一、研究背景

尽管食物是一种有价值的商品，但几乎有三分之一的供人类消费的食物被浪费或在运输过程中丢失。联合国2030年可持续发展议程反映了全球对粮食损失和浪费（FWL）及其造成的环境、经济和社会后果的日益关注。FWL的生产受到几个因素的影响，其中一个是包装。2019年，全球食品包装市场价值3000亿美元，专家预测到2025年将增长600亿美元。食品包装对于保证食用食品的质量和安全，延长食用食品的使用寿命，提高消费者的使用方便度至关重要。在过去的50年里，塑料因其耐用性、适应性和制造成本效益而被广泛应用于包装行业。然而，由于塑料不易分解，随着其使用范围的扩大，塑料已经引起了严重的环境问题。生物聚合物是一种很有前途的塑料替代品，因为它们既能复制传统聚合物的特征，又能在环境中迅速分解。重复使用塑料包装是不切实际的，通常也不划算，因为材料会被食品和生物制剂污染。正因为如此，每年有数百吨塑料制品最终被填埋，这加剧了城市垃圾管理的问题。随着对可持续和环保包装材料的需求不断增长，人们越来越热衷于研究提供改进功能和减少环境影响的创新方法。在这种情况下，静电纺丝技术正在发展成为一种潜在的方法，用于开发基于纳米纤维的食品包装系统，该系统具有独特的特性，可以在短期和长期储存中保存各种食品材料。

在探索用于静电纺丝的多种生物聚合物中，玉米蛋白（zein），一种从玉米中提取的蛋白，已经引起了人们的极大关注。由于其成分，玉米蛋白非常适合用于食用食品包装。然而，它的特点是脆性和不足的机械性能。玉米蛋白具有特殊的成膜特性，被监管机构普遍认为是安全的食品接触应用。其固有的疏水性和蛋白质结构使其适合于开发具有良好机械强度、气体阻隔性能和控释能力的薄膜和纳米纤维。然而，由于薄膜的延展性、弹性和柔韧性不足而导致的脆弱性，限制了其使用。然而，这些缺点可以通过静电纺丝将玉米蛋白转化为纤维来解决。此外，玉米蛋白是可生物降解和可再生的，符合对可持续包装成分日益增长的需求。

近年来，玉米蛋白纳米纤维和薄膜的静电纺丝技术取得了相当大的进展，为其在食品包装中的潜在应用打开了大门。由于目前的研究，这些进步已经成为可能。研究人员已经探索了各种策略来提高玉米蛋白的电可纺性，改善纤维的形态、机械性能和功能。此外，在玉米蛋白基质中加入添加剂、填料或生物活性化合物，可以开发出具有抗菌、抗氧化或吸湿特性的多功能纳米纤维。

玉米蛋白纳米纤维在食品包装中的应用前景广阔。它们可以提供增强的抗氧、防潮和紫外线辐射的屏障属性，从而延长易腐食品的寿命。此外，玉米蛋白纳米纤维可以通过加入抗菌剂、抗氧化剂或其他生物活性化合物来功能化，提供有效的包装解决方案。由玉米蛋白纳米纤维实现的智能包装系统，如监测食品质量和安全的生物传感器或指示器，也是活跃的研究领域。

尽管玉米蛋白电纺丝纳米纤维在食品包装方面具有非常有前途的潜力，但仍需要纠正各种挑战。这些问题包括生产规模的扩大、静电纺丝参数的优化、纤维形态的控制以及机械性能和阻隔性能的改善。未来的研究工作应集中于克服这些挑战，并探索玉米蛋白基材料在食品包装应用中的全部潜力。了解与玉米蛋白静电纺丝相关的挑战对于推进其在食品包装中的应用至关重要。必须解决与可伸缩性、工艺优化以及机械和屏障特性相关的问题，以确保成功的商业实施。克服这些挑战将为玉米蛋白纳米纤维作为可持续和有效的食品包装解决方案的广泛应用铺平道路。

综上所述，静电纺丝玉米蛋白纳米纤维和薄膜在食品包装领域具有革命性的前景。凭借其卓越的性能，包括改进的阻氧性和疏水性，控制释放能力和可持续性方面，玉米蛋白基材料提供了传统包装材料的可行和环保替代品。

本文综述了目前静电纺丝技术在玉米蛋白纳米纤维和食品包装薄膜方面的研究进展。通过探索方法、策略和添加剂以及用于评估其性能的表征方法，我们的目标是为玉米蛋白纳米纤维在食品包装领域的潜在应用提供见解。此外，我们还重点介绍了该技术的当前应用和未来方向，揭示了机遇和挑战。

总之，玉米蛋白纳米纤维/薄膜的静电纺丝为创造可持续和功能性的食品包装材料提供了一条具有挑战性的道路。通过利用玉米蛋白的独特特性，研究人员和行业专业人士可以彻底改变食品的包装方式，延长其保质期，确保安全，并最大限度地减少对环境的影响。

二、摘要

玉米蛋白是一种从玉米中提取的蛋白质为基础的生物聚合物，由于其良好的物理特性，作为有前途的环保食品包装选择而受到关注。静电纺丝技术的引入极大地促进了玉米蛋白基纳米材料的生产。这种尖端技术能够制造出具有可定制结构的纳米纤维，提供高表面积和可调节的机械和热属性。此外，静电纺丝工艺允许将各种添加剂，如抗氧化剂、抗菌剂和调味化合物，整合到玉米蛋白纳米纤维中，增强其食品保存功能。在这篇全面的综述中，各种静电纺丝技术用于制作玉米蛋白基纳米纤维，我们深入研究了它们的增强性能。此外，综述了玉米蛋白纳米纤维在活性和智能包装材料中的潜在应用。综上所述，本文综述了玉米蛋白基纳米复合材料在食品包装领域的广阔前景，为食品工业提供了可持续和创新的解决方案。

三、结论

总之，纳米技术在食品包装领域的持续发展，特别是电纺玉米蛋白纳米纤维的发展，为未来的发展奠定了坚实的基础。通过解决已确定的限制并利用协作努力，创造可持续、高效和量身定制的包装解决方案的潜力变得越来越有希望。基于玉米蛋白的纳米纤维，通过战略性的改进，将在食品的保存和质量维护中发挥变革性的作用。未来的路线图要求跨学科合作，确保玉米蛋白纳米纤维在重塑食品包装技术领域中充分发挥其潜力。

图1.静电纺丝装置示意图(A)水平设置和(B)垂直设置

图2.乳液静电纺丝原理图。