1 木質(zhì)纖維素食品包裝材料

木質(zhì)纖維素是天然可再生木材經(jīng)過(guò)化學(xué)處理、機(jī)械法加工得到的有機(jī)絮狀纖維物質(zhì)，無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染、無(wú)放射性，用于食品包裝材料可增加材料的力學(xué)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(yīng)，需要適當(dāng)改性才可用于食品包裝材料，經(jīng)過(guò)改性后的包裝材料在力學(xué)性能、熱學(xué)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(zhì)素可用于食品包裝材料。

Petroudy等研究發(fā)現(xiàn)由化學(xué)機(jī)械漿纖維制備的硬木紙漿生產(chǎn)的纖維素（CNPs）和木質(zhì)纖維素納米紙（LNPs）的結(jié)晶度和晶粒尺寸均低于相應(yīng)的起始漿，LNPs具有半多孔和致密的結(jié)構(gòu)，其水蒸氣透過(guò)率最低，為108g/(m2·d)，其在包裝領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。Sirvio等先用高碘酸鹽將樺樹(shù)木漿纖維素氧化成雙醛纖維素(DAC)，通過(guò)三種不同的水溶液路線對(duì)其進(jìn)行衍生改性：a.次氯酸鈉進(jìn)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(jī)械能的情況下，使用可回收或無(wú)毒的試劑進(jìn)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(dāng)?shù)耐该餍院土W(xué)強(qiáng)度的膜。經(jīng)過(guò)大量研究，木質(zhì)纖維素在經(jīng)過(guò)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(zhì)纖維，并將合成的金納米粒子（AuNPs）固定在木質(zhì)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(fù)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(fù)合紙表現(xiàn)出優(yōu)異的抗氧化性能，清除自由基率超過(guò)98%，這歸因于纖維-纖維網(wǎng)絡(luò)吸附的協(xié)同效應(yīng)和AuNPs隨后的催化活性?？梢?jiàn)，AuNP-UBK纖維納米復(fù)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(shù)制備了纖維素基介孔二氧化硅復(fù)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(huì)降低薄膜的拉伸強(qiáng)度，但改性SiO2材料與纖維素基體的相容性好，對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響小于未改性材料。該方法可顯著提高纖維素復(fù)合膜的透氧性，降低其水蒸氣透過(guò)性。由此可見(jiàn),介孔SiO2材料在調(diào)節(jié)纖維素復(fù)合包裝膜滲透性方面是一種很有前途的材料。Mihalycozmuta等通過(guò)向漂白長(zhǎng)硬木纖維制成的水懸浮液中加入TiO2、Ag–TiO2和Ag–TiO2–沸石來(lái)制造食品包裝紙，研究結(jié)果表明沸石結(jié)構(gòu)中的自由通道導(dǎo)致對(duì)空氣的阻隔性能最差，包裝試驗(yàn)表明，紙–Ag–TiO2復(fù)合包裝紙?jiān)诒４婷姘械臓I(yíng)養(yǎng)成分方面最為有效，紙–Ag–TiO2–沸石復(fù)合包裝紙?jiān)诮湍负兔咕糠矫嫜娱L(zhǎng)了面包的微生物安全性。芬蘭VTT技術(shù)研究中心（VTT Technical Research Centre of Finland）利用木質(zhì)纖維素和脂肪酸這兩種完全可再生的物質(zhì)，開(kāi)發(fā)出了一種可用于食品包裝的材料，VTT開(kāi)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(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

由此可見(jiàn)，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(yīng)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(zhì)機(jī)強(qiáng)力機(jī)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(jī)械剪切力而變化；不易受酸、鹽及其他電解質(zhì)、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(wú)味無(wú)臭、不會(huì)影響食品原本風(fēng)味等性質(zhì)，在食品包裝材料中被廣泛應(yīng)用。

2.1 MFC包裝材料的抗菌性改良

MFC膜有著優(yōu)良的力學(xué)和耐酸堿性能，作為載體可以結(jié)合活性抑菌物質(zhì)，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(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)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(zhì)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(guò)包裝新鮮切好的胡蘿卜，對(duì)這些薄膜的包裝應(yīng)用進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明它們具有更長(zhǎng)的保質(zhì)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(luò)既阻隔空氣又被用來(lái)控制分子的釋放。制備方法擴(kuò)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(fù)載在MFC膜上，制備了對(duì)大腸桿菌有較強(qiáng)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(kāi)發(fā)了一種新型的抗菌紙基緩釋包裝材料。通過(guò)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(guò)抗菌分子的緩釋，能夠更好地保存和延長(zhǎng)食品的保質(zhì)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(zhì)期，而且適合做可生物降解的輕質(zhì)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(duì)濕度、15 h光照/9 h暗循環(huán)條件下對(duì)三種活性MFC紙進(jìn)行了6個(gè)月的實(shí)時(shí)老化，并與普通紙進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)6個(gè)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(jì)數(shù)最低，這歸結(jié)于P-CH-Ag/TiO2具有自潔性。Cozzolino等利用聚合物網(wǎng)絡(luò)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(kāi)發(fā)了控釋包裝材料。Popa等通過(guò)添加MFC提高聚乳酸性能，隨著纖維素纖維的加入，被測(cè)樣品的滲透性成比例增加，還確定了由于滅菌過(guò)程而引起的被測(cè)復(fù)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(zhì)、銀納米粒子、香芹酚、CHX、殼聚糖、溶菌酶等活性成份復(fù)合，實(shí)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(zhǎng)效性。基于綠色環(huán)保的發(fā)展理念，相信未來(lái)的包裝材料會(huì)向著抑菌、可降解和輕量化等功能集成化的方向發(fā)展。

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