可回收聚乙烯醇基高透明紫外屏蔽薄膜的绿色制备及其在水果保鲜包装中的应用

【编辑推荐】针对传统塑料包装不可降解、紫外屏蔽性能不足的问题，研究人员通过一锅法将叶酸（FA）与聚乙烯醇（PVA）复合，开发出兼具高透明度（可见光区透光率>84%）、99.99% UVA和100% UVB屏蔽效率的可回收薄膜，拉伸强度提升1.66倍，为光敏食品绿色包装提供新方案。

　　

随着石油基塑料包装的过度使用，不可降解废弃物对生态系统和人类健康构成长期威胁。同时，臭氧层破坏加剧了紫外线（UV）辐射，导致苹果、橄榄油等光敏食品易发生光氧化变质，造成巨大经济损失。传统聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等材料不仅难以降解，其紫外屏蔽性能也普遍不足。尽管聚乙烯醇（PVA）具有生物可降解、无毒和成膜性优异等特点，但其固有紫外屏蔽能力较弱，限制了在高端包装领域的应用。针对这一矛盾，海南大学的研究团队通过创新性复合策略，开发出可循环利用的高性能PVA基薄膜，相关成果发表于《Food Packaging and Shelf Life》。

研究采用溶液浇铸法（solution casting）将叶酸（FA）与PVA共混，通过氢键作用构建复合薄膜。关键技术包括：1）FA-Na₂CO₃溶液预处理优化分散性；2）甘油增塑调控机械性能；3）紫外-可见分光光度法评估光学性能；4）新鲜苹果切片实验验证保鲜效果。

【微观形貌分析】
扫描电镜显示PVA与FA形成致密均匀的界面（图2a-d），羟基（-OH）与羧基（-COOH）的氢键作用抑制相分离，但过量FA会导致颗粒聚集（图2e）。

【紫外屏蔽性能】
含4 mL FA的薄膜对UVA/UVB屏蔽率分别达99.99%和100%，可见光区（600 nm）透光率保持84%以上，优于文献报道的纤维素纳米晶（CNCs）复合体系。

【机械性能】
薄膜拉伸强度较纯PVA提升1.66倍，断裂伸长率达107.54%，归因于FA的刚性苯环结构与甘油增塑的协同效应。

【阻隔性能】
水蒸气透过率（WVP）和氧气透过率（OP）测试表明，FA的疏水特性显著提升薄膜的阻隔性，延缓水果氧化变质。

【可回收性】
溶解-再成型实验证实，再生薄膜仍保持90%以上紫外屏蔽效率，突破传统材料循环利用中的性能衰减瓶颈。

结论部分强调，该研究通过绿色工艺实现PVA薄膜功能强化，其“可降解-高性能-低成本”三位一体特性，为《"十四五"塑料污染治理行动方案》提供技术支撑。特别是FA的天然来源特性，规避了纳米TiO₂等填体的生物毒性风险。讨论指出，未来需优化工业挤出工艺中FA的分散均匀性，并评估不同水果品种的适用性。研究获海南省重点研发计划（ZDYF2022XDNY335）和江苏省大学生创新创业项目（202410295171Y）资助，通讯作者为Xiaoli Liu。