Новый конъюгат полисахарида и зеина как альтернатива зеленому пластику

Jun 20, 2023

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 13161 (2023) Цитировать эту статью

308 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Льняной жмых представляет собой отходы производства льняного масла. Повышение ценности этого потраченного впустую материала согласуется с концепцией цикличности. В этом исследовании мы исследовали конъюгацию зеинового белка с льняной слизью для разработки упаковочного материала. Хотя и льняная слизь, и зеин обладают прекрасными пленкообразующими свойствами, им не хватает необходимых механических свойств для промышленной переработки, и они чувствительны к высокой влажности. Мы представляем простой и нетоксичный одноразовый метод разработки нового конъюгата льняной слизи и зеина. Где льняная слизь подвергается окислению с образованием альдегидных групп, которые затем реагируют с аминогруппами зеина в процессе гликирования. Конъюгаты анализировали с использованием различных методов. Конъюгат льняной слизи имел водоудерживающую способность 87–62%. Увеличение содержания зеина улучшило гладкость поверхности пленок. С другой стороны, более высокие уровни зеина приводили к значительному снижению растворимости пленки (p <0,05). Конъюгат льняной слизи проявлял термопластичные и эластичные свойства; демонстрирует модуль Юнга 1–3 ГПа, температуру стеклования от 49 ° C до 103 ° C и отличную технологичность с использованием различных промышленных технологий. Демонстрируя свой потенциал в качестве устойчивой альтернативы традиционным пластикам.

В области науки о полимерах наблюдается значительный прогресс с момента открытия и достижений нефтехимических наук. Пластмассы с их уникальными и полезными свойствами, включая высокое соотношение прочности к весу, жесткость, ударную вязкость, пластичность, коррозионную стойкость и относительно низкую стоимость, стали повсеместными. Однако производство и транспортировка этих материалов внесли значительный вклад в выбросы CO2, что привело к значительному увеличению выбросов углекислого газа1,2. Более того, пластик либо сжигается по окончании срока службы, выделяя больше CO2, либо накапливается на свалках и в океанах, создавая значительную экологическую угрозу3,4. В результате утилизация пластмасс стала серьезной проблемой для ученых-полимерщиков5,6,7,8.

Чтобы перейти к экономике замкнутого цикла и уменьшить нашу зависимость от ископаемого топлива, крайне важно заменить пластики на нефтяной основе устойчивыми биопластиками, полученными из полисахаридов, белков или липидов различных растений и организмов. Примеры таких биополимеров включают крахмал9,10 и целлюлозу11,12, соевый белок13,14,15, пектин16,17, казеин18, сывороточный белок (WP)19, альгинат5,20,21, желатин22, хитин и хитозан23,24 и кератин25. Особый интерес представляют биопластики растительного происхождения, которые обладают двойным преимуществом, поглощая CO2 во время своего роста посредством фотосинтеза, а также легко интегрируясь и разлагаясь в окружающей среде в конце своего жизненного цикла, что приводит к снижению выбросов углекислого газа по сравнению с их нефтепродуктами. -основанные аналоги2.

Одной из основных проблем, связанных с биопластиками растительного происхождения, является конкуренция с первичными пищевыми ресурсами человека, что приводит к росту цен на продукты питания и вырубке лесов, как и в случае с биогазом растительного происхождения26. Чтобы избежать таких проблем и достичь биоэкономики, биопластики следует получать из остатков растений и животных, что позволит лучше утилизировать отходы и обеспечит дополнительную ценность.

Полисахариды — это универсальные молекулы, которые содержат различные функциональные группы, включая гидроксильные, амино, карбоновые кислоты и альдегиды, что делает их идеальными для конъюгации. Конъюгаты полисахарида и белка стали потенциально устойчивым биопластичным материалом благодаря их повышенной растворимости, эмульсии, гидрофобности, барьерным и механическим свойствам, превосходящим свойства отдельных полисахаридов и белков. Эти конъюгаты широко исследовались, разрабатывались и применялись в биомедицинских областях в качестве носителей лекарств, перевязочных материалов и эмульгаторов в пищевых продуктах.