纳米材料在食品包装中的应用的论文
摘要：基于纳米技术的纳米包装材料相对于传统包装材料有着机械性能良好、物理化学性能高、加工性能良好的优势, 纳米银、纳米二氧化钛、纳米氧化锌都能够被应用在食品包装领域当中。主要针对纳米材料在食品包装中的应用进行研究。
关键词：纳米材料; 食品包装; 纳米技术;
在国民经济持续发展的社会环境中, 人们对食品的安全卫生要求越来越高, 同时伴随着生态环境保护意识的增强, 食品包装领域也面临着诸多挑战。纳米技术是在20世纪90年代末期兴起的交叉性科学领域。纳米包装材料是纳米技术的主要应用领域之一, 纳米包装材料相对于其他包装材料优势明显。因此, 针对纳米材料在食品包装中的应用进行研究对于食品包装领域发展有着重大的意义。
1 纳米技术与纳米包装材料
纳米技术是一项在纳米尺度上对物质的性质与作用进行研究, 并且利用物质性质与特征开展多学科、交叉性研究的技术。纳米材料即为材料的几何尺寸已经达到了纳米级别, 并且具有一定的特殊性能。当前对于纳米材料的学术研究分为两大方面:第一, 针对纳米材料的`性能进行系统的研究, 并且对纳米材料的微结构进行分析, 与常规材料性质、作用进行对比, 总结出纳米材料的规律、作用, 构建出描述与表征纳米材料的概念与理论。第二, 发展应用纳米材料。当前纳米材料应用的核心问题大于在大量制备纳米材料的过程中如何做到稳定化、均匀化制备。纳米材料的体态可以分为纳米颗粒、纳米粉体、纳米薄膜等。纳米材料凭借其结构的特殊性以及特有的效应决定了纳米材料存在一系列与传统材料不同的独特性质, 使得纳米材料的电学、热学与光学性能得到了进一步的提升。纳米包装材料主要是对包装材料技能型纳米处理, 使得包装材料拥有纳米的包装特性, 相对于传统包装材料来说纳米包装材料的机械性能良好, 韧性高、可塑性好、使用年限长;物理化学性能高, 拥有高耐热性、高透明度、高阻隔性, 可以用于特种包装中;加工性能良好, 纳米包装材料可塑性强, 能够实现吹塑、浇注、注塑成型。
2 纳米材料在食品包装中的应用
2.1 纳米银在食品包装中的应用
纳米银在食品包装中起到保鲜作用主要是由于纳米银能够对乙烯氧化起到一定的催化作用。在食品保鲜包装材料中适当的添加纳米银能够加快乙烯的氧化速度, 食品保鲜效果更加理想。同时, 纳米银的耐光性能好、耐热性能佳、化学性能稳定, 作为食品包装材料纳米银对细菌和霉菌都能够起到良好的抗菌作用, 并且可以长时间起到抗菌通。另外, 纳米银较为稳定, 不会由于光照等因素而对食品安全造成影响。刘伟等[1]对纳米银的抗菌效果进行了研究, 针对纳米银对G+菌、G-菌、酵母菌和霉菌的抑制效果进行了研究。在相同浓度下纳米银对抗菌作用大小分别为G+菌>G-菌>酵母菌和霉菌。同时, 银的浓度与作用时间也会纳米银的抗菌作用产生一定的影响。将纳米银加入到包装材料中能够起到一定的保鲜作用。宋益娟等[2]针对纳米银与聚乙烯制备的保鲜袋来包装酱鸭, 在包装存储过程中发现纳米银与聚乙烯制备的包装能够良好地保持酱鸭的风味, 减少鸭肉中盐基氮的出现, 并且减少微生物的生长。
2.2 纳米二氧化钛在食品包装中的应用
二氧化钛是一种能够在紫外光下被激发的光催化剂, 纳米二氧化钛能够对紫外线形成一定的抵御作用, 避免紫外线照射到肉类食品中加快氧化, 从而防止由于维生素流失与芳香化合物破坏所导致的食品营养成分下降与腐烂。纳米二氧化钛在食品保鲜应用领域中有着十分广泛的情景。同时, 纳米二氧化钛作为一种新型包装材料能够满足生态保护需求, 在光照环境下还能够粘污塑料、玻璃表面的油污、细菌等。陈丽等[3]将纳米二氧化钛运用在PVC保鲜膜的制作当中, 制备出了能够隔绝氧气的苹果保鲜膜。经过实验测定后, 该保鲜膜纵向拉伸强度提升了36%, 透氧率下降了18%, 透湿率减少了10%, 二氧化碳渗透率仅变化了1.5%。实验结果显示, 含有纳米二氧化钛的PVC保鲜膜保鲜效果明显优于普通苹果专用保鲜袋。Sunada K等[4,5]所进行研究指出, 纳米银与纳米二氧化钛的结合能够获得更好的保险效果。纳米二氧化钛的孔状结构可以为纳米银提供更多结合的触点, 优化了纳米银单体容易流失的缺陷, 进一步强化了纳米包装材料的安全性。
2.3 纳米氧化锌在食品包装中的应用
纳米氧化锌是一种能够被紫外光激发的宽带隙半导体, 拥有良好的光催化活性。纳米氧化锌作为一种无机金属氧化物拥有无毒、成本低、使用便捷、生物相容性优良的特征, 当前已经被普及使用到光催化讲解有毒有机污染物、太阳能电池等行业当中。相对于纳米二氧化钛来说纳米氧化锌的光催化活性更强, 量子产率更高, 是当前市面上最具应用前景的光催化剂之一。基于纳米氧化锌良好的光催化活性, 其在食品包装中也有着广泛的运用。毛桂洁等[6]充分利用了纳米氧化锌的紫外线屏蔽作用, 将其运用到PVA当中, 有效提升了PVA薄膜的保留率与断裂伸长率。日本学者Sawai等[7]通过实验研究发现, 纳米氧化锌分体通过接单接触能够有效抑制大肠杆菌与金黄色葡萄球菌。高艳玲等[8]研究发现, 在自然光照与普通室温环境下纳米氧化锌改性聚烯烃复合材料能够有效抵抗枯草芽孢杆菌, 抗菌率高达99.99%。同时, 还对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等均有一定的抑制作用。通过上述一系列研究可以得知, 纳米氧化锌对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等细菌的抑制效果良好, 但是对霉菌、酵母等真菌的抑制效果需要通过进一步的实验来证明。
3 结束语
总的来说, 纳米技术、纳米材料与纳米包装材料的发展将会有力推动食品包装工艺的发展。在未来的发展过程中纳米材料的安全性将会是研究热点, 将为食品包装应用纳米材料提供重要的学术理论依据。
参考文献
[1]刘伟, 张子德, 王琦, 等.纳米银对常见食品污染菌的抑制作用研究[J].食品研究与开发, 2006, 27 (5) :135-137.
[2]宋益娟, 关荣发, 芮昶, 等.纳米包装材料对酱鸭贮藏品质的影响[J].安徽农业科学, 2012, 40 (32) :15913-15914.
[3]陈丽, 李喜宏, 胡云峰, 等.富士苹果PVC/Ti O2纳米保鲜膜研究[J].食品科学, 2001, 22 (7) :74-76.
[4]SUNAD AK, WATA N A B E T, H AS HIMOTOK.Bactericidal Activity of Copper-deposited TiO2 T hin Film under Weak UV Light Illumination[J].Environmental Science and Technology, 2003, 37 (20) :4785-4789.
[5]YA NG Q, KAPOOR M P, IN AG AKI S.Sulfuric A cidfunctionalized Mesoporous Benzene-silica with a Molecularscale Periodicity in the Walls[J].Journal of the American Chemical Society, 2002, 124 (33) :9694-9695.
[6]毛桂洁.聚乙烯醇/淀粉/Zn O纳米复合材料的制备及性能研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2007.
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