《Food Packaging and Shelf Life》：Agro-industrial residues from baru (
Dipteryx alata Vogel) for the development of active and nanostructured biodegradable films
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本研究利用巴鲁坚果加工残渣（果皮和果肉）开发功能性可降解薄膜，通过添加富含酚酸（如槲皮素59.81 μg/g、阿魏酸5.55 μg/g）的巴西坚果果肉水提物，结合纳米纤维素增强的淀粉基复合薄膜。结果表明，2%提取物添加量显著提升薄膜抗氧化能力（DPPH活性24%）和热稳定性，但降低拉伸强度（26.34 MPa）并增加水蒸气渗透性（7.30 g·mm/m2·day·kPa）。主成分分析显示酚酸含量和抗氧化性能是主要影响因素，验证了巴鲁残渣作为可持续包装材料的潜力。
作者名单：
Gracieli de Miranda Monteiro | Rafael Carvalho do Lago | Luíz Guilherme Malaquias da Silva | Carlos Alexandre Rocha da Costa | Gustavo Henrique Denzin Tonoli | Marina Rocha Komeroski | Alessandro de Oliveira Rios | Elisangela Elena Nunes Carvalho | Eduardo Valério de Barros Vilas Boas
所属机构：
巴西戈亚斯联邦大学（UFG）农学学院，戈亚尼亚，邮编74690-900
摘要
本研究探讨了如何利用巴鲁（
Dipteryx alata）坚果加工产生的残渣，尤其是其内果皮，作为纤维素来源，用于开发具有生物降解性的活性薄膜。根据既定工艺制备了木质纤维素微/纳米纤维凝胶（LCMNF），并选择了2832目筛网用于薄膜制备。将富含酚类化合物（如槲皮素和阿魏酸，含量分别为59.81 μg/g和5.55 μg/g）的巴鲁果浆的水醇提取物以1%和2%（w/w，干基）的比例加入淀粉-LCMNF薄膜中。提取物浓度的增加提升了总酚含量（521.78 mg没食子酸当量/g）和抗氧化能力（通过磷钼络合法测得为81.7 mg抗坏血酸当量/g，以及2,2-二苯基-1-吡啶肼（DPPH）法测得为24%）。虽然提取物的加入降低了薄膜的亲水性（接触角高达79.58°）并提高了热稳定性，但同时降低了拉伸强度（26.34 MPa）并增加了水蒸气透过率（7.30 g·mm/m2·day·kPa）。主成分分析（PCA）综合了光学、机械、阻隔性和功能性参数，解释了92%的总变异。含有提取物的薄膜与对照组有明显差异，这种差异主要由总酚类化合物、铁还原抗氧化能力（FRAP）和DPPH活性决定。这些发现表明巴鲁内果皮和果浆残渣具有作为可持续生物降解包装材料原料的潜力。
引言
食品包装在保护和保存食品方面至关重要，但由于广泛使用基于石油的合成聚合物，因此对环境造成了严重威胁（Morcillo-Martín等，2023；Palanisamy等，2024）。这些材料依赖于不可再生资源，在生产过程中会产生温室气体排放，并且生物降解性较低，导致环境污染长期存在（Zhao等，2023；Vigneswari等，2024）。随着全球消费量的增加，这些材料的不当使用与可持续发展目标和减缓气候变化的努力背道而驰（联合国，2024）。
作为可持续的替代方案，源自可再生资源的生物聚合物已被广泛研究，用于开发旨在减少环境影响的生物降解包装材料（do Val Siqueira等，2021；Gunawardene等，2021；Bajer，2024；Nazrin等，2025）。其中，淀粉因其丰富性、低成本和可生物降解性而备受关注。然而，基于淀粉的薄膜通常存在机械强度低、亲水性高以及阻隔性能有限等问题，这限制了其在潮湿环境和大规模生产中的应用（Bangar等，2024；Garuti等，2024；Nazrin等，2025）。
为克服这些挑战，引入纳米纤维素和木质纤维素微/纳米纤维凝胶（LCMNF）等增强剂成为提升淀粉基材料结构完整性和阻隔性能的有效策略（Li等，2021；Garuti等，2024；Qamar等，2025）。来自木质纤维素残渣的纳米纤维素具有优异的机械强度和高表面积，并通过氢键与淀粉结合，从而改善了薄膜的机械、热和水蒸气阻隔性能（Karnawal等，2025；Nazrin等，2025）。尽管如此，实现均匀分散、工艺可扩展性以及生物聚合物与增强纤维之间的完全兼容性仍是一个重要的研究课题（Bajer，2024；Krishnan等，2025）。同时，人们对含有植物提取物、精油和天然抗氧化剂的活性生物降解薄膜的兴趣日益增加，这些添加剂能够提供抗菌和抗氧化功能（Baishya和Kumar，2025；Vessa Kola，2023）。虽然这些添加剂可以有效延长食品保质期，但它们的加入往往会影响薄膜的结构和机械性能，因此需要进一步优化生物聚合物与添加剂的相互作用（Nazrin等，2025；Krishnan等，2025）。
在此背景下，农业工业残渣的利用成为获取高营养价值和功能性聚合物增强剂及天然生物活性化合物的可持续途径。这一方法符合全球向循环和生态高效食品包装系统转型的趋势（Qamar等，2025；Krishnan等，2025）。巴西因其丰富的生物多样性而具备从本地水果（如巴鲁
Dipteryx alata Vogel）中回收有价值副产品的巨大潜力。初步研究表明，其加工残渣富含木质纤维素纤维和植物化学物质（包括酚类、萜类和维生素C），具有抗氧化和抗菌活性（Alves-Santos等，2021；Oliveira等，2024；Monteiro等，2022；Ritika等，2024）。探索这些副产品是一种环保的策略，有助于开发高附加值材料，对生物聚合物技术和活性生物降解薄膜的创新具有重要意义（Baishya和Kumar，2025；Vessa Kola，2023）。
因此，本研究旨在开发基于淀粉基质、添加木质纤维素微/纳米纤维凝胶（LCMNF）并融入巴鲁果浆水醇提取物的活性生物降解薄膜。该研究展示了将残渣作为聚合物增强剂和生物活性化合物双重来源的创新应用，推动了可持续和功能性生物降解材料在食品包装领域的进展。
样品材料
巴鲁坚果的加工残渣由位于巴西米纳斯吉拉斯州阿里诺斯（15° 55′ 01″ S, 46° 06′ 21″ W）的跨国公司Barukas分公司提供。样品处理在米纳斯吉拉斯州拉夫拉斯的拉夫拉斯联邦大学纳米技术与生物材料工程实验室进行。处理前，残渣先用100 ppm的次氯酸钠溶液消毒15分钟，随后进行分离处理。
巴鲁果浆和内果皮的化学特性
在分析的11种酚类化合物中，有4种存在于巴鲁果浆的水醇提取物中（表2）。槲皮素是主要成分，平均浓度为59.81 μg/g鲜物质，约为第二丰富成分阿魏酸的10倍。没食子酸和对香豆酸的浓度较低，均低于1 μg/g鲜物质和干物质。
苹果作为槲皮素的丰富来源，其平均含量...
结论
本研究证明了
D. alata Vogel（巴鲁）的农业工业残渣作为开发活性生物降解薄膜的可持续来源的潜力。利用富含酚类化合物（如槲皮素和阿魏酸）的木质纤维素微/纳米纤维凝胶（LCMNF）和巴鲁果浆水醇提取物，成功制备出了具有高抗氧化活性和热稳定性的薄膜，尤其是在添加了2%提取物的薄膜中表现得尤为明显。
作者贡献声明
Carlos Alexandre Rocha da Costa： 方法学、研究
Luíz Guilherme Malaquias da Silva： 方法学、研究、数据管理
Rafael Carvalho do Lago： 方法学、研究
Gracieli Miranda Monteiro： 文稿撰写、软件使用、方法学、研究、数据管理、概念构思
Elisangela Elena Nunes Carvalho： 文稿撰写与编辑、方法学、研究
Alessandro de Oliveira Rios： 方法学、研究
Marina Rocha Komeroski： 方法学...
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢CNPq、CAPES、FAPEMIG、UFG、UFLA、IFNMG、UNIFAL、UFSCar、UFRGS和Barukas的支持。本研究未获得任何公共、商业或非营利性资助机构的专项资助。
