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为解决传统塑料污染问题，研究人员开展了以Kappaphycus alvarezii海藻为原料制备生物塑料薄膜用于包装的研究。结果显示薄膜具良好性能，如较高拉伸强度、生物降解性等且低细胞毒性。这为可持续包装提供了新选择。
在现代生活中，塑料无处不在，从日常用品到工业材料，它凭借轻质、灵活、防水、耐热等特性，极大地方便了人们的生活。然而，随着塑料使用量的剧增，其带来的问题也日益严重。传统塑料难以降解，在环境中大量堆积，像 “白色幽灵” 一般污染着土壤、空气和水。焚烧塑料还会释放如二噁英等有害化合物，加剧全球变暖。此外，塑料生产和焚烧过程中会泄漏致癌物和有毒化学物质，威胁人类健康。寻找绿色环保的塑料替代品迫在眉睫，生物塑料应运而生。
生物塑料由可再生生物资源制成，能被土壤中的微生物分解，减少对环境的危害。其中，海藻因其富含天然多糖，成为生物塑料的优质原料。但海藻薄膜存在水蒸气阻隔性差等问题。在此背景下，来自国外的研究人员开展了一项针对Kappaphycus alvarezii海藻基生物塑料用于包装应用的研究，相关成果发表在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先是样品制备技术，采集Kappaphycus alvarezii海藻、Cordia myxa植物种子、鱿鱼软骨等样本并处理备用。接着通过浇铸聚合物树脂合成生物塑料薄膜，制备了 SG、SAP、SA-1P 和 SJG 四种不同的薄膜样品。然后利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉伸测试、热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）等多种分析技术，对薄膜的功能基团、拉伸性能、热稳定性、表面形态等进行全面表征。
在研究结果方面：
- FTIR 光谱分析：通过 FTIR 分析确定了生物塑料薄膜中存在的功能基团。海藻基薄膜在 3320 - 3329 cm-1有宽峰，表明存在羟基，这是海藻亲水性的体现。添加 β- 几丁质、增塑剂和淀粉添加剂后，峰强度降低，说明它们之间发生了相互作用，形成了糖苷键等，构建了更复杂的结构。
- 拉伸性能：测试了薄膜的拉伸强度（TS）和断裂伸长率（EB）。SAP 样品表现出色，其拉伸强度与聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）等相当，这得益于 β- 几丁质和海藻卡拉胶的协同作用，增强了聚合物的相容性和分子间相互作用。所有样品都有较高的断裂伸长率，显示出良好的柔韧性，适合用于柔性包装。
- 水分含量：分析了不同样品的水分含量，SJG 样品水分含量最高，SAP 样品最低。较高的水分含量会影响薄膜的机械性能和生物降解性，而 SAP 样品较低的水分含量使其在潮湿环境下结构更稳定，更适合对防潮要求高的包装应用。
- 生物降解性测试：进行土壤掩埋测试，结果表明所有样品都有显著的生物降解性，SG 样品降解率最高，SJG 样品最低。生物塑料可在微生物作用下通过好氧或厌氧方式降解，这一特性使其适用于包装、农业薄膜等一次性用品。
- 热分析：利用 TGA、DTG 和 DSC 分析薄膜的热稳定性和转变温度。生物塑料在不同温度阶段有不同的质量损失原因，如水分蒸发、增塑剂挥发、聚合物降解等。样品的玻璃化转变温度（Tg）在 49 - 53 °C，熔点（Tm）在 170 - 200 °C，这些热性能表明部分样品适合包装及更刚性的应用，部分适合在中等温度下加工。
- 表面形态：通过 SEM 观察薄膜表面形态，SAP 和 SA-1P 薄膜表面光滑均匀，SJG 薄膜有明显的不规则和微孔，SG 薄膜则有光滑和粗糙交替的区域。表面形态影响薄膜的性能，如 SJG 薄膜的微孔可能加速其降解。
- 水渗透性：测试了薄膜的吸水性和水溶性。SG 样品吸水性和水溶性最低，SJG 样品最高，这与聚合物组成中淀粉含量有关，淀粉的亲水性导致其吸收更多水分。优化配方可提高薄膜的防水性能。
- 细胞毒性分析：采用卤虫致死试验（BSLT）评估薄膜的细胞毒性，所有薄膜的 LC50值均超过 500 mg/mL，表明低细胞毒性和高生物相容性，适合直接接触食品的包装应用。
研究结论表明，Kappaphycus alvarezii海藻有望成为生产适合包装应用的生物塑料薄膜的优质原料。这些生物塑料薄膜具有耐久性、柔韧性，能抵抗环境因素，且细胞毒性低。其平均拉伸强度在机器和横向方向分别为 12.05 ± 4.62 MPa 和 11.58 ± 4.52 MPa，生物降解性为 88.6 ± 0.83 %，平均水渗透率为 8.23 ± 1.45 %，表面形态相对光滑，符合包装标准，可减少对环境的影响。该研究为可持续包装提供了新的选择，推动了生物塑料领域的发展，有助于实现全球向可再生资源利用的转变。不过，后续还需进一步优化配方，提高其性能和应用范围，同时研究其长期性能和成本效益，提升市场竞争力。
