酶嵌入聚乳酸（PLA）薄膜的功能性与降解性能评估：多分析方法的应用以及降解后微塑料的评估

《Journal of Polymer Science》：Evaluation of Functional and Degradation Properties of Enzyme-Embedded PLA Films: A Multi-Analytical Approach and Evaluation of Microplastics Post-Degradation

酶嵌入式聚乳酸薄膜的功能特性研究显示，1%酿酒酵母脂酶（Lcr）嵌入使薄膜拉伸强度下降10%，结晶度从31.2%降至27.6%，热稳定性峰值温度降低7.4°C，表面粗糙度增加45%，化学分析表明碳含量锐减至6.1%。该成果为可降解地膜和一次性包装材料开发提供了理论支撑。

　　

摘要

本研究探讨了嵌入酶的聚乳酸（PLA）薄膜的功能特性，重点研究了其机械性能、热性能、形态特性、化学性质以及酶的稳定性。嵌入了1% Candida rugosa脂肪酶（Lcr）的PLA薄膜与纯PLA相比，其拉伸强度降低了10%，表明酶引发了结构变化。差示扫描量热法（DSC）显示其结晶度从31.2%（PLA_0）下降到27.6%（PLA_1）。同时，热重分析（TGA）表明最大分解温度（T_max）从275.8°C降至268.4°C，证实了随着Lcr浓度的增加，热稳定性降低。扫描电子显微镜（SEM）观察到降解后的1% Lcr-嵌入PLA薄膜表面出现侵蚀现象且孔隙率增加，而原子力显微镜（AFM）显示表面粗糙度增加了45%，这支持了酶促降解的作用。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实了嵌入脂肪酶的稳定性，其特征酰胺键峰保持完整，表明酶在聚合物基质中保持了结构完整性。碳氢氮（CHNO）元素分析显示降解后碳损失显著，1% Lcr-嵌入PLA的生物量仅保留了6.1%的碳，而纯PLA的生物量中碳含量为28.9%，这进一步说明了酶促降解的加速作用。这些结果在开发环保地膜和一次性包装材料方面具有潜在应用价值，因为在这些应用中，加速降解和减少微塑料产生至关重要。

图形摘要

酶嵌入PLA薄膜的制备、表征以及降解后微塑料评估的示意图。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。