Tổng quan về vật liệu đóng gói thực phẩm (Vi)
Thực trạng bao bì hiện đại
Xã hội ngày càng phát triển kéo theo nhu cầu sử dụng của con người ngày càng cao,vật liệu có tính hữu dụng cao và giá thành rẻ là ưu tiên hàng đầu Bao bì nói chung và bao bì thực phẩm nói riêng đã được con người biết đến và sử dụng lâu đời, tùy thuộc vào từng giai đoạn phát triển mà các hình thức và mẫu mã khác nhau Ban đầu con người sử dụng những vật liệu từ thiên nhiên như lá cây, vỏ cây để làm dụng cụ đựng thực phẩm Nhưng xã hội ngày càng phát triển, bao bì được làm bằng nhiều vật liệu khác nhau được tổng hợp từ dầu mỏ - các loại nhựa dần dần được thay thế, góp phần đưa bao bì mở rộng và hoàn thiện hơn Phổ biến hiện nay là bao bì nhiều lớp: loại vật liệu được tổng hợp từ nhiều lớp vật liệu khác nhau, mỗi lớp có đặc tính và chức năng khác nhau, tùy thuộc mục đích sử dụng của bao bì và sản phẩm được chứa đựng mà có thể ghép từng lớp lại với nhau để giảm thiểu nhược điểm và tăng ưu điểm của những lớp vật liệu đơn Được phân loại làm ba nhóm chính: bao bì ghép nhiều lớp nhựa với nhau (túi bánh snack -PET/PP), bao bì và các vật liệu khác: bao bì ghép nhựa và kim loại: cafe hòa tan( PET/PE/AL/PE), bao bì giấy và nhôm: thường gặp: kẹo singum,
Ưu và nhược điểm khi sử dụng nhựa làm vật liệu đóng gói
Đầu tiên là nhựa để đóng gói thường có tính an toàn cao vì nó không phản ứng với thực phẩm ( ví dụ: polyolefin) Hạn sử dụng của sản phẩm nhựa cao hơn nhiều so với vật liệu khác Thứ hai về giá thành: Nhựa là phương tiện đóng gói hiệu quả về chi phí nhất khi so sánh với bất kỳ vật liệu nào khác, chi phí vận chuyển giảm đáng kể do trọng lượng thấp hơn và ít hư hỏng hơn Thứ ba phải kể đến sự tiện dụng của nó: nhựa có thể được chuyển đổi dưới mọi hình thức với nhiều kỹ thuật xử lý khác nhau, do đó có thể đóng gói bất kỳ loại chất nào như chất lỏng, bột, mảnh, hạt, chất rắn Điều cuối cùng đó là vấn đề chất thải: bao bì bằng nhựa làm giảm sự lãng phí của các sản phẩm thực phẩm khác nhau, điển hình Ví dụ như khoai tây hoặc hành tây đóng gói trong leno.
Song, bên cạnh những ưu điểm đã nêu trên thì hiện nay con người đang phải đối mặt với những thách thức trong việc xử lý nhựa để tránh gây ô nhiễm môi trường, một số nhựa được tái chế hoặc đốt nhưng đa số sẽ được đưa vào bãi rác hoặc thải rác vào trong thế giới tự nhiên.
Tình hình tiêu thụ nhựa và thực trạng ô nhiễm nhựa hiện nay
Với những tính năng vượt trội, chất dẻo đã nhanh chóng phổ biến và trở thành những vật phẩm quen thuộc đối với con người Mỗi ngày, lượng tiêu thụ nhựa trung bình của cả thế giới là vô cùng lớn Trung bình ước tính một năm có 5000 tỷ túi nilon thải ra môi trường Mỗi phút có hơn một triệu chai nhựa bị thải ra Tổng lượng rác thải nhựa được ước tính có thể lên tới 6.3 tỷ tấn và với tình hình sử dụng hiện nay thì con số này có thể gấp đôi chỉ trong vòng 20 năm nữa Trong tổng số hơn 6 tỷ tấn rác thải nhựa nằm ngoài môi trường, có hơn 80% là thải ra môi trường biển Nguồn gốc của nhựa rác thải này bao gồm nhựa dùng một lần, các hạt vi nhựa có trong nước thải, túi nilon, các sản phẩm nhựa chưa tái chế,… phần lớn đều trút hết ra biển, gây ra tình trạng ô nhiễm biển nặng nề và đe dọa đến sự sống còn của các loài sinh vật biển (Hình 1). Đồng thời, việc ô nhiễm nhựa cũng khiến các loại thực phẩm cơ bản của con người bắt đầu có hạt vi nhựa, tiềm ẩn rất nhiều rủi ro cho sức khỏe loài người. Đại dịch COVID-19 đã dẫn đến sự gia tăng tiêu thụ nhựa trên toàn cầu vì người tiêu dùng đánh giá cao tính chất tiện lợi và vệ sinh của sản phẩm nhựa được sử dụng một lần – viết tắt là SUP: các sản phẩm như khẩu trang y tế, bộ dụng cụ xét dừng làm đẩy nhanh chất thải nhựa trên toàn thế giới Châu Á đóng vai trò quan trong trong ngành công nghiệp chất thải nhựa toàn cầu, vừa là nhà sản xuất lớn nhất vừa là điểm đến chính cho xuất khẩu chất thải nhựa khắp nơi trên thế giới Với việc chỉ riêng Trung Quốc vượt qua bất kỳ quốc gia hoặc khu vực nào khác về nguyên liệu nhựa được sản xuất, châu Á chịu trách nhiệm về hơn một nửa sản lượng nguyên liệu nhựa toàn cầu.
Hơn nữa, nhiều công ty châu Á nằm trong số những công ty đóng góp chất thải SUP lớn nhất trên toàn cầu, nổi bật nhất là Sinopec, Indorama Ventures và PetroChina Ngoài ra, khu vực này cũng chiếm gần một nửa tổng số rác thải nhựa được quản lý sai trong đại dịch COVID-19 Châu Á là điểm đến chính của hoạt động buôn bán chất thải toàn cầu Ngoài việc tạo ra rác thải địa phương, nhiều nước đang phát triển ở Nam và Đông Nam Á cũng là những nước nhập khẩu rác thải nhựa lớn từ Châu Âu và Hoa Kỳ Cùng với Indonesia và Việt Nam, Malaysia nói riêng là một trong những điểm đến rác thải hàng đầu trên thế giới Trong những năm gần đây, nước này đã tiếp nhận hơn 300 nghìn tấn chất thải nhựa xuất khẩu bởi Liên minh châu Âu Ba nước ASEAN cũng là điểm đến hàng đầu cho xuất khẩu chất thải nhựa từ Mỹ, cùng với nước láng giềng Đông Nam Á là Thái Lan và Hồng Kông, Đài Loan và Ấn Độ.
Năm 2019, ngành nhựa Việt Nam sản xuất 8,89 triệu tấn sản phẩm và có đóng góp ước tính 17,5 tỷ USD cho nền kinh tế quốc gia, hay tương đương với 6,7% GDP Năm
2020, Quốc hội thông qua Luật Bảo vệ môi trường với các điều khoản sửa đổi, bổ sung
Luật Bảo vệ môi trường năm 2014, trong đó, có bổ sung quy định về giảm thiểu, tái sử dụng, tái chế và xử lý chất thải nhựa, hạn chế sử dụng các sản phẩm nhựa dùng một lần và túi ni lông khó phân hủy, khuyến khích sản xuất các sản phẩm thân thiện với môi trường thay thế sản phẩm nhựa truyền thống Đây là cơ sở pháp lý quan trọng để Việt Nam tăng cường quản lý, tái sử dụng, tái chế, xử lý và giảm thiểu chất thải nhựa trong thời gian tới cũng như thúc đẩy hợp tác quốc tế trong lĩnh vực này
Hình 1.1: Lượng chất thải nhựa hàng năm thải ra đại dương từ các con sông được chọn trên toàn thế giới tính đến năm 2019 (tính bằng tấn)
1.1.4 Một số loại nhựa thường được sử dụng trên thị trường:
Tùy vào từng chất liệu nhựa, mà các bao bì có thể phân hủy tạo ra nhiều chất hóa học nguy hiểm hòa lẫn vào trong thực phẩm Vì thế nên không phải bất kì loại nhựa nào cũng có thể tái sử dụng Từ bảng dưới, ta có thể thấy nêu lọai nhựa có ghi nhãn số 1 (PET hay PETE) chỉ an toàn cho một lần sử dụng, khi tiếp xúc với oxi không khí hay nhiệt độ cao thì những loại nhựa như thế này sẽ phân hủy thành những chất độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe Tránh sử dụng số 3 (PVC) và số 7 vì đó là hóa chất động hại nhất và dễ lẫn vào thức ăn và nước uống Số 2 (HDPE), 4 (LDPE) và 5 (PP) phù hợp để sử dụng lại nhiều lần.
Phân loại các loại nhựa
PET HDPE PVC LDPE PP PS OTHER
Tên gọi Polyeth ylene terephth alate
Polyvinyl chloride Low- density polyethy lene
Polyprop ylene Polystyr ene Plycarb onate, acrylic, sợi thủy tinh, Ứngdụn g
Bình sữa, dầu gội đầu,
Khay đựng bánh keo, bọc thực phẩm,
Túi nhựa, bao tải, Đồ nội thất, ống hút, Đồ chơi, bao bì nhựa,
1.1.5 Bao bì từ các polymer không phân hủy sinh học
Là loại nhựa nhiệt dẻo thuộc loại polyeste Nó hình thành từ phản ứng trùnghợp giữa các monome etylen terephtalate với công thức hóa học (C 10 H8O4)n
Nhựa PET có mức độ chống mài mòn và độ bền cơ học cao, khả năng chịu lực xé và va chạm cao, độ cứng cao Hệ số ma sát thấp nên được ứng dụng trong các ứng dụng khác nhau Tính chống thấm khí O 2 và CO 2 tốt hơn nhựa khác, thậm chí ở 100 độ C thì PET vẫn giữ nguyên tính chất này Khả năng chịu lực và chịu nhiệt tốt Khi gia nhiệt tới 200 độ C hoặc làm lạnh ở -90 độ C thì PET vẫn giữ nguyên cấu trúc hóa học Nhưng, về mặt có rất nhiều lỗ rỗng, xốp, rất khó để có thể làm sạch.
PET là một trong ba loại nhựa an toàn có thể tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm, tuy nhiên việc tái sử dụng PET nhiều lần sẽ có nguy cơ gia tăng việc hòa tan các chất có hại vào trong nước – sử dụng ngày càng nhiều vật liệu đóng gói nhiều lớp (bao gồm lớp phủ và các chất phụ gia mới để cải thiện rào cản oxy), thêm nhiều loại nhựa khác vào khi tái chế Không sử dụng PET đựng các loại thực phẩm quá nóng vì PET có thể chảy mềm ở nhiệt độ 80 độ C, có thể sinh ra một số aldehyde và thôi nhiễm antimony- gây kích ứng đường tiêu hóa, dẫn đến nôn mửa và tiêu chảy, nó cũng gây tổn thương đến gan thận, nếu liều lượng đủ cao sẽ làm tim ngừng đập
Là một nhựa nhiệt dẻo được sử dụng rất phổ biến trên thế giới (hàng năm tiêu thụ hơn
60 triệu tấn) Polyetylen là một hợp chất hữu cơ gồm nhiều nhóm etylen CH2 -CH2 liên kết với nhau bằng các liên kết Hydro no Polyetylen được điều chế bằng phản ứng trùng hợp các Monome Etylen (C2H4)
Nhựa PE (Polyethylene) có màu trắng, hơi trong, không dẫn điện, không dẫn nhiệt Đặc biệt là nhựa PE (Polyethylene) không cho nước và khí thấm qua Tùy thuộc vào loại PE mà chúng có nhiệt độ hóa thủy tinh Tg ≈ -100 °C và nhiệt độ nóng chảy Tm ≈
120 °C Sản phẩm làm từ nhựa PE có độ bền, độ cứng, khả năng chịu va đập thấp hơn các loại nhựa khác Nhưng có độ dai cao, tương đối mềm.
Nhựa PE (Polyethylene) có tính chất hóa học như Hydrocacbon no Do vậy, chúng hầu hết không tác dụng với các dung dịch axít, kiềm, thuốc tím và nước brom Ở nhiệt độ cao hơn 70 °C PE hòa tan kém trong các dung môi như Toluen, Xilen, Amilacetat, Tricloetylen, dầu thông, dầu khoáng… Dù ở nhiệt độ cao, PE cũng không thể hòa tan trong nước, trong các loại rượu, chất béo, aceton, ete etylic, glicerin và các loại dầu thảo mộc Khả năng chống chịu với O2, N2, CO2 với dầu mỡ rất kém Sẽ có hiện tượng sưng tấy khi tiếp xúc với dầu thơm (aromatic oils) hoặc chất tẩy rửa như Alcool, Acetone,
Bảng so sánh các loại chính của nhựa PE
Tên đầy đủ của polymer Polyethylene mật độ thấp Polyethylene mật độ thấp tuyến tính Polyethylene mật độ cao
Kết cấu Mức độ cao của phân nhánh chuỗi ngắn+ phân nhánh chuỗi dài
Múc độ phân nhánh chuỗi ngắn cao
Tuyến tính( hoặc mức độ phân nhánh chuỗi ngắn thấp)
Chất xúc tác và quá trình Sử dụng quá trình trùng hợp triệt để bằng phương pháp hình ống hoặc phương pháp clave tự động
Sử dụng chất xúc tác Ziegler-Natta hoặc chất xúc tác mettallocene
Chất xúc tác Ziegler-Natta trong:
- Trùng hợp một giai đoạn.
-Trùng hợp nhiều giai đoạn hoặc chát xúc tác kiểu
Tỷ trọng 0,910-0,925g/cm 3 0,91-0,94g/cm 3 0,941-0,965g/cm 3
Kết tinh Thấp và vô định hình cao (ít hơn 50- 60% kết tinh)
Semi-crytalline, mức odoj từ 35- 60%
Kết tinh cao và vô định hình thấp(>90% tinh thể) Đặc điểm -Linh hoạt
- Tính chất chống ẩm tốt
-Độ bền va đập cao ở nhiệt độ thấp
- Khả năng chống axit, bazo và dầu thực vật tốt
So cới LDPE, nó có:
-Độ bền kéo cao hơn
- Khả năng chống va đập và đâm thủng cao hơn
Nhựa PP được viết tắt của Polypropylene, là loại nhựa nhiệt dẻo cứng được sản xuất từ Monome Propene (hoặc Propylene), ngoài ra nó là một loại nhựa Hydrocarbon Resin. Công thức hóa học của loại PP là (C 3 H 6 ) n Đây là một trong những loại nhựa rẻ nhất và được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực PP thuộc họ polyme polyolefin và là một phần tinh thể, không phân cực.
Nhựa PP rất bền, có tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn dài nên có thể được chế tạo thành sợi Đặc biệt có khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ Nó trong suốt và có độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ Không màu không mùi, không vị, không độc Là vật liệu dễ cháy, khi cháy tạo ngọn lửa màu xanh nhạt, có dòng chảy dẻo, có mùi cháy gần giống mùi cao su Nhựa PP chịu được nhiệt độ cao hơn 100 o C Có tính chất chống thấm O 2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác Độ kết tinh khoảng 70 o Kháng hóa chất: Bazơ và axit loãng, không phản ứng dễ dàng với polypropylene ( chất tẩy rửa, sản phẩm sơ cứu)
Khi ở nhiệt độ thấp nhựa PP dễ bị mất liên kết gây vỡ vật liệu Tuy nhiên ở điều kiện thường liên kết PP rất bền vững gây khăn cho việc sơn và trang trí, dễ làm trôi sơn, không bền/ mờ nhạt theo thời gian PP có khả năng chịu nhiệt cao nhưng khi gặp sản phẩm có tình trạng bị nứt nẻ, hoặc có dấu hiệu hư hỏng nếu bạn cho sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng trong thời gian dài sẽ gây tình trạng hư hỏng nặng hoặc biến chất (tuổi thọ kém khi tiếp xúc với ánh sáng trong thời gian dài)3 Nhựa không an toàn cho bao bì thực phẩm và đồ uống.
Trong khi sản xuất nhựa PVC, người ta đã đưa vào một lượng Phthalates đóng vai trò là chất làm dẻo để làm cho nhựa dẻo hơn và khó bị phá vỡ Nhưng, Phthalates là một chất có hại cho cơ thể, là một chất gây rối loại nội tiết (EDC) có thể thay đổi sự cân bằng nội tiết tố và gây các vấn đề sinh sản ( hormone bị rối loạn và vô sinh, tăng nguy cơ sẩy thay và tiểu đường thai kỳ ở phụ nữ mang thai) Cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) liệt chất trên vào chất có thể gây ung thư.
PVC còn chứa DEHA (Diethylhydroxylamine) có thể gây ung thư và các chứng bệnh liên quan đến xương, gan khi tiếp xúc trong thời gian dài.
Bao bì từ các polymer không phân hủy sinh học
Là loại nhựa nhiệt dẻo thuộc loại polyeste Nó hình thành từ phản ứng trùnghợp giữa các monome etylen terephtalate với công thức hóa học (C 10 H8O4)n
Nhựa PET có mức độ chống mài mòn và độ bền cơ học cao, khả năng chịu lực xé và va chạm cao, độ cứng cao Hệ số ma sát thấp nên được ứng dụng trong các ứng dụng khác nhau Tính chống thấm khí O 2 và CO 2 tốt hơn nhựa khác, thậm chí ở 100 độ C thì PET vẫn giữ nguyên tính chất này Khả năng chịu lực và chịu nhiệt tốt Khi gia nhiệt tới 200 độ C hoặc làm lạnh ở -90 độ C thì PET vẫn giữ nguyên cấu trúc hóa học Nhưng, về mặt có rất nhiều lỗ rỗng, xốp, rất khó để có thể làm sạch.
PET là một trong ba loại nhựa an toàn có thể tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm, tuy nhiên việc tái sử dụng PET nhiều lần sẽ có nguy cơ gia tăng việc hòa tan các chất có hại vào trong nước – sử dụng ngày càng nhiều vật liệu đóng gói nhiều lớp (bao gồm lớp phủ và các chất phụ gia mới để cải thiện rào cản oxy), thêm nhiều loại nhựa khác vào khi tái chế Không sử dụng PET đựng các loại thực phẩm quá nóng vì PET có thể chảy mềm ở nhiệt độ 80 độ C, có thể sinh ra một số aldehyde và thôi nhiễm antimony- gây kích ứng đường tiêu hóa, dẫn đến nôn mửa và tiêu chảy, nó cũng gây tổn thương đến gan thận, nếu liều lượng đủ cao sẽ làm tim ngừng đập
Là một nhựa nhiệt dẻo được sử dụng rất phổ biến trên thế giới (hàng năm tiêu thụ hơn
60 triệu tấn) Polyetylen là một hợp chất hữu cơ gồm nhiều nhóm etylen CH2 -CH2 liên kết với nhau bằng các liên kết Hydro no Polyetylen được điều chế bằng phản ứng trùng hợp các Monome Etylen (C2H4)
Nhựa PE (Polyethylene) có màu trắng, hơi trong, không dẫn điện, không dẫn nhiệt Đặc biệt là nhựa PE (Polyethylene) không cho nước và khí thấm qua Tùy thuộc vào loại PE mà chúng có nhiệt độ hóa thủy tinh Tg ≈ -100 °C và nhiệt độ nóng chảy Tm ≈
120 °C Sản phẩm làm từ nhựa PE có độ bền, độ cứng, khả năng chịu va đập thấp hơn các loại nhựa khác Nhưng có độ dai cao, tương đối mềm.
Nhựa PE (Polyethylene) có tính chất hóa học như Hydrocacbon no Do vậy, chúng hầu hết không tác dụng với các dung dịch axít, kiềm, thuốc tím và nước brom Ở nhiệt độ cao hơn 70 °C PE hòa tan kém trong các dung môi như Toluen, Xilen, Amilacetat, Tricloetylen, dầu thông, dầu khoáng… Dù ở nhiệt độ cao, PE cũng không thể hòa tan trong nước, trong các loại rượu, chất béo, aceton, ete etylic, glicerin và các loại dầu thảo mộc Khả năng chống chịu với O2, N2, CO2 với dầu mỡ rất kém Sẽ có hiện tượng sưng tấy khi tiếp xúc với dầu thơm (aromatic oils) hoặc chất tẩy rửa như Alcool, Acetone,
Bảng so sánh các loại chính của nhựa PE
Tên đầy đủ của polymer Polyethylene mật độ thấp Polyethylene mật độ thấp tuyến tính Polyethylene mật độ cao
Kết cấu Mức độ cao của phân nhánh chuỗi ngắn+ phân nhánh chuỗi dài
Múc độ phân nhánh chuỗi ngắn cao
Tuyến tính( hoặc mức độ phân nhánh chuỗi ngắn thấp)
Chất xúc tác và quá trình Sử dụng quá trình trùng hợp triệt để bằng phương pháp hình ống hoặc phương pháp clave tự động
Sử dụng chất xúc tác Ziegler-Natta hoặc chất xúc tác mettallocene
Chất xúc tác Ziegler-Natta trong:
- Trùng hợp một giai đoạn.
-Trùng hợp nhiều giai đoạn hoặc chát xúc tác kiểu
Tỷ trọng 0,910-0,925g/cm 3 0,91-0,94g/cm 3 0,941-0,965g/cm 3
Kết tinh Thấp và vô định hình cao (ít hơn 50- 60% kết tinh)
Semi-crytalline, mức odoj từ 35- 60%
Kết tinh cao và vô định hình thấp(>90% tinh thể) Đặc điểm -Linh hoạt
- Tính chất chống ẩm tốt
-Độ bền va đập cao ở nhiệt độ thấp
- Khả năng chống axit, bazo và dầu thực vật tốt
So cới LDPE, nó có:
-Độ bền kéo cao hơn
- Khả năng chống va đập và đâm thủng cao hơn
Nhựa PP được viết tắt của Polypropylene, là loại nhựa nhiệt dẻo cứng được sản xuất từ Monome Propene (hoặc Propylene), ngoài ra nó là một loại nhựa Hydrocarbon Resin. Công thức hóa học của loại PP là (C 3 H 6 ) n Đây là một trong những loại nhựa rẻ nhất và được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực PP thuộc họ polyme polyolefin và là một phần tinh thể, không phân cực.
Nhựa PP rất bền, có tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn dài nên có thể được chế tạo thành sợi Đặc biệt có khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ Nó trong suốt và có độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ Không màu không mùi, không vị, không độc Là vật liệu dễ cháy, khi cháy tạo ngọn lửa màu xanh nhạt, có dòng chảy dẻo, có mùi cháy gần giống mùi cao su Nhựa PP chịu được nhiệt độ cao hơn 100 o C Có tính chất chống thấm O 2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác Độ kết tinh khoảng 70 o Kháng hóa chất: Bazơ và axit loãng, không phản ứng dễ dàng với polypropylene ( chất tẩy rửa, sản phẩm sơ cứu)
Khi ở nhiệt độ thấp nhựa PP dễ bị mất liên kết gây vỡ vật liệu Tuy nhiên ở điều kiện thường liên kết PP rất bền vững gây khăn cho việc sơn và trang trí, dễ làm trôi sơn, không bền/ mờ nhạt theo thời gian PP có khả năng chịu nhiệt cao nhưng khi gặp sản phẩm có tình trạng bị nứt nẻ, hoặc có dấu hiệu hư hỏng nếu bạn cho sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng trong thời gian dài sẽ gây tình trạng hư hỏng nặng hoặc biến chất (tuổi thọ kém khi tiếp xúc với ánh sáng trong thời gian dài)3 Nhựa không an toàn cho bao bì thực phẩm và đồ uống.
Trong khi sản xuất nhựa PVC, người ta đã đưa vào một lượng Phthalates đóng vai trò là chất làm dẻo để làm cho nhựa dẻo hơn và khó bị phá vỡ Nhưng, Phthalates là một chất có hại cho cơ thể, là một chất gây rối loại nội tiết (EDC) có thể thay đổi sự cân bằng nội tiết tố và gây các vấn đề sinh sản ( hormone bị rối loạn và vô sinh, tăng nguy cơ sẩy thay và tiểu đường thai kỳ ở phụ nữ mang thai) Cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) liệt chất trên vào chất có thể gây ung thư.
PVC còn chứa DEHA (Diethylhydroxylamine) có thể gây ung thư và các chứng bệnh liên quan đến xương, gan khi tiếp xúc trong thời gian dài.
Hình 1.2: Trùng hợp tạo nhựa PS Được biết đến nhiều hơn với tên gọi Styrofoam, chất dẻo polystyrene được biết đến là loại chất hóa học có tên là styrene rửa trôi Hóa chất gây hại cho môi trường và cũng liên quan đến nhiều vấn đề sức khỏe Nó nên được tránh và không bao giờ được làm nóng, không đựng thực phẩm kiềm và có tính axit mạnh vì PS sẽ bị phân giải.
Bao bì từ các polymer phân huỷ sinh học
Hình 1.3: Quá trình trùng hợp nhựa PVA
PVA Là một polyme phân cực cao, không màu, không mùi, có thể hòa tan trong nước nên được sử dụng để điều chế vật liệu sinh học, không độc, tương hợp sinh học và giá thành tương đối thấp Trong số tất cả các polyme vinyl, chỉ có PVA là có thể phân hủy sinh học bởi vi sinh vật, nhưng tốc độ phân hủy sinh học của nó quá chậm đối với một số ứng dụng thực tế trong điều kiện môi trường. Độ hòa tan trong nước và độ nhớt phụ thuộc vào mức độ thủy phân và khối lượng phân tử của PVA, có cấu trúc phân cực cao do phân tử chứa nhiều nhóm -OH Có khả năng tạo màng: vì PVA được hòa tan trong nước khi sử dụng Màng và lớp phủ PVA không cần chu kỳ đóng rắn, sự tạo màng dễ dàng tạo ra bằng cách cho nước bay hơi khỏi dung dịch Giá trị độ bền kéo cao Khả năng chịu dầu và dung môi: PVA không bị ảnh hưởng bởi dầu thực vật, mỡ và hydrocarbon dầu mỏ Khả năng chịu dung môi tăng theo mức độ thủy phân Tính chất keo dán: thuộc tính quan trong của PVA: tính keo dán hay độ bền kết dính của nó do khả năng dễ tạo màng và thu được độ bền kéo cao hơn Khả năng chống thấm khí Sự phân hủy của PVA: khi phân hủy sinh vật cho hợp chất dioxide carbon và nước Có khoảng 55 loài vi sinh vật khác nhau có khả năng phân hủy PVA.
Tổng quan về lignin
Hầu hết các lignocelluloses bao gồm ba biopolyme, tức là cellulose, hemicelluloses và lignin, trong đó cellulose bị ràng buộc bởi hemicelluloses và lignin để tạo thành các thành tế bào cứng Sự phân tách, cô lập và biến đổi hóa học sau đó của ba biopolyme cấu thành có thể tạo ra một loạt các nhiên liệu, hóa chất và vật liệu có giá trị gia tăng có nguồn gốc sinh học Nếu các sản phẩm này thu được bằng một hệ thống tích hợp các con đường phản ứng (xúc tác), tức là, trong cái gọi là hoạt động của nhà máy lọc sinh học, thì tiềm năng tối ưu của mỗi thành phần và do đó có thể đạt được giá trị tối đa của toàn bộ nguồn cấp sinh khối
Hình 1.4 Các về chất chính có trong cây
Lignin là một polyme thơm phức tạp và không tan trong nước, có nguồn gốc chủ yếu từ các khối xây dựng rượu hydroxycinnamyl được metoxyl hóa, các monolignol nguyên mẫu Không giống như cellulose, với một chuỗi các đơn vị phân tử được xác định rõ ràng được liên kết bằng các liên kết β-1,4-glycosidic đều đặn, lignin được đặc trưng bởi nhiều dạng liên kết riêng biệt và khác nhau về mặt hóa học, mỗi loại đòi hỏi các điều kiện khác nhau để phân cắt khi phân hủy chọn lọc là được nhắm mục tiêu.Mặc dù có cấu trúc phức tạp hơn, hàm lượng carbon cao hơn và hàm lượng oxy thấp hơn của lignin, so với phần polysaccharide hoặc holocellulose, khiến nó trở thành nguyên liệu hấp dẫn để sản xuất nhiên liệu sinh học và hóa chất Đáng chú ý, bản chất thơm và có chức năng cao của lignin thể hiện tiềm năng để điều chế trực tiếp các chất thơm đặc biệt và hóa chất tốt, phá vỡ yêu cầu về sự khử chức năng hoàn toàn thành “BTX” (benzen, toluen và xylenes) và sự tái chức năng sau đó thành các hóa chất nền tảng mong muốn
Lignin là chất tạo phức sinh học thơm trong thành tế bào thực vật, hoạt động như một cấu trúc hỗ trợ tăng cường và chống thấm cho thành tế bào, tạo điều kiện vận chuyển nước và đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thực vật chống lại mầm bệnh. Các thành phần chính của polyme lignin là các đơn vị phenylpropanoid, syringyl (S), guaiacyl (G) và p -hydroxyphenyl (H), có nguồn gốc từ sự kết hợp gốc tổ hợp của ba monolignol điển hình (alcohol sinapyl, alcohol coniferyl, và alcohol p -coumaryl).Với
1 số ngoại lệ đáng chú ý, lignins từ cây hạt trần chỉ bao gồm đơn vị G ( với 1 số lượng nhỏ đơn vị H ), trong khi lignin trong cây hạt kín được tạo ra từ đơn vị G và S. monolignols H được nâng lên trong gỗ nén mềm và có thể hơi cao hơn ở cỏ Sự đa dạng về các đơn vị ít phong phú hơn đã xác định đã xác định từ đa dạng các loài, và chúng có thể được kết hợp với polymer ở các mức độ khác nhau Một số đơn vị chẳng hạn như chất có nguồn gốc từ monomer sinapyl axetat có thể tạo ra tới 85% monolignols S trong lignin
Hình 1.5: Sơ đồ cấu trúc của lignin trong cây dương
Trong quá trình đốt cháy, monolignol được kết nối bởi các liên kết liên kết khác nhau,chẳng hạn như các liên kết ether (β- O -4, α- O -4 và 4- O -5) và liên kết carbon- carbon (β-β, β-5, β-1 và 5-5), dẫn đến sự hình thành các đại phân tử lignin vô định hình.
Hình 1.6: Các đơn vị tạo ra từ cácmonolignols monolignols khi được kết hợp vào polyme lignins , tạo ra 3 monolignol alcohol sinapyl, alcohol coniferyl, và alcohol p - coumaryl tương ứng syringyl (S), guaiacyl (G) và p -hydroxyphenyl (H)
Do sự kết hợp ngẫu nhiên của các monolignol và sự phong phú khác nhau của chúng liên kết, lignin rất không đồng nhất so với cellulose và hemicelluloses, có cấu trúc đều đặn Thành phần monome và cấu trúc hóa học của lignin cũng khác nhau đáng kể giữa các loài thực vật, độ tuổi, mô, môi trường phát triển và các phương pháp chiết xuất được sử dụng Lignin của gỗ cứng được tạo thành từ các đơn vị S và G, và lignin của gỗ mềm bao gồm các đơn vị G và một lượng nhỏ các đơn vị H, trong khi các loại gỗ khác của cỏ chứa cả ba đơn vị. Nhiều đơn vị phenol khác thường cũng bắt nguồn từ con đường sinh tổng hợp phenylpropanoid đã được tìm thấy trong nhiều loài thực vật.
Ví dụ, p -coumarate (P Ca), ferulate, P -hydroxybenzoate (P BA), Tricin và Caffeyl alcohol hiện được công nhận là monome chính thức của các polyme lignin trong các loại thực vật khác nhau.
Hình 1.7: Các monome khác nhau của polyme lignin từ các loại thực vật khác nhau (pBA: P - Hydroxybenzoate, pCA: P -coumarate axit)
Monolignol pCa thường được tìm thấy trong hầu hết các loại cỏ, trong khi các chất lên men đã được báo cáo ở các loại cây khác nhau với số lượng tương đối thấp
Monolignol pBa đã được xác định rộng rãi trong cây dương,cây liễu, cây cọ và gỗ cây dương, và monolignol axetat được tìm thấy trong một số loại thực vật, như kenaf, abaca và cây trăn Flavone tricin lần đầu tiên được phát hiện trong lignin rơm lúa mì có nguồn gốc từ các phản ứng ghép chéo với các monolignol trong một con đường sinh tổng hợp.Rượu 5-hydroxyconiferyl và rượu caffeyyl đã được tìm thấy trong một số lớp vỏ hạt, chỉ kết hợp thông qua các liên kết β- O -4 tạo ra các homopolyme tuyến tính, tức là, c- lignin Lợi ích từ cấu trúc đồng nhất, C-lignin có thể bị phân hủy hoàn toàn bằng phương pháp thủy phân để đạt được sản lượng monome cao.
Các đặc tính của monolignol
Một loạt các monolignol làm cho lignin trở thành một polymer có giá trị, sở hữu nhiều nhóm chức năng khác nhau, ví dụ, vòng thơm, hydroxyls aliphatic và phenolic, carboxyl, carbonyls và nhóm methoxy Các nhóm chức này và các cấu trúc độc đáo của lignin xác định các tính chất hấp dẫn của nó bao gồm chống oxy hóa, kháng khuẩn, hấp thụ UV, tính kỵ nước, huỳnh quang, hấp thụ ion kim loại và sự ổn định nhiệt,… đáp ứng nhiều nhu cầu cho vật liệu polymer chức năng Trong khi đó, một số hoạt tính sinh học tiềm năng của lignin, các hoạt động chống bệnh đái tháo đường, chống ung thư và chống đông máu cũng đã được báo cáo dựa trên đánh giá thực nghiệm và đã chỉ ra rằng lignin là một ứng cử viên đầy hứa hẹn trong lĩnh vực y sinh. Ngoài ra, các vị trí hóa học và các nhóm chức năng phong phú của nó cung cấp cho Lignin nhiều khả năng đa dạng để sửa đổi hóa học hơn nữa, và khả năng hòa tan tốt của lignin trong nhiều dung môi hữu cơ có lợi cho việc điều chỉnh cấu trúc Sự biến đổi hóa học của lignin có thể được thực hiện thông qua chức năng hóa các vòng thơm và nhóm hydroxyl, cũng như đồng trùng hợp ghép.
VD: Chức năng của các vòng thơm bao gồm aminaxit, hydroxyalkyl hóa và nitrat hóa, trong khi các phản ứng của nhóm hydroxyl bao gồm este hóa, etilen hóa, phenol hóa, alkyl hóa và axet hóa Nhóm hydroxyl là nhóm chức chính trong lignin, và nó có ảnh hưởng to lớn đến tương tác của nó với nhiều phân tử polyme Sự tồn tại của những tương tác này giữa các polyme có thể thúc đẩy đáng kể các tính chất cơ học và độ bền của các vật liệu polyme cao phân tử.
Phân loại lignin thường được dựa theo các phương pháp triết xuất khác nhau Các phương pháp triết xuất lignin cũng có thể được phân loại thành hai loại: (1) Lignin được chiết xuất thông qua các dung môi và dung dịch khác nhau từ sinh khối lignocellulosic, và đây là phương pháp phân đoạn phổ biến cho Lignin trong nghiên cứu hóa học lignocellulosic hiện tại, (2) thủy phân cellulose và hemicellu bị mất trong môi trường axit và tách lignin dưới dạng cặn không hòa tan Các lignin hòa tan có cấu trúc vô định hình, và chất không hòa tan có cấu trúc hình thái nguyên thủy của sợi nguyên liệu Sự hiện diện của một số nhóm chức như hydroxyl phenolic và cacboxyl trên cấu trúc của lignin tạo điều kiện thuận lợi cho khả năng hòa tan của nó trong dung dịch kiềm Organosolv lignin có thể hòa tan trong nhiều dung môi khác nhau như dioxan, metanol, etanol, axeton và pyridin Các dung môi phổ biến cho kiềm lignin và lignosulfonat là dung dịch kiềm loãng, nước và muối Không thể hòa tan lignin thủy phân bằng enzym / axit trong bất kỳ dung môi nào
VD: Klason lignin và lignin còn lại sau khi điều trị bằng cellulase Lignin bị cô lập cũng có thể được phân thành (Phương pháp Klason Lignin Klason là một phương pháp tiêu chuẩn để xác định hàm lượng lignin trong gỗ Trong quá trình này, tất cả các liên kết polysaccharide đều bị thủy phân bằng axit sulfuric 72% và để lại cặn lignin rắn.) Lignin dưới dạng mẫu được sử dụng để xác định đặc điểm cấu trúc. lignin như một sản phẩm phụ thu được từ các quá trình tiền xử lý và công nghiệp khác nhau, dựa trên mục đích phân lập lignin.
Các đặc điểm cấu trúc của lignin tự nhiên từ các nguyên liệu khác nhau là rất quan trọng để hướng dẫn thêm việc giải cấu trúc và định giá của lignocelluloses Trọng lượng phân tử và độ phân tán của lignin cũng bị ảnh hưởng bởi các phương pháp tách do sự phân hủy một phần của lignin trong quá trình chiết xuất Ngoài ra, các điều kiện phân tách bao gồm tác động cơ học, enzym hoặc thuốc thử hóa học có thể ảnh hưởng đến cấu trúc liên kết chéo của lignin và các đoạn lignin được hình thành với sự phân bố trọng lượng phân tử khác nhau Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để phát triển các mẫu lignin lý tưởng cho đặc tính cấu trúc của lignin tự nhiên trong những thời gian gần đây.
Ứng dụng công nghiệp dựa trên hạt nhựa lignin làm bao bì thực phẩm
Ứng dụng màng lignin cho bao bì đóng gói sản phẩm
Việc chuyển đổi tinh bột thành màng chi phí thấp được quan tâm trong những năm gần đây Tuy nhiên, tính nhạy cảm với nước của tinh bột làm giảm đáng kể độ ổn định vật lý và độ bền cơ học của nó, điều này làm giảm các ứng dụng sau này của màng Lignin là một polyme kỵ nước (do liên kết ngang của các polysaccharid có trong lignin) thường được thêm vào tinh bột để tăng cường độ ổn định nước và độ bền của màng tạo thành, cải thiện khả năng chống nước và độ bền cơ nhiệt, lignin có khối lượng phân tử thấp có thể tăng cường khả năng tương thích giữa lignin và tinh bột Lignin được thêm vào tùy thuộc vào cấu trúc, phương pháp chiết xuất và nguồn gốc của nó để đạt được sản phẩm tốt nhất Khi thêm lignin có nhiều nhóm hydroxyl và khối lượng phân tử cao sẽ làm tăng mật độ và độ cứng của màng tinh bột, tăng mô đun Young của màng composite, cho phép chúng chịu được lực biến dạng lớn hơn.
Hình 2.7: Liên kết ngang và liên kết hydro có thể có giữa các phân tử tinh bột và lignin.
Vì Borax được sử dụng trong công thức, nên có khả năng hình thành liên kết ngang giữa tinh bột và lignin thông qua các nhóm hydroxyl của chúng là rất cao Tính kỵ nước của màng tinh bột-lignin càng lớn, được chứng minh bằng góc tiếp xúc với nước cao hơn, cùng với khả năng hình thành liên kết ngang mạnh, có nghĩa là việc bổ sung lignin làm tăng liên kết tinh bột-lignin và khả năng chống thấm nước của màng kết dính Với hàm lượng lignin thấp ( 20% trọng lượng), cấu trúc màng chặt hơn do liên kết hydro giữa các phân tử cao dẫn đến giảm độ bền kéo của màng tinh bột-lignin
Hình 2.8: Sự phân bố ligin trước và sau khi xử lý đồng nhất
Lignin là một polyme thơm có cấu trúc hóa học phức tạp, chứa nhiều vòng thơm với các nhóm chức hydroxyl và metoxyl Do sự hiện diện của các nhóm chức này, phản ứng lan truyền quá trình oxy hóa có thể được kết thúc bằng cách cho hydro Lignin đang được coi là chất chống oxy hóa tiềm năng vì các nhóm phenolic bị cản trở của chúng có thể hoạt động như chất ổn định trong các phản ứng gây ra bởi oxy và các loại phản ứng của nó, điều kiện làm chậm quá trình lão hóa của vật liệu tổng hợp và hệ thống sinh học Tùy thuộc vào nguồn, quá trình chế biến, quy chiết xuất khác nhau có thể ảnh hưởng đến các đặc tính chống oxy hóa của lignin, ngay cả khi nó được thu nhận từ cùng một nguyên liệu thô Pan và cộng sự (2006) đã phân tích tiềm năng chống oxy hóa của 21 mẫu organosolv, lignin ethanol từ cây dương lai ( Populus nigra x P maximowiczii) trong các điều kiện chiết xuất khác nhau cho thấy rằng lignin thu được ở nhiệt độ cao sử dụng thời gian phản ứng dài và etanol pha loãng cho hoạt tính chống oxy hóa cao Những lignin này được đặc trưng bởi có nhiều nhóm hydroxyl phenolic hơn, ít nhóm hydroxyl béo hơn, trọng lượng phân tử thấp và độ phân tán hẹp Mặt khác, khối lượng phân tử cao, hàm lượng nhóm hydroxyl béo cao, tính không đồng nhất và độ đa phân tán rộng ( M w / M n) có liên quan đến các tác động tiêu cực trong hoạt động chống oxy hóa của lignin Ngoài ra, sự hiện diện của carbohydrate cũng có thể làm giảm hoạt động chống oxy hóa.
Các cơ chế oxi hóa khả thi được đề ra để giải thích hoạt động chống oxy hóa của lignin: (1) lignin hoạt động như một chất tạo chelate, bằng cách loại bỏ các kim loại của thuốc thử Fenton, (2) lignin hoạt động như một chất chống oxy hóa “tự sát”, chấp nhận các gốc hydroxyl để ngăn chặn hoạt động của các gốc này trên các phân tử mục tiêu khác, (lignin acts as a “suicide” antioxidant, accepting the hydroxyl radicals to prevent the action of this radicals on other target molecules) hoặc (3) lignin ức chế các enzym tham gia vào các con đường trao đổi chất có khả năng tạo ra các gốc tự do.Nhiều cuộc điều tra đồng ý với ý kiến về việc lignin hoạt động như một chất diệt các gốc tự do do sự hiện diện của các cấu trúc phenolic Các nhóm hydroxyl của phenol có thể quét các gốc peroxyl Hơn nữa, phenol có khả năng khử hoặc chelate các ion hóa trị hai, cần thiết cho một số phản ứng, và chúng cũng có thể làm gián đoạn các phản ứng oxy hóa bằng cách chuyển nguyên tử hydro hoặc bằng cách chuyển điện tử với sự hình thành cation gốc phenoxy, được khử hóa nhanh chóng và thuận nghịch để tạo thành gốc phenoxy
Vật liệu đóng gói được chế biến bằng chitin và chitosan là những ứng cử viên đầy hứa hẹn như là lựa chọn thay thế cho bao bì nhựa hóa dầu vì chúng có khả năng tạo màng tốt và đặc tính rào cản oxy lý tưởng Những chất này sẽ cho phép chúng được ứng dụng rộng rãi trong vật liệu đóng gói chức năng, kỹ thuật mô và xử lý nước do tính tương thích sinh học tốt, khả năng phân hủy sinh học và không độc hại Lignin, như một polyme thơm, có thể tạo màng tổng hợp lignin/chitin hoặc chitosan với các đặc tính chống oxy hóa cao hơn, kháng khuẩn và chống nước Hơn nữa, sự tồn tại của các tương tác bề mặt mạnh mẽ giữa chitosan và lignin (dưới 20% trọng lượng) đã cải thiện các đặc tính cơ học của màng chitosan Sự phân tán của lignin trong nền polyme có thể cải thiện các tính chất hóa lý của vật liệu phim Sự đồng nhất của lignin, chẳng hạn như sản xuất các hạt lignin, rõ ràng là tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân bố đồng nhất của nó trong ma trận màng chitosan (Hình 7 cho thấy sự phân bố của lignin trước và sau khi xử lý đồng nhất), dẫn đến các màng phức hợp tăng tính kỵ nước bề mặt và loại bỏ gốc hoạt động Điều này có thể là do nhiều nhóm chức kỵ nước hơn di chuyển lên bề mặt thay vì tập hợp bên trong chất nền Gần đây, chức năng của chitosan với lignin và các monome của nó đã được nghiên cứu trong một dung môi thân thiện với môi trường và vật liệu màng mỏng được chế tạo có thể được ứng dụng như bao bì hoặc lớp phủ hoạt tính Axit phenolic (axit coumaric, ferulic và sinapic) đã được ghép thành công vào chitosan, nhưng chỉ thu được hoạt tính chống oxy hóa trung gian trong màng ghép lignin-chitosan (hình 9) Hơn nữa, hoạt động chống oxy hóa của các monome lignin có liên quan đáng kể đến việc loại bỏ các gốc rễ của chúng hoạt động Do đó,hoạt động chống oxy hóa của lignin-chitosan Màng composite có thể được tăng lên bằng cách chọn các phân đoạn lignin có hàm lượng axit sinapic cao và hàm lượng axit coumaric thấp Điều này có thể hướng dẫn việc xác định các nguồn lignin thích hợp và quy trình phân lập để tạo ra các màng chức năng bảo vệ các sản phẩm nhạy cảm khỏi quá trình oxy hóa
Hình 2.9: Ghép hợp chất phenolic lên chitosan thông qua phương pháp ghép gốc tự do.
2.2.3.Chất hấp thụ ion kim loại
Lignin và kitin cũng có thể đóng vai trò là chất hấp phụ ion kim loại cho nước thải hoạt động Do đó, hoạt động chống oxy hóa của lignin-chitosan xử lý, nhưng hệ thống polyme tự nhiên này hiếm khi được nghiên cứu để cấu tạo vật liệu màng cho sự hấp phụ các ion kim loại nặng So với các chất hấp phụ dạng bột được điều chế từ lignin và kitin, các màng mới được đúc từ dung môi màu xanh lá cây và có nguồn gốc sinh học (chất lỏng ion và γ-valerolactone) có khả năng hấp phụ kim loại cao (tối đa 84% trọng lượng đối với Fe (III) trong vòng 48 giờ) Chúng cũng ổn định, có thể tái chế và trải qua quá trình hấp thụ / giải hấp thụ dễ dàng (Hình 10) Mô hình động học chỉ ra rằng hấp phụ và trao đổi ion chịu trách nhiệm liên kết các ion kim loại trong màng composite Đối với màng composite chitin hoặc chitosan có nguồn gốc lignin, có rất nhiều nghiên cứu để phát triển và tối ưu hóa các vật liệu đóng gói chức năng cho ngành thực phẩm.
Hình 2.10: Quy trình chuẩn bị màng lignin/chitin từ Dung dịch BmimOAc-GVL và các đường cong hấp phụ đa dạng đối với Fe (III)
Gelatin là một polypeptit thủy phân của collagen có cấu trúc xoắn ba bên phải có thể được sử dụng làm vật liệu che chắn tia cực tím do hàm lượng cao các axit amin thơm.Gelatin đã phát triển từ keo có nguồn gốc tự nhiên thành một vật liệu phổ biến cho sản xuất thực phẩm và y tế, phim chụp ảnh, biogel tiên tiến và ma trận hỗ trợ Màng chắn tia UV gelatin trong suốt với các đặc tính cơ học và kháng khuẩn tuyệt vời đã được xây dựng trong IL sinh học (choline citrate) được thể hiện ở hình 9.
Hình 2.11: Cầu nối giữa Gelatin và lignin thông qua liên kết hydro
Alkali lignin trong màng biến tính làm giảm tỷ lệ ôxy hóa xuống 75% trong khả năng ngăn chặn tia cực tím và hoạt động của quá trình loại bỏ tận gốc (Zadeh và cộng sự
2018) Các cấu trúc phụ lignin phenol góp phần vào hoạt động chống oxy hóa, và đặc tính ngăn tia UV từ thấp đến cao là nhóm hydroxyl p-hydroxyphenyl phenolic> guaiacyl> syringyl Syringyl phenolic đơn vị có các hoạt động chống oxy hóa cao nhất và các đặc tính che chắn tia cực tím vì nó chứa Lignin có tiềm năng như một chất phụ gia chống oxy hóa tự nhiên trong bao bì thực phẩm do nó 3.3 Đóng gói hoạt động các nhóm methoxyl bổ sung (Guo et al 2019).
Màng linh hoạt và có thể phân hủy sinh học chặn tia UV, dễ dàng tổng hợp và có thể mở rộng quy mô cho sản xuất công nghiệp Một số màng composite agar lignin liên quan đến tính chất ngăn hơi nước, cơ học, ngăn tia UV và kháng khuẩn , chỉ ra rằng màng agar-lignin có thể được sử dụng làm vật liệu đóng gói thực phẩm để đảm bảo an toàn thực phẩm và thời hạn sử dụng phù hợp Lignin có cấu trúc thơm và rất dễ phản ứng do có nhiều nhóm chức năng, có thể tương tác với nhiều polyme khác và tạo cho nó hiệu suất cơ học mong muốn.
PVA là một polyme phân cực cao và tan trong nước đã thu hút sự quan tâm rộng rãi và đã được sử dụng để điều chế vật liệu polyme xanh do khả năng phân hủy sinh học tuyệt vời, không độc, tương hợp sinh học và giá thành tương đối thấp Trong số tất cả các polyme vinyl, chỉ có PVA là có thể phân hủy sinh học bởi vi sinh vật, nhưng tốc độ phân hủy sinh học của nó quá chậm đối với một số ứng dụng thực tế trong điều kiện môi trường Việc kết hợp một lượng lignin thích hợp vào chất nền là một trong những cách tiếp cận hiệu quả nhất để tăng cường khả năng phân hủy của nó và Các tính chất cơ học Trong hệ thống PVA và polyme lignin, tương tác mạnh giữa các phân tử (chẳng hạn như liên kết hydro) xảy ra giữa các nhóm hydroxyl của lignin và PVA, điều này củng cố độ bền cơ học của màng composite Tương tự như các vật liệu phim có nguồn gốc lignin khác, Màng tổng hợp PVA lignin (hoặc các dẫn xuất của lignin)
