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作者介绍

通讯作者

徐岚 教授

苏州大学

苏州大学纺织与服装工程学院教授、博士生导师。长期在功能性纤维材料的制备及应用领域开展研究工作，取得了一系列研究成果。发表 SCI 论文 100 余篇，获国家发明专利 20 余项；获省部级奖 7 项，市厅级奖 3 项。入选江苏省“六大人才高峰”高层次人才和上海市青年科技启明星计划。曾获 2009 年度届“Scopus 寻找未来科学之星”活动中的纳米科学类的青年科学之星称号。

第一作者

张萌 硕士研究生

苏州大学

苏州大学硕士研究生。主要研究方向为静电纺纳米纤维的批量制备及其在食品包装中的应用。目前以第一作者发表 SCI 论文 2 篇。

文章导读

随着大众对于食品安全和环保意识的加强，功能性食品包装材料受到了人们的广泛关注。纳米纤维由于其具有独特的结构和功能优势，被认为是一种很有前途的包装材料。静电纺丝技术作为一种常用的制备纳米纤维的简单高效的方法，可通过改造装置和调节工艺参数获得具有不同结构和功能的纳米纤维。中国苏州大学现代丝绸国家工程实验室徐岚教授及其团队在 Materials 期刊发表的文章 (Electrospun Nanofibers for Functional Food Packaging Application)，介绍了静电纺丝技术和应用于食品包装的静电纺纳米纤维材料的进展，并详细讨论了静电纺纳米纤维在功能性食品包装中的应用进展和发展前景。

研究过程与结果

静电纺丝技术

作者首先介绍了静电纺丝技术和应用于食品包装的静电纺纳米纤维材料。静电纺丝技术是指聚合物溶液或者熔体在高压静电场作用下克服聚合物的表面张力实现喷射拉伸，经过溶剂的蒸发或是熔体的冷却后凝固成超细纤维的过程。传统的静电纺丝的装置主要由三个部分组成，分别是储液区、纺丝区、收集器。现阶段，纳米技术得到了广泛的开发和应用，在传统的静电纺丝装置基础上通过优化喷丝头、接收板装置、改变各种工艺参数以及使用不同的材料使静电纺丝技术在食品包装领域内应用广泛。常用于食品包装的静电纺纳米纤维膜的主要原料为聚合物，其包括合成聚合物和天然聚合物。如图 1 所示，合成聚合物是食品包装的主要基材，然而一些合成聚合物资源有限，不易降解。基于环保的目的，通过静电纺丝技术将自然环境中安全可靠，可生物降解的原料应用于食品包装生产，并在基材中加入了各种填料，增强了食品包装的机械性能、抗菌性能和抗氧化性能。

图 1. 应用于食品包装的静电纺纳米纤维材料

用于食品包装的静电纺丝原料

随后，作者讨论了静电纺纳米纤维在功能性食品包装中的应用以及这种包装在不同食品中的应用。功能性食品包装主要包括抗菌包装、抗氧化包装、阻隔包装和智能包装。理想的功能性食品包装是通过加入部分活性物质或是使用物理化学改性的方式来增强食品包装的抗菌、抗氧化和阻水等性能，从而保持食品的品质和感官特性，达到改善食品安全，有效延迟食品保质期的目的。除此之外，包装还可以作为一个智能的监测系统，如图 2，当食品随着时间、温度、新鲜度发生变化时，通过这种材料和周围物质的相互作用，智能包装 (泄露指示器、时间-温度指示器、新鲜度指示器以及射频识别 (RFID)) 可以记录食品存储期间外部环境以及食物本身的变化，达到实时监测食品状况的目的。

图 2. 智能包装机理

纳米纤维在不同食品功能包装中的应用

图 3 为常见的食品类别，不同的食物可能由于不同的原因而腐败和变质。在储存过程中，水果和蔬菜容易释放乙烯，加速其成熟并最终腐烂；肉类在储存过程中容易被氧化，导致颜色和风味发生变化；蜂蜜等粘性食品在储存过程中很容易粘在包装上，造成食物损失；香肠等对温度敏感的食物对外界温度更敏感，温度过高时容易变质。此外，在食物的储存过程中，微生物的生长也会导致食物的变质。因此，作者深入探讨了用于不同食品的基于纳米纤维的不同功能食品包装 (如降解乙烯包装、抗菌抗氧化包装、超疏水包装和温敏包装等) 在延长食品保质期并监控其质量方面的应用效果。

图 3. 不同食品类别

研究总结

本文全面综述了静电纺纳米纤维在功能性食品包装中的应用，介绍了静电纺丝技术和用于食品包装的静电纺材料的进展。此外，还重点介绍了静电纺纳米纤维在功能性食品包装中的应用进展和发展前景。同时，详细讨论了基于纳米纤维的功能性包装在不同食品中的应用。通过静电纺丝技术，可将纳米技术中许多可靠、安全、可生物降解的原材料用于食品包装生产，并在基材中添加各种填料，以增强食品包装的机械、光学、pH 值敏感、抗菌、抗氧化等性能，从而获得具有不同功能的食品包装。然而，静电纺纳米纤维在食品包装中的商业应用还存在局限性。由于生产率较低，目前静电纺纳米纤维在食品包装中的应用仍主要集中在实验室，静电纺纳米纤维包装在未来仍需进一步发展。

原文出自 Materials 期刊

Zhang, M.; Ahmed, A.; Xu, L. Electrospun Nanofibers for Functional Food Packaging Application. Materials 2023, 16, 5937. 

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   Materials 期刊介绍

主编：Maryam Tabrizian, McGill University, Canada

主要关注材料科学与工程研究相关各个领域的最新研究成果，包括但不限于高分子、纳米材料，能源材料、复合材料、碳材料、多孔材料、生物材料、建筑材料、陶瓷、金属等，以及材料物理化学、催化、腐蚀、光电应用、结构分析和表征，建模等。

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