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回归自然,具备改良功能的生物塑料

2017年07月03日


 

甜红薯和百里香听起来是烧烤时不可或缺的美味原料。不过这里说的却不是一道菜,而是一种包装用材料。随着越来越多的企业希望改进产品的可持续性,科学家正努力通过石化加工的过程寻找一种塑料的替代物。这种所谓的生物塑料总体上可分为两个类型:生物降解材料和基于可再生资源生产的塑料。

在使用生物降解塑料时——通常这种材料来自于淀粉——往往由于其不可完全渗透于氧气的特点而在应用上有其局限性。然而气密性却是确保包装食品的最长保质期的重要因素。现在,美国的一项最新发明则有可能解决这个问题。

来自北卡罗来纳州A&T州立大学的一个研究小组正式宣布,该小组已成功开发出了一种具有紧密屏障性能的薄膜。

具有很高的氧气不可渗透性特点的可降解生物复合薄膜

甜红薯淀粉和百里香精油
采用甜红薯淀粉和千里香精油,美国的研究人员开发出了一种生物可降解薄膜,这种材料具有可靠的纳米复合结构。和目前为止使用的自然原型相比,这种高质量的薄膜有三种优势,它们是:
•    灵活且耐久
•    抗菌
•    生物可降解

由于包装材料是由小麦、大豆和乳清蛋白制成,和食物结合时可能产生过敏反应,研究人员认为新开发的研究成果却不存在上述问题。新材料在加入蒙脱石(MMT)成分后,物理和机械结构有所改善,蒙脱石是一种属于硅酸盐和锗酸盐类别的常见矿物质。

新加坡的研究人员创造了一种材料源自于贝类的包装产品。摄影:Steamed tiger shrimp isolated on white background. © gitusik, fotolia.com

经过多次试验后,这种复合薄膜的特殊性能可以通过三种成分的特别组合来实现:首先,把硅酸盐和具有抗菌作用的千里香精油混合,应用于分别为0.5%、1%和1.5%的三个层次上。产生的混合溶液即被加入甜红薯中。相对与红薯淀粉,蒙脱石的浓度保持在一个3%的恒定水准。这种纳米复合薄膜的出色性能在于它的特殊稳健性和对于蒸汽和氧气的不可渗透性,所以能够防止食物过快地变质。


壳聚糖和葡萄柚种子提取物
仅仅在一年前,在经历三年的潜心研究之后,新加坡国立大学的科学家发明了一种不含任何化学添加剂的食品包装材料。这种天然复合薄膜的主要成分是壳聚糖,一种通过脱乙酰作用从甲壳素中提取的高分子聚合物。这种新材料能够阻止真菌和细菌的生长,因此能够延长易变质食品的保质期。
这种生物可降解的高分子聚合物可从虾类和其它海产品的细胞中提取,科学家们相信它对食品包装行业来说具有极为重要的利用潜力。很显然,它具有如下特点:
•    无毒
•    外形具有良好的可塑性
•    仿佛抗菌和抗氧化
•    抗紫外线辐射
 
来自于乳蛋白的奶酪包装:甚至可以食用。摄影:美国化学协会

乳蛋白制成的可食用包装产品

为什么不让生物可降解的特性更进一步?为什么不让它变得可以吃?美国农业部的研究人员去年八月向世人展示了一种新的有机物包装原型。相对传统的塑料包装,这种可食用的包装材料据说可为包装食品提供特殊保护,且在绿色环保方面相比生物可降解包装也更具优势。

和油性包装相似,这种薄膜可以直接包裹食物,看上去和塑料薄膜并无二致。不同份量的乳清蛋白混合制剂组成一个稠密的网络,研究人员认为这种材料的屏障保护特性比同等的非生物降解材料好500倍。这种创新的有机包装材料只在高温下才会失效。由于可食用薄膜在加工过程中较为敏感,且牛乳具有特殊的相容性,现在还不能就其稳定性得出任何确定的结论。

在判断哪种包装材料是否真的有利可图之前,需要解决的问题还有价格因素。开发团队预计新产品在2019年应该可以推向市场。眼光放远一点的话,有朝一日还能在这种可食用包装薄膜中加入维生素、口味和食品补充剂。消费者可以连同包装袋一起把速溶咖啡或速溶汤类一起溶解。另外,在加入酪蛋白之后,披萨包装盒就能不再被披萨上的油脂所浸润了。
 
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