Acylierte hoch geradkettige Maisstärke und Kronenschäleextrakte verbessern die Leistung von Codeland/Stärke-Verpackungsfolien

Biobasierte Verbundfilm Forschung Hintergrund

Mit der fortlaufenden Vertiefung der Ressourcenrecycling-Philosophie, die Entwicklung von biobasierten Verpackungsmaterialien von der Industrie Aufmerksamkeit. Eine in der Zeitschrift Packaging Technology and Science veröffentlichte Studie, die sich gegen die jeweiligen Einschränkungen der natürlichen Polysaccharide-Mischung und Stärkemodifikation kümmerte, kombinierte Curdlan (CD) mit hochamylose Maisstärke (HAMS), um systematisch die Auswirkungen von Stärkeacetylierung (HAMSA) und Butanylierung (HAMSB) auf Membranstruktur und Leistung zu untersuchen. Die Studie bietet neue Ideen für das nachhaltige Design von Harzen und Folien für Lebensmittelverpackungen. Die Auswirkungen der H2-Acylierungsmodifikation auf Membranstruktur und -leistung zeigen, dass ein komplexes System hauptsächlich durch physikalische Wechselwirkungen stabilisiert wird. Die Acylierung kann die Regeneration und Kristallisation von Stärke hemmen und die Mikrostruktur der Membran durch hydrophobe Wechselwirkungen und räumliche Bit-Resistenz-Effekte regulieren. Von den beiden modifizierten Stärken ist HAMSA am besten mit Kodeland kompatibel und bildet eine gleichmäßig dichte Netzwerkstruktur. Diese Struktur verleiht dem Verbundfilm hervorragende umfassende Eigenschaften: Die Zugfestigkeit erreicht 31,02 MPa, die Bruchdehnung beträgt 237,93%, die Lichtdurchlässigkeit bei 660 nm Wellenlängen beträgt 9,66% und die Sauerstoffdurchlässigkeit 0,85 cm³/(m²·24 h·0,1 MPa). Dies bedeutet, dass das Membranmaterial bei gleichzeitiger optischer Transparenz eine gute mechanische Festigkeit und Sauerstoffblockierfähigkeit hat, was praktische Bedeutung für ölreiche Lebensmittelverpackungen hat, die eine schlechte Oxidationsveränderung kontrollieren müssen.

Extrakt aus landwirtschaftlichen Abfällen verleiht Funktionalität

Um die Funktionalität der Membran weiter zu erweitern, führte das Forscherteam den antioxidativen Extrakt aus Xanthoceras sorbifolium husk (XSHE) in das CD/HAMSA-System ein. Die Schalen gehören zu den landwirtschaftlichen Abfällen und die Wiederverwendung ihres Extrakts entspricht der Richtung der hohen Ressourcenwertung. Nach Zugabe von XSHE zeigte die gewonnene Membran eine signifikante antioxidative Aktivität mit einer Clearance von freien Radikalen von DPPH von 93,18% und eine ausgezeichnete UV-Blockierung, Ölbeständigkeit und optische Transparenz. Für ölreiche und feuchtigkeitsarme Lebensmittel wie Nüssernüsse und trockenes Fleisch hilft diese Art von Verpackungsfolie, die sowohl sauerstoffblockierende, UV-resistente als auch antioxidative Funktionen hat, die Öloxidation und die schlechte Qualität zu verzögern.

Erkenntnisse für die Polymerhilfsmittel- und Verpackungsindustrie

Aus der Sicht der Polymerverarbeitung und der Hilfsmittelanwendung spiegelt sich der Wert dieser Forschung auf mehreren Ebenen wider. Erstens ist die Stärkenmodifikation im Wesentlichen ein chemisches Modifikationsmittel für natürliche Polymere, das das Verhalten der intermolekularen Wasserstoffbindungen und Kristallisation durch die Regulierung der Hydroxyreaktion verändert, was die Verarbeitungsstabilität und die mechanische Leistung der endgültigen Folie beeinflusst. Dies steht in Verbindung mit der Rollenlogik von Bearbeitungsstabilisatoren und modifizierten Hilfsmitteln im Bereich Verpackungsmaterialien, d.h. der Optimierung der Makroeigenschaften durch eine strukturelle Regulierung auf molekularer Ebene. Zweitens bietet die Kombination natürlicher antioxidanter Komponenten wie z.B. des Kronenschalenextrakts direkt in das Membranmetrass, um die Zusatz von synthetischen Antioxidantien zu ersetzen oder zu reduzieren, neue Optionen für biologische Hilfsmittel für aktive Verpackungen. Der Extrakt bringt auch eine UV-Blockierfunktion mit sich, was darauf hindeutet, dass natürliche Polyphenolkomponenten vielfältiges Potenzial in Richtung funktioneller Hilfsmittel haben. Darüber hinaus spiegelt die Forschung mit landwirtschaftlichen Abfällen als Rohstoff den Trend der Industrie in der Nutzung von recycelten Materialien und recycelbaren Designs wider und bietet einen Referenzpfad für die gesamte Lebenszyklus der Nachhaltigkeit von Verpackungsmaterialien. Insgesamt kombiniert die Arbeit Polysaccharide, Stärkemodifikation und Funktionalisierung natürlicher Extrakte, um einen transparenten, robusten, sauerstoffblockierenden und antioxidativen biobasierten Film aufzubauen. Obwohl es sich derzeit noch in der Forschungsphase befindet, verdient seine Orientierung auf die Verpackungsszenarien mit hohem Öl und geringer Feuchtigkeit sowie die multifunktionale Integrationsidee gegen Oxidationsschutz und UV-Widerstand die kontinuierliche Aufmerksamkeit der Verpackungsmaterialien- und Hilfsmittelindustrie.

Quelle der Informationen: Effects of Acylated High‐Amylose Maize Starch and Xanthoceras sorbifolium Husk Extract Loading on the Properties' Enhancement of Curdlan/Starch Film， Durch befeuchtete Chemiker aufgeräumt.