食品市場中的包裝用塑膠需求極大。(圖:Big Foot Productions)

為了避免食物接觸空氣,以保存食物的新鮮度,現今市場上保鮮用塑膠包裝的需求量極大。而在近年來各國朝向塑膠減量的目標下,改以生物可分解材料取代損害環境的石油製品,成了重要的研究議題。

而日前,一組來自喬治亞理工學院( Georgia Institute of Technology )的研發團隊於美國化學學會( American Chemical Society )期刊—— Sustainable Chemistry and Engineering 上發表了一篇論文。該研究開發出以甲殼質( chitin )及纖維素( cellulose )為原料的新材料,用於取代保鮮用塑膠,具有更佳的保存能力,且更容易於自然界中分解。

層狀材料

研究團隊利用甲殼質在奈米纖維上略顯正電,及纖維素帶負電的特性,將兩者製成紡絲溶液後,交互射出成型為界面良好的層狀材料。因兩者電性上相反,此層狀材料的結晶度比一般常用於保鮮用塑膠製品的聚對苯二甲酸乙二酯( polyethylene terephthalate,簡稱 PET )更高。

結晶度越高越能防止氧氣滲透,這對於食品保鮮非常重要。喬治亞理工學院生物化學工程學系( Georgia Tech’s School of Chemical and Biomolecular Engineering )卡森·梅雷迪斯教授( Carson Meredith )表示:「不同於常用於塑膠瓶及塑膠包裝的 PET,氣體分子難以破壞並穿越這種固態晶體結構,PET 則具有多孔洞的非晶相區域,容易被氣體分子穿過。」

環保可分解

根據研究人員透露,此材料的抗氧氣穿透能力比 PET 高 67 %。因此理論上將具有更長效的食品保鮮能力。除此之外,因甲殼質可取自食用完後廢棄的螃蟹殼;纖維素則可取自植物,這些在自然界中存在已久的高分子更容易被細菌等微生物分解。這種新材料將具有更佳的環保特性。

未來發展

但若要開發成新產品,並與市面上販售的塑膠競爭,規模化的生產線及經濟效益都必須先成功建立。此外,雖目前已有方法大規模生產纖維素,但另一項重要原料甲殼質,目前仍無工業上成熟的生產方法。梅雷迪斯教授也補充,材料的防水氣滲透能力也仍需進一步的改善。

 

參考資料:

  1. Material Formed from Crab Shells and Trees Could Replace Flexible Plastic Packaging. (2018, July 23). GEORGIA TECH
  2. Satam, C. C., Irvin, C. W., Lang, A. W., Jallorina, J. C., Shofner, M. L., Reynolds, J. R., & Meredith, J. C. (2018). Spray-Coated Multilayer Cellulose Nanocrystal—Chitin Nanofiber Films for Barrier Applications. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. doi:10.1021/acssuschemeng.8b01536
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