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海藻保鮮膜:來自海洋的天然“塑料”

發(fā)布時(shí)間:2023-05-18 16:19:00來源: 科技日?qǐng)?bào)

  科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),海藻富含多種多糖類物質(zhì),這些多糖類物質(zhì)形成凝膠后可以延展成薄膜,較好的柔韌性使其擁有制作保鮮膜的潛質(zhì)。海藻保鮮膜可以和包裹的食品一起進(jìn)行烹飪或直接食用,如果不慎被人們丟進(jìn)自然界,只要和足夠的水接觸超過2小時(shí),就會(huì)分解為有機(jī)物,進(jìn)入土壤中和大自然融為一體。

  ◎?qū)嵙?xí)記者 周倩瑩

  饑腸轆轆地打開冰箱,拿出一個(gè)包裹著保鮮膜的飯團(tuán)或者漢堡,直接扔進(jìn)微波爐里加熱后,迫不及待地咬下一口還裹著保鮮膜的食物,津津有味地咀嚼,品味食物的同時(shí),你仿佛還嘗到了一絲大海的味道……

  這看似電影里的無厘頭情節(jié),卻是發(fā)生在生活中的真實(shí)一幕,這一切都要?dú)w功于以海藻為原料研制而成的新型環(huán)保保鮮膜——海藻保鮮膜。

  近日,英國(guó)《新科學(xué)家》周刊網(wǎng)站報(bào)道了英國(guó)利茲大學(xué)的凱蘭·沃德團(tuán)隊(duì)在海藻保鮮膜領(lǐng)域的一項(xiàng)研究成果。該團(tuán)隊(duì)使用一種名為馬尾藻的褐藻,制作出了可安全地用于包裹例如鮮切水果等濕潤(rùn)食物的保鮮膜。

  那么,海藻保鮮膜是怎樣生產(chǎn)出來的?有什么不同尋常之處?帶著這些問題,科技日?qǐng)?bào)記者專訪了中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院許加超教授和王雷副教授,為大家揭開海藻保鮮膜的“神秘面紗”。

  天然環(huán)保且來源廣泛

  塑料,是工業(yè)文明的結(jié)果,它給人類帶來便捷的同時(shí)也帶來了無窮的麻煩和災(zāi)難。目前,市面上的塑料保鮮膜都不能降解,如果把它們埋在土壤中,塑料中的塑化劑會(huì)滲透到土壤和水里,最終會(huì)隨著水和植物進(jìn)入人體內(nèi),同時(shí)塑料分子也可以進(jìn)入人體,對(duì)人體造成危害。

  如今,小小的海藻搖身一變,就可以成為新型環(huán)保保鮮膜,這為解決塑料污染提供了一種新的可能。

  海藻種類繁多,共有兩萬多種,幾乎所有海洋植物都可歸入藻類。海藻擁有巨大的開發(fā)潛力,其中的活性物質(zhì)可開發(fā)成藥品、功能性食品、化妝品?,F(xiàn)在,小小的海藻還能制備成保鮮膜。

  科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),海藻富含多種多糖類物質(zhì),如褐藻膠、瓊膠、卡拉膠等,這些多糖類物質(zhì)形成凝膠后可以延展成薄膜,較好的柔韌性使其擁有制作保鮮膜的潛質(zhì)。常規(guī)的塑料保鮮膜在使用一次之后就會(huì)被丟棄,而海藻保鮮膜可以和包裹的食品一起進(jìn)行烹飪或直接食用。此外,一個(gè)普通的塑料袋,完全降解需要200—1000年,而海藻保鮮膜如果不慎被人們丟進(jìn)自然界,只要和足夠的水接觸超過2小時(shí),就會(huì)分解為有機(jī)物,進(jìn)入土壤中和大自然融為一體。

  但是,并不是所有的海藻都適合做保鮮膜,王雷告訴記者:“目前來看,用褐藻中的褐藻膠制成的保鮮膜性能較好。此外,紅藻中的卡拉膠、瓊膠,包括其他陸生植物膠類均可直接或通過復(fù)配制成膜?!?/p>

  嘗試用海藻制品替代塑料

  海藻是一種應(yīng)用廣泛的自然資源。一直以來,為了更好地造福人類生活,解決塑料帶來的環(huán)境污染問題,國(guó)內(nèi)外科學(xué)家都在圍繞用海藻制品替代塑料進(jìn)行創(chuàng)新研究。

  印度的科學(xué)家將曬干的海藻磨成顆粒,清除其中的雜質(zhì),然后放入特定的容器中加熱,最終得到了真正的凝膠。這種凝膠可以被制成不同厚度的海藻薄膜,即使薄如蟬翼,也不會(huì)被輕易損壞。

  印度尼西亞也是海藻生產(chǎn)大國(guó),其一初創(chuàng)公司利用當(dāng)?shù)睾T迳a(chǎn)優(yōu)勢(shì),推出一種海藻制成的包裝材料,不僅可以直接被食用,而且可以100%生物降解。

  除了這些國(guó)家之外,我國(guó)也對(duì)海藻保鮮膜進(jìn)行了創(chuàng)新研究,并且早已致力于災(zāi)害性海藻生物質(zhì)利用方面的研究。

  許加超帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)明了授權(quán)專利可食性全生物降解海藻食品保鮮膜。這款保鮮膜同傳統(tǒng)保鮮膜相比,最大的優(yōu)點(diǎn)在于安全性高、無塑化劑、無致癌物,能在6—12個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)100%生物降解,對(duì)環(huán)境也不會(huì)造成污染。

  基于對(duì)海洋生物多年的研究經(jīng)驗(yàn),許加超發(fā)現(xiàn)海帶中的褐藻膠是制作保鮮膜的好原料?!昂衷迥z是一種天然陰離子多糖,可與Ca^2+等發(fā)生反應(yīng)生成變性凝膠褐藻酸鈣。當(dāng)大量Ca^2+存在時(shí),其會(huì)與褐藻膠分子結(jié)合形成緊密的‘蛋盒’網(wǎng)狀的變性凝膠結(jié)構(gòu),從而具有良好的成膜特性。”許加超介紹,但由于褐藻酸鈣是一種強(qiáng)凝膠,形成的褐藻酸鈣膜太脆,韌性比較差,不宜折疊和卷曲,限制了其實(shí)際使用,為此他們開發(fā)了雙離子變性凝膠技術(shù),該技術(shù)可以提高褐藻酸鈣膜的柔韌性和機(jī)械性能。

  許加超團(tuán)隊(duì)還推進(jìn)研發(fā)了全生物降解海藻地膜。據(jù)統(tǒng)計(jì),全國(guó)5.8億畝覆膜土地正遭受“白色污染”的嚴(yán)重侵害,許加超團(tuán)隊(duì)將青島海岸引發(fā)生態(tài)災(zāi)害的滸苔制備成全生物降解海藻地膜,可有效代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料地膜,化解“白色污染”難題。

  除了保鮮膜、地膜,海藻還能被制成餐具。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)從馬尾藻工業(yè)廢棄物中提取出一種食品級(jí)的馬尾藻纖維素納米纖維(SCNF)。SCNF經(jīng)鈣離子交聯(lián)后形成SCNF水凝膠。該團(tuán)隊(duì)將SCNF水凝膠制備成高強(qiáng)度和高熱穩(wěn)定性的馬尾藻纖維素基結(jié)構(gòu)材料。該結(jié)構(gòu)材料具有良好的可加工性能及食品安全性,可加工成不同形狀的餐具。

  大面積推廣要邁過多道坎

  海藻制成的塑料替代制品展現(xiàn)出非常廣闊的市場(chǎng)前景。目前,全球已有多家公司在推廣海藻制成的吸管、餐具、包裝袋等塑料替代制品,且在持續(xù)擴(kuò)大海藻生物材料的生產(chǎn)規(guī)模。

  “我國(guó)保鮮膜市場(chǎng)有近200億元,海藻保鮮膜推出后,會(huì)極大改變?nèi)藗兊纳??!蓖趵渍f,“海藻保鮮膜的開發(fā)對(duì)于海藻養(yǎng)殖和加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能夠起到強(qiáng)有力的刺激作用,可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,此外,還可解決塑料產(chǎn)品帶來的‘白色污染’問題,有很好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。”

  然而海藻保鮮膜想要大面積推廣,依然面臨許多亟待解決的問題。

  和所有可降解材料一樣,成本過高也是制約海藻保鮮膜發(fā)展的瓶頸之一。目前,傳統(tǒng)的塑料保鮮膜仍舊占據(jù)主流市場(chǎng),很大一部分原因是海藻保鮮膜的價(jià)格過高導(dǎo)致難以推廣,人們?cè)谫?gòu)買的時(shí)候,更傾向于價(jià)格較低的塑料保鮮膜。

  “此外,海藻保鮮膜研發(fā)的難點(diǎn)還在于該類保鮮膜相對(duì)較厚,延展性和韌性還有待提高,需要繼續(xù)加強(qiáng)科研投入;同時(shí),海藻保鮮膜產(chǎn)業(yè)化所需的生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)線尚不健全,要解決這些難題,需要設(shè)備開發(fā)與基礎(chǔ)研究同步進(jìn)行,從而實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的共同發(fā)展?!痹S加超說。

  目前,他們對(duì)海藻保鮮膜的研究在實(shí)驗(yàn)室階段已取得突破性進(jìn)展。盡管科技成果轉(zhuǎn)化困難重重,許加超依然對(duì)海藻保鮮膜的市場(chǎng)化應(yīng)用充滿信心,他表示,這項(xiàng)技術(shù)推出后,會(huì)極大地造福和改變?nèi)藗兊纳鐣?huì)生活,他希望聯(lián)合企業(yè)以及各界力量盡快推動(dòng)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。(來源:科技日?qǐng)?bào))

(責(zé)編:陳濛濛)

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