海藻保鮮膜：來自海洋的天然“塑料”
來源：科技日報 發(fā)布時間：2023-05-18 08:40:17
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，就會分解為有機(jī)物，進(jìn)入土壤中和大自然融為一體。
饑腸轆轆地打開冰箱，拿出一個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，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)生在生活中的真實一幕，這一切都要歸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《新科學(xué)家》周刊網(wǎng)站報道了英國利茲大學(xué)的凱蘭·沃德團(tuán)隊在海藻保鮮膜領(lǐng)域的一項研究成果。該團(tuán)隊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，科技日報記者專訪了中國海洋大學(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，塑料中的塑化劑會滲透到土壤和水里，最終會隨著水和植物進(jìn)入人體內(nèi)，同時塑料分子也可以進(jìn)入人體，對人體造成危害。
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，就會分解為有機(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。”
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，也不會被輕易損壞。
印度尼西亞也是海藻生產(chǎn)大國，其一初創(chuàng)公司利用當(dāng)?shù)睾Ｔ迳a(chǎn)優(yōu)勢，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。
除了這些國家之外，我國也對海藻保鮮膜進(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)點在于安全性高、無塑化劑、無致癌物，能在6—12個月內(nèi)實現(xiàn)100%生物降解，對環(huán)境也不會造成污染。
基于對海洋生物多年的研究經(jīng)驗，許加超發(fā)現(xiàn)海帶中的褐藻膠是制作保鮮膜的好原料。“褐藻膠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，其會與褐藻膠分子結(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)隊還推進(jìn)研發(fā)了全生物降解海藻地膜。據(jù)統(tǒng)計，全國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。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊從馬尾藻工業(yè)廢棄物中提取出一種食品級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。
“我國保鮮膜市場有近200億元，海藻保鮮膜推出后，會極大改變?nèi)藗兊纳睢?rdquo;王雷說，“海藻保鮮膜的開發(fā)對于海藻養(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，很大一部分原因是海藻保鮮膜的價格過高導(dǎo)致難以推廣，人們在購買的時候，更傾向于價格較低的塑料保鮮膜。
“此外，海藻保鮮膜研發(fā)的難點還在于該類保鮮膜相對較厚，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，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，從而實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的共同發(fā)展。”許加超說。
目前，他們對海藻保鮮膜的研究在實驗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，許加超依然對海藻保鮮膜的市場化應(yīng)用充滿信心，他表示，這項技術(shù)推出后，會極大地造福和改變?nèi)藗兊纳鐣?，他希望?lián)合企業(yè)以及各界力量盡快推動項目實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。（實習(xí)記者 周倩瑩）
責(zé)任編輯：邢敏
