智能且可持续的新型食品包装材料,将有害微生物挡在包装外

发布者:bpadmin
发布时间:2022-01-17 10:50
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城农获悉——来自新加坡南洋理工大学和美国哈佛大学公共卫生学院的研究团队研发出了一种“智能”食品包装材料。这种新材料可被生物降解,可持续生产,并能杀死对人体有害的微生物;还可以将新鲜水果的保质期延长两到三天。



这种新型防水食品包装是由一种玉米醇溶蛋白(Zein)、纤维素、醋酸和其他天然提取的生物聚合物,通过静电纺丝技术制成的;并加入了天然抗菌化合物,包括百里香精油和柠檬酸。其主要成分玉米醇溶蛋白Zein是从玉米蛋白粉中生产的,而玉米蛋白粉是加工玉米淀粉,榨油以及生产乙醇的副产品。

在实验中,这种新型包装材料可以释放出抗菌化合物,杀死污染食品的常见细菌,如大肠杆菌和李斯特菌,以及真菌。

该包装的设计是只有暴露在额外湿度或细菌存在时才会释放出必要的微量抗菌化合物,确保了包装材料可以被多次使用,并可持续数月之久。它可用于各种产品,包括即食食品、生肉、水果和蔬菜等。在实验中,使用该新型材料包装的草莓在发霉之前可以保鲜7天,而一般的水果塑料盒中的草莓只能保鲜4天。

这项研究结果发表在学术期刊《美国化学学会应用材料与界面》上,是新加坡南洋理工大学与哈佛大学公共卫生学院的可持续纳米技术科学家的合作结果。他们致力于开发无毒和对环境安全的纳米材料并应用在农业和食品的尖端领域,并以此促进可持续食品技术解决方案,以应对行业中一些紧迫的重大挑战。

从实验数据来看,这种新包装材料也许将成为食品工业包装的一种更好选择,因为在对抗食源性致病菌方面表现出了优越的抗菌性。根据该研究团队的说法,这种包装可以应用于现在市面上的各种食品,如鱼、肉、蔬菜和水果;而且,只有当细菌或较高湿度条件下,才会“智能地”释放抗菌化合物,从而将致病危害降至最低。

众所周知,从石油中提取的合成塑料的最大用途就是包装材料,而且还在不断增长,其中用于食品的包装塑料占污染环境的塑料垃圾的大部分。以“花园城市国家”新加坡为例,包装是其垃圾的主要来源。根据新加坡国家环境局的数据,2018年该国处置的176万吨垃圾中,三分之一是包装垃圾,一半以上是塑料(55%)。

一旦在扩大规模后,这种智能食品包装材料可有望作为塑料替代品,并具有潜力在全球范围内减少非生物降解塑料的使用,促进可持续的农业食品系统。

食品安全和食物浪费不仅农业食品行业的恒久痛点,也已经成为我们这个时代的主要社会挑战,对公共健康和经济造成了巨大的影响。提高食品安全、减少食物变质和浪费的最有效途径之一是开发高效、可生物降解、且无毒的食品包装材料。在这项研究中,研究人员使用了天然的衍生化合物,包括生物聚合物、无毒溶剂和天然抗菌成分,并开发出了可扩展的系统来合成智能抗菌材料。相比较于传统塑料包装,新型材料不仅可以提高食品安全和质量,还可以消除对环境和健康的危害。

随着越来越多的食品生产商寻求提高食品生产能力,意味着包装数量将同步增加,而改用这样的新材料将帮助农业食品企业产生双倍的积极影响,对行业很有好处。我们期待着这类新材料能早一天商业化。新加坡南洋理工大学与哈佛大学的研究团队希望能与一家工业合作伙伴扩大他们的技术规模,目标是在未来几年内实现商业化。目前,该团队还在致力于开发其他基于生物聚合物的智能食品包装材料。
文章来源: Zeynep Aytac, Jie Xu, Suresh Kumar Raman Pillai, Brian D. Eitzer, Tao Xu, Nachiket Vaze, Kee Woei Ng, Jason C. White, Mary B. Chan-Park, Yaguang Luo, Philip Demokritou. Enzyme- and Relative Humidity-Responsive Antimicrobial Fibers for Active Food Packaging. ACS Applied Materials & Interfaces, 2021; 13 (42): 50298 DOI: 10.1021/acsami.1c12319
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