美国佐治亚理工学院的研究人员开发出一种来自蟹壳和树木纤维的材料，这种材料有可能取代用于保持食物新鲜的柔性塑料包装。
从纸板包装的液体洗衣液到可堆肥的塑料杯，如今的消费品越来越多地宣传其可持续和可再生的起源。
美国佐治亚理工学院的研究人员开发出一种来自蟹壳和树木纤维的材料，这种材料有可能取代用于保持食物新鲜的柔性塑料包装。
这种新材料于7月23日在《ACS可持续化学和工程》杂志上发表，它是通过从蟹壳中喷洒多层甲壳质和树木中的纤维素制成的，形成类似于塑料包装薄膜的柔性薄膜。
研究人员介绍：“我们将其与之比较的主要基准是PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯），这是您在自动售货机和软饮料瓶中看到的透明包装中最常见的石油基材料之一。我们的材料显 示，与某些形式的PET相比，其氧气渗透性降低了67％， 这意味着理论上它可以使食物保持更长时间。”
为了制作环保的保鲜膜，科学家们研究了大自然中最常见的两种天然生物聚合物：来自植物的纤维素和来自贝类、昆虫和真菌中的甲壳素。
该团队设计了一种方法，通过将纤维素和几丁质纳米纤维悬浮在水中并将它们以交替的层喷射到表面上来制造薄膜。完全干燥后，材料具有柔韧性、坚固性、透明性和可堆肥性。团队多年来一直关注纤维素纳米晶体，并探索改善轻质复合材料和食品包装用途的方法。
团队想知道甲壳素是否可能用于食品包装时，该团队一直在研究几丁质。他们认识到，因为几丁质纳米纤维带正电荷，而纤维素纳米晶体带负电荷，它们可能在涂层中作为交替层很好地工作，因为它们会在它们之间形成良好的界面。
包装意味着保护食物需要防止氧气通过。新材料作为气体屏障改进传统塑料包装的部分原因是由于薄膜的晶体结构。气体分子难以穿透固体晶体，因为它必须破坏晶体结构。另一方面，像PET这样的东西含有大量的无定形或非晶体含量，所以对于一个小气体分子来说，有更多的途径更容易找到它的通道。
环保主义者长期以来一直在寻找可再生的方式来取代消费品中的石油基材料。随着已经生产的纤维素的数量和贝类食品行业剩余的富含几丁质的副产品的供应，可能有足够的材料可以使新薄膜成为可行的柔性包装替代品。
不过，还有更多工作要做。为了使新材料最终在成本上与软包装薄膜竞争，需要开发最大化规模经济的制造工艺。此外，虽然大规模生产纤维素的工业流程已经成熟，但生产几丁质的方法仍处于起步阶段。此外，还需要更多的研究来提高材料阻挡水蒸气的能力。
参考来源：佐治亚理工学院（智识咨询编译）
文献信息：Chinmay C. Satam, Cameron W. Irvin, Augustus W. Lang, Jerel Cedric R. Jallorina, Meisha L. Shofner, John R. Reynolds, J. Carson Meredith. Spray-Coated Multilayer Cellulose Nanocrystal—Chitin Nanofiber Films for Barrier Applications. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018; DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b01536
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