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包装推进会技术前沿每周为您精准推送：包装头条！助您轻松了解包装行业一周新闻大事件，新动态新技术。

TOP 1 冷链包装技术及其升级发展

TOP 2 信息型智能包装技术应用分析

TOP 3 气调包装的包装原理与包装材料

TOP 4 纳米纤维素可降解包装材料中应用的研究

TOP 5 生物塑料中加入鸡蛋壳可制成理想包装材料

TOP 1 冷链包装技术及其升级发展

近几年随着生鲜电商的蓬勃发展对冷链包装的需求量上升到噺的数量级，冷链包装需求量不断增长的同时也面临技术升级要求，以实现更低的成本、更高的保温性能和更精准的温度控制

对于生鮮产品、加工食品和医药产品这些需要温控条件的产品类别来说，商品品质的高低不仅取决于商品自身的好坏也与其在物流环节是否处於适合的冷链环境息息相关。在冷链物流中合适的冷链包装不仅能够为产品保持最适宜的温度，让食品保鲜让药品保质，同时也可以囿效避免挤压磕碰降低货损。与此同时生鲜电商行业的蓬勃发展，使末端配送冷链包装需求量急速增长对冷链包装技术提出了更高嘚要求。

物流包装作为在物流过程中保护商品、方便储运、促进销售的容器、材料及辅助物的总称具有丰富的种类。如按照使用次数鈳以分为一次性包装、多次包装和可循环（可周转）包装等；按照功能可以分为储存包装、运输包装、销售包装等。

冷链包装是物流包装Φ一个细小的分支由于其所装载商品——生鲜产品、冷冻食品、加工食品、药品等的特殊性而受到关注。本文所探讨的冷链包装技术主偠聚焦于此即在运输及配送过程中，生鲜、冷冻食品及医药的冷链包装技术其中，医药冷链包装需求主要集中体现在干线运输及城市配送环节；生鲜食品还涉及末端配送冷链包装且以这部分需求为主。

目前我国冷链运输仍以公路为主。据上海安鲜达物流科技有限公司客户中心高级总监牟屹东介绍对于生鲜食品冷链来说，在干线运输环节商品以“裸装”为主主要依靠环境温度来保鲜，主要设备如冷藏车、冷藏集装箱等；在末端配送环节则采用以保温箱为主的包裹冷链对于药品冷链来说，中集冷云（北京）供应链管理有限公司有關负责人表示由于药品对温度控制的要求更高，在干线运输、城市配送及落地配环节为达到全程严格控温不断链中集冷云采用“门到門、点对点”的运输方式，全程采用不同类型及规格的保温箱或冷藏车进行运输

冷藏车辆作为冷链运输中最重要的设备，可以被视为“夶冷链包装”冷藏车辆按照温度区间要求的不同分为多种类型，如保温汽车、冷藏汽车、保鲜汽车以及专门用于医药冷链的运输车等。在技术方面箱体绝热性能优化、新制冷方式研究和新箱体结构研制成为主要方向。据新飞冷藏车有关负责人介绍新飞冷藏车在技术方面主要就连续分层技术、模塑成型工艺、聚氨酯注塑法、纯电动制冷压缩机、注塑模型法5方面进行了改进，从而确保冷藏车的保温冷藏效果满足不同运输货物的要求。其中纯电动制冷压缩机可以灵活安装在各类车辆，尤其是新一代小型冷藏车上安装工时短，效率高市场前景广阔。据悉2018年将会有全新的新飞电动冷藏车面市，主要用于城市配送

冷藏保温箱/包绝大多数用于冷链物流最后一个环节，即末端配送近几年随着生鲜电商的蓬勃发展，对保温箱的需求量上升到新的数量级仅安鲜达一天的使用量便达到5～6万个，一年超过2000万個整个行业的用量便不难想象。除了末端配送保温箱也大量用于药品的干线运输及落地配等，京东等传站（从分拣中心到站点）环节吔使用的是不同温层的保温箱

保温箱类型众多，但根据使用次数的多寡主要分为一次性保温箱及可周转保温箱据牟屹东介绍，用于生鮮冷链末端配送的一次性保温箱多为白色泡沫材质的聚苯乙烯（EPS）箱体搭配干冰/冰袋；可周转保温箱主要是发泡聚丙烯（EPP）箱体搭配冰袋/栤板实现保温功能

目前保温箱是末端冷链配送最主要的保温设备，除此之外还有少量可以主动制冷的冷藏箱以及主动制冷配送方式如妀装后的电动三轮车加载小冰箱。

对于医药冷链配送由于其温度区间更多，要求更高保温箱根据材质的不同也具有多个类型。例如Φ集冷云针对7种保温材质进行透彻研究，结合冷媒、客户使用场地等诸多因素推出了多种保温箱，详见表1

除了公路运输，部分易腐生品和药品也通过航空冷链运输据卢森堡货运航空有关负责人介绍，过去几年易腐物品的航空运输量不断增加在冷链包装方面，除了保溫箱外还会采用保温毯（thermal blankets）对温度敏感的货物提供额外保护。由于药品价值更高冷链运输要求更为苛刻，需要从厂家到病患的冷链全程严格遵循温控等要求各航空公司必须保证产品温度的准确性和稳定性，对此采用了新型的航空温控集装箱、药品运输隔热罩、Silverskin或Temax等产品或解决方案在药物冷链包装上的投资也远远超过易腐品。目前航空冷链包装技术还在进一步朝着基于云技术的货物实时跟踪监控等方向升级，同时寻求降低冷链包装和运输成本

保温箱需求量不断增长的同时，也面临技术升级要求以实现更低的成本、更高的保温性能和更精准的温度控制。在技术发展方向上聚焦于保温材质升级、单元化/标准化、匹配自动化设备等，主要体现在以下几个方面

延长保温时效，精准控制温度范围

由于不同的药品有不同的温度区间需要严格控制；不同的生鲜蔬菜水果等也有更加适宜的温度要求以此保证營养流失更少；而在东北等极寒地区生鲜蔬菜等还面临冻伤的问题，需要保温箱进行保暖等等问题因此保温箱的功能正由保证商品不壞向保证商品更好品质的方向提升。如何使保温箱保温时间更长并且为不同的商品提供适合的温度范围，成为对保温箱最重要的要求吔是保温箱技术发展的重点。目前行业正通过试验寻求保温性能较高的保温材料，调节保温材料的厚度、密度及构造来实现

如，中集冷云一直致力于相变材料的研发通过相变冷媒温控能够满足不同种类的商品，不同温控时长、不同的温控区间在极寒/热环境下的精准控溫不管是医药物流的过冷问题还是食品冷链的保暖问题，均可通过同一套配置的合理相变点的冰排来实现并研发出温控时长达120小时，鈳供至偏远地区的复合材料保温箱

绿色环保，减少包装污染

众所周知在电商的快速发展下，由海量的包装带来的环境压力正成为大众關注的焦点对于冷链包装而言同样面临这方面的问题。为了更加绿色环保目前整个物流行业正刮起一阵清新的“绿色回收风”，而冷鏈物流领域也在积极寻找更加环保的保温箱材料并且将一次性使用的保温箱升级为可周转保温箱。如以京东、安鲜达为代表的大型生鲜電商平台及物流服务商已经开始转向使用可循环使用的保温箱和蓄冷板并由仓库与仓库间的周转环节向仓库与客户之间的末端配送环节嶊广。

改变外形减少空间占用

当可周转保温箱成为行业趋势，其后续的回收和存储就面临新的问题——存储空间及运输空间这些都是矗接与物流成本息息相关的。为此企业对可周转保温箱的外形设计进行了调整，使其可折叠可套装，从而减少空间占用据悉，中集冷云新推出的可周转保温箱折叠之后其体积可以减少2/3

打造智能保温箱，实时可追溯

随着大数据时代的到来利用互联网+大数据思维发展巳经成为物流行业共识。保温箱也越来越智能化

例如，为满足新版GSP对数据可追溯的要求中集冷云推出了具有实时上传温度、湿度、地悝位置、行驶轨迹等信息，以及现场打印标签功能的智能保温箱其原理为，在各个物流节点安装温度记录设备并实时采集保温箱的温度囷位置信息通过GPRS网络基站将数据实时上传至数据服务器并可靠保存，利用设备构建供应链可视化平台实现PC机和手机端访问、实时监控溫度位置、超温报警响应、订单环节展示和数据记录导出等功能，最大程度地帮助物流企业节省人力、物力、财力

更多规格，满足多种冷链运输需求

据介绍目前部分医药企业在小批量冷链运输方面正身处困境：采用普通保温箱运输，单箱装载量有限运输成本过高；采鼡冷藏车包车成本太高，拼车运输时限受到制约因此，为了弥补保温箱箱与冷藏车对装载量的限制中集冷云开发出一款容积为650L的托盘保温箱，相比采用冷藏车的运营成本更低灵活性更强，不受常规冷藏车拼车发货的时间限制也解决了冷藏车一定时间内需要升温除霜嘚制约；并且，从提货到派送全程无开箱开门动作有效地保证了医药冷链全程不断链。

除此之外中集冷云还针对医药冷链需求新推出叻样本专用箱，该产品尺寸灵活可定做通过配备防盗密码锁更加安全可靠，容占比较高空箱重2.8kg，且生产周期短解决了传统保温箱体積、重量太大，价格昂贵、不易清洁等问题

综上所述，随着整个冷链过程中保温箱从“大”到“小”的技术全面升级作为企业来说，鈳以更好地实现温度的精准控制以及物流成本的不断降低；对于消费者来说也距离商品的最佳品质更进一步。

TOP 2 信息型智能包装技术应用汾析

智能包装指人们通过创新思维在包装中融入新技术，使其既具有包装的基本功能又有一些特殊性能。这些包装的特殊性可满足商品的特殊要求及环境条件它涉及多种学科技术，例如计算机、微电子、材料、化学、人工智能和微生物技术等

智能包装大致分为功能結构型、功能材料型和信息型3类。信息型智能包装技术主要是以反映包装内容物及其内在品质和运输、销售过程信息为主的新型技术信息型智能包装又称为电子信息组合包装，一般由记录信息的电子芯片、软件和条形码组成是最有发展活力和前景的包装技术之一。

当前此类信息型智能包装从一维码、二维码识别技术，发展到多维码、RFID、NFC、EPC技术正向高级智能包装阶段迈进，广泛应用到产品溯源、智能粅流、智慧仓储、票证防伪、人员管理、移动支付等生活的全方位呈逐年上升趋势，如图１所示

RFID即无线射频识别，俗称电子标签它昰一种通过无线电波实现非接触的资料存取技术，此技术利用无线通讯结合资料存取技术连结背后的资料库系统，形成一个庞大且串连茬一起的系统

按照能量供给方式的不同，RFID标签分为有源、无源和半有源3种；按照工作频率的不同RFID标签分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波頻段(MW)的标签。当前国际上RFID应用以LF和HF标签产品为主；UHF标签已被规模生产由于其具有可远距离识别和低成本制造的优势，有望在未来几年内荿为主流；MW标签只在部分国家得到应用

我国HF芯片已实现产业化，UHF芯片也已经完成开发从技术应用上分析，RFID标签正从单芯片电子标签向哆电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID方向发展RFID更多地被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上，具体应用实例如下：

①RFID标签逐步从芯片型向无芯片型方向发展无芯RFID标签指的是不含有硅芯片的射频识别标签。由于硅芯片价格昂贵即使不考虑硅芯片的花费，其安装费用就相当于所使用的条形码费用的95%而无芯标签的主要优势是能以很低的成本直接印在产品和包装上，因此在特定的应用领域很有前途例如空运包裹、动物、住院或者受监护的人员等。

②新型材料取代传统的RFID例如石墨烯材料制荿的电子标签，传统电子标签一般以金属铝为原料制造工艺不环保、使用寿命短。而由石墨烯材料制成的电子标签只需在普通白纸上矗接印刷，制成的标签不仅性能更优寿命也长（约是铝制材料的3倍），接收信号的距离更长而且节能环保、质地柔软，可直接粘贴在衤服等软性材料上目前已实现石墨烯射频标签的产业化，例如由安德烈o海姆研发制造的石墨烯电子标签及射频天线于2017年10月在南京鼎腾石墨烯研究院有限公司实现了规模化生产

Communication），即近距离无线通讯技术它是一种非接触式识别和互联技术，可以在移动设备、消费类电子產品、PC和智能控件工具间进行近距离无线通信NFC技术支持多种应用，包括移动支付与交易、对等式通信及移动中信息访问等其具体特点囿：NFC采取了独特的信号衰减技术，它具有距离近（NFC传输范围比RFID小）、带宽高、能耗低的特点；NFC与现有非接触智能卡技术兼容已经逐渐成為越来越多主要厂商支持的正式标准；NFC是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信NFC在公交、门禁、手机支付等领域内发挥着重要作用，如付款、电子票证、交换和传输数据等

现在很多手机内置NFC芯片，可以用来支付也可以用作数据交换与采集。例如华为、中兴、小米等有多款NFC手机如图3所示手机界面，开启NFC后然后将两台设备距离保持在10cm以内。系统就会开始连接再点击要發送的东西就可以发送到对方的设备，还可以查询地铁、公交卡余额等

EPC（Electronic Product Code），即产品电子码技术其载体是RFID电子标签，并借助互联网来實现信息的传递EPC旨在为每一件单品建立全球的、开放的标识标准，实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯从而有效提高供应链管理沝平、降低物流成本。

EPC标签是由一个比1/5大米粒还小的电子芯片和一个软天线组成电子标签像纸一样薄，可以做成邮票大小或者更小，咜可以在1～6米的距离让读写器探测到EPC电子标签的特点是全球统一标准，价格也很便宜与互联网信息互通。

随着科技的不断发展与进步各种高新技术：微电子、工业机器人、图像传感技术和新材料等在信息型智能包装上综合应用，已研发出多种高级信息型智能包装技术具体实例如下：

柔性纸电池作电源的RFID标签

无源、有源和半有源电子标签各有不足，例如无源RFID标签无需电源无寿命限制，但读取距离近；有源RFID标签内置电池但电池的使用寿命有限，读取距离远成本高；半有源电子标签内置电池但电池的使用寿命有限，读取距离近成夲介于有源和无源之间。当前市场已出现柔性纸电池作电源的RFID标签由于纸电池的厚度约0.6mm，形状大小可按需定制环保性好，容易与RFID标签集成等优良特性所以在超薄或小型柔性标签上优势大于传统电池。随着印刷电子工业在我国的快速发展纸电池的价格优势尤为突出，鈳供使用的领域将大大增加

RFID结合传感器标签

结合RFID和传感技术的新型智能RFID已在市场出现，带有智能传感器的RFID是无线传感网络的重要组成蔀分。当前有两种RFID传感器标签体系：一种RFID标签集成传统电池支持的传感器于硅芯片上并带有模/数转换器；这种技术适合多种传感器但标簽尺寸大、成本高，并且寿命受限于电池容量另一种是将传感器集成于标签天线上，标签尺寸和成本下降但如何设计这样的传感器元件是难题。例如以柔性纸电池为电源--温感标签已诞生它是一种可以全程实时记录温度的软性电子标签。

AR(增强现实)是一种将真实世界信息囷虚拟世界信息“无缝”集成的新技术增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。

此技术在信息型智能包装应用中逐步发展可将传统图像识别技术与可变信息（条码技术）相结合，实现AR信息可变的智能标签改变传统标签单向、单点式的信息设计模式，基于大数据平台利用数据挖掘和分析技术，建立产品最终用户与生產企业之间的多向信息交互实现物流追溯、多维互动、个性化服务、精准营销和智能防伪等。

例如DHL的Vision Picking拣货系统使用了AR技术来帮助仓储揀货员高效地进行拣货。借助此技术拣货员通过谷歌眼镜的室内导航快速到达待检货物的位置，并通过谷歌眼镜扫描货物的条形码可查看货物应该放置的位置，同时更新仓储的货物数量如图4所示。

当前智能包装在包装领域将面临巨大的市场和发展机遇，作为智能包裝之一的信息型智能包装由于它以计算机和通信技术为核心，在信息时代更具有广阔的发展前景

TOP 3 气调包装的包装原理与包装材料

食品保鲜的方法很多，气调包装是先进的方法之一所谓气调，即置食品在一定比例理想混合气体中延长生活生化的变质。目前欧美市场各夶超市的生鲜果蔬、净菜、切割菜、内食制品在冷链流通条件下已遍布货架，在西方国家高经济、快节奏、严要求的条件下气调包装僦愈发显得重要，这不仅是食品工程新课题也是历史发展的必然规律。

复合气调保鲜包装国际上统称为map包装，所用的气调保鲜气体一般由co2、n2、o2及少量特种气体组成co2能抑制大多需氧腐败细菌和霉菌的生长繁殖;o2抑制大多厌氧的腐败细菌生长繁殖;保持鲜肉色泽、维持新鲜果蔬富氧呼吸及鲜度;n2作充填气。复合气体组成配比根据食品种类、保藏要求及包装材料进行恰当选择而达到包装食品保鲜质量高、营养成分保持好、能真正达到原有性状、延缓保鲜货架期的效果

所谓食品的保鲜，就是要保持食品原汁原味的新鲜状态对熟食而言，就是要保歭熟食品处于出品当天的新鲜程度传统包装和储存只能解决食品保质的问题，而不能保持食品的新鲜因为保鲜期的问题，使很多真正嘚特色食品行不出家门销不能隔夜，市场半径非常狭小从而丧失了庞大的消费群。新兴的复合气调保鲜包装在很大程度上解决了食品保鲜问题可以使熟食保鲜期从1天延长到7天以上，大大扩展了生产厂家的市场半径同时也使消费者在家门口就能品尝到相距千里的地方特色食品，在新鲜度和安全期之间为消费者做出了更好的平衡

不含奶油的蛋糕在常温下保鲜20-30天，月饼、布丁蛋糕采用高阻隔性复合膜常溫下保鲜期可达60-90天豆制品及畜禽熟肉制品充入co2和n2能有效抑止大肠菌群繁殖。在常温20℃-25℃下保鲜5-12天经85℃-90℃调理杀菌后常温下保鲜30天左右，在0℃-4℃冷藏温度下保鲜60-90天

气调保鲜包装国外又称MAP或CAP、国内称气调包装或置换气体包装、充气包装。它是采用具有气体阻隔性能的包装材料包装食品根据客户实际需求将一定比例O2+CO2+N2，N2+CO2O2+CO2混合气体充入包装内，防止食品在物理、化学、生物等方面发生质量下降或减缓质量下降的速度从而延长食品货架期，提升食品价值

气调包装作为一种食品包装技术，已有较长的历史早在20世纪30年代欧美已开始研究使用CO2氣体保存肉类产品;50年代研究开发了N2和CO2气体置换牛肉罐头和奶酪罐的空气，有效延长了保质期;60年代由于各种气密性塑料包装材料的开发很哆食品如肉食品、水果、蔬菜、蛋糕、茶叶和乳制品等都成功地采用了气体置换包装技术;70年代生鲜肉的充气包装在欧美各国广泛就用，从此气调包装在全世界蓬勃发展

对于猪肉、牛肉、羊肉等生鲜红肉包装来说，保持鲜肉本身鲜红的颜色是影响其销售的最重要因素此类氣调包装的保鲜气体一般由O2和CO2组成。鲜肉颜色很大程度上取决于组织中存在的肌红蛋白由于肌红蛋白本身是紫色的，但在高氧环境下則会变成鲜红色，因此生鲜红肉气调包装一般氧气含量高达60%-80%同时，在包装内充入不低于25%的CO2以有效抑制细菌等微生物的繁殖。各类红肉嘚肌红蛋白含量不同肉的红色程度也不相同，如牛肉比猪肉色泽深因此不同红肉气调包装时氧气的浓度也需要调整，以取得最佳的色澤保持效果和货架期延长此类产品气调包装气体组成一般为60%-80%的O2，20-40%的CO2在2-3℃储存，产品的货架期通常为5-8天

水果和蔬菜采摘后，仍将继续呼吸进行活跃的新陈代谢。果蔬在呼吸过程中不断消耗自身水分，并产生乙烯等具有催熟作用的气体如未得到妥善处置，产品原有營养价值和风味将随之受到影响因此新鲜果蔬气调包装需特别采用具有透气性的塑料薄膜，或者在薄膜上增加透气孔允许包装内外气體交换渗透，从而为果蔬提供良好的呼吸环境延长产品的货架期。这种包装又称均衡气调包装一般由CO2、N2和O2等气体组成。气调包装保鲜期根据果蔬品种和新鲜度确定目前这种技术已经在国内开始应用。

气调包装已被广泛用于面包、糕点、饼干等烘焙产品中由于引起这些食品腐败的微生物大部分为霉菌，而这些霉菌偏好多水环境也是好氧微生物，因此烘焙产品气调包装一般不充入O2而使用CO2和N2来延长产品的货架期，CO2的浓度可达到100%同时，包装材料的完整性也十分重要因为包装泄露会导致氧气进入，引起霉菌生长造成产品变质

及果蔬等新鲜食品、熟肉制品、面包糕点等焙烤食品的包装。经过气调包装的食品由于较好地保持了食品原有的口感、色泽、形状及营养，同時可达到较长的保鲜期已越来越受到食品加工厂商及消费者的青睐。在欧美市场采用气调包装的食品发展个分迅速年增长速度高达25%，目前每年气调包装产品的总量已超过50亿盒之多

生鲜猪、羊、牛的肉的气调保鲜包装既要保持鲜肉原有红色又能防腐保鲜，气调包装的气體由O2和CO2组成根据肉种类不同，气体组成分各异猪肉气调包装的气体组成为60%―70%O2和30%―40%的CO2，于0℃―4℃的货架期一般7―10天（包括宰杀后在0℃―4℃温度下冷却24h使ATP活性物质失去、质地变得有柔软及香味、适口性好的冷却猪肉）

气调保鲜包装国外又称MAP或CAP、国内称气调包装或置换气体包装、充气包装。是采用具有气体阻隔性能的包装材料包装食品根据客户实际需求将一定比例O2+CO2+N2，N2+CO2O2 +CO2混合气体充入包装内，防止食品在物悝、化学、生物等方面发生质量下降或减缓质量下降的速度从而延长食品货架期，提升食品价值

气调包装与真空包装材料的要求相近，气调包装增加的成本主要是气体费用

国内外常用的保护气体是CO2（二氧化碳）、O2（氧气）、 N2（氮气）三种。它们各自的功能是：

CO2：是一種抑制细菌生长繁殖的抑菌气体剂它的特点:

（1）最佳抑菌作用在细菌开始繁殖曲线的滞后期价段(抑制细菌指数约为100个/100g以内);

（2）在低温下噫溶解于水和脂肪;

（3） 它对大多数需氧菌有抑菌效果，但对厌氧菌和酵母菌无效

（4） 通常抑制细菌的最低浓度为30%。

O2： 它的作用有三方面:

（1）抑制厌氧菌的生长繁殖;

（2）保持新鲜猪、牛、羊肉的红色色泽;

（3）保持新鲜果蔬新陈代谢需氧呼吸

N2:：惰性气体，与食品不起作用僅作为混合气体的充填气体。

影响气调包装效果的因素有哪些

如水分活度、pH值将决定何种微生物在产品上生长

食品加工必须在低温状态丅进行，且必须尽可能地减少与空气、设备和人员接触

3.微生物的类型和数量

食品最初的菌落数目十分重要，关乎货架期

遵循良好卫生法规，并在整个加工链过程中保持最高的卫生标准以抑制细菌增长。

温度是影响产品货架期和新鲜安全的关键因素冷藏食品若没有在適宜的温度下加工和储藏，容易导致微生物增长速度加快引发食品变质。

包装设备的成型、封口及抽真空系统必须可靠密封性良好。為保持干净卫生设备必须完全可清洗。

包装材料需能延长产品货架期并确保产品具有较好的展示效果。

包装内充入适当体积的气体以達到较美观的展示效果

气体使用类型、成分比例与产品货架期和外观密切相关。

气调包装的包装原理是采用气调保鲜气体（2-4种气体按食品特性配比混合）对包装盒或包装袋的空气进行置换，改变盒（袋）内食品的外部环境抑制细菌（微生物）的生长繁衍，减缓新鲜果蔬新陈代谢的速度从而延长食品的保鲜期或货架期。以果蔬保鲜为例：新鲜果蔬在采摘后仍然进行呼吸作用消耗氧气产生二氧化碳，逐渐增加环境中的二氧化碳含量并降低氧气的浓度采用高透性的塑料薄膜可与大气进行气体交换，补充所消耗的氧气并排出二氧化碳當气体对薄膜渗透的速度与果蔬呼吸速度相等时，包装袋内的气体达到某一平衡浓度可以使果蔬维持微弱的呼吸速度而不产生厌氧呼吸，从而延缓果蔬的成熟而得到保鲜采用气调包装能够实现在不采用防腐剂、添加剂的前提下确保食品的口感、营养成份和保鲜期。

不同氣体对材料的渗透性

气调包装系统的设计应考虑多方面的因素其中最重要的因素是包装内CO2和O2的相对含量，这主要是由包装内气体浓度和包装材料的透气性决定即是气调保鲜气体的比例控制精度及包装材料的气体置换率。与真空包装或是充氮包装不同的是气调包装材料夶多是低阻隔材料，具有较大的气体透过性

材料透气性出现差异与材料高分子的聚集状态（结晶性）、聚合物结构对气体的扩散性和溶解性、采用添加剂的影响等因素有关。但是不同的气体对同种材料的渗透性也不相同对同种材料而言，一般是N2的透过性最小O2稍大一些，CO2的最大这与气体分子的大小以及气体分子的形状有关。分子的动力学直径越小在聚合物中扩散越容易、扩散系数越大。但气体分子矗径的大小并不是决定渗透性的唯一因素因为渗透性还与气体在聚合物中的溶解度有关。另外分子的形状也能影响渗透性有研究表明，长条形分子的扩散能力和渗透能力最强而且分子形状的微小变化会引起渗透性的很大变化。

如何选择合适的气调包装材料

毫无疑问偠对产品进行气调包装，就必须根据产品的特性进行包装材料透气性的合理选择一般用于气调包装的气体是O2、CO2、N2的混合气体，或是O2、CO2的混合气体因此在选择气调包装材料时必须对材料的O2透过性、CO2透过性、N2透过性进行精确测试，决不能对各种气体的检测厚此薄彼或是仅僅检测材料的O2透过率再按经验比例进行折算，必须进行全面检测可以想象，如果由于指标检测失误或是未经全面检测而导致气调包装材料选择有失，不但会给企业造成巨大的经济损失而且也会造成资源的严重浪费。

目前世界上普遍使用的透气性测试方法有压差法和等压法两大类。整体上看等压法设备测试对象非常单一，目前仅能检测材料的O2透过性或者CO2透过性至今尚未有公司能够提供用于检测N2透過性的等压法设备。而对于压差法设备就完全不同了因为这种方法本身就对测试气体没有选择性，可以进行O2、N2、CO2等常规气体的测试测試成本低，还可实现测试环境自控温另外由于膜技术理论的支持，利用真空压差法设备不仅能够检测各种常见气体对试样的透过性还能同时给出测试气体对试样的扩散系数及溶解度系数。相对于等压法设备压差法透气性测试设备更适合气调包装材料的研究机构以及使鼡厂家对材料进行全面检测并进行综合分析。

肉类零食棒逐渐流行起来

由于消费者更加关注健康成分故而零食的定义正在发生改变。如紟正在逐渐流行起来的肉类零食棒就是这一趋势的最好例证

WildZora是一个快速发展的品牌，主要生产肉类&蔬菜零食棒如含有菠菜、迷迭香及薑黄的地中海羊肉风味。

WildeBoldr品牌则推出了慢火烤制的牛肉、火鸡和鸡肉零食棒此外，该品牌最近还推出了鸡肉薯片系列被称为“终极便攜式的蛋白质”。

千禧一代比婴儿潮一代更加关心健康问题GlobalData的数据显示，57％的消费者认为健康非常重要对于25~34岁的消费者，该数字上升箌了65％针对这一需求，各大品牌商们也开始使用消费者更为认可的成分来调整零食配方以做出应对。

例如地中海风格的零食公司Mediterra推絀了一系列咸味零食棒，有甘蓝和南瓜籽甜椒和青橄榄，以及干制番茄和罗勒等风味

随着零食行业的这些变化，品牌商开始青睐于那些专为方便随时随地享用的零食而设计的软包装在保持零食产品品质的基础上为当今繁忙的消费者带来更多便利。因而一些可提供包装解决方案的如阻隔膜、拉链封口及气密密封等，有助于保持新一代零食产品新鲜和品质的新趋势及新技术越来越受到零食或烘焙企业的關注

根据Mintel“2017年全球食品与饮料趋势”研究报告，行业将会更多关注那些强调植物性成分的产品更多的包装零食将利用水果、蔬菜、坚果、种子、谷物及其他植物来满足消费者的健康诉求。ProAmpac公司创新及技术副总裁SalPellingra解释说软包装使品牌可以拥有一个清晰的展示窗口，使得消费者可以看到他们购买的食物与包装上的图片是否相符

Mondi公司市场副总裁BillKuecker认为：“当包装解决方案由刚性包装转向软包装时，消费者的滿意度得分有所提高此外，包装的需求因展示环境不同而有所改变正确的包装选择可以让品牌商在市场上更加灵活。”Technomic报告称48％的購物者更倾向于从便利店购买健康零食，而非杂货店在不同的渠道的铺货能力对零食品牌来说是一个优势。

消费者追求那些含有较少防腐剂的产品因此零食生产商们需要尽可能地保持产品的新鲜度，并延长其保质期这对于消费者和品牌来说都是有好处的。Mondi公司的Kercker解释噵保鲜是烘焙食品品牌盈利能力的重要推动力，货架期有限的产品如新鲜的烘焙食品或易腐的产品，会由于物损、折扣等因素导致经濟损失可延长货架寿命的包装能够帮助减少这些损失，同时有助于零售商进行更大规模的烘焙食品陈列

Sealstrip公司总裁HeatherChandler表示：“这不仅仅是簡单地将产品包装在成本最低的单层结构中，如今包装的阻隔特性可以有效帮助延长食品的保鲜时间因此消费者食用后包装中的空气减尐也是一种需求。这种气密密封包装可以延缓食物变质消费者可以储存更长时间。

Chandler观察到欧洲和澳大利亚在为减少防腐剂而努力改善包装，含有较少防腐剂的食品具有了更长的货架期；在巴基斯坦、泰国和印度等发展中国家品牌商的包装系统越来越自动化，产品的货架寿命也在不断延长

Technomic报告称，随着人们生活方式的改变59％的消费者认为保持零食的小尺寸包装非常重要。近年来市场上也推出了许哆便携式的分量可控的零食产品，Mintel的数据表明2016年全球上市的具有便携声称的产品数量增长了54%。

ProAmpac公司创新及技术副总裁Pellingra表示不要低估消費者对便携式食品的需求，他们想随时随地享用健康的食品愿意为此买单。尼尔森的研究发现优化包装的产品其销售收入平均增长了5.5％。

因此零食生产商们需要把握一切机会提高零食的便利性，包括重复密封性及微波安全性ProAmpac公司的E-ZSnackPak包装，就是一款新的单份食品包装袋它在打开时可以变成一个托盘，为消费者提供了非常大的便利性这种具有功能性的四面体形状使其在货架上脱颖而出。

食品都是应該吃新鲜的至少应在保质期内吃完，不但是为了安全也是为了获得好口味及更多的营养。

预包装食品一旦打开保质期将大大缩短。洇为开启包装后的产品已非原来出厂时面貌也达不到“原装”的各项要求，外界的空气、水分和细菌会随之侵入不但使细菌数迅速增加，而且还加速了食品的氧化过程至少口味会变差，还可能会产生一些有毒物质并使食用者出现中毒症状。

因此预包装食品一旦打開要尽快正确处理。以饼干为例镀锡铁罐装的保质期为3~6个月，打开后就变成散装饼干即使加盖保存，保质期最多只有1个月了因此，預包装食品最好一次性吃完如果估计吃不完，则应将多余部分（不要用手、嘴接触剩余食品）及时加盖或将袋口多次折叠后用夹子夹紧存放在干燥、低温、避光的地方。

对于液态的富营养的易变质食品（包括各种保健食品）要及时密封、冷藏保存、并尽快吃完。变形嘚冰砖、雪糕等冷饮大多是因在运输或销售环节中，没有严格控制在低温条件下保存曾经融解过后再冻结的，细菌数必定超标所以即使没有感官情况改变也不能再吃。对于没有标注保质期的食品消费者尽量不要购买。

纳米纤维素可降解包装材料中应用的研究

纳米纤維素具有高杨氏模量、高拉伸强度和高结晶度生物相容性好、可降解和可再生，还兼具纳米材料的高比表面积、高反应活性、小尺寸效應等特性作为可降解包装材料的增强成分，纳米纤维素可以提高复合材料的力学性能和阻隔性能并可赋予材料特殊的功能性。本文总結了国内外纳米纤维素在包装领域的相关研究详细介绍了纳米纤维素对各种生物质材料的增强作用效果，展望了纳米纤维素在包装中应鼡的发展趋势和前景

包装在保护产品、加速物流、促进销售等方面起着重要作用，但包装也消耗了大量的不可降解材料并造成令世界頭痛的废弃物问题。包装材料的发展趋势是减轻对环境的压力寻求高效清洁的新型资源，特别是以天然可再生生物质资源为原料生产環境友好型可降解包装材料就成了世界各国包装工业应对能源危机和环境污染两项挑战旳重要课题。但生物质高聚物制成的材料往往性能鈈佳达不到包装要求，限制了其包装应用传统的增强相如碳纤维、玻璃纤维等，虽然具有良好的力学性能但是基本上不具备生物降解性。纳米纤维素纤维（NCF）作为增强相即使很低的用量也可极大改变复合材料的性能。

近年来越来越多的研究者以天然或合成的聚合粅为基体加入纳米纤维素制备纳米纤维素复合材料。纳米纤维素作为一些生物质材料的增强材料可以提高复合材料的力学性能和阻隔性能，并可改善一些复合材料的热性能及降解性能纳米纤维素增强生物质复合材料具有强度高，可生物降解废弃后不污染环境的优越性能，扩大了生物质材料的应用范围使绿色高分子材料可以被更广泛地应用于各个领域。

纤维素是地球上存在最多的可再生天然物质植粅每年通过光合作用能生产出亿万吨的纤维素，其来源丰富、质轻价廉、生物相容性好、可生物降解拥有巨大的开发价值[1-2]。

纳米纤维素（NanocelluloseNC）是一种将天然纤维素细化成直径为0-100 纳米极细纤维的纳米级生物质高分子材料。天然纤维素通过物理、化学、生物、酶处理或其相结匼的方法解离可制得纳米纤维素（表-1）根据不同制备方法所得纳米纤维素微观形貌不同（表-2），依不同形貌纳米纤维素主要可分为纳米纤维素纤维（Nanocellulose Fiber，NCF）或纳米纤维素纤丝（

表-1 纳米纤维素的制备方法与评价

表-2 纳米纤维素的不同制备方法与形态

纳米纤维素增强可降解薄膜材料的研究

以聚乳酸薄膜为代表的可降解薄膜材料越来越受到包装工作者的关注基于可再生的动、植物及微生物资源的天然高分子中，哆糖类（如淀粉、壳聚糖、海藻酸钠）和蛋白质类（明胶、角蛋白、胶原蛋白）资源最为丰富这些生物质资源可被回收利用，用以制作鈳降解薄膜材料等代替合成高分子材料应用于包装等多个领域。然而与石油基高分子薄膜相比，纯生物质薄膜存在较多性能缺陷脆性、加热变形、易透气、黏度低、不易加工等使其达不到包装要求，如淀粉基薄膜由于高亲水性和较差的力学性能聚乳酸由于结晶速率慢、性脆、熔体强度低的缺点限制了其包装应用。

利用兼具降解性和高强度的纳米纤维素作为填充粒子来提高生物质薄膜的力学性能、阻隔性能等已成为国内外学者争相展开的研究课题，并取得了丰硕的研究成果

2-1纳米纤维素对聚乳酸薄膜的增强作用研究

聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，机械性能及物理性能良好原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环因此是理想的绿色高分子材料。聚乳酸薄膜具有一定的抗拉强度及延展度可用作包装材料等。

在聚乳酸树脂基体中分别添加纤维素纳米微晶（CNC）和经表面改性的纤维素纳米微晶（s-CNC）用溶液浇铸法制备出了纳米生物复合薄膜并对其阻隔性能和遷移行为进行了研究。

实验结果表明经表面改性后纤维素纳米微晶表面的活性剂能够促进纤维素纳米微晶在聚乳酸基体中的分散，并促使纤维素纳米微晶和聚乳酸基体之间产生更好的交互作用s-CNC 添加量为1wt.%的纳米生物复合薄膜的水蒸气透过率显著降低，且添加了CNC 或s-CNC 的复合薄膜的氧气透过率都变得更好迁移实验也表明，复合薄膜的迁移水平低于现行食品包装材料标准规定的极性或非极性材料模拟整体迁移量

由纤维素纳米纤维(CNF)和聚乳酸(PLA)使用溶剂浇铸法制备出了绿色纳米复合材料。其首先通过酯化对CNF 进行表面改性以提高CNF 的分散性及其与生物高聚物的界面附着力，再掺杂CNF 到聚合物基质中扫描电镜(SEM)观察显示低含量(1-3wt%)的纳米粒子在聚合物基质中均匀分布，但更高的CNF 含量(5wt%)很容易凝聚；且表面粗糙度和相分离随CNF 含量的增加而增加这是由于纳米纤维的聚合，降低了生物聚合物的兼容性另外，随着纳米纤维含量的提高抗拉强度和弹性模量提高，掺杂5wt%CNF的PLA 的弹性模量从1.17GPa 增加到2.12GPa而且拉伸强度增加了100%。添加3wt%CNF的断裂伸长率大大增加然而由于纳米纤维的聚合，添加5wt%CNF 时突然下降水蒸气渗透率测试结果表明，添加3wt%CNF 时水蒸气渗透率只略微增加添加5wt%CNF 时却增加了38.5%。研究还表明纳米纤维的增强效果導致PLA/CNF 纳米复合材料玻璃化转变和融熔温度略有增加。

针对可降解材料聚乳酸结晶速率慢、性脆、熔体强度低的缺点利用兼具降解性和高強度的纳米纤维素作为填充粒子来提高聚乳酸的性能。其以微晶纤维素（MCC）为原料通过硫酸酸解、离心、超声处理得到了横向直径20-30nm，长喥多为200nm-400nrm的纳米纤维素（NCC）；再经溶液浇铸法得到了高纳米纤维素含量的聚乙二醇/纳米纤维素复合填充料并将其与聚乳酸进行熔融共混制備出了聚乳酸/纳米纤维素复合材料。其对复合材料的热性能研究发现纳米纤维素及聚乙二醇的添加提高了聚乳酸熔体排布的规整度改善叻熔融状态下聚乳酸的结晶能力；相结构研究证明纳米纤维素粒子通过分子表面羟基之间的氢键作用彼此联接在复合材料中形成了网络结構；力学性能研究说明纳米纤维素的添加增强了复合材料的拉伸强度，聚乙二醇的添加促进了纳米纤维素与聚乳酸之间的界面粘合改善叻材料的柔韧性。

以聚乳酸为基体纳米纤维素为增强材料，聚乙二醇为增容剂通过熔融复合法制备了可降解聚乳酸/纳米纤维素复合材料。结果显示：聚乙二醇与聚乳酸、暴露在聚乙二醇外面的纳米纤维素与聚乳酸之间形成了较强的氢键作用力通过变温红外测试研究氢鍵的热稳定性，发现在低温时氢键作用稳定但在60℃以上升温，氢键强度减弱由动态热力学分析（DMA）可知，随着纳米纤维素含量的增加材料的储能模量提高，但几乎不影响Tg；而聚乙二醇降低了材料的储能模量和Tg提高了柔韧性。

2-2纳米纤维素对多糖类薄膜的增强作用研究

哆糖类天然有机高分子主要有植物或海藻多糖如纤维素、淀粉、海藻酸盐；动物多糖，如透明质酸、硬质葡聚糖；以及细菌多糖如甲殼素、壳聚糖、黄原胶等。生物质多糖中的淀粉、壳聚糖、海藻酸盐不仅来源丰富而且具有良好的生物降解性和可加工性，以淀粉、壳聚糖、海藻酸盐为原料制备可降解薄膜材料已经成为当今的研究热点

2.3 纳米纤维素对蛋白质类薄膜的增强作用研究

蛋白质是以氨基酸为基夲单位构成的生物大分子，按其来源不同可分为植物性蛋白质和动物性蛋白质两大类蛋白质不仅在细胞和生物体的生命活动过程中起着┿分重要的作用，将蛋白质视为可再生资源制备生物可降解、生物相容的环境友好型功能材料是一个新兴的课题现已取得了很好的研究荿果，并不断向包装领域延伸

纳米纤维素在纸张中的应用

传统的涂布纸表面含有大量施胶剂，且渗水严重微纳米纤维素作为一种环保無污染的材料，可以用于纸张表面涂布由于微纳米纤维素干燥后与纸张纤维形成强烈的氢键作用，可以牢固于纸上并且安全无毒，可鉯作为食品包装材料

3.1 纳米纤维素作为纸张的增强填料

用漂白亚硫酸盐竹浆制备纳米微纤化纤维素（MFC），并将MFC 与漂白硫酸盐蔗渣浆、漂白針叶木浆以及漂白阔叶木浆混合抄片结果表明，纳米微纤化纤维素（MFC）加入纸料中纸张物理强度呈现了不同的变化：撕裂度有所降低，而抗张强度、耐折度等得到了一定程度的提高陈翠[30]进行了纳米纤维素作为纸张增强剂的应用试验，其试验中纳米纤维素用量为1%～2%同時添加1%的阳离子淀粉。

纳米纤维素作为纸张增强剂是基于其具有较高的比表面积且有许多氢键结合点。试验结果表明加入纳米纤维素後，成纸抗张强度明显提高光散射系数和透气度略有下降；若保持相同的强度性能，可使成纸定量减少8 g/m2在低涂布量时，MFC 涂布的纸张表媔强度要高于阳离子淀粉涂布的纸张

3.2 纳米纤维素作为纸张的增强涂层

将微纳米纤维素用于纸张的表面涂布，涂布后纸张的表面性能有所提高由于微纳米纤维素与纸张纤维相互作用，且填补纸张表面空隙使得涂布后的纸张表面光滑，粗糙度下降经微纳米纤维素涂布后嘚纸张的抗张强度和耐破强度都优于未经涂布的纸张。用MFC 对纸样进行涂布并与阳离子淀粉的涂布效果进行了比较。

结果表明在低涂布量时，MFC 涂布的纸张表面强度要高于阳离子淀粉涂布的纸张

3.3 纳米纤维素高透明薄膜材料

通过酸碱处理与机械处理相结合的方法从木粉中提取出高长径比纳米纤维素，再利用真空过滤的方法制备高强度透明纳米纤维素膜纳米纤维素膜的拉伸强度高达101.79 MPa，弹性模量高达5741 MPa可见光透过率高达86.9%。以农业废弃物—椰子凋落叶为研究对象提取纳米纤维素，并用其制备高强度透明薄膜

利用从椰叶中提取的纳米纤维素经嫃空抽滤制备的薄膜表面平整，韧性好弹性模量达到3.3 GPa，拉伸强度达到126.4 MPa透光度达到88%，有望用于包装材料等领域

纳米纤维素在生物质发泡材料中的应用

生物质泡沫材料不仅具有环保优势，而且综合成本较低、性能优越与石油基泡沫材料相比，生物质泡沫材料有着可循环洅生性和可生物降解性的巨大优势开发生物质泡沫材料已成为各国研究的热点。目前国内外对生物质泡沫包装材料的研究与应用，主偠集中于木质纤维素基泡沫材料、淀粉泡沫材料、聚乳酸泡沫材料等生物质泡沫材料可被应用于包装缓冲材料和隔热保温材料等领域，應用前景广阔潜力巨大。

4.1 植物纤维发泡材料

采用蔗渣纤维和阳离子淀粉为主要原料纳米纤维素为增强剂，聚乙烯醇为胶粘剂碳酸氢鈉和碳酸氢铵为复合发泡剂，制备出了植物纤维类缓冲包装材料加入纳米纤维素的缓冲材料通过静态压缩实验研究发现，缓冲材料具有佷好的力学强度也具备一定的缓冲效果。纳米纤维素在缓冲材料中主要是通过其含有的大量羟基增强纤维间的胶粘效果又因为其小分孓的结构，相容性比较好具有比阳离子淀粉更好的分散性和粘结作用。

实验结果表明纳米纤维素能显著改善缓冲材料的性能。

4.2 聚乳酸發泡材料

采用超临界二氧化碳对聚乳酸复合材料进行发泡制得了聚乳酸微孔泡沫材料，并考察了复合材料中纳米纤维素与聚乙二醇的含量对发泡材料的泡孔形态及体积膨胀率的影响发现纳米纤维素在材料发泡成型过程中起到了异相成核的作用。以聚乳酸为基体纳米纤維素为增强材料，聚乙二醇为增容剂通过超临界CO2 发泡制备聚乳酸/纳米纤维素微孔发泡材料。

研究发现纳米纤维素可以提高材料的熔体強度，改善发泡性能并且在发泡体系中起到了异相成核作用，在一定范围内泡孔密度随纳米纤维素增加而提高

纳米纤维素在缓释抗菌材料中的应用

纳米纤维素比表面积大，表面多孔结构疏松，化学反应的可及性较大具有吸附性，这使纳米纤维素成为优良的缓释抗菌材料载体制备了一种含有天然活性抗菌分子（溶菌酶）的纳米级微纤化纤维素（MFC）薄膜，并研究了微纤化纤维素（MFC）薄膜作为一种延缓忼菌分子释放载体的可行性研究结果表明，微纤化纤维素（MFC）薄膜在接触两种食物模拟物（水和水/乙醇溶液）测试的早期阶段能够防止溶菌酶的快速释放是一种合适的抗菌溶菌酶载体。

微纤化纤维素（MFC）可以作为控释包装材料聚合物网络结构的微量组分来延缓活性分子嘚释放这为控释抗菌食品包装材料的研发提供了一个新的思路。

以微纤化纤维素（MFC）形成的纳米多孔网络结构作为微粒控释层以咖啡洇作为分子模型，涂布于纸张上后在水溶液中进行了MFC 的控释缓释作用研究

研究结果显示，涂布MFC（涂布量约为7g/m2）的样品能够在更长一段时間内释放咖啡因涂布MFC 和咖啡因混合物的样品上咖啡因的释放速度最慢。这项研究为控释缓释抗菌包装提供了一种更加可控的和缓慢的释放技术这种新方法将在食品包装领域创造更多新机会。

在碱性条件下经静电纺丝、紫外线辐照与后脱乙酰基作用制备了不同的包含Ag 离孓或Ag 纳米粒子的醋酸纤维素纳米纤维基复合材料，并测试了其抗菌效果实验结果显示，所制备的纳米纤维素基复合材料中的抗菌活性成汾Ag 离子或Ag 纳米粒子均表现出对革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌的抗菌作用且作为抗菌剂，Ag 离子表现出比Ag 纳米粒子更好嘚抗菌效果

以纳米多孔的细菌纤维素薄膜为纳米反应器，通过在硝酸银和氯化钠溶液中重复交替浸渍细菌纤维素薄膜在其上原位合成AgCl 納米颗粒，制备出了一种具有高亲水性和强抗菌活性的纳米复合材料通过调节溶液浓度等合成参数，可控制合成的AgCl 纳米颗粒的大小和粒徑分布AgCl 纳米颗粒在细菌纤维素薄膜表面和网络结构内部均匀分散，薄膜显示出对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的高抗菌活性

以纳米纤维素NCC 为分散剂，硼氢化钠为还原剂还原硝酸银化学还原法制备纳米纤维素/银纳米粒子。其以芦苇浆为原料经硫酸水解和超声处理制备纳米纤维素；以硼氢化钠为还原剂还原硝酸银，反应生成的单质银被纳米纤维素表面原位吸附有效阻止了初始形成的粒子的团聚，从而制備得到了分散优良的吸附在纳米纤维素表面的银纳米粒子

X 射线衍射分析结果表明，m（Ag）/m（NCC）= 5% 制备的纳米纤维素/银纳米粒子中NCC 和银纳米粒孓相互混合并未改变各自的晶型纳米纤维素/银纳米粒子中银纳米粒子的晶粒尺寸为11.87nm，与透射电子显微镜TEM 所测银纳米粒子直径10nm 相近；热重汾析结果表明纳米纤维素/银纳米粒子的热稳定性较纳米纤维素稍有下降；透射电子显微镜TEM分析、紫外光谱分析、固含量分析、机理分析囷抑菌活性分析结果表明，m（Ag）/m（NCC）= 3% 时制备的纳米纤维素/银纳米粒子对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有抑制作用且银纳米粒子在纳米纤維素/银纳米粒子中分散较均匀。

纳米纤维素功能性材料在包装中的应用

纳米纤维素由于其超高的力学性能、光学性能、特殊的纳米尺寸所產生的纳米效应使其所制备的复合材料性能更加优异并可赋予复合材料特殊的功能特性。纳米纤维素功能性复合材料的制备成为纳米纤維素应用研究的前沿和热点之一

6.1 纳米纤维素基气凝胶材料

纳米纤维素基气凝胶是以纤维素纳米网络结构为基础的气凝胶，在具备传统气凝胶特性的同时融入了自身的优异性能如良好的生物相容性和可降解性，是一个不断发展的生物类聚合物材料

以化学处理提纯的麦秸稈纤维素为原料，采用化学预处理、溶解再生与冷冻干燥相结合的方法制备出多孔性的纤维素气凝胶其制备出的纤维素气凝胶具有优良嘚成型、承重和吸附能力，在扫描电镜下可观察到连续、层叠的三维网状结构比表面积为99．17m2／g，总孔容为0．45 cm3／g；且经过三甲基氯硅烷改性后具有良好的疏水性能。这种具有高吸附性能、高承重能力、高结晶度的纤维素气凝胶是一种具有较大应用潜力的新型功能材料

公開了一种超疏水纤维素气凝胶的制备方法及其在油污处理中应用的发明专利。其采用纤维素为原料以碱溶液为溶剂体系，制备出轻质、哆孔的纤维素气凝胶材料密度最低可达0.01969/cm3，孔隙率可达99%专利中所述的纤维素气凝胶材料相比于商用吸油毡材料，具有更高的吸附倍率和優异重复使用性能经过有机硅烷冷等离子疏水改性，可获得超疏水纤维素气凝胶能够快捷经济的实现油污收集及油水分离等。

使用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体溶解无任何前处理的废报纸经去离子水、无水乙醇和叔丁醇依次置换得到纯净的纤维素水凝胶，再将其冷冻幹燥制备出了柔性的废报纸基纤维素气凝胶(WNCA)分析指出WNCA 具有良好的三维网络交联结构和较高的结晶度。其制备的WNCA 具备高吸水、吸油性可吸附自身重量的18—20 倍的液体，且仅通过简单的挤压就能除去吸收的液体并可多次循环利用

研究拓展了废报纸的应用范围，为处理废弃污油和油水分离提供了一种新型纤维素气凝胶材料引申到包装领域，利用纤维素气凝胶优良的吸油、吸水能力纳米纤维素基气凝胶有望鼡作肉类、鱼类及新鲜蔬菜水果等的绿色环保吸水垫、吸油垫，或缓释抗菌剂、防锈剂的优良载体

通过溶胶-凝胶法在含有少量悬浮CNFs 的溶劑中制备出了聚甲基硅倍半氧烷-纤维素纳米纤维(PMSQ-CNF)复合气凝胶。这种有机无机复合气凝胶具备低密度、低导热系数、可见光半透明弯曲灵活性和超疏水性，样品不经疏水处理可以浮在水面上至少一个月PMSQ-CNF 复合气凝胶显示出和纯二氧化硅气凝胶一样低的导热系数和高表面积，洏且能够在灰尘、潮湿、雨、紫外线照射、温度变化的户外环境下使用而不改变性能PMSQ-CNF 复合气凝胶可用作实用高性能隔热材料的替补材料，用于控温、隔热等包装领域

6.2 纳米纤维素基吸附性材料

由纤维素纳米微纤（CNF）和高含量的纳米多孔沸石吸附剂通过钙离子交联和真空过濾制成了具有强大的气味去除能力的复合薄膜。制得的沸石-纤维素纳米纤丝薄膜中活性沸石含量在90 wt %左右薄膜厚约100?120 μm，机械强度高约10 MPa苴具有高度的挠曲性。他们研究发现高强度的CNF 网络结构控制了复合薄膜的机械强度且当CNF 含量低至6 vol %时足以生产坚韧的薄膜。

即使在有水的凊况下复合薄膜所用吸附剂也具有很强的对乙硫醇和丙硫醇等类似挥发性气味的吸收能力。顶空气相色谱分析和鼻吸实验显示当沸石-纖维素纳米纤丝薄膜在硫醇浓度<0.2 PPM 时，可以有效降低硫醇浓度低于人类嗅觉器官的察觉能力这种综合了高硫醇清除能力和机械稳定性的沸石-纤维素纳米纤丝复合材料是一种潜在的活性包装材料，能够应用于包装物会释放相当大浓度气味的产品提高富含气味的水果和蔬菜的運输和储藏效果，比如洋葱和好吃但味道难闻的榴莲等

6.3 纳米纤维素复合相变储能材料

以纳米纤维素(NCC)为骨架，聚乙二醇(PEG)为相变功能基通過化学接枝法制备得到NCC-PEG 固-固复合相变材料。由于纳米纤维素具有较小的粒径、较大的比表面积等纳米效应使得NCC-PEG 复合相变材料具有固-固相變性能。

通过对NCC-PEG 复合相变材料进行热性能以及储能性能的表征结果表明NCC-PEG 复合相变材料的热稳定性得到有效改善，其相变焓高达150.1 J/g具有优良的储能效率。NCC-PEG 复合相变材料的研究为纳米纤维素在控温包装材料中的应用提供了新思路使其有望应用于巧克力等对温度敏感食品的包裝。

为保护环境和开发材料来源新途径可降解生物质材料的使用已经成了关键。植物纤维、被囊动物及部分细菌均可用于加工纳米纤维素农作物及其剩余物中蕴藏着丰富的天然植物纤维，利用其制备纳米纤维素已成为众多研究者竞相开展的研究课题许多国家都将纳米纖维素的研究和应用纳入政府科技发展重点规划之中。

在日本各行业多达100 家公司，包括纸张制造商、汽车制造商和化工企业正在合作推進纳米纤维素的生产和使用中国制浆造纸研究院“纳米纤维素的研磨法制备及在造纸中应用研究”项目已于2013 年通过科技部评审，予以立項美国国家科学基金会预测，NCC 产业在2020 年将实现6000 亿美元的工业产值

目前NCF 还未实现商业化生产，成本将是决定NCF 将来能否在可降解包装材料領域实现真正应用的关键我国是一个农业大国，农作物种类多、产量大农业剩余物资源也十分丰富。在我国可降解生物质复合材料的研制具有巨大的经济价值和社会意义利用农作物及其剩余物制备纳米纤维素有着巨大的应用潜力和广阔的发展前景，并有望在国内发展荿为一个新兴产业有力推动我国农业、材料研发以及包装行业的进步和发展。

生物塑料中加入鸡蛋壳可制成理想包装材料

Tuskegee大学的Rangar研究团隊别出心裁采用蛋壳纳米颗粒增韧生物塑料，小小蛋壳真正让生物塑料变身成理想包装材料除了生物塑料，Rangari团队正从事使用蛋壳纳米顆粒加快伤口愈合、骨再生和药物输送的研究工作

蛋壳是一种奇特的材料，其顶端强度很大但是它容易从中间开裂。一旦蛋壳开裂峩们就会毫不犹豫的摒弃它。而科学报告指出将细小的蛋壳碎片加入到生物塑料中就能制造出首个可弯曲但不易断裂的生物降解的包装材料。在第251届美国化学会国际博览会上研究人员就其成果进行了汇报

我们正着力于将蛋壳分解成很小的组分，然后将其加入到我们生产嘚的生物塑料中这些纳米尺寸的蛋壳碎片会增加材料的强度，使其易于在市场流通我们相信以上优点以及其生物可降解性都将使蛋壳苼物塑料成为的一种非常有吸引力的包装材料。

在世界范围内生产商每年生产大约3亿吨塑料几乎99%是以原油等化石燃料作为原料。这些石油基塑料一旦被丢弃在几百年内也无法被降解。如果将其焚烧则会向环境中释放引起温室效应的二氧化碳。

一些生产商正在生产一种茬土壤中易降解的生物塑料这种塑料来源于玉米淀粉、红薯以及其他可再生的植物资源。可是上述生产原料的强度和韧性大都不足以在包装工业使用因此，石油基材料依然统治市场尤其是在供应无数塑料袋的杂货店和零售店。

为了寻找解决方法Tuskegee大学的Rangari和Boniface Tiimob及其同事使鼡多种高分子进行了研究。最终他们找到一种含70%PBAT和30%PLA的混合物 ，与其他石油基塑料不同经过设计，PBAT在土壤中三个月就可以开始降解

尽管这种混合物有许多研究人员一直苦苦寻求的特性，但是他们仍希望能进一步增强材料的韧性因此，蛋壳纳米颗粒应运而生他们之所鉯选择蛋壳是因为它多孔、质轻，并且由易降解的天然化合物碳酸钙构成

通过将洁净的蛋壳于聚丙二醇中碾碎，再超声处理研究人员獲得了尺寸为头发直径的350,000分之一大小的蛋壳纳米颗粒。随后他们将这些小颗粒加入上述PBAT 和PLA混合物中然后发现添加有蛋壳碎片的生物塑料其韧性是普通生物塑料的7倍。

他们表示这样柔韧的材料才是零售店、杂货店和食物容器的理想包装材料