Un nuovo coniugato polisaccaride/zeina come plastica verde alternativa

Jun 20, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13161 (2023) Citare questo articolo

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La torta di semi di lino è un prodotto di scarto dell'estrazione dell'olio di lino. Aggiungere valore a questo materiale di scarto è in linea con il concetto di circolarità. In questo studio, abbiamo esplorato la coniugazione della proteina zeina con la mucillagine di lino per lo sviluppo del materiale da imballaggio. Sebbene sia la mucillagine di lino che la zeina abbiano eccellenti proprietà filmogene, non hanno le proprietà meccaniche necessarie per la lavorazione industriale e sono sensibili all'umidità elevata. Presentiamo un metodo one-pot semplice e non tossico per lo sviluppo del nuovo coniugato mucillagine di lino/zeina. Dove la mucillagine del lino subisce ossidazione per formare gruppi aldeidici, che poi reagiscono con i gruppi amminici della zeina in un processo di glicazione. I coniugati sono stati analizzati utilizzando diverse tecniche. Il coniugato della mucillagine di lino aveva una capacità di ritenzione idrica dell'87-62%. L'aumento del contenuto di zeina ha migliorato la levigatezza superficiale delle pellicole. D'altra parte, livelli più elevati di zeina hanno portato ad una significativa diminuzione della solubilità del film (p < 0,05). Il coniugato della mucillagine di lino ha mostrato proprietà termoplastiche ed elastiche; rivelando modulo di Young di 1–3 GPa, temperatura di transizione vetrosa compresa tra 49 ° C e 103 ° C ed eccellente lavorabilità con varie tecniche industriali. Mostrando il suo potenziale come alternativa sostenibile alla plastica tradizionale.

Il campo della scienza dei polimeri ha visto notevoli progressi dopo la scoperta e i progressi nelle scienze petrolchimiche. Le materie plastiche, con le loro proprietà uniche e vantaggiose, tra cui un elevato rapporto resistenza/peso, rigidità, tenacità, duttilità, resistenza alla corrosione e un costo relativamente basso, sono diventate onnipresenti. Tuttavia, la produzione e il trasporto di questi materiali hanno contribuito in modo significativo alle emissioni di CO2, determinando un’impronta di carbonio notevolmente elevata1,2. Inoltre, la plastica viene incenerita al termine del suo ciclo di vita rilasciando più CO2 o accumulandosi nelle discariche e negli oceani, costituendo una significativa minaccia ambientale3,4. Di conseguenza, lo smaltimento della plastica è diventato una delle principali preoccupazioni per gli studiosi dei polimeri5,6,7,8.

Per passare a un’economia circolare e ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili, è fondamentale sostituire la plastica a base di petrolio con bioplastiche sostenibili derivate da polisaccaridi, proteine ​​o lipidi di varie piante e organismi. Esempi di tali biopolimeri includono amido9,10 e cellulosa11,12, proteine ​​di soia13,14,15, pectina16,17, caseina18, proteine ​​del siero di latte (WP)19, alginato5,20,21, gelatina22, chitina e chitosano23,24 e cheratina25. Di particolare interesse sono le bioplastiche di origine vegetale, che offrono il duplice vantaggio di assorbire CO2 durante la loro crescita attraverso la fotosintesi e di integrarsi e degradarsi facilmente nell'ambiente alla fine del loro ciclo di vita, con conseguente riduzione dell'impronta di carbonio rispetto al petrolio. controparti basate su 2.

Una delle principali preoccupazioni associate alle bioplastiche di origine vegetale è la concorrenza con le risorse alimentari primarie dell’uomo, che porta ad un aumento dei prezzi dei prodotti alimentari e alla deforestazione, in modo simile al biogas di origine vegetale26. Per evitare tali problemi e realizzare una bioeconomia, le bioplastiche dovrebbero derivare da residui vegetali e animali, consentendo una migliore gestione dei rifiuti e fornendo valore aggiunto.

I polisaccaridi sono molecole versatili che contengono diversi gruppi funzionali, tra cui idrossile, ammino, acido carbossilico e aldeidi, che li rendono ideali per la coniugazione. I coniugati polisaccaridi-proteine ​​sono emersi come un potenziale materiale bioplastico sostenibile grazie alla loro maggiore solubilità, emulsione, idrofobicità, barriera e proprietà meccaniche, superando quelle dei singoli polisaccaridi e proteine. Questi coniugati sono stati ampiamente studiati, sviluppati e applicati in campi biomedici come trasportatori di farmaci, medicazioni per ferite ed emulsionanti negli alimenti.