盡管(guan)塑料(liao)制(zhi)品(pin)質(zhi)量(liang)輕、強(qiang)度高、耐腐蝕、運輸方便,被評為(wei) 20 世紀最(zui)偉大(da)的(de)發明之(zhi)一,但塑料(liao)污染(ran)已成為(wei)影響人(ren)類生(sheng)活環境的(de)重要(yao)問題。塑料(liao)(liao)(liao)產品(pin)由于物(wu)理化學結構穩(wen)定,在(zai)自然環境(jing)中(zhong)可(ke)能(neng)數十至數百年都不會被分解 ;大部分塑料(liao)(liao)(liao)作為包裝材(cai)料(liao)(liao)(liao)在(zai)一次(ci)性使用后即被丟棄(qi);廢棄(qi)塑料(liao)(liao)(liao),特別是(shi)塑料(liao)(liao)(liao)袋(dai)隨(sui)處可(ke)見(jian),無論(lun)是(shi)北極還是(shi)南極,都發現了微塑料(liao)(liao)(liao)。所以,塑料(liao)(liao)(liao)袋(dai)被評(ping)為 20 世紀最(zui)糟糕(gao)的發明。我國大力推廣采用生(sheng)物(wu)(wu)(wu)塑料(liao)(liao)來解(jie)決塑料(liao)(liao)污染問(wen)題。中央全面深化改(gai)革委員會(hui)第十次(ci)會(hui)議(yi)審(shen)議(yi)通過 了《關(guan)于(yu)進(jin)一步加強塑料(liao)(liao)污染治理的意見》。國家發改(gai)委、生(sheng)態環境部聯合發文,明確要求“推廣使用可降解(jie)包裝膜,可降解(jie)購物(wu)(wu)(wu)袋,符合性能和食品(pin)安全要求的秸稈覆膜餐盒等生(sheng)物(wu)(wu)(wu)基產(chan)品(pin)、可降解(jie)塑料(liao)(liao)袋等替(ti)代(dai)產(chan)品(pin)”。這些替(ti)代(dai)產(chan)品(pin)即(ji)為生(sheng)物(wu)(wu)(wu)塑料(liao)(liao) (bioplastics)。本文圍(wei)繞生(sheng)物(wu)塑料(liao)的(de)概念、幾種常用生(sheng)物(wu)塑料(liao)的(de)特性(xing)及其在食品藥(yao)品包裝中的(de)應(ying)(ying)用進行概括性(xing)論述,并對其未來(lai)在藥(yao)品包裝方面的(de)應(ying)(ying)用做出展望。 照(zhao)歐洲生(sheng)物(wu)塑(su)(su)料(liao)(liao)協(xie)會和(he)日本(ben)生(sheng)物(wu)塑(su)(su)料(liao)(liao)協(xie)會的定義,生(sheng)物(wu)塑(su)(su)料(liao)(liao)是生(sheng)物(wu)基塑(su)(su)料(liao)(liao) (bio-based plastics) 和(he)生(sheng)物(wu)降解塑(su)(su)料(liao)(liao) (biodegradable plastics) 的統(tong)稱。生(sheng)物(wu)基塑(su)(su)料(liao)(liao)是從原材(cai)料(liao)(liao)來源角度(du)提(ti)出的概(gai)念(nian),而生(sheng)物(wu)降解塑(su)(su)料(liao)(liao)主要是從塑(su)(su)料(liao)(liao)廢(fei)棄后(hou)對(dui)環境的消納(na)性能角度(du)提(ti)出的概(gai)念(nian)。依據原材料的(de)來源(yuan)和(he)生(sheng)(sheng)物可降解性能(neng)不同,生(sheng)(sheng)物塑(su)料可分(fen)為 3 類(lei)。第一類(lei)是全(quan)生(sheng)(sheng)物質來源(yuan)及部(bu)分(fen)生(sheng)(sheng)物質來源(yuan)的(de)不可降解的(de)塑(su)料 (based on renewable raw materials),如將玉米淀(dian)粉轉(zhuan)化為生(sheng)(sheng)物乙醇,再進行加工所得的(de)基于生(sheng)(sheng)物乙醇的(de)聚乙烯 (PE)、聚苯烯 (PP),以(yi)及部(bu)分(fen)基于生(sheng)(sheng)物乙醇的(de)聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 等(deng),都屬(shu)于生(sheng)(sheng)物基生(sheng)(sheng)物塑(su)料 。第二類是生物(wu)質(zhi)來(lai)源(yuan)且可(ke)生物(wu)降(jiang)(jiang)解(jie)的塑(su)(su)料(liao) (biodegradable and based on renewable materials),如熱(re)塑(su)(su)性(xing)(xing)淀粉(fen) ( 來(lai)源(yuan)于(yu)(yu)淀粉(fen),在助劑等(deng)作用下使其(qi)具有熱(re)塑(su)(su)性(xing)(xing) )、聚(ju)乳(ru)酸 (PLA,由玉米淀粉(fen)降(jiang)(jiang)解(jie)為乳(ru)酸,再經(jing)過(guo)聚(ju)合而(er)成(cheng) )、乙酸纖維(wei)素 ( 原(yuan)料(liao)來(lai)源(yuan)于(yu)(yu)植物(wu)纖維(wei)素,通過(guo)羥基乙酰化而(er)制(zhi)成(cheng) ) 等(deng),既屬于(yu)(yu)生物(wu)基塑(su)(su)料(liao),又屬于(yu)(yu)生物(wu)降(jiang)(jiang)解(jie)塑(su)(su)料(liao)。第三類(lei)來源(yuan)于石油(you)基,但可生物降解(jie) (based on fossil resources and biodegradable), 如聚丁(ding)二(er)酸(suan)丁(ding)二(er)醇酯(zhi) (PBS,由丁(ding)二(er)酸(suan)和丁(ding)二(er)醇聚合(he)而成 )、聚己(ji)內酯(zhi) (PCL,由 6- 羥基己(ji)酸(suan)縮合(he)而成 ), 屬于生物降解(jie)塑料。由(you)此可見,生(sheng)物基塑料(liao)不(bu)一(yi)定(ding)能(neng)生(sheng)物分解,而生(sheng)物降解塑料(liao)也不(bu)一(yi)定(ding)是(shi)生(sheng)物基塑料(liao);生(sheng)物塑料(liao)不(bu)只是(shi)一(yi)種單一(yi)的材料(liao),它(ta)們是(shi)由(you)一(yi)系列具有(you)不(bu)同性能(neng)和用途的材料(liao)所組成的。生物基塑(su)料(liao)采用(yong)(yong)生物碳占(zhan)總碳的百分比來(lai)評價其環保價值(zhi)。傳統(tong)塑(su)料(liao)使用(yong)(yong)石(shi)化(hua)原(yuan)料(liao) ( 如石(shi)油、 煤等 ),而石(shi)化(hua)原(yuan)料(liao)因(yin)年代久遠(yuan)而不含14C,所(suo)以可利用(yong)(yong) 14C 測定生物基塑(su)料(liao)中生物碳的含量(liang)。基于(yu)(yu)此,美(mei)國材料(liao)(liao)(liao)與試驗協會建(jian)立了(le) ASTM D6866 標(biao)準,該標(biao)準等同(tong)于(yu)(yu)歐洲(zhou) CEN/TS 16137 標(biao)準。通(tong)常由獨立的第三方認(ren)證(zheng)機(ji)構(gou)依據上述標(biao)準對由生(sheng)物塑(su)料(liao)(liao)(liao)制(zhi)成(cheng)的包裝材料(liao)(liao)(liao)進行(xing)評估認(ren)證(zheng),給予(yu)認(ren)證(zheng)標(biao)識,如(ru)圖(tu) 1 所示。這(zhe)有利于(yu)(yu)引導(dao)公眾消費由生(sheng)物基塑(su)料(liao)(liao)(liao)制(zhi)成(cheng)的產品(pin)。
生(sheng)物(wu)(wu)塑(su)(su)料(liao)(liao)與石(shi)化(hua)塑(su)(su)料(liao)(liao)的(de)(de)主要區別是(shi)組成不同(tong), 一般石(shi)化(hua)塑(su)(su)料(liao)(liao)僅(jin)含 C 和 H,生(sheng)物(wu)(wu)塑(su)(su)料(liao)(liao)含 C、H 和 O。生(sheng)物(wu)(wu)塑(su)(su)料(liao)(liao)的(de)(de)廣泛使用(yong)主要有(you)利(li)于(yu) :①減(jian)(jian)(jian)少(shao)二氧化(hua)碳(tan)排(pai)放(fang),防止溫(wen)室效應繼續惡化(hua) ;②減(jian)(jian)(jian)少(shao)白色污染, 減(jian)(jian)(jian)少(shao)垃圾填埋占用(yong)寶貴(gui)的(de)(de)土地資(zi)源。65%以(yi)上(shang)的(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)塑(su)(su)料(liao)(liao)被用(yong)于(yu)包裝(zhuang)領域(yu),還(huan)被用(yong)于(yu)餐飲(yin)、消費電(dian)子(zi)、汽車、農業或(huo)園藝、玩具等產品的(de)(de)制造方面。但目前生(sheng)物(wu)(wu)塑(su)(su)料(liao)(liao)的(de)(de)價格(ge)較高, 限制其大量(liang)使用(yong)。 2 常用生物塑料(liao)以及(ji)在包裝領域中(zhong)的應用 商品化的(de)生物(wu)塑料主要有淀粉(fen)基(ji)塑料、PLA、 聚羥基(ji)脂肪酸酯類 (polyhydroxyalkanotes,PHA) 化合(he)物(wu)、脂肪族二(er)元酸二(er)元醇共聚物(wu)、各(ge)種纖維素 類等。以下分別介紹其來源(yuan)、特性(xing)以及在包裝領域(yu)的(de)應用(yong)。 淀粉由于來源(yuan)廣、可再生、成本(ben)低(di)和可完全降解,已被廣泛(fan)用于制備淀粉基塑料 ( 簡稱(cheng)(cheng)淀粉塑料,starch plastics)。我國國家標準(zhun) GB/T 21661—2008 中指出(chu) :塑料中淀粉含量在 15%以上即可稱(cheng)(cheng)為“淀粉塑料”。 淀(dian)粉(fen)塑料發展至今經歷了(le)填充型、共混型和全(quan)淀(dian)粉(fen)塑料 3 個階(jie)段(duan) ( 圖 3),也稱 3 種類型,每一階(jie)段(duan)中淀(dian)粉(fen)含(han)量均比上(shang)一階(jie)段(duan)顯著增加(jia)。