一、研究背景

聚合物纳米纤维在现代食品包装领域发挥着重要作用，因为它们能够调节包装材料的孔径、表面反应性、阻隔性、抗菌性、光学性能和机械强度。生产纳米纤维的方法有很多，其中静电纺丝是最受欢迎的方法之一，因为它的成本相对较低，而且易于扩大规模。静电纺丝过程包括使用两个电极（通常是注射器尖端和集电极板）将聚合物溶液转化为纤维哑光，两个电极之间有一个高压静电场。电场将聚合物溶液拉过注射器的喷嘴，从而形成薄聚合物射流。当射流在空气中传播时，溶剂被蒸发，这导致在集热器板上形成一层纳米纤维，集热器板可以是旋转的，也可以是固定的。电场的强度必须高到足以克服聚合物溶液的表面张力。该过程的示意图如图1所示。这种方法可以生产直径为10-1000纳米的坚固的纳米纤维，具有很强的弹性和高表面体积比，但是，必须仔细控制聚合物、溶剂的类型和使用的操作条件。这种方法在食品工业中很受欢迎，因为它可以用来从食品级聚合物中制造纳米纤维，如蛋白质和多糖。

图1.食品包装系统中活性和智能静电纺纳米纤维的类型和好处的图形总结。

对具有改进功能特性的包装材料的需求不断增加，例如智能或活性包装。例如，智能包装材料被设计为对食品材料特性的特定变化做出反应，例如，当食品被微生物污染时，通过显示颜色变化。相反，活性包装材料被设计为释放功能剂（如抗氧化剂或抗菌剂），以保护食品在储存过程中，从而提高其质量和延长其保质期。此外，越来越需要提高由天然聚合物（蛋白质和多糖）形成的可生物降解包装材料的功能性能，以匹配传统石油基塑料包装材料的理想性能。纳米纤维还可用于控制包装材料的孔隙率或机械强度，这也有利于控制食品在储存过程中的性能。

通过静电纺丝设备制造聚合物纳米纤维的主要优点是简单、廉价、用途广泛和可扩展。然而，存在溶剂回收、低生产率和射流不稳定等问题需要解决。本文的主要目的是回顾用于活性和智能包装材料的电纺纳米纤维材料的最新进展（图1）。此外，将重点介绍这些包装材料在各种食品中的应用，包括乳制品、肉类、水果和蔬菜产品。

二、摘要

包装在决定许多食品的质量、安全和保质期方面起着至关重要的作用。最近，在开发更有效的食品包装材料方面出现了一些创新。聚合物纳米纤维作为包装材料的添加剂，因其能够控制孔径大小、表面能、阻隔性能、抗菌活性和机械强度而日益受到关注。电纺丝是利用食品级聚合物制造纳米纤维的一种广泛使用的加工方法。本综述介绍了电纺纳米纤维在活性和智能包装材料应用方面的最新进展。此外，它还重点介绍了这些纳米纤维对包装材料理化特性的影响，以及纳米纤维包装材料在食品（如乳制品、肉制品、水果和蔬菜制品）中的应用。

三、结论

通过静电纺丝设备制备的静电纺丝由于其简单、灵活、经济的特点，在食品工业中越来越多地应用于生产纳米纤维。该技术最常见的应用之一是制造智能和/或活性包装材料，因为它具有正确的成分选择，高表面体积比，具有高生物活性负载的用户友好制造方法，快速反应，及时释放生物活性，以及在纳米尺度上控制包装材料的结构属性，其中纳米纤维用于制造传感器或防腐剂。本文综述了电纺纤维在智能和活性包装材料中的应用。虽然活性纳米纤维具有作为包装材料的潜力，是抗菌剂和抗氧化剂的理想载体，但由于其机械和耐水性差等一些特性，其在工业规模上的应用受到限制，特别是对于肉类和乳制品等高水分含量的产品以及与产品接触的产品。此外，限制纳米纤维在包装工业中使用的另一个障碍是溶解合成聚合物所需的化学溶剂的使用。因此，由于所得材料具有在食品领域应用的潜力，为了克服这些限制，建议纳米纤维基质/化合物的性质为食品级和不溶性的高耐水性化合物，并且这些纳米纤维与其他包装材料的合成方法结合使用，如多层包装和与包装薄膜的结合。采用绿色溶剂和熔融静电纺丝系统制备纳米纤维材料，无需使用任何化学溶剂。纳米纤维的多孔结构是这些材料的另一个限制，它会导致比包装薄膜更多的水蒸气、氧气和气体的渗透。因此，使用能够吸收这些气体和水分的特殊生物聚合物和化合物是非常重要的。此外，重要的是要发展经济和可扩展的生产方法，以创造足够数量的这些功能材料在食品工业中使用。

图2.智能静电纺纳米纤维的类型。