近日，玩滚球的十大靠谱平台新型生物质基复合材料创制与应用团队吴贺君副教授在国际权威期刊Food Hydrocolloids（中科院1区Top，IF=10.7）在线发表题为 “Eggshell powder as a bio-filler for starch and gelatin: Ternary biodegradable composite films manufactured by extrusion compression molding”的高水平研究论文（https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109632）。玩滚球的十大靠谱平台在读硕士研究生李婷为第一作者、吴贺君副教授为通讯作者。论文研究得到四川省科技计划、玩滚球的十大靠谱平台学科建设双支计划以及大学生创新创业训练计划等项目资助。

研究背景

我国是全世界最大的禽蛋的产量和消费量国（约占全球的45%），与此同时每年约产生400万吨的废弃蛋壳，通常未经额外处理就直接被丢弃或填埋，造成严重的环境污染和资源浪费。蛋壳主要由95%的矿物相碳酸钙和约5%的有机成分（如胶原蛋白、硫酸多糖和其他蛋白质）组成。因其具有数量多、密度低、环保和可再生等特点， 近年来蛋壳粉（eggshell power, ESP）被视为一种制备聚合物基复合材料的良好生物填料。淀粉（Starch, S）作为一种天然生物聚合物，具有来源丰富、绿色安全、可再生、可生物降解等特点，在开发环境友好型和可持续食品包装材料方面发挥着重要作用。然而，当前大规模、低成本地生产高性能淀粉基生物可降解材料仍是一项极具挑战性的工作，亟待更多且更深入的创新性研究。

本课题组前期的研究结果表明，将明胶（gelatin，G）与淀粉复合可以在较低的温度下通过挤出-模压成型的热塑性加工方式制备性能良好的基于多糖-蛋白共混体系的生物质复合膜材料。在此基础上，本研究引入废弃蛋壳粉为填料，采用挤出模压法制备淀粉-明胶基三元复合膜，以期实现淀粉基复合材料的大规模经济生产和废弃蛋壳的批量回收利用。主要系统研究了蛋壳粉填充量对三元复合膜结构和理化性能的影响，最后通过为期30天的土壤降解试验评估了复合膜在自然环境中的降解率。

结论与展望

本研究采用挤出模压法制备了S/G/ESP三元复合膜，主要探讨复合膜的结构、物理性能、热稳定性和土埋降解性能与ESP含量的关系。研究发现，适量的ESP颗粒能在复合膜中均匀分散，并与大分子基质通过表面氨基、羧基和羟基等活性官能团形成氢键等强相互作用，保证两者间的良好界面结合。因此，适量添加ESP后复合膜的机械性能阻隔性和耐水性等都同时得到明显提升，且在土埋30天内都能完全生物降解。总体而言，当ESP的添加量在20%至30%之间时，复合膜表现出优异的综合性能，是一种潜在的可生物降解包装材料。值得一提的是，本研究能够为可工业化的热塑性加工法制备低成本高性能的淀粉基复合材料以及废弃蛋壳的高附加值宏量回收利用提供较好的理论依据和实验参考。

图1  论文图文摘要