马铃薯淀粉薄膜的研究进展

听说过马铃薯薄膜吗？

随着合成塑料包装积累造成的环境污染和食品包装材料的当代需求激增，越来越多的研究人员正在努力开发由天然聚合物制造的生态友好的可生物降解生物基环保包装材料，其在一些应用中具有替代传统包装薄膜的潜力。

淀粉因其丰富性、成本效益、可食用性和优异的成膜性能，而被用于开发可生物降解的生物基薄膜，其中糊化温度低、成膜性好的马铃薯淀粉（PS）是食品包装领域的首选。然而，单纯的PS薄膜机械性能差，功能性能少，无法满足当代食品包装材料的需求。

为了克服这些限制，研究人员致力于通过在PS基质中加入一些天然功能添加剂来制造多功能生物纳米复合薄膜。

01 含有茶多酚和MgO纳米颗粒的马铃薯淀粉薄膜

近日，中国农业大学薛文通教授团队采用溶液浇铸法成功制备了含有茶多酚（TP）和氧化镁纳米颗粒（MgO-NPs）的马铃薯淀粉（PS）基的可生物降解和多功能生物纳米复合薄膜，系统研究了它们的物理功能特性及在水果保鲜中的应用。

TP和MgO-NPs的加入提高了薄膜的拉伸强度、紫外光阻隔性、疏水性和热稳定性,并降低了它们的水分含量（从14.02%到11.21%）、水溶性（从19.57%到16.56%）和水蒸气渗透率（从17.32到9.07×10-11g∙m-1∙s-1∙Pa-1)。

此外，PS/TP/MgO-NPs薄膜表现出很强的抗氧化活性，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有显著的抗菌活性。抑菌圈直径分别为25.60mm和27.50mm。SEM、ATR-FTIR和XRD分析表明TP和MgO-NPs均匀分散在PS基体中，并确定了氢键、疏水相互作用和静电引力的分子相互作用。

生物降解性评估表明，在模拟环境条件下，所有薄膜在约20天内迅速分解。与对照相比，PS/TP/MgO-NPs成膜溶液涂层能够通过减少重量损失、硬度和总可溶性固体的变化来保持水果品质。这一工作表明多功能生物纳米复合薄膜可能是开发可持续活性食品包装的潜在方法。

相关工作以“Potato starch films by incorporating tea polyphenol and MgO nanoparticles with enhanced physical, functional and preserved properties”为题发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

02 热湿处理与木质素磺酸的协同制备马铃薯淀粉纳米复合薄膜

具有高强度和韧性的可生物降解聚合物材料的制备仍然是一个难题。近日，青岛农业大学师进生教授团队将马铃薯淀粉（PS）纳米复合材料通过热湿处理(HMT)与木质素磺酸(LA)纳米粒子(HMT-PS/LA)的协同作用来制备纳米复合薄膜。力学性能测试结果表明，较佳热湿处理条件和LA含量分别为110℃、25%和7wt%。

制备的HMT-PS/LA纳米复合薄膜具有53.6±1.6MPa的拉伸强度(TS)和80.25±2.9%的断裂伸长率(E%)，分别比PS薄膜提高了1478%和43.6%。此外，HMT-PS/LA薄膜的含水量（WC）和水蒸汽渗透率（WVP）分别降低了28%和47.23%。此外，HMT-PS/LA薄膜在四种正常环境下均表现出优异的紫外线阻挡性能和良好的生物降解性。

相关工作以“Development of high strength potato starch nanocomposite films with excellent UV-blocking performance: Effect of heat moisture treatment synergistic with ligninsulfonic acid”为题发表于《Industrial Crops and Products》。

03 阳离子马铃薯皮淀粉载姜黄素可生物降解薄膜

近日，天津科技大学刘雁红教授团队采用溶液浇铸法制备了由阳离子马铃薯淀粉衍生物制成并载有姜黄素的壳聚糖/姜黄素可生物降解复合薄膜。通过从马铃薯皮废料(PW)中回收马铃薯淀粉，将马铃薯淀粉改性得到阳离子淀粉（CS），并与姜黄素混合制备复合薄膜。低浓度姜黄素与CS相容，并均匀分布在复合薄膜的CS基体中。与纯阳离子淀粉膜相比，5%姜黄素的加入增加了CS膜的断裂伸长率(18%)和氢键相互作用，提高了CS薄膜的水蒸气阻隔性和表面疏水性，水蒸气渗透性(WVP)降低了(21%)。

此外，CS薄膜的机械性能略有提高，而热稳定性没有变化。CS/姜黄素薄膜表现出优异的紫外线（UV）阻隔性能，添加5%的姜黄素提高了53.33%的紫外线阻隔效果，但透明度降低了47.74%。复合膜还具有良好的抗氧化活性，姜黄素含量为5%的复合膜对DPPH和ABTS的清除活性最高，分别为86.77%和98.09%，且姜黄素释放迅速。研究表明CS/姜黄素复合薄膜是潜在的食品生物活性包装材料，可以缓解农业废弃物处理问题。

相关工作以“Preparation and properties of biodegradable films made of cationic potato-peel starch and loaded with curcumin”为题发表于《Food Hydrocolloids》

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.09.010

https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115327

https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107690