बायोप्लास्टिक्स, प्रोटीन आधारित

परिचय

प्रोटीन-आधारित बायोप्लास्टिक प्रोटीन जैसे सोया, गेहूं ग्लूटेन, कैसिइन, व्हे, जेलाटिन, कोलेजन, केराटिन, ज़ीन और एल्बुमिन, साथ ही नए माइक्रोबियल और रिकॉम्बिनेंट स्ट्रक्चरल प्रोटीन से बने बायोबेस्ड, अक्सर बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों का एक वर्ग हैं। ये रुचिकर हैं क्योंकि वे नवीकरणीय फीडस्टॉक्स को फिल्म-निर्माण और कार्यात्मक गुणों के साथ जोड़ते हैं जो पैकेजिंग, कोटिंग्स, कृषि फिल्मों, बायोमेडिकल उत्पादों और अन्य कम से मध्यम-लोड अनुप्रयोगों में उपयोगी हो सकते हैं।

कमोडिटी फॉसिल प्लास्टिक के विपरीत, प्रोटीन-आधारित बायोप्लास्टिक को एकल पॉलिमर रसायन विज्ञान की तुलना में फॉर्मूलेशन रणनीति द्वारा कम परिभाषित किया जाता है: प्रोटीन को प्लास्टिसाइज्ड, ब्लेंडेड, क्रॉस-लिंक्ड, हाइड्रोफोबाइज्ड या अन्यथा संशोधित किया जाता है ताकि लक्षित यांत्रिक और बैरियर प्रदर्शन वाले उपयोग योग्य सामग्री बनाई जा सकें। उनका विकास कृषि उप-उत्पादों और बायोवेस्ट्स से प्राप्त सामग्रियों की ओर प्लास्टिक उद्योग में व्यापक बदलाव को दर्शाता है, जहां संभव हो पानी या हल्की परिस्थितियों में प्रसंस्करण किया जाता है, और अंत-जीवन विकल्प जैसे बायोडिग्रेडेशन या कंपोस्टिंग के लिए डिज़ाइन किया जाता है।

ये सामग्री जल संवेदनशीलता, आर्द्रता-प्रेरित शक्ति हानि, और आमतौर पर मुख्यधारा पॉलीओलेफिन्स की तुलना में कम बढ़ाव और कठोरता द्वारा तकनीकी रूप से सीमित रहती हैं; दूसरे शब्दों में, सीमा खराब नमी प्रतिरोध और गीली परिस्थितियों में भंगुर व्यवहार है, जो कई प्रोटीन नेटवर्क की हाइड्रोफिलिक प्रकृति के कारण होता है, जिसमें हाइड्रोफोबाइजेशन, ब्लेंडिंग, प्लास्टिसाइजेशन और सहसंयोजक क्रॉस-लिंकिंग को वर्कअराउंड के रूप में उपयोग किया जाता है। फिर भी, प्रोटीन-आधारित बायोप्लास्टिक आकर्षक हैं जहां ऑक्सीजन बैरियर, बायोडिग्रेडेबिलिटी, खाद्यता या बायोएक्टिविटी दीर्घकालिक संरचनात्मक स्थायित्व से अधिक मायने रखती है।

इतिहास और विकास

प्रोटीन सामग्रियों का कोटिंग्स, चिपकने वाले और मोल्डेड सामानों में लंबा पूर्व-इतिहास है, विशेष रूप से कैसिइन, जेलाटिन और सोया प्रोटीन के प्रारंभिक औद्योगिक फॉर्मूलेशन के माध्यम से। आधुनिक अनुसंधान ने कृषि अवशेषों और समर्पित उत्पादन प्रणालियों दोनों से प्रोटीन पर पॉलिमर विज्ञान, खाद्य रसायन विज्ञान और हरे प्रसंस्करण को लागू करके क्षेत्र का विस्तार किया है।

एक प्रमुख हालिया विकास संरचना-निर्देशित डिज़ाइन की ओर अनुभवजन्य फॉर्मूलेशन से स्थानांतरण रहा है। अध्ययन अब दिखाते हैं कि प्रोटीन प्लास्टिसिटी, घुलनशीलता, बैरियर प्रदर्शन और बायोडिग्रेडेबिलिटी को ग्लिसरॉल, हाइपरब्रांच्ड ग्लिसरॉल और अन्य पॉलीओल्स जैसे प्लास्टिसाइज़र्स के माध्यम से, या एंजाइमैटिक और सहसंयोजक क्रॉस-लिंकिंग के माध्यम से ट्यून किया जा सकता है। अनुसंधान ने जलीय प्रसंस्करण मार्गों को भी प्रदर्शित किया है जो पारंपरिक क्रॉस-लिंकर्स और सॉल्वेंट्स से बचते हैं, हरी-रसायन सिद्धांतों के साथ संरेखण में सुधार करते हैं।

एक अन्य महत्वपूर्ण प्रवृत्ति बायोवेस्ट्स और सह-उत्पादों को फीडस्टॉक्स के रूप में बढ़ते उपयोग की है, जिसमें गेहूं ग्लूटेन, आलू प्रोटीन, सोया, रेपसीड, सूरजमुखी, व्हे, रक्त-व्युत्पन्न प्रोटीन, कोलेजन, केराटिन और शैवाल प्रोटीन सांद्रण शामिल हैं। यह बदलाव प्रोटीन प्लास्टिक के लिए सर्कुलर-इकोनॉमी मामले को मजबूत करता है कम-मूल्य बायोमास स्ट्रीम्स को उच्च-मूल्य सामग्रियों में परिवर्तित करके।

संदर्भ

• •

  Ehman, N. V., et al. (n.d.). PEER-REVIEW ARTICLE - BioResources. BioResources. https://bioresources.cnr.ncsu.edu/wp-content/uploads/2026/05/BioRes_21_2_5543_Ehman_CVA_Review_Next_Generation_BioPlast_Renew_Resource_25488.pdfLink

• •

  Strong and elastic, yet degradable: Protein-based bioplastics. (2022, February 11). ScienceDaily. https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220211102033.htmLink

• •

  PROTEIN-BASED BIOPLASTICS profile – material. (n.d.). Burg Halle. https://www.burg-halle.de/gast/process/protein-based-bioplastics-profile/Link

• •

  Protein-Based Bioplastics from Biowastes. (n.d.). Springer Nature. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-16-1823-9_5Link

• •

  Wei, B., Li, J., & Liu, Y. (2022, February 8). Plastics from proteins. Nature. https://www.nature.com/articles/s41570-022-00367-9Link

• •

  Vegetative and microbial proteins for bioplastics applications. (2025, May 20). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12090056/Link

• •

  Protein based bioplastics and their antibacterial potential. (n.d.). University of Georgia. https://www.stat.uga.edu/sites/default/files/users/Mandal%20research/2015_Protein_based_bioplastics_and_their_antibacterial_potential.pdfLink

• •

  Development of protein‐based bioplastics modified with different additives. (n.d.). Wiley. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.45430Link

• •

  Jones, A. (n.d.). PROTEIN-BASED PLASTICS AND THEIR POTENTIAL USE IN MEDICAL AND FOOD. University of Georgia. https://getd.libs.uga.edu/pdfs/jones_alexander_201512_phd.pdfLink

• •

  Protein-based bioplastics and their antibacterial potential. (n.d.). Wiley. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/app.41931Link

• •

  Biosynthetic Structural Proteins with Super Plasticity, Extraordinary Mechanical Performance, Biodegradability, Biocompatibility and Information Storage Ability. (n.d.). Wiley. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202117538Link

• •

  Microbial protein-derived bioplastics from renewable resources. (2025, November 22). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12703861/Link

• •

  Proteins in the design of sustainable plastics alternatives. (n.d.). Springer. https://link.springer.com/article/10.1557/s43579-023-00481-9Link

• •

  Bioplastics for Food Packaging: Environmental Impact, Trends.... (2022, October 5). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9563026/Link

• •

  Aqueous‐Based Assembly of Plant‐Derived Proteins Yields a Crosslinker‐Free Biodegradable Bioplastic Consistent with Green Chemistry Principles. (2024, November 21). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11884229/Link

• •

  3D-Printed Protein-Based Bioplastics with Tunable Mechanical Properties. (2025, February 7). ACS. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.4c01497Link

• •

  Protein-based Bioplastics for Food and Pharmaceutical Packaging. (2021, June 3). RSC. https://books.rsc.org/books/edited-volume/875/chapter-abstract/649299/Protein-based-Bioplastics-for-Food-and?redirectedFrom=fulltextLink

• •

  Proteins from Agri-Food Industrial Biowastes or Co-Products and Their Applications as Green Materials. (2021, April 29). PubMed. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33947093/Link

• •

  Proteins from Agri-Food Industrial Biowastes or Co-Products and Their Applications as Green Materials. (n.d.). MDPI. https://www.mdpi.com/2304-8158/10/5/981?type=check_update&version=2Link

• •

  Protein-based bioplastics and methods of use. (2016, October 6). Google Patents. https://patents.google.com/patent/US20160289449A1/enLink

• •

  Recent progress in protein-based food packaging films. (n.d.). Springer. https://link.springer.com/article/10.1186/s42825-025-00231-8?error=cookies_not_supported&code=f8860a14-d6d5-4752-9344-78117abab47fLink

• •

  Novel Bioplastic from Single Cell Protein as a Potential Packaging Material. (2021, April 27). ACS. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.1c00355Link

• •

  Comparison of Protein Content, Availability, and Different Processing Methods. (2022, March 7). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8915110/Link

• •

  Bioplastic. (2005, August 29). Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/BioplasticLink

• •

  Hydrophobisation approaches of protein-based bioplastics. (n.d.). ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924224423001668Link

• •

  A comprehensive review on plant protein-based food packaging. (2025, June 12). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12173619/Link

• •

  Innovations in applications and prospects of bioplastics.... (2021, November 29). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8629338/Link

• •

  Perspective on the production, characterisation and physio.... (n.d.). DergiPark. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/4400563Link

• •

  Recent advances in plant protein-based sustainable bioplastics. (2026, January 8). Frontiers. https://www.frontiersin.org/journals/sustainable-food-systems/articles/10.3389/fsufs.2025.1733428/fullLink

• •

  What Are Protein-Based Bioplastics? (2024, November 1). EuroPlas. https://europlas.com.vn/en-US/blog-1/what-are-protein-based-bioplasticsLink

• •

  5 Types of Bioplastics: Starch, Cellulose, Protein, and More. (2024, September 13). Green Business Benchmark. https://www.greenbusinessbenchmark.com/archive/5-bioplastic-typesLink

• •

  Bioplastics: Their Advantages and Concerns. (2021, June 22). Academia.edu. https://www.academia.edu/49343060/Bioplastics_Their_Advantages_and_ConcernsLink

• •

  Bioplastics: Definition, Types, Uses, Challenges. (2023, October 2). Microbe Notes. https://microbenotes.com/bioplastics/Link

• •

  Environmental benefits of bioplastics. (2025, June 12). European Bioplastics. https://www.european-bioplastics.org/bioplastics/environment/Link

• •

  Exploring the Rise of Bioplastics: A Sustainable Alternative. (2025, April 10). Techmer PM. https://www.techmerpm.com/exploring-the-rise-of-bioplastics/Link