聽說過馬鈴薯薄膜嗎？

隨著合成塑料包裝積累造成的環(huán)境污染和食品包裝材料的當代需求激增，越來越多的研究人員正在努力開發(fā)由天然聚合物制造的生態(tài)友好的可生物降解生物基環(huán)保包裝材料，其在一些應用中具有替代傳統(tǒng)包裝薄膜的潛力。

淀粉因其豐富性、成本效益、可食用性和優(yōu)異的成膜性能，而被用于開發(fā)可生物降解的生物基薄膜，其中糊化溫度低、成膜性好的馬鈴薯淀粉（PS）是食品包裝領域的首選。然而，單純的PS薄膜機械性能差，功能性能少，無法滿足當代食品包裝材料的需求。

為了克服這些限制，研究人員致力于通過在PS基質中加入一些天然功能添加劑來制造多功能生物納米復合薄膜。

01 含有茶多酚和MgO納米顆粒的馬鈴薯淀粉薄膜

近日，中國農(nóng)業(yè)大學薛文通教授團隊采用溶液澆鑄法成功制備了含有茶多酚（TP）和氧化鎂納米顆粒（MgO-NPs）的馬鈴薯淀粉（PS）基的可生物降解和多功能生物納米復合薄膜，系統(tǒng)研究了它們的物理功能特性及在水果保鮮中的應用。

TP和MgO-NPs的加入提高了薄膜的拉伸強度、紫外光阻隔性、疏水性和熱穩(wěn)定性,并降低了它們的水分含量（從14.02%到11.21%）、水溶性（從19.57%到16.56%）和水蒸氣滲透率（從17.32到9.07×10-11g?m-1?s-1?Pa-1)。

此外，PS/TP/MgO-NPs薄膜表現(xiàn)出很強的抗氧化活性，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有顯著的抗菌活性。抑菌圈直徑分別為25.60mm和27.50mm。SEM、ATR-FTIR和XRD分析表明TP和MgO-NPs均勻分散在PS基體中，并確定了氫鍵、疏水相互作用和靜電引力的分子相互作用。

生物降解性評估表明，在模擬環(huán)境條件下，所有薄膜在約20天內(nèi)迅速分解。與對照相比，PS/TP/MgO-NPs成膜溶液涂層能夠通過減少重量損失、硬度和總可溶性固體的變化來保持水果品質。這一工作表明多功能生物納米復合薄膜可能是開發(fā)可持續(xù)活性食品包裝的潛在方法。

相關工作以“Potato starch films by incorporating tea polyphenol and MgO nanoparticles with enhanced physical, functional and preserved properties”為題發(fā)表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

02 熱濕處理與木質素磺酸的協(xié)同制備馬鈴薯淀粉納米復合薄膜

具有高強度和韌性的可生物降解聚合物材料的制備仍然是一個難題。近日，青島農(nóng)業(yè)大學師進生教授團隊將馬鈴薯淀粉（PS）納米復合材料通過熱濕處理(HMT)與木質素磺酸(LA)納米粒子(HMT-PS/LA)的協(xié)同作用來制備納米復合薄膜。力學性能測試結果表明，較佳熱濕處理條件和LA含量分別為110℃、25%和7wt%。

制備的HMT-PS/LA納米復合薄膜具有53.6±1.6MPa的拉伸強度(TS)和80.25±2.9%的斷裂伸長率(E%)，分別比PS薄膜提高了1478%和43.6%。此外，HMT-PS/LA薄膜的含水量（WC）和水蒸汽滲透率（WVP）分別降低了28%和47.23%。此外，HMT-PS/LA薄膜在四種正常環(huán)境下均表現(xiàn)出優(yōu)異的紫外線阻擋性能和良好的生物降解性。

相關工作以“Development of high strength potato starch nanocomposite films with excellent UV-blocking performance: Effect of heat moisture treatment synergistic with ligninsulfonic acid”為題發(fā)表于《Industrial Crops and Products》。

03 陽離子馬鈴薯皮淀粉載姜黃素可生物降解薄膜

近日，天津科技大學劉雁紅教授團隊采用溶液澆鑄法制備了由陽離子馬鈴薯淀粉衍生物制成并載有姜黃素的殼聚糖/姜黃素可生物降解復合薄膜。通過從馬鈴薯皮廢料(PW)中回收馬鈴薯淀粉，將馬鈴薯淀粉改性得到陽離子淀粉（CS），并與姜黃素混合制備復合薄膜。低濃度姜黃素與CS相容，并均勻分布在復合薄膜的CS基體中。與純陽離子淀粉膜相比，5%姜黃素的加入增加了CS膜的斷裂伸長率(18%)和氫鍵相互作用，提高了CS薄膜的水蒸氣阻隔性和表面疏水性，水蒸氣滲透性(WVP)降低了(21%)。

此外，CS薄膜的機械性能略有提高，而熱穩(wěn)定性沒有變化。CS/姜黃素薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的紫外線（UV）阻隔性能，添加5%的姜黃素提高了53.33%的紫外線阻隔效果，但透明度降低了47.74%。復合膜還具有良好的抗氧化活性，姜黃素含量為5%的復合膜對DPPH和ABTS的清除活性最高，分別為86.77%和98.09%，且姜黃素釋放迅速。研究表明CS/姜黃素復合薄膜是潛在的食品生物活性包裝材料，可以緩解農(nóng)業(yè)廢棄物處理問題。

相關工作以“Preparation and properties of biodegradable films made of cationic potato-peel starch and loaded with curcumin”為題發(fā)表于《Food Hydrocolloids》

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.09.010

https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115327

https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107690