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这些用在食品包装中的纳米粉体,都能起什么作用?
2020年09月08日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:377
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新鲜食品要是不加以处理,放在自然环境中很快就会腐烂。所以在超市中,经常能看到许多冷藏的生鲜食品、盒装熟食、豆制品和切开的水果等,都是用保鲜膜封装好销售的。但是对于许多食品,用保鲜膜并不能真的保鲜,还容易滋生细菌和腐烂,比如草莓等水果——但这不代表就没有办法进行真正的保鲜,比如说“纳米包装”就是一种极为有效的手段。

粉体应用技术

目前在食物业界,应用纳米科技的最主要范畴是食物包装。纳米包装材料,顾名思义就是运用了纳米科技的包装材料,主要是指将纳米粒子添加分散到柔性高聚物中形成聚合物基纳米复合材料,使其具有某一特性或功能。研究表明,纳米保鲜包装材料可提高新鲜果蔬等食品的保鲜效果和延长货架寿命。

纳米包装用了什么材料?

纳米复合材料主要包括两种成分:无机纳米材料(如Ag,TiO2,SiO2等)和有机聚合物(如聚乙烯、淀粉、聚乳酸、水溶性聚糖或酯类等)。无机纳米粒子使复合包装材料具有传统包装材料所不具备的特殊性质。下面重点讲讲这些被加入其中的,具备优异的物理化学性能的纳米粉体都能起到什么作用。

①纳米Ag

纳米Ag的保鲜机理来源于该材料对乙烯氧化催化作用的影响,当保鲜包装材料中加入一定量的Ag纳米粉,乙烯的氧化速度被大大加快,使得保鲜效果得到提高。同时,纳米Ag具有纳米材料特殊的耐光、耐热、化学稳定等特性,该材料对细菌和霉菌等都表现出很好的抗菌性,且抗菌作用持久。另外,纳米Ag不易挥发、溶出,不会因光照引起颜色改变而污染食品也是其得到广泛应用的原因之一。

②纳米TiO2

TiO2是一种在紫外光(340~350 nm)下激发的光催化剂,该材料通过屏蔽紫外线照射阻止肉类食品的自动氧化,从而有效防止因维生素和芳香化合物的破坏而造成食品营养价值流失及腐烂,在食品保鲜包装领域,该材料具有很广泛的应用前景。TiO2作为一种新型包装材料,可降解对环境无污染,在光照射条件下,可粘污塑料或玻璃表面的油污、细菌等。

③纳米SiO2

纳米SiO2是目前应用比较广泛的无机非金属材料之一,该材料具有无毒、无气味、无污染、表面积大、抑菌性能好等特点,已在食品、生物、医药等领域中得到广泛应用。SiO2可以在表面形成一层致密的纳米膜层,通过该膜层上丰富的硅氧键对膜内外CO2和O2的交换量进行调节,从而达到抑制果蔬呼吸强度、抑菌保鲜的效果。另外,通过添加纳米SiO2可以很好地改善聚合材料的力学性能。

④纳米ZnO

纳米ZnO是一种可被紫外光(λ≤368 nm)激发的宽带隙半导体,具有良好的光催化活性。作为一类无机金属氧化物,ZnO具有廉价、无毒、方便和良好的生物相容性等特点,目前已被广泛应用于光催化降解有毒有机污染物、太阳能电池等领域。相比于纳米TiO2,ZnO具有更高的光催化活性和量子产率,被认为是极具应用前景的高活性光催化剂之一。

⑤纳米MMT

蒙脱土(MMT)是一类天然黏土矿物,通过特殊方法对蒙脱土进行改性后,以纳米片层的形式与聚合物作用分散在聚合物中,最终形成聚合物纳米复合材料。聚合物/层状硅酸盐蒙脱土纳米复合材料(PLS),是目前新兴的一种聚合物基无机纳米复合材料,其利用层状粘土矿物的吸附性、离子交换性和膨胀性等特点,将单体或聚合物嵌入到矿物的层间域而得到的。目前的研究主要集中在聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备和表征上,制备方法均采用天然土经有机改性后采取插层复合的方法。由于这种方法只能适用于部分聚合物,故存在很大的局限性。

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总结

上述的纳米材料中,纳米Ag的价格比较高,而纳米TiO2需要在光催化条件下才有抗菌保鲜效果,所以通过性能、价格和实用性方面的考虑,可以得出这样的结论,在果蔬储藏保险领域,推荐使用纳米ZnO保鲜材料和纳米SiO2保鲜材料。除了这四种经典的纳米复合材料外,更多的新型纳米复合材料也被证明有抗菌保鲜效果,目前开发具有良好的生物安全性、良好的抗菌保鲜性和经济实用性的纳米复合材料已成为未来研究的热点。

资料来源:

纳米材料在食品包装中的应用及安全性评价杨龙平,章建浩,黄明明,严文静。

粉体圈NANA整理


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