在現代食品工業的過程中,食品包裝是非常重要的一道工序。它可以保護食品,讓食品在運輸和流通的各個環節中,避免遭到外來因素的破壞,從而保持食品自身的質量穩定。出於環境保護的考慮,採用生物可降解、可持續利用,能夠具有智慧響應性功能的包裝材料成為現代綠色食品包裝的要求。
近日,新加坡南洋理工大學的研究團隊開發了一種“智慧”食品包裝材料,該材料可生物降解、可持續使用,並能殺死對人類有害的微生物。它還可以將新鮮水果的保質期延長兩到三天。
這種“智慧”天然食品包裝材料由靜電紡絲玉米蛋白、含有纖維素的抗菌化合物、構成植物細胞壁的天然聚合物澱粉和醋酸(醋中常見的物質)生產的。值得注意的是,這種包裝材料在擴大規模後可以作為塑膠的替代品,減少塑膠垃圾的使用。因為它是可生物降解的,其主要成分玉米蛋白也由玉米蛋白粉生產,而玉米蛋白粉是使用玉米澱粉或油生產乙醇的副產品。
圖片來源:南洋理工大學
在實驗室中,當這種天然食品包裝材料曝光在較高的溼度環境下和有害細菌的酶時,包裝中的纖維會自動釋放出天然抗菌化合物,殺死能夠汙染食物的細菌,比如大腸桿菌和李斯特菌。
包裝的材料設計僅在較高的溼度和有微生物的條件下釋放出必要的微量抗菌化合物,而其他環境下保持效能不變,這保證包裝材料可以多次暴露在需要抗菌的環境下,甚至可以持續數月。
而且,由於這些化合物可以對抗在包裝表面和食品本身上生長的多種細菌,因此它可以有多種用途,比如即食食物、生肉、水果和蔬菜的包裝上。
在一項實驗中證明,用這種天然物質合成的包裝材料可以保證包裝的草莓保鮮7天,而在現有的主流水果塑膠盒中的草莓只能保鮮4天。
正如此項研究的教授所說:“食品安全和浪費已成為我們這個時代的重大社會挑戰,對公共健康和經濟產生巨大影響,危及食品安全。提高食品安全、減少腐敗和浪費的最有效方法之一是開發高效的可生物降解無毒食品包裝材料。在本研究中,我們使用了天然衍生的化合物,包括生物聚合物、無毒溶劑、和受自然啟發的抗菌劑,並開發可擴充套件的系統來合成智慧抗菌材料,這些材料不僅可以用於提高食品安全和質量,還可以消除對環境和健康的危害,並在全球範圍內減少不可生物降解塑膠的使用,促進可持續的農業食品系統。”
更多資訊:ZeynepAytac et al, Enzyme- and Relative Humidity-Responsive Antimicrobial Fibers forActive Food Packaging, ACS Applied Materials & Interfaces (2021). DOI: 10.1021/acsami.1c12319