Development and characterization of biodegradable PLA-based food packaging films enriched with natural antioxidants

Loading...
Thumbnail Image

Date

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Setif 1 Unuversity Ferhat Abbas . Faculty of Sciences

Abstract

The main objective of this study was to develop biodegradable and active packaging films based on poly(lactic acid) (PLA) for sustainable food packaging applications. To improve the inherent brittleness of PLA, it was blended with polycaprolactone (PCL) and plasticized using polyethylene glycol (PEG). Natural antioxidants, thymol and Rosemarinus officinalis extract, were incorporated to provide antioxidant activity. The microhardness results showed that the addition of PCL, PEG, and natural additives reduced the of PLA and significantly enhanced its flexibility while the tensile tests revealed improved ductility, characterized by higher elongation at break and lower Young’s modulus, particularly for the PLA/PCL20/PEG15 formulation, by increasing polymer chain mobility. However, high concentrations of natural additives led to a decrease in tensile strength. Structural analysis by XRD demonstrated a progressive reduction in PLA crystallinity from 42.97% to 22.26% and 19.75% in the modified formulations, indicating increased flexibility of polymer chains. Furthermore, AFM observations confirmed these structural changes through increased surface roughness and altered surface morphology. Overall, the developed PLA/PCL/PEG films containing natural antioxidants show strong potential as sustainable and active food packaging materials.

Description

هدفت هذه الدراسة إلى تطوير أغشية تغليف حيوية وقابلة للتحلل الحيوي قائمة على بولي حمض اللاكتيك (PLA) لاستخدامها في التغليف الغذائي المستدام. وللتغلب على هشاشة PLA ، تم مزجه مع بولي كابرولاكتون (PCL) وتلدينه بواسطة البولي إيثيلين غليكول (PEG). كما أُضيفت مضادات أكسدة طبيعية هي الثيمول ومستخلص إكليل الجبل لإكساب الأغشية نشاطًا مضادًا للأكسدة . أظهرت النتائج الميكانيكية أن إضافة PCL و PEG والمواد الطبيعية أدت إلى تقليل صلابة PLA وزيادة مرونته نتيجة ارتفاع حركة السلاسل البوليمرية. كما بينت اختبارات الشد تحسن المطيلية والمرونة من خلال زيادة الاستطالة عند الكسر وانخفاض معامل يونغ، خاصة في التركيبة PLA/PCL20/PEG15. ومع ذلك، فإن زيادة تركيز الإضافات الطبيعية أدت إلى انخفاض مقاومة الشد . أما التحاليل البنيوية فقد أوضحت بواسطة حيود الأشعة السينية (XRD) انخفاضًا تدريجيًا في درجة التبلور من 42.97 % إلى 22.26 % و 19.75 %، مما يدل على زيادة مرونة السلاسل البوليمرية. كما أكدت تحاليل AFM حدوث تغيرات واضحة في البنية السطحية من خلال زيادة خشونة السطح. وتبرز هذه النتائج إمكانية استخدام هذه الأغشية الحيوية في تطبيقات التغليف الغذائي المستدام

Citation

Endorsement

Review

Supplemented By

Referenced By