香蕉皮与米糠基可降解食品包装纸的制备及功能特性研究

本研究针对农业废弃物利用率低和传统包装材料污染问题，创新性地将香蕉皮(Musa paradisiaca)、米糠和肉桂油复配，开发出三种(F1-F3)生物降解包装纸。最优配方F3展现1232 kg/m2抗张强度、91%延伸率和75% DPPH清除率，对金黄色葡萄球菌/大肠杆菌抑菌圈达15/13 mm，15天降解率47%，为食品包装提供可持续解决方案。

　　

随着全球每年产生约3.5亿吨农业废弃物，印度作为农业大国面临资源浪费与环境污染的双重压力。传统造纸工业依赖木材原料，其化学制浆过程导致难降解问题，而食品包装领域对环保材料需求迫切。香蕉皮富含优质纤维素(优于针叶木)和木质素，米糠含35-40%纤维素和γ-谷维素等活性成分，二者协同可提升材料性能。

研究人员以香蕉皮粉、米糠和肉桂油为原料，通过组分浓度优化开发出三种配方(F₁-F₃)。采用近似组成分析、理化性质测试、感官评价等方法，评估材料的机械性能(抗张强度、延伸率)、屏障特性(水蒸气透过率0.48 kg/m2/24h)、生物活性(DPPH自由基清除、微生物抑制)及降解特性(15天失重47%)。土壤埋藏试验结合微生物活性分析揭示降解机制。

样本制备与预处理
香蕉皮经去果肉、切块、阴干后粉碎；米糠直接使用市售粉末；肉桂油作为天然防腐剂添加。通过多轮试验确定原料配比，采用湿法成型工艺制备包装纸。

关键结果

1. 理化特性：F₃展现最高蛋白质含量(4.45%)和机械性能，Tukey检验(P≤0.1)证实各配方差异显著。
2. 生物活性：F₃的DPPH抑制率达75%，对Staphylococcus aureus和Escherichia coli抑菌圈分别为15mm和13mm。
3. 降解性能：材料厚度和组分显著影响降解速率，纤维素/木质素比例调控微生物分解效率。

该研究首次实现香蕉皮废弃物与米糠的协同利用，F₃配方兼具机械强度(1232 kg/m2)与柔韧性(91%延伸率)，感官评分最高。其抗氧化/抗菌特性延长食品保质期，而快速降解特性(47%/15天)缓解白色污染。统计验证各组差异显著，为农业废弃物高值化利用提供新范式，符合循环经济理念。论文发表于《Sustainable Chemistry One World》，对发展绿色包装产业具有重要指导意义。