Un nouveau conjugué polysaccharide/zéine comme alternative au plastique vert

Jun 20, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13161 (2023) Citer cet article

308 accès

1 Altmétrique

Détails des métriques

Le tourteau de graines de lin est un déchet issu de l’extraction de l’huile de lin. Ajouter de la valeur à ces matériaux gaspillés s’aligne sur le concept de circularité. Dans cette étude, nous avons exploré la conjugaison de la protéine zéine avec du mucilage de lin pour le développement de matériaux d'emballage. Bien que le mucilage de lin et la zéine possèdent d’excellentes propriétés filmogènes, ils ne possèdent pas les propriétés mécaniques requises pour la transformation industrielle et sont sensibles à une humidité élevée. Nous présentons une méthode simple et non toxique en un seul pot pour développer le nouveau conjugué mucilage de lin/zéine. Où le mucilage de lin subit une oxydation pour former des groupes aldéhyde, qui réagissent ensuite avec les groupes aminés de la zéine dans un processus de glycation. Les conjugués ont été analysés en utilisant différentes techniques. Le conjugué de mucilage de lin avait une capacité de rétention d'eau de 87 à 62 %. L'augmentation de la teneur en zéine a amélioré le lissé de surface des films. D’un autre côté, des niveaux plus élevés de zéine ont entraîné une diminution significative de la solubilité du film (p < 0,05). Le conjugué de mucilage de lin présentait des propriétés thermoplastiques et élastiques ; révélant un module de Young de 1 à 3 GPa, une température de transition vitreuse comprise entre 49 °C et 103 °C et une excellente aptitude au traitement avec diverses techniques industrielles. Montrer son potentiel en tant qu’alternative durable aux plastiques traditionnels.

Le domaine de la science des polymères a connu des progrès remarquables depuis la découverte et les progrès des sciences pétrochimiques. Les plastiques, avec leurs propriétés uniques et avantageuses, notamment un rapport résistance/poids élevé, une rigidité, une ténacité, une ductilité, une résistance à la corrosion et un coût relativement faible, sont devenus omniprésents. Cependant, la production et le transport de ces matériaux ont contribué de manière significative aux émissions de CO2, entraînant une empreinte carbone considérablement élevée1,2. De plus, les plastiques sont soit incinérés en fin de vie, libérant davantage de CO2, soit s'accumulant dans les décharges et les océans, posant ainsi une menace environnementale importante3,4. En conséquence, l’élimination des plastiques est devenue une préoccupation majeure pour les scientifiques spécialisés dans les polymères5,6,7,8.

Pour évoluer vers une économie circulaire et réduire notre dépendance aux combustibles fossiles, il est crucial de remplacer les plastiques à base de pétrole par des bioplastiques durables dérivés de polysaccharides, de protéines ou de lipides de diverses plantes et organismes. Des exemples de tels biopolymères comprennent l'amidon9,10 et la cellulose11,12, la protéine de soja13,14,15, la pectine16,17, la caséine18, la protéine de lactosérum (WP)19, l'alginate5,20,21, la gélatine22, la chitine et le chitosane23,24 et la kératine25. Les bioplastiques d'origine végétale sont particulièrement intéressants, car ils offrent un double avantage en absorbant le CO2 lors de leur croissance par photosynthèse et en s'intégrant et se dégradant facilement dans l'environnement à la fin de leur cycle de vie, ce qui entraîne une empreinte carbone réduite par rapport à leur pétrole. -équivalents basés sur2.

L’une des principales préoccupations associées aux bioplastiques d’origine végétale est la concurrence avec les ressources alimentaires humaines primaires, entraînant une augmentation des prix des denrées alimentaires et une déforestation, à l’instar du biogaz d’origine végétale26. Pour éviter de tels problèmes et parvenir à une bioéconomie, les bioplastiques devraient être dérivés de résidus végétaux et animaux, permettant une meilleure gestion des déchets et apportant une valeur supplémentaire.

Les polysaccharides sont des molécules polyvalentes qui contiennent différents groupes fonctionnels, notamment des groupes hydroxyle, amino, carboxylique et aldéhydes, ce qui les rend idéaux pour la conjugaison. Les conjugués polysaccharide-protéine sont apparus comme un matériau bioplastique durable potentiel en raison de leur solubilité, émulsion, hydrophobie, barrière et propriétés mécaniques améliorées, surpassant celles des polysaccharides et des protéines individuels. Ces conjugués ont fait l'objet de recherches approfondies, développés et appliqués dans les domaines biomédicaux en tant que supports de médicaments, pansements et émulsifiants dans les aliments.