聽(tīng)說(shuō)過(guò)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(dāng)代需求激增，越來(lái)越多的研究人員正在努力開(kāi)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(yīng)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(kāi)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(lǐng)域的首選。然而，單純的PS薄膜機(jī)械性能差，功能性能少，無(wú)法滿足當(dāng)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(guò)在PS基質(zhì)中加入一些天然功能添加劑來(lái)制造多功能生物納米復(fù)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(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)薛文通教授團(tuán)隊(duì)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(fù)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(yīng)用。

TP和MgO-NPs的加入提高了薄膜的拉伸強(qiáng)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(qiáng)的抗氧化活性，對(duì)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(píng)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(duì)照相比，PS/TP/MgO-NPs成膜溶液涂層能夠通過(guò)減少重量損失、硬度和總可溶性固體的變化來(lái)保持水果品質(zhì)。這一工作表明多功能生物納米復(fù)合薄膜可能是開(kāi)發(fā)可持續(xù)活性食品包裝的潛在方法。

相關(guān)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(zhì)素磺酸的協(xié)同制備馬鈴薯淀粉納米復(fù)合薄膜

具有高強(qiáng)度和韌性的可生物降解聚合物材料的制備仍然是一個(gè)難題。近日，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)師進(jìn)生教授團(tuán)隊(duì)將馬鈴薯淀粉（PS）納米復(fù)合材料通過(guò)熱濕處理(HMT)與木質(zhì)素磺酸(LA)納米粒子(HMT-PS/LA)的協(xié)同作用來(lái)制備納米復(fù)合薄膜。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，較佳熱濕處理?xiàng)l件和LA含量分別為110℃、25%和7wt%。

制備的HMT-PS/LA納米復(fù)合薄膜具有53.6±1.6MPa的拉伸強(qiáng)度(TS)和80.25±2.9%的斷裂伸長(zhǎng)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(guān)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(yáng)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(xué)劉雁紅教授團(tuán)隊(duì)采用溶液澆鑄法制備了由陽(yáng)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(fù)合薄膜。通過(guò)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(yáng)離子淀粉（CS），并與姜黃素混合制備復(fù)合薄膜。低濃度姜黃素與CS相容，并均勻分布在復(fù)合薄膜的CS基體中。與純陽(yáng)離子淀粉膜相比，5%姜黃素的加入增加了CS膜的斷裂伸長(zhǎng)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(jī)械性能略有提高，而熱穩(wěn)定性沒(méi)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(fù)合膜還具有良好的抗氧化活性，姜黃素含量為5%的復(fù)合膜對(duì)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(fù)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(wèn)題。

相關(guān)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