與傳統(tǒng)石油基塑料相比，天然多糖具有較低的碳排放量和生物降解性，可減少對環(huán)境的負(fù)面影響。海藻酸鈉（SA）是一種從海藻中提取的天然多糖，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品等領(lǐng)域，尤其在包裝領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。以SA為原料制成的可降解塑料制品不僅能保持原有物理性能，還具備生物降解性和無毒性。然而，SA薄膜在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)：1）由于SA分子間和分子內(nèi)的氫鍵作用強(qiáng)烈，SA薄膜的力學(xué)性能較差，缺乏柔韌性和延展性，這極大限制了其在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用；2）SA薄膜具有高度親水性，且由于結(jié)構(gòu)中含有大量羧基，導(dǎo)致其防水性能較差；3）SA薄膜的阻隔性能較差，頻繁的水分和氣體交換不利于食品儲存。
針對天然多糖薄膜機(jī)械延展性差、親水性高的問題，廣西大學(xué)林寶鳳教授團(tuán)隊提出了一種新的解決策略，將羧基丁苯膠乳（XSBR）引入SA中，以提高SA的力學(xué)性能，降低其親水性。此外，為了仿生荷葉表面的微小突觸結(jié)構(gòu)，通過XSBR的介導(dǎo)作用將ZnO分散在SA中，不僅提高了薄膜的疏水性，而且賦予復(fù)合薄膜抗菌活性。研究結(jié)果表明，復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度和應(yīng)變分別達(dá)到16.1MPa和267.3%（應(yīng)變比SA薄膜增加了74倍），而水接觸角從68.7°增加到97.6°。此外，復(fù)合薄膜具有良好的透光性、阻隔性、抗菌性和抗氧化活性。復(fù)合膜能有效延長草莓的新鮮度至9天。更重要的是，室內(nèi)外土壤降解研究證明，復(fù)合薄膜是可降解的。這項工作為開發(fā)耐用、疏水和可生物降解的生物質(zhì)薄膜以取代石油基塑料薄膜提供了一種可能的解決方案。
該工作以“XSBR-mediated biomass polymers: a new strategy to solve the low toughness and high hydrophilicity of sodium alginate based films and use in food packaging”為題發(fā)表于《International Journal of Biological Macromolecules》。論文的通訊作者為廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院林寶鳳教授，第一作者為2022級博士研究生張遠(yuǎn)程。該研究得到國家自然科學(xué)基金（22175045）和廣西自然科學(xué)基金重點項目（2021GXNSFDA220005）的資助。
圖1. SA/XSBR/ZnO薄膜制備示意圖
圖2. （a）薄膜樣品對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的平板計數(shù)測試；（b）樣品在濁度測定實驗中的吸光度；SA/XSBR和SA/XSBR/2ZnO在紫外光下的EPR光譜：（c）-DMPO·O2- 和（d）DMPO-·OH；（e）SA/XSBR/ZnO 薄膜的抗菌作用示意圖。
圖3.（a）薄膜樣品的WVP測試；（b）復(fù)合薄膜對DPPH和（c）ABTS自由基清除活性；（d）薄膜樣品的水溶性，以及（e）接觸角；（f）不同濃度復(fù)合薄膜的細(xì)胞毒性測試；（g）復(fù)合薄膜表面與荷葉表面的比較。
圖4.（a）復(fù)合薄膜在草莓保鮮中的應(yīng)用：（i）空白對照，（ii）聚乙烯（PE），（iii）海藻酸鈉（SA），（iv）SA/XSBR/2ZnO-L，（v）SA/XSBR/2ZnO-D；（b）草莓的失重率；（c）草莓的pH值變化；（d）草莓的腐爛率。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813025055321
