贮藏期间重量减轻了约21.73%，而添加包装膜材料的水果在贮藏期间的重量基本变化不大。同时，由于氧气阻隔性能，延缓了水果的氧化变质，从而延长了货架期。
图3 室温下覆盖试验膜的圣女果外观变化（a）；室温下覆盖试验膜的葡萄外观变化（b）；圣女果在不同时间间隔的重量损失（c）；不同时间间隔葡萄的失重（d）。
总结
在本研究中，利用环保聚合物（PVA、PBAT和PCL）良好的成膜和生物降解特性与淀粉源抗菌膜（OCSI）出色的抗菌功效、不可浸出性和生物相容性相结合。通过二者相互协同成功制备出了具有良好机械强度、抗水蒸气性、防紫外线、抗菌能力、不可浸出性和与聚合物混容性的包装膜材料，可以有效地保持水果的新鲜度，显著延长水果的保质期。这些特性为高性能、环保和节能食品包装解决方案领域的可持续发展铺平了道路。
该研究成果以“Engineered environment-friendly multifunctional food packaging with superior nonleachability, polymer miscibility and antimicrobial activity”为题于近日发表于国际著名期刊Food Chemistry（DOI: 10.1016/j.foodchem.2024.142192）。陕西科技大学硕士研究生韩松昱为该论文的主要完成人，通讯作者是陕西科技大学生物质与功能材料研究所党旭岗副教授。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.142192
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