在最近发表在《聚合物》杂志上的一篇论文中，研究人员旨在开发一种活性聚乙烯醇 (PVA) 和玉米淀粉基热塑性淀粉 (TPS) 薄膜，用于食品包装，利用西瓜皮提取物制作的具有抗氧化和抗菌特性的甘油增塑剂。

背景

全球每年消费量超过 2 亿吨，塑料使用量每年增长约 9%，其中食品包装占一半以上。由于大多数食品包装只使用一次，这些不可生物降解和不可回收的包装废物造成了严重的陆地和水生环境问题。

因此，越来越需要开发符合环保标准、具有更好的可降解性、并在保持食品质量的同时最大限度地减少食品损失的食品包装。开发这种包装的技术被称为活性食品包装，它可以使用注入活性天然成分的生物聚合物制备，这些活性天然成分可用作抗氧化剂、氧气和乙烯清除剂、吸湿剂和抗菌剂。

西瓜皮在提取乙醇后表现出显着的抗氧化特性，其中现有的生物活性化合物可抑制潜在的自由基损伤。还已知含有抗微生物化合物。此外，像 PVA 这样的合成聚合物具有很强的形成透明薄膜的能力，具有更高的密封能力以及高的热稳定性和机械稳定性。它在堆肥环境中也是可降解的。然而，PVA 的脆弱性需要增塑剂来增加其稳定性。

尽管已发现在 PVA 薄膜中添加淀粉可提高其机械性能和耐水分子性能，但近来一直在推动用 TPS 代替合成聚合物用于食品包装。众所周知，TPS 薄膜具有低透氧性并且是无色、无味和透明的。

关于研究

在这项研究中，该团队通过恒温摇床从干燥的外皮粉中提取西瓜皮。制作了两种含有玉米淀粉和增塑剂的 PVA 薄膜，对照薄膜标记为 PVA/ST，而含有西瓜皮提取物 (WMRE) 的薄膜标记为 PVA/ST/WMRE。

基于它们的厚度、水蒸气渗透性 (WVP)、拉伸强度 (TS) 和断裂伸长率 (%EAB) 对薄膜进行表征。使用甲醇-2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）自由基清除活性评估抗氧化活性，而通过观察用薄膜包裹的鲜切紫甘蓝在储存状态下的微生物数量来测试抗菌性能。

储存卷心菜的质量由 50 名消费者进一步评估，并以 9 点享乐量表评分。最后，研究了这些薄膜在 35 天的掩埋测试中的生物降解行为。

观察

PVA/ST/WMRE 薄膜具有均匀的厚度，但与 PVA/ST 没有区别，表明 WMRE 对薄膜厚度没有影响。此外，两种薄膜的应力-应变曲线均表现出塑性变形。虽然 PVA/ST/WMRE 的 %EAB 与 PVA/ST 没有显着差异，但 TS 更高。这被假设是由于生物聚合物排列的改变。

此外，两种薄膜的 WVP 之间的差异可以忽略不计，这表明 WMRE 的添加不会影响薄膜的疏水性。PVA/ST/WMRE 的 DPPH 清除活性与对照膜相比略有降低，但差异不显着。两片紫甘蓝的微生物数量最初是相似的。然而，三天后PVA/ST/WMRE薄膜在微生物生长抑制方面更有效。

此外，消费者偏好测试显示，在第一天、第二天和第三天，用 PVA/ST/WMRE 包裹的卷心菜的喜好得分明显更高。总体而言，与其他食品包装方法相比，带有 PVA/ST/WMRE 的包装在消费者偏好中得分最高。

此外，与对照薄膜相比，西瓜皮包裹物的生物降解性没有显着差异。埋葬 35 天后，10.21% 的 PVA/ST 和 12.6% 的 PVA/ST/WMRE 被降解。

结论

总而言之，该团队确定在 TPS 中添加 WMRE 以及过量的甘油增塑剂可以改善生物膜的 TS、WVP 和 %EAB。该研究还表现出对食源性病原体的抗氧化和抗菌活性增加。

虽然薄膜对测试蔬菜的感官属性没有影响，但较高的生物降解性表明对环境的影响最小，同时有助于减少食物浪费和延长保质期。据作者称，采用 WMRE 作为活性食品包装的 TPS 在食品工业中可以有利于延长食品的保质期，同时减少损失。