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为解决淀粉基包装膜脆性大、耐水性差及缺乏功能性等问题，研究人员以臭氧氧化芒草制得的水溶性木质素为添加剂，制备淀粉 - 木质素薄膜。发现 10% 木质素可显著提升延展性，且薄膜具抗氧化、抗菌、UV 阻隔等性能，为环保包装提供新方向。
塑料污染已成为全球生态难题，传统合成高分子材料难以降解，其带来的微塑料威胁着生态系统和人类健康。在食品包装领域，淀粉基生物可降解材料虽具备来源广泛、成本低等优势，却存在机械强度不足、易回生（Retrogradation，淀粉分子从无序态重新排列为有序结晶结构，导致材料变脆）、缺乏功能性等瓶颈。例如，淀粉膜的脆性限制了其应用场景，且单纯依赖甘油等传统增塑剂会恶化其阻水性能。因此，开发兼具增塑与功能性的天然添加剂成为突破关键。
来自国外研究机构的研究人员聚焦于木质素这一丰富的生物质资源，开展了 “Water soluble lignin extract from ozonation of Miscanthus giganteus for bioactive starch packaging films” 的研究，相关成果发表在《Food Hydrocolloids》。研究旨在探究臭氧氧化芒草（Miscanthus giganteus）所得水溶性木质素作为多功能添加剂，对淀粉膜性能的改善作用，为可持续包装材料提供新方案。
主要技术方法
研究采用溶剂流延法制备淀粉 - 木质素薄膜，通过改变木质素含量（0%、5%、10%、20%），系统评估薄膜性能。运用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析分子间相互作用，利用万能试验机测定拉伸强度（TS）、弹性模量（E）和断裂伸长率（εb），借助 X 射线衍射（XRD）表征结晶度，通过 β- 胡萝卜素法和抑菌实验评估抗氧化与抗菌活性，同时测定接触角、水蒸气透过率（WVP）及 UV 阻隔性能。
研究结果
3.1 木质素提取物的成分表征
臭氧氧化芒草木质素提取物含羧基、羰基等亲水基团，具显著抗氧化活性（ABTS 值 88.30 mg Trolox/g，DPPH IC50 29.02 μg/mL）和抗菌性（对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌 MIC 为 3 mg/mL），其双亲结构为改善淀粉膜性能奠定基础。
3.2 外观与微观结构
含木质素的淀粉 - 甘油膜呈淡黄色但保持半透明，无颗粒团聚，SEM 显示截面均匀无相分离，表明臭氧氧化木质素与淀粉相容性良好，其带负电的羧基促进了分散。
3.3 光学性能
木质素含量增加导致薄膜透明度下降，可能与折射率差异和多酚吸光特性相关。储存五周后，含木质素薄膜透明度略降，而纯淀粉 - 甘油膜保持稳定，暗示木质素的碳基基团可能与氧、光作用导致泛黄。
3.4 UV 屏蔽性能
木质素显著提升薄膜 UV 阻隔能力，在 UV-A、UV-B、UV-C 区域透射率均显著降低。10% 木质素时阻隔效果接近饱和，归因于木质素芳香环及共轭结构对 UV 光的吸收与能量转换。
3.5 分子间作用（FTIR 分析）
FTIR 显示，木质素与淀粉通过氢键相互作用，随着木质素含量增加，羟基伸缩振动峰向低波数移动，且碳基峰强度增强，证实新氢键形成，改善了相容性。
3.6 结晶度与回生抑制
5%-10% 木质素降低淀粉膜结晶度，抑制回生；20% 木质素则因可能的杂质引入导致结晶度略有上升。储存实验表明，木质素通过氢键阻碍淀粉链重排，显著延缓回生。
3.7 机械性能
低浓度木质素（5%-10%）作为增塑剂，使断裂伸长率从 34.7% 提升至 166.1%，弹性模量和拉伸强度下降；20% 木质素时因木质素间相互作用增强，机械性能逆向变化。无甘油薄膜虽强度高但极脆，表明木质素需与少量甘油协同作用以平衡性能。
3.8 热稳定性
木质素的引入略微降低淀粉膜热稳定性，其降解温度低于淀粉，导致复合膜起始分解温度下降，但 50% 失重温度保持在 300°C 左右，显示整体热性能仍较稳定。
3.9 水蒸气透过率（WVP）
木质素对 WVP 影响不显著，含 20% 木质素膜的 WVP 仅略高于纯膜，表明其亲水基团未显著恶化阻水性能，而无甘油膜因结构紧密 WVP 略低。
3.10 接触角与疏水性
5%-10% 木质素使接触角从 49.9° 增至 110.8°，提升疏水性；20% 时略降，可能因过量木质素分散不均。储存后，木质素膜疏水性保持稳定，纯淀粉膜则因甘油迁移和结晶度增加而疏水性提升。
3.11-3.12 抗氧化与抗菌活性
木质素赋予薄膜显著抗氧化能力，β- 胡萝卜素漂白抑制率随含量从 0% 升至 92.4%；含 20% 木质素的薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌率达 99.9%，归因于木质素低分子组分破坏细菌膜结构并产生活性氧（ROS）。
结论与意义
本研究证实，臭氧氧化芒草木质素可作为高效生物基增塑 - 功能双效添加剂。10% 木质素是优化浓度，此时薄膜兼具优异延展性（εb=166.1%）、UV 阻隔（透射率 < 1%）、抗氧化（AA=78.8%）及强抗菌性，且有效抑制淀粉回生。该成果为减少食品包装对合成材料的依赖、提升包装功能一体化提供了可行路径，推动了生物质资源在环保领域的高值化利用。未来需进一步验证薄膜与食品接触的安全性，优化甘油 - 木质素配比，并开展生命周期评估（LCA）以确认其环境效益。
