與傳統石油基塑料相比，天然多糖具有較低的碳排放量和生物降解性，可減少對環境的負面影響。海藻酸鈉（SA）是一種從海藻中提取的天然多糖，廣泛應用于醫藥、食品、化妝品等領域，尤其在包裝領域具有廣闊的應用前景。以SA為原料制成的可降解塑料制品不僅能保持原有物理性能，還具備生物降解性和無毒性。然而，SA薄膜在包裝領域的應用仍面臨諸多挑戰：1）由于SA分子間和分子內的氫鍵作用強烈，SA薄膜的力學性能較差，缺乏柔韌性和延展性，這極大限制了其在包裝領域的應用；2）SA薄膜具有高度親水性，且由于結構中含有大量羧基，導致其防水性能較差；3）SA薄膜的阻隔性能較差，頻繁的水分和氣體交換不利于食品儲存。
針對天然多糖薄膜機械延展性差、親水性高的問題，廣西大學林寶鳳教授團隊提出了一種新的解決策略，將羧基丁苯膠乳（XSBR）引入SA中，以提高SA的力學性能，降低其親水性。此外，為了仿生荷葉表面的微小突觸結構，通過XSBR的介導作用將ZnO分散在SA中，不僅提高了薄膜的疏水性，而且賦予復合薄膜抗菌活性。研究結果表明，復合薄膜的拉伸強度和應變分別達到16.1MPa和267.3%（應變比SA薄膜增加了74倍），而水接觸角從68.7°增加到97.6°。此外，復合薄膜具有良好的透光性、阻隔性、抗菌性和抗氧化活性。復合膜能有效延長草莓的新鮮度至9天。更重要的是，室內外土壤降解研究證明，復合薄膜是可降解的。這項工作為開發耐用、疏水和可生物降解的生物質薄膜以取代石油基塑料薄膜提供了一種可能的解決方案。
該工作以“XSBR-mediated biomass polymers: a new strategy to solve the low toughness and high hydrophilicity of sodium alginate based films and use in food packaging”為題發表于《International Journal of Biological Macromolecules》。論文的通訊作者為廣西大學化學化工學院林寶鳳教授，第一作者為2022級博士研究生張遠程。該研究得到國家自然科學基金（22175045）和廣西自然科學基金重點項目（2021GXNSFDA220005）的資助。
圖1. SA/XSBR/ZnO薄膜制備示意圖
圖2. （a）薄膜樣品對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的平板計數測試；（b）樣品在濁度測定實驗中的吸光度；SA/XSBR和SA/XSBR/2ZnO在紫外光下的EPR光譜：（c）-DMPO·O2- 和（d）DMPO-·OH；（e）SA/XSBR/ZnO 薄膜的抗菌作用示意圖。
圖3.（a）薄膜樣品的WVP測試；（b）復合薄膜對DPPH和（c）ABTS自由基清除活性；（d）薄膜樣品的水溶性，以及（e）接觸角；（f）不同濃度復合薄膜的細胞毒性測試；（g）復合薄膜表面與荷葉表面的比較。
圖4.（a）復合薄膜在草莓保鮮中的應用：（i）空白對照，（ii）聚乙烯（PE），（iii）海藻酸鈉（SA），（iv）SA/XSBR/2ZnO-L，（v）SA/XSBR/2ZnO-D；（b）草莓的失重率；（c）草莓的pH值變化；（d）草莓的腐爛率。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813025055321
- 哈佛大學鎖志剛教授課題組報道可拉伸密封層：同時實現可拉伸，低韌性和低可透性 2018-08-15
