物理科技生物学-PHYICA

可食用、可生物降解、抗微生物的塑料比石油基塑料具有更高的拉伸强度

化学 2022-10-14 00:02:49

作者何塞·塔德乌·阿兰特斯,FAPESP 这种设计用于食品包装的材料是由圣保罗州立大学的科学家从明胶、粘土和黑胡椒精油的纳米乳液中生产出来的

制备混合物(左)和明胶基生物膜

信用:研究人员的档案 食品包装的处理是全球环境污染的主要原因

据估计,每年生产超过3.5亿公吨的塑料,倾倒在海洋中的垃圾中有85%是塑料

巴西是第四大生产国,年产量约为1100万公吨

更糟糕的是,大多数塑料包装都来自石油等不可再生能源

鉴于所有这些缺点,减少使用化石燃料来生产塑料是世界各地大量研究的目标

许多科学家正致力于开发可生物降解的包装材料,这种材料还能防止微生物污染,延长保质期,从而减少损失

位于Ilha Solteira的圣保罗州立大学(UNESP)的一个名为复合材料和杂化纳米复合材料小组(GCNH)的研究小组进行的一项研究为这一努力做出了重要贡献

它得到了FAPESP的支持,一篇报道其发现的文章发表在《聚合物》杂志上

研究人员用B型牛明胶制造了他们的生物塑料(也称为“绿色塑料”),这种无色粉末在零售店很容易找到

“明胶是最早用于生产生物聚合物的材料之一

由于其丰富、低成本和优异的成膜性,它仍然被广泛使用,”化学家和材料科学家Márcia Regina de Moura Aouada说,他是Ilha Solteira工程学院(FEIS-UNESP)的教授,也是这篇文章的最后一位作者

“然而,用于包装的生物聚合物具有需要改进的特性,以便与石油产品相媲美,特别是就机械性能和蒸汽渗透性而言,所以我们在明胶中添加了cloisite Na+纳米粘土,”她解释道

添加纳米粘土使薄膜更加均匀,拉伸强度增加到70兆帕(MPa)

常规聚乙烯包装的拉伸强度不到一半(在20 MPa-30 MPa的范围内)

“除了纳米粘土,我们还添加了由黑胡椒精油制成的纳米乳液,使包装具有更诱人的味道和气味

这种混合物还延长了用这种材料包装的食品的保质期,这要归功于聚合物基质中包含的抗微生物和抗氧化成分,”她说

值得注意的是,所讨论的生物塑料最初是设计用于包装汉堡形式的牛肉,这种牛肉容易受到微生物污染,并且具有强烈的气味,但是将纳米粘土和精油纳米乳液添加到明胶基质中的原理可以并将扩展到其他食品,改变所用精油的类型和比例

Moura Aouada说:“如果这种包装在市场上广泛使用,它可以大大减少由非生物降解聚合物制成的塑料的使用,从而减少固体废物的数量。”

“此外,生物塑料将更好地保护包装食品免受病原体污染,并有助于减少损失

" GCNH-UNESP遵循的研究路线侧重于将废物转化为资源的循环经济

该小组的领导人Fauze Aouada和Márcia Moura Aouada是隶属于UNESP材料科学研究生课程的教授

莫拉·奥瓦达说:“我们的建议符合联合国通过的可持续发展目标,以消除贫困,促进地球的经济可持续性,并确保全世界人民都能享受和平与繁荣。”

该集团还生产细菌纤维素制成的伤口敷料,以及含有纳米结构的可食用包装材料,这些纳米结构源自羽衣甘蓝浆、可可浆、cupuasu(the obroma grandiflorum)浆、camu camu (Myrciaria dubia)提取物和纳米乳液,在食品、制药和化妆品行业具有潜在的应用价值

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