1 木質纖維素食品包裝材料

木質纖維素是天然可再生木材經(jīng)過化學處理、機械法加工得到的有機絮狀纖維物質，無毒、無味、無污染、無放射性，用于食品包裝材料可增加材料的力學性能和阻隔性。但因分子中含有大量羥基，易形成大量分子內(nèi)和分子間氫鍵，大部分活性羥基被封在晶格內(nèi)影響反應，需要適當改性才可用于食品包裝材料，經(jīng)過改性后的包裝材料在力學性能、熱學性能、抗氧化性能等都得到大幅度提高。改性后的木漿纖維素和木質素可用于食品包裝材料。

Petroudy等研究發(fā)現(xiàn)由化學機械漿纖維制備的硬木紙漿生產(chǎn)的纖維素（CNPs）和木質纖維素納米紙（LNPs）的結晶度和晶粒尺寸均低于相應的起始漿，LNPs具有半多孔和致密的結構，其水蒸氣透過率最低，為108g/(m2·d)，其在包裝領域具有廣闊的應用前景。Sirvio等先用高碘酸鹽將樺樹木漿纖維素氧化成雙醛纖維素(DAC)，通過三種不同的水溶液路線對其進行衍生改性：a.次氯酸鈉進一步衍生得到二羧酸纖維素 (DCC)，b.偏亞硫酸鈉衍生得到羥基磺酸纖維素 (HSAC)，c.?；撬?/span>和2-吡啶硼烷衍生得到?；撬崂w維素(TC)。此纖維素改性是在不使用大量機械能的情況下，使用可回收或無毒的試劑進行的。所有改性纖維素均能制備出具有與合成聚合物（PE，PET）相當?shù)耐该餍院土W強度的膜。經(jīng)過大量研究，木質纖維素在經(jīng)過改性之后可獲得優(yōu)異的抗氧化性能。Bumbudsanpharoke等以未漂白硫酸鹽（UBK）針葉木漿為原料提取木質纖維，并將合成的金納米粒子（AuNPs）固定在木質纖維素纖維上，用2,2-二苯基-1-吡啶酰肼（DPPH）清除自由基的方法研究了AuNP-UBK纖維納米復合材料的抗氧化性能。研究發(fā)現(xiàn)，與純纖維相比，AuNP-UBK納米復合紙表現(xiàn)出優(yōu)異的抗氧化性能，清除自由基率超過98%，這歸因于纖維-纖維網(wǎng)絡吸附的協(xié)同效應和AuNPs隨后的催化活性?？梢?，AuNP-UBK纖維納米復合材料有望成為食品保鮮用抗氧化活性包裝材料的新候選材料。Jin等從硬木漿中提取纖維素，采用NMMO技術制備了纖維素基介孔二氧化硅復合材料，將其用于包裝膜材料。研究表明，介孔SiO2材料的加入會降低薄膜的拉伸強度，但改性SiO2材料與纖維素基體的相容性好，對拉伸強度的影響小于未改性材料。該方法可顯著提高纖維素復合膜的透氧性，降低其水蒸氣透過性。由此可見,介孔SiO2材料在調節(jié)纖維素復合包裝膜滲透性方面是一種很有前途的材料。Mihalycozmuta等通過向漂白長硬木纖維制成的水懸浮液中加入TiO2、Ag–TiO2和Ag–TiO2–沸石來制造食品包裝紙，研究結果表明沸石結構中的自由通道導致對空氣的阻隔性能最差，包裝試驗表明，紙–Ag–TiO2復合包裝紙在保存面包中的營養(yǎng)成分方面最為有效，紙–Ag–TiO2–沸石復合包裝紙在酵母和霉菌含量方面延長了面包的微生物安全性。芬蘭VTT技術研究中心（VTT Technical Research Centre of Finland）利用木質纖維素和脂肪酸這兩種完全可再生的物質，開發(fā)出了一種可用于食品包裝的材料，VTT開發(fā)的這種包裝材料用途較廣，基本能夠代替塑料的用途，由于其具有熱塑性，所以這種材料與塑料一樣，也可以制成包裝膜等類塑料產(chǎn)品，該材料的潛在功能還有待于進一步開發(fā)。

由此可見，木漿纖維素既可以在改性后具有阻隔和抗氧化性能，又可以作為基體材料固定納米粒子發(fā)揮活性功能，在食品包裝材料中有著廣闊的應用前景。

2微纖維纖維素食品包裝材料

微纖維纖維素（MFC）是以高度精制純植物性纖維為原料，經(jīng)超高壓均質機強力機械剪切力后提取得到的大小僅為0.1～0.01μm的微小纖維素，不易受熱及機械剪切力而變化；不易受酸、鹽及其他電解質、添加劑、食品原料影響；不易被微生物、酶等分解，且保持原有親水性、無味無臭、不會影響食品原本風味等性質，在食品包裝材料中被廣泛應用。

2.1 MFC包裝材料的抗菌性改良

MFC膜有著優(yōu)良的力學和耐酸堿性能，作為載體可以結合活性抑菌物質，改善包裝材料的抑菌性。Jayaprada等研究發(fā)現(xiàn)含植物提取物（葡萄籽提取物、紫荊葉提取物和番荔枝葉提取物的MFC膜的拉伸強度和斷裂伸長率均低于純膜。但是，加入植物提取物的膜的溶解度和透濕性顯著降低于純膜和共混膜，而且加入植物提取物的MFC膜的失重率較低。由于多酚類物質的存在，具有更好的抗紫外線性能。與其它植物提取物相比，葡萄籽提取物的膜具有最高的DPPH自由基清除活性。通過包裝新鮮切好的胡蘿卜，對這些薄膜的包裝應用進行了測試，結果表明它們具有更長的保質期。Lavoine等將MFC涂層作為新型活性包裝釋放體系。在紙上涂上微纖維纖維素，形成的納米多孔網(wǎng)絡既阻隔空氣又被用來控制分子的釋放。制備方法擴散示意圖（圖3）表明，MFC涂層能有效減緩活性分子的釋放，這為抗菌包裝材料的制備提供了參考。

Popov等利用超聲輔助還原法合成銀納米粒子并將其負載在MFC膜上，制備了對大腸桿菌有較強的抗菌活性的抗菌材料，使其成為一種很有前途的食品包裝抗菌材料。Lavoine等利用β-環(huán)糊精（βCD）與MFC的協(xié)同作用，開發(fā)了一種新型的抗菌紙基緩釋包裝材料。通過浸漬的方法將抗菌分子（香芹酚）包含在βCD中，制備了一種新型的生物基食品包裝材料，通過抗菌分子的緩釋，能夠更好地保存和延長食品的保質期。Lavoine等利用氯己定-葡糖酸鹽（CHX）溶液作為抗菌分子的模型，與MFC混合并用作紙板樣品上的涂層，提出了一種包含活性生物分子的生物基體，該材料能夠提高食品模型豬肝的保質期，而且適合做可生物降解的輕質食品包裝材料。Apjok等分別以殼聚糖（P-CH）、殼聚糖-TiO2（P-CHTiO2）和殼聚糖Ag/TiO2（P-CH-Ag/TiO2）為載體，在4 ℃、55%相對濕度、15 h光照/9 h暗循環(huán)條件下對三種活性MFC紙進行了6個月的實時老化，并與普通紙進行了比較。實驗結果表明，經(jīng)過6個月的貯存后，抗菌性能最有效的包裝是P-CH-Ag/TiO2，其酵母菌與霉菌（5.8 cfu/g）和大腸桿菌（6.12 cfu/g）計數(shù)最低，這歸結于P-CH-Ag/TiO2具有自潔性。Cozzolino等利用聚合物網(wǎng)絡的納米特性可以控制小分子活性化合物的釋放，研究成功地證明了MFC膜是抗菌溶菌酶的合適載體，防止了其在與兩種食品模擬物（水和水/乙醇溶液）接觸的早期快速釋放，開發(fā)了控釋包裝材料。Popa等通過添加MFC提高聚乳酸性能，隨著纖維素纖維的加入，被測樣品的滲透性成比例增加，還確定了由于滅菌過程而引起的被測復合材料吸收特性帶的變化適合用于諸如經(jīng)巴氏滅菌或滅菌的蔬菜的包裝。

綜上，MFC膜可以作為載體與多酚類物質、銀納米粒子、香芹酚、CHX、殼聚糖、溶菌酶等活性成份復合，實現(xiàn)包裝材料的抗菌功能，其中活性成份在MFC膜中的緩釋研究較多，更有利于維持抑菌的長效性?；诰G色環(huán)保的發(fā)展理念，相信未來的包裝材料會向著抑菌、可降解和輕量化等功能集成化的方向發(fā)展。

聲明：本文所用圖片、文字來源《食品工業(yè)科技》，版權歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權等問題，請與本網(wǎng)聯(lián)系刪除。

相關鏈接：纖維素，.?；撬?/span>，懸浮液