海藻保鮮膜：來自海洋的天然「塑膠」
2023-05-19 08:32 作者：dl001 來源：科技日報 閱覽：
科學家們發現，海藻富含多種多糖類物質，這些多糖類物質形成凝膠後可以延展成薄膜，較好的柔韌性使其擁有製作保鮮膜的潛質。海藻保鮮膜可以和包裹的食品一起進行烹飪或直接食用，如果不慎被人們丟進自然界，只要和足夠的水接觸超過2小時，就會分解為有機物，進入土壤中和大自然融為一體。
◎實習記者 周倩瑩
飢腸轆轆地打開雪櫃，拿出一個包裹著保鮮膜的飯糰或者漢堡，直接扔進微波爐里加熱後，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……
這看似電影里的無釐頭情節，卻是發生在生活中的真實一幕，這一切都要歸功於以海藻為原料研製而成的新型環保保鮮膜——海藻保鮮膜。
近日，英國《新科學家》週刊網站報道了英國利茲大學的凱蘭·沃德團隊在海藻保鮮膜領域的一項研究成果。該團隊使用一種名為馬尾藻的褐藻，製作出了可安全地用於包裹例如鮮切水果等濕潤食物的保鮮膜。
那麼，海藻保鮮膜是怎樣生產出來的？有什麼不同尋常之處？帶著這些問題，科技日報記者專訪了中國海洋大學食品科學與工程學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」。
天然環保且來源廣泛
塑膠，是工業文明的結果，它給人類帶來便捷的同時也帶來了無窮的麻煩和災難。目前，市面上的塑膠保鮮膜都不能降解，如果把牠們埋在土壤中，塑膠中的塑化劑會滲透到土壤和水裡，最終會隨著水和植物進入人體內，同時塑膠分子也可以進入人體，對人體造成危害。
如今，小小的海藻搖身一變，就可以成為新型環保保鮮膜，這為解決塑膠汙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潛力，其中的活性物質可開發成藥品、功能性食品、化妝品。現在，小小的海藻還能製備成保鮮膜。
科學家們發現，海藻富含多種多糖類物質，如褐藻膠、瓊膠、卡拉膠等，這些多糖類物質形成凝膠後可以延展成薄膜，較好的柔韌性使其擁有製作保鮮膜的潛質。常規的塑膠保鮮膜在使用一次之後就會被丟棄，而海藻保鮮膜可以和包裹的食品一起進行烹飪或直接食用。此外，一個普通的塑膠袋，完全降解需要200—1000年，而海藻保鮮膜如果不慎被人們丟進自然界，只要和足夠的水接觸超過2小時，就會分解為有機物，進入土壤中和大自然融為一體。
但是，並不是所有的海藻都適合做保鮮膜，王雷告訴記者：「目前來看，用褐藻中的褐藻膠製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配製成膜。」
嘗試用海藻製品替代塑膠
海藻是一種應用廣泛的自然資源。一直以來，為了更好地造福人類生活，解決塑膠帶來的環境汙染問題，國內外科學家都在圍繞用海藻製品替代塑膠進行創新研究。
印度的科學家將晒乾的海藻磨成顆粒，清除其中的雜質，然後放入特定的容器中加熱，最終得到了真正的凝膠。這種凝膠可以被製成不同厚度的海藻薄膜，即使薄如蟬翼，也不會被輕易損壞。
印尼也是海藻生產大國，其一初創公司利用當地海藻生產優勢，推出一種海藻製成的包裝材料，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行了創新研究，並且早已致力於災害性海藻生物質利用方面的研究。
許加超帶領的科研團隊發明瞭授權專利可食性全生物降解海藻食品保鮮膜。這款保鮮膜同傳統保鮮膜相比，最大的優點在於安全性高、無塑化劑、無致癌物，能在6—12個月內實現100%生物降解，對環境也不會造成汙染。
基於對海洋生物多年的研究經驗，許加超發現海帶中的褐藻膠是製作保鮮膜的好原料。「褐藻膠是一種天然陰離子多糖，可與Ca^2+等發生反應生成變性凝膠褐藻酸鈣。當大量Ca^2+存在時，其會與褐藻膠分子結合形成緊密的『蛋盒』網狀的變性凝膠結構，從而具有良好的成膜特性。」許加超介紹，但由於褐藻酸鈣是一種強凝膠，形成的褐藻酸鈣膜太脆，韌性比較差，不宜摺疊和捲曲，限制了其實際使用，為此他們開發了雙離子變性凝膠技術，該技術可以提高褐藻酸鈣膜的柔韌性和機械性能。
許加超團隊還推進研發了全生物降解海藻地膜。據統計，全國5.8億畝覆膜土地正遭受「白色汙染」的嚴重侵害，許加超團隊將青島海岸引發生態災害的滸苔製備成全生物降解海藻地膜，可有效代替傳統塑膠地膜，化解「白色汙染」難題。
除了保鮮膜、地膜，海藻還能被製成餐具。中國科學技術大學俞書宏院士團隊從馬尾藻工業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經鈣離子交聯後形成SCNF水凝膠。該團隊將SCNF水凝膠製備成高強度和高熱穩定性的馬尾藻纖維素基結構材料。該結構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
海藻製成的塑膠替代製品展現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製成的吸管、餐具、包裝袋等塑膠替代製品，且在持續擴大海藻生物材料的生產規模。
「我國保鮮膜市場有近200億元，海藻保鮮膜推出後，會極大改變人們的生活。」王雷說，「海藻保鮮膜的開發對於海藻養殖和加工產業的發展能夠起到強有力的刺激作用，可以創造巨大的經濟價值，此外，還可解決塑膠產品帶來的『白色汙染』問題，有很好的生態、經濟和社會效益。」
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展的瓶頸之一。目前，傳統的塑膠保鮮膜仍舊占據主流市場，很大一部分原因是海藻保鮮膜的價格過高導致難以推廣，人們在購買的時候，更傾向于價格較低的塑膠保鮮膜。
「此外，海藻保鮮膜研發的難點還在於該類保鮮膜相對較厚，延展性和韌性還有待提高，需要繼續加強科研投入；同時，海藻保鮮膜產業化所需的生產機械和生產線尚不健全，要解決這些難題，需要設備開發與基礎研究同步進行，從而實現全產業鏈的共同發展。」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展。儘管科技成果轉化困難重重，許加超依然對海藻保鮮膜的市場化應用充滿信心，他表示，這項技術推出後，會極大地造福和改變人們的社會生活，他希望聯合企業以及各界力量儘快推動項目實現產業化。
◎實習記者 周倩瑩
飢腸轆轆地打開雪櫃，拿出一個包裹著保鮮膜的飯糰或者漢堡，直接扔進微波爐里加熱後，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……
這看似電影里的無釐頭情節，卻是發生在生活中的真實一幕，這一切都要歸功於以海藻為原料研製而成的新型環保保鮮膜——海藻保鮮膜。
近日，英國《新科學家》週刊網站報道了英國利茲大學的凱蘭·沃德團隊在海藻保鮮膜領域的一項研究成果。該團隊使用一種名為馬尾藻的褐藻，製作出了可安全地用於包裹例如鮮切水果等濕潤食物的保鮮膜。
那麼，海藻保鮮膜是怎樣生產出來的？有什麼不同尋常之處？帶著這些問題，科技日報記者專訪了中國海洋大學食品科學與工程學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」。
天然環保且來源廣泛
塑膠，是工業文明的結果，它給人類帶來便捷的同時也帶來了無窮的麻煩和災難。目前，市面上的塑膠保鮮膜都不能降解，如果把牠們埋在土壤中，塑膠中的塑化劑會滲透到土壤和水裡，最終會隨著水和植物進入人體內，同時塑膠分子也可以進入人體，對人體造成危害。
如今，小小的海藻搖身一變，就可以成為新型環保保鮮膜，這為解決塑膠汙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潛力，其中的活性物質可開發成藥品、功能性食品、化妝品。現在，小小的海藻還能製備成保鮮膜。
科學家們發現，海藻富含多種多糖類物質，如褐藻膠、瓊膠、卡拉膠等，這些多糖類物質形成凝膠後可以延展成薄膜，較好的柔韌性使其擁有製作保鮮膜的潛質。常規的塑膠保鮮膜在使用一次之後就會被丟棄，而海藻保鮮膜可以和包裹的食品一起進行烹飪或直接食用。此外，一個普通的塑膠袋，完全降解需要200—1000年，而海藻保鮮膜如果不慎被人們丟進自然界，只要和足夠的水接觸超過2小時，就會分解為有機物，進入土壤中和大自然融為一體。
但是，並不是所有的海藻都適合做保鮮膜，王雷告訴記者：「目前來看，用褐藻中的褐藻膠製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配製成膜。」
嘗試用海藻製品替代塑膠
海藻是一種應用廣泛的自然資源。一直以來，為了更好地造福人類生活，解決塑膠帶來的環境汙染問題，國內外科學家都在圍繞用海藻製品替代塑膠進行創新研究。
印度的科學家將晒乾的海藻磨成顆粒，清除其中的雜質，然後放入特定的容器中加熱，最終得到了真正的凝膠。這種凝膠可以被製成不同厚度的海藻薄膜，即使薄如蟬翼，也不會被輕易損壞。
印尼也是海藻生產大國，其一初創公司利用當地海藻生產優勢，推出一種海藻製成的包裝材料，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行了創新研究，並且早已致力於災害性海藻生物質利用方面的研究。
許加超帶領的科研團隊發明瞭授權專利可食性全生物降解海藻食品保鮮膜。這款保鮮膜同傳統保鮮膜相比，最大的優點在於安全性高、無塑化劑、無致癌物，能在6—12個月內實現100%生物降解，對環境也不會造成汙染。
基於對海洋生物多年的研究經驗，許加超發現海帶中的褐藻膠是製作保鮮膜的好原料。「褐藻膠是一種天然陰離子多糖，可與Ca^2+等發生反應生成變性凝膠褐藻酸鈣。當大量Ca^2+存在時，其會與褐藻膠分子結合形成緊密的『蛋盒』網狀的變性凝膠結構，從而具有良好的成膜特性。」許加超介紹，但由於褐藻酸鈣是一種強凝膠，形成的褐藻酸鈣膜太脆，韌性比較差，不宜摺疊和捲曲，限制了其實際使用，為此他們開發了雙離子變性凝膠技術，該技術可以提高褐藻酸鈣膜的柔韌性和機械性能。
許加超團隊還推進研發了全生物降解海藻地膜。據統計，全國5.8億畝覆膜土地正遭受「白色汙染」的嚴重侵害，許加超團隊將青島海岸引發生態災害的滸苔製備成全生物降解海藻地膜，可有效代替傳統塑膠地膜，化解「白色汙染」難題。
除了保鮮膜、地膜，海藻還能被製成餐具。中國科學技術大學俞書宏院士團隊從馬尾藻工業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經鈣離子交聯後形成SCNF水凝膠。該團隊將SCNF水凝膠製備成高強度和高熱穩定性的馬尾藻纖維素基結構材料。該結構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
海藻製成的塑膠替代製品展現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製成的吸管、餐具、包裝袋等塑膠替代製品，且在持續擴大海藻生物材料的生產規模。
「我國保鮮膜市場有近200億元，海藻保鮮膜推出後，會極大改變人們的生活。」王雷說，「海藻保鮮膜的開發對於海藻養殖和加工產業的發展能夠起到強有力的刺激作用，可以創造巨大的經濟價值，此外，還可解決塑膠產品帶來的『白色汙染』問題，有很好的生態、經濟和社會效益。」
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展的瓶頸之一。目前，傳統的塑膠保鮮膜仍舊占據主流市場，很大一部分原因是海藻保鮮膜的價格過高導致難以推廣，人們在購買的時候，更傾向于價格較低的塑膠保鮮膜。
「此外，海藻保鮮膜研發的難點還在於該類保鮮膜相對較厚，延展性和韌性還有待提高，需要繼續加強科研投入；同時，海藻保鮮膜產業化所需的生產機械和生產線尚不健全，要解決這些難題，需要設備開發與基礎研究同步進行，從而實現全產業鏈的共同發展。」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展。儘管科技成果轉化困難重重，許加超依然對海藻保鮮膜的市場化應用充滿信心，他表示，這項技術推出後，會極大地造福和改變人們的社會生活，他希望聯合企業以及各界力量儘快推動項目實現產業化。
