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作者  唐婷

在食品包装中，石油基聚合物的广泛应用引发了日益严重的环境污染和食品安全问题，促使科学家不断寻找环保和安全的替代品[1]。近年来，可再生生物降解膜的研究和生产已引起科学家的高度重视，而利用纳米填料的纳米复合材料例如纳米纤维素和微/纳米木质素获得了广泛关注[2,3]。纤维素纳米晶体（CNCs）具有高展弦比，大比表面积，优异的模量，高抗拉强度等优点，人们对利用CNCs作为复合材料薄膜的增强填料越来越感兴趣。因此，大量的农业副产品或废弃物包括菠萝皮、豌豆壳、花生壳、水稻秸秆或槟榔渣等被用于提取纤维素纳米材料[4,5]。

槟榔渣，即槟榔嚼块经嚼食后产生的一种湿垃圾，属于厨余垃圾和有机垃圾。如果处理不及时或方法不恰当，容易腐烂，滋生病菌，它将成为危害人类健康和污染环境的农业废弃资源。然而，槟榔渣中富含具有优良力学性能的植物纤维，若能进行专属垃圾归类，实现多元增值，则既能净化环境，又能提高废弃物的综合利用水平，因此高附加值槟榔渣产品具有较好的开发前景。据报道，以槟榔渣为原料，通过活化剂浸泡，高温炭化活化制备而成的活性炭具有吸附废水中重金属离子的能力[6]。有研究者通过天然胶乳与槟榔纤维素短纤维结合制备了“槟榔纤维素短纤维增强天然胶乳复合材料”，其机械性能显著增强[7]。

印度科学家Perumal等从槟榔壳纤维中成功提取了CNCs，检测到CNCs的直径为19 ± 3.3 nm，长度为195 ± 24 nm，并发现添加CNCs提高了复合膜的抗拉强度（9.46±1.6 MPa）。通过X-射线衍射结果表明，CNCs的结晶度高于原纤维、碱纤维和漂白纤维。热重分析发现该CNCs具有良好的热稳定性。CNCs在所制备的生物纳米复合膜弥散均匀，保持了与PVA/CS（polyvinyl alcohol/chitosan，聚乙烯醇/甲壳胺）膜相同的透明度；对食源性致病菌和采后致病菌具有良好的抗菌性能，是一种将应用于多种食品包装的理想材料[8]，为利用绿色方法开发环境友好的生物纳米复合材料奠定了基础。

参考文献

[1]Youssef, A.M., El-Sayed, SamahM., 2018. Bionanocomposites materials for food packaging applications: concepts and future outlook. Carbohydr. Polym. 193, 19–27.

[2]Lee, W.J., Clancy, A.J., Kontturi, E., Bismarck, A., Shaffer, M.S.P., 2016. Strong and stiff: high-performance cellulose nanocrystal/poly(vinyl alcohol) composite fibers. ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 31500–31504.

[3]Yang, W., Fortunati, E., Bertoglio, F., Owczarek, J.S., Bruni, G., Kozanecki, M., Kenny, J. M., Torre, L., Visai, L., Puglia, D., 2018. Polyvinyl alcohol/chitosan hydrogels with enhanced antioxidant and antibacterial properties induced by lignin nanoparticles. Carbohydr. Polym. 181, 275–284.

[4]Dai, H., Ou, S., Huang, Y., Huang, H., 2018. Utilization of pineapple peel for production of nanocellulose and film application. Cellulose 25, 1743–1756.

[5]Perumal, A.B., Sellamuthu, P.S., Nambiar, R.B., Sadiku, E.R., 2018. Development of polyvinyl alcohol/chitosan bio-nanocomposite films reinforced with cellulose nanocrystals isolated from rice straw. Appl. Surf. Sci. 449, 591–602.

[6]王娴婷. 2006.槟榔渣制备活性炭[J]. 材料科学与工程学报, 24, 454-455.

[7]朱晓瑶. 2019.槟榔纤维素短纤维增强天然胶乳复合材料制备机理与实验研究[D]. 青岛科技大学.

[8]Perumal A.B., Nambiar R.B., Sellamuthu P.S., Sadiku E.R., Li X., He Y., 2022. Extraction of cellulose nanocrystals from areca waste and its application in eco-friendly biocomposite film. Chemosphere 287(2), 132084.