用于食品包装应用的新生物纳米复合材料

纳米技术显着提高了材料的性质。到2020年，他们的营业额可能占世界经济至少3000亿美元的营业额。考虑到这一全球趋势，可以预期纳米技术将为新包装材料的发展提供主要推力。

在这种情况下，艾哈迈德M. Youssef等人。，吉萨国家研究中心（埃及），已经撰写了一篇文章（碳水化合物聚合物193,2018,19），其概述了生物纳米复合材料用于食品包装材料。众所周知，术语“纳米技术”是指尺寸小于100nm的结构，装置或材料的制备和表征。当材料的尺寸低于该阈值时，材料特性与较大规模的相同材料的材料显着不同。

由于它们的纳米尺寸，纳米复合材料具有极高的表面积至体积比，其表面反应性非常高。因此，通过加入它们 - 即使在非常小的 - 对于相容的聚合物中，纳米材料也会导致巨大的财产变化。如果生物聚合物用作基质，则可以获得具有优异屏障，机械，耐热性和生物降解性的生物纳米复合材料，提供比纯生物聚合物更高的性​​能。

因此，纳米材料导致食品包装领域的重要改进，也适用于智能和活性材料的更具创新性应用。目前，最常见的生物纳米复合材料是含有基于粘土，木质素，纤维素，多糖和银纳米颗粒的纳米填充物的生物聚合物，如下所述。

• 粘土生物纳米复合材料。最近，鉴定了用聚酰胺6获得非常均匀的生物纳米复合材料的可能性和非常低的百分比（4重量％）的有机改性的纳米粘土。与机械电阻，屏障性能和热稳定性方面，这种新材料与纯聚合物相比，具有更好的性能。其他有前途的生物纳米复合材料含有具有层状结构的纳米粘土，例如蒙脱石和高岭石。由于存在产生非常曲折的扩散路径的粘土层，这些复合材料具有非常高的阻挡性能，因此可以有效地停止气态分子的路径。
• 木质素生物纳米复合材料。已经描述了含有少量改性木质素纳米粒子的聚乙烯醇的复合材料的制备，其中颗粒在聚合物基质中均匀分布。可以看出，即使在低浓度下，纳米蛋白也显着影响最终复合材料的性质。特别地，纳米大小的木质素颗粒被认为比纯木质素“传统”在增加聚乙烯醇的热性质时更活跃，随着所得最终材料的耐热性而提高。
• 纤维素生物纳米复合材料由于纤维素的环境可持续性越来越令人意识，这些材料变得越来越受欢迎。特别地，基于从广泛交易的微晶纤维素中提取的纤维素纳米晶体制备新的生物纳米复合材料。由于纤维素纳米晶体中的聚合物基质中的优异分散，这些材料是透明的。此外，由于将纤维素纳米晶体添加到聚乙烯醇，观察到屏障的改善和通常对迁移性质进行迁移性质。甚至含有纳米纤维形式的纤维素均用作聚乳液填料。由于纤维素纳米纤维纤维素的厚网来防止气体通过，因此获得了改善的氧气阻隔性能。
  •多糖纳米复合材料。可以将多糖如壳聚糖，羧甲基纤维素和淀粉添加到聚合物中以改善它们的生物降解性和非毒性。不幸的是，多糖对食品包装具有一些阴性特性，即机械性能差和低耐水性。因此，多糖以非常低的量用作纳米填料，以改善环境相容性而不影响材料的功能性质。
• 银纳米粒子生物纳米复合材料。抗微生物聚合物生物纳米复合材料对于抑制包装中的污染微生物的生长非常有用，从而确保食品的保质期和改善的食品安全。特别地，通过将​​银纳米颗粒添加到聚合物中，可以制备具有良好机械，热和屏障性质的膜。透明聚合物基质保持不变。为肉类包装获得了这些新材料的更令人鼓舞的应用。生物活性材料的进一步发展可能导致微调性能，对包装行业非常有趣。例如，纳米传感器将能够向消费者向消费者指示，因为它们会指示暴露于有害条件的水平，例如过量的氧气水平，或不适合食物保存的温度，或者它们可能会指出环境或储存期间的化学变化。这意味着，在将来，基于生物纳米复合材料的包装材料将越来越重要，特别是在可生物降解，耐热，抗微生物和透明包装膜的面积中。在这里描述的纳米材料中，最有前途的是具有层状粘土的粘土，例如蒙脱石和高岭石，以及与银纳米颗粒的粘土。当然，应进一步调查这些材料的使用，考虑到性能，毒性等，例如，将来，应该突出本文所述的其他功能。 Moreover, preparation processes must be improved and, in this context, the compatibility between nanomaterials and polymers will represent the greatest challenge.

参考。Ahmed M. Youssef等。，碳水化合物聚合物193,2018,19