基于鳄梨籽和蛋黄果籽淀粉与稻壳纤维的农业废弃物生物聚合物制备可降解托盘研究

推荐：研究人员针对塑料包装环境污染问题，利用鳄梨籽(Persea americana)、蛋黄果籽(Pouteria lucuma)淀粉和稻壳(Oryza sativa)纤维等农业废弃物，通过热压成型技术开发可降解托盘。研究发现稻壳纤维增强显著提升托盘机械性能(硬度24.62N，拉伸强度提升22.5%)，所有样品28天生物降解率>80%。该研究为食品包装提供了可持续解决方案，符合循环经济理念。

　　

随着全球塑料污染问题日益严峻，食品包装行业对可持续替代材料的需求迫在眉睫。传统石油基塑料难以降解，而生物基材料往往面临与粮食资源竞争的伦理问题。在此背景下，如何利用农业加工废弃物开发高性能可降解包装材料，成为当前研究热点。

秘鲁国立亚马逊大学Toribio Rodríguez de Mendoza分校（Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas）的研究团队创新性地将三种典型农业废弃物——鳄梨(Persea americana Mill.)籽、蛋黄果(Pouteria lucuma L.)籽淀粉和稻壳(Oryza sativa L.)纤维相结合，通过热压成型技术制备可降解托盘。这项发表在《Journal of Agriculture and Food Research》的研究不仅实现了多重废弃物的协同增值利用，更开发出机械性能和降解性能俱佳的新型生物材料。

研究人员采用湿法研磨提取淀粉，碱性过氧化氢处理分离纤维素纤维，通过热压成型（150°C，9分钟）制备托盘。主要技术包括：扫描电镜(SEM)观察微观形貌，差示扫描量热法(DSC)分析热特性，傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征分子相互作用，质构分析仪测定机械性能，以及28天水降解实验评估生物降解性。

研究结果揭示：

1. 生物聚合物特性：鳄梨籽淀粉呈现椭圆形颗粒(26.97×11.74μm)，淀粉含量83.10%，直链淀粉(amylose)含量高达30.87%，显著高于蛋黄果籽淀粉(11.01%)。稻壳纤维提取率达83.10%，纤维素含量51.37%。

2. 热性能和机械性能：高直链淀粉含量与更高糊化温度(T_o 67.78°C，T_p 73.90°C，T_c 78.36°C)和硬度(62.63N)相关。添加14%稻壳纤维使托盘密度增加至0.231g/cm³，水溶性降低至25.43%。

3. 结构表征：SEM显示纤维添加使托盘内部结构更致密，FT-IR证实淀粉与纤维素间存在氢键相互作用。稻壳纤维的加入使L^*值降低，browning index最高达17.30%，这与残留酚类物质的热氧化有关。

4. 生物降解性：所有托盘28天内降解率>80%，但高纤维含量(L14)样品降解率降至80.29%，显示纤维素的结构稳定性延缓了降解过程。

该研究首次将鳄梨籽淀粉、蛋黄果籽淀粉和稻壳纤维三种农业废弃物整合于单一配方，不仅验证了Laydy Mitsu Mena-Chacon等提出的假说——非传统淀粉与木质纤维素的组合可改善包装材料的机械强度和耐水性，更开创了多重废弃物协同增值的新模式。特别值得注意的是，鳄梨籽淀粉因其高直链淀粉含量成为理想的基质材料，而稻壳纤维的增强效果证实了Luz Quispe-Sanchez等关于纤维素填充效应的理论。研究结果对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中的"负责任消费与生产"(SDG12)和"气候行动"(SDG13)具有重要实践意义，为发展中国家农业废弃物的高值化利用提供了可复制的技术路线。未来研究可进一步优化淀粉/纤维改性工艺，并引入疏水剂以提升材料的阻隔性能。