源于食品加工副产物纳米纤维素晶体的制备及其在食品中的应用

近年来,作为一种环境友好材料——纳米纤维素,其制备及在材料、食品、化工、医药等领域的应用备受人们关注,其中纳米纤维素晶体具有高长径比、高比表面积、高结晶度、高机械强度和良好的热稳定性等优良特性。在介绍纳米纤维素晶体制备方法的基础上,对源于食品加工副产物纳米纤维素晶体的理化特性(形貌、结晶度、稳定性等)及主要应用方面(作为食品包装材料增强剂、Pickering乳液稳定剂、食品配料等)进行了全面综述,并对纳米纤维素晶体研究存在的问题及今后的发展方向进行了展望。     

不同种类纳米纤维素在食品领域的应用研究进展

纤维素是自然界中含量最为丰富的天然高聚物，因其可再生、可降解等优良特性被广泛应用于不同领域。文章概述了纳米纤维素的种类，包括纤维素纳米晶、纤维素纳米丝、球形纳米纤维素、纤维素纳米片；同时对国内外在纳米纤维素的制备方法和工艺流程方面的文献进行了汇总与例举；并重点介绍了纳米纤维素在食品领域中的广泛应用，包括食品包装材料、乳液稳定剂、功能性食品成分、3D打印技术等用途，以此为纳米纤维素的开发与利用提供参考。     

植物基纳米纤维素在食品3D打印中的应用

3D打印技术通过逐层添加物料的方式实现特定结构物体的快速成型,可根据需求实现对原料组成和成品空间结构的个性化定制,在食品领域具有广阔发展潜力。大多数食品原料不具备可打印性,这制约了用于3D打印的食品原料的来源和种类,限制了3D打印技术在食品行业的应用规模。植物基纳米纤维素来源广泛,具有优异的机械性能和流变特性,能够增强物料的可打印性,是3D打印的理想原料。明确植物基纳米纤维素的功能特点,制备的3D打印墨水特性以及在食品3D打印中应用现状,对充分利用新兴加工技术和新食品原料尤为重要。本文重点介绍植物基纳米纤维素结构特点及与3D打印相适应的功能特性,包括高机械强度,易表面改性,适于打印的流变特性以及较好的生物安全性。在分析凝胶和乳液两种形式的植物基纳米纤维素打印墨水特性和用途的基础上,总结其在食品添加剂、食品包装材料、食品新鲜度指示器、功能物质载体等相关食品领域的应用现状,并展望未来制备新兴功能食品和智能食品包装的前景,以期为相关技术发展提供参考。     

纳米技术在世界范围内食品工业中的应用

介绍了纳米技术在世界范围内食品工业中的应用,主要内容包括采用纳米技术制造食品、食品的纳米包装材料、食品的纳米标签和使用纳米技术监控食品、食品的纳米添加剂、应用纳米技术运输食品中的活性物质。     

纤维素稳定Pickering乳液的研究进展及在食品领域的应用

纤维素作为一种可再生资源,具有来源广泛、绿色环保、可生物降解性、生物相容性等优点。研究发现,由固体颗粒作为稳定剂制备的乳液较传统表面活性剂稳定的乳液具有更高的稳定性,而纤维素凭借其生物相容性、来源广、绿色环保等优点,成为一种良好的Pickering乳液稳定剂,同时纤维素作为一种天然的可食用膳食纤维,在食品领域中具有广阔的应用前景。本文综述不同种类纤维素稳定Pickering乳液的特点,介绍不同处理方式赋予纳米纤维素稳定Pickering乳液不同的性能,并对纳米纤维素基乳液在制备食品级高分子材料、制备新型低热量食品、输送生物活性物质及辅助消化等食品领域的应用进行叙述,为拓宽纤维素基Pickering乳液应用提供参考。     

细菌纤维素特性及其应用

细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC),是由细菌产生的胞外产物,因由细菌产生,故其命名为细菌纤维素。细菌纤维素因其具有高持水性、高结晶度、超细纳米纤维网络、高弹性模量和抗拉强度等独特的性质,而被广泛地应用在食品及医学中。本文综述了细菌纤维素在食品、新型伤口敷料、人体组织材料、人工角膜和心脏瓣膜、药物结合或释放以及医用产品开发新兴领域的应用和发展前景。细菌纤维素生产出的产品不仅口感美味,而且作为健康食品,可降低人体胆固醇而拥有保健价值。医学方面期望细菌纤维素能够依据其独特的性质在更广泛的领域得到长足发展。相信在不久的将来,日益完善的生产技术能让细菌纤维素更好地为人类服务。     

纤维素纳米化处理技术研究现状

纳米纤维素因具有可再生、易改性以及优异的机械性能,在众多领域具有广阔的应用前景。植物来源的纳米纤维素主要包括纤维素纳米晶体和纤维素纳米纤维,本文主要介绍了以农副产品为原料的纤维素纳米化处理技术及其分类,包括制备纤维素纳米晶体的经典无机酸水解法以及有机酸水解法、低共熔溶剂法和离子液体法等新型制备方法。此外,还介绍了制备纤维素纳米纤维常用的预处理手段和制备方法,预处理方法包括以2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基氧化为代表的氧化法预处理以及酶法预处理;制备方法包括高压均质、精细研磨、高强度超声和高压微射流等技术。最后,对现行纤维素纳米化处理技术中存在的问题进行综合分析,并探讨了其未来研究需求,以期为纳米纤维素的绿色高效生产提供理论参考。     

食品纳米材料的研究进展

近年来,食品纳米材料的研究已成为食品研究领域的一个热点,主要集中在纳米分散体、纳米薄膜、纳米纤维等材料的研究,具有很好的工业应用前景.但鉴于其安全性,世界各国对食品纳米技术应用也做出了相应的规定.     

氨基纳米纤维素的制备及其抗菌应用研究进展

良好的生物相容性和可降解性使纳米纤维素成为一种绿色材料,并广泛用于食品和化工等领域,将纳米纤维素进行氨基化改性得到的氨基纳米纤维素保留了纳米纤维素的优点,而且纤维表面的正电荷还增加了材料的抗菌性能,可应用于生物医药等领域。本文从纳米纤维素的制备入手,探讨了几类常见的纳米纤维素在制备方法和形貌尺寸等方面的特征和差异;重点介绍了纳米纤维素的氨基化改性方法,包括常用的氨基化试剂和改性工艺;最后综述了氨基纳米纤维素的抗菌机理和在抗菌材料中的应用。     

纳米酶在食品保鲜中的应用

具有优异广谱抗菌特性的纳米酶,为解决由微生物引起的食品腐败问题提供了一种全新策略。纳米酶可在生理环境中催化相应的底物而产生活性氧,因其制备简便、成本低、催化效率高,易于规模化生产和稳定性高等优点,故在食品保鲜领域具有广阔的应用前景。本文综述纳米酶的分类,包括金属或金属氧化物基纳米酶、碳基纳米酶、聚合物基纳米酶及其它材料,调控纳米酶抗菌活性的主要因素(大小、形态、涂层及改性、组成成分等),为如何设计高效抗菌纳米酶提供了参考。本文还阐述纳米酶在食品保鲜中的应用,包括纳米酶基抗菌薄膜应用及其在检测食品中细菌污染水平中的应用。由于其广谱抗菌特性和可忽略的生物毒性,抗菌纳米酶能降低食品工业中微生物的危害,而且有助于控制食品生产及加工中的交叉污染问题,对保障食品安全,促进食品工业健康可持续发展具有十分重要的现实意义。总而言之,抗菌纳米酶有望成为一种新型的抗菌剂和/或策略,在食品保鲜中展现出广阔的应用前景。     

Nanocellulose in green food packaging

The development of packaging materials with new functionalities and lower environmental impact is now an urgent need of our society. On one hand, the shelf-life extension of packaged products can be an answer to the exponential increase of worldwide demand for food. On the other hand, uncertainty of crude oil prices and reserves has imposed the necessity to find raw materials to replace oil-derived polymers. Additionally, consumers' awareness toward environmental issues increasingly pushes industries to look with renewed interest to “green” solutions. In response to these issues, numerous polymers have been exploited to develop biodegradable food packaging materials. Although the use of biopolymers has been limited due to their poor mechanical and barrier properties, these can be enhanced by adding reinforcing nanosized components to form nanocomposites. Cellulose is probably the most used and well-known renewable and sustainable raw material. The mechanical properties, reinforcing capabilities, abundance, low density, and biodegradability of nanosized cellulose make it an ideal candidate for polymer nanocomposites processing. Here we review the potential applications of cellulose based nanocomposites in food packaging materials, highlighting the several types of biopolymers with nanocellulose fillers that have been used to form bio-nanocomposite materials. The trends in nanocellulose packaging applications are also addressed.     

纳米纤维素的制备及其在食品领域中的应用研究进展

纤维素是地球上含量最为丰富的天然有机聚合物。纳米纤维素一般以高等植物、海藻及微生物由来的天然纤维素为原料,运用酸水解、机械处理、氧化处理及酶降解等纳米化工艺而制备。原料与制备技术对于产物的微观形态、化学结构与聚集态结构影响显著。纳米纤维素的理化结构赋予其独特的宏观性质以及功能特性;加之可再生、可生物降解、安全性高等优势;近年来,纳米纤维素在食品包装、食品添加剂以及功能性食品中的应用研究方兴未艾,并已取得显著进展。本文对国内外在纳米纤维素的制备工艺、结构性质及其在食品领域的应用相关研究成果进行梳理总结,以期为基于纳米纤维素的食品科技研发工作提供参考。     

金属有机框架材料在食品包装中的应用

随着食品工业的发展,食品安全问题引起人们的广泛关注。金属有机框架（metal-organic frameworks,MOFs）是一类具有独特物理和化学性质的功能材料,其具有多孔结构以及显著的抗菌性能,因此在食品保鲜方面显示出良好的应用前景。在食品包装领域,MOFs可以延长食品的保质期并延缓贮藏期食品品质的劣变,提高食品包装材料的性能。本文综述MOFs作为抗菌剂、氧清除剂和乙烯清除剂在食品包装中的应用,介绍MOFs在食品包装领域的应用前景及面临的问题,旨在为MOFs在食品包装中的应用提供参考。     

基于壳聚糖的抗氧化复合材料制备及其在食品包装中的应用

本文以壳聚糖为主体材料,在其侧链接枝天然的具有抗氧化作用的芳胺类化合物腺嘌呤来增加它的抗氧化活性,并选用具有更高长径比的纳米纤维素掺杂制备高强度的改性壳聚糖复合膜。通过红外光谱、核磁共振碳谱和元素分析对改性壳聚糖进行结构鉴定,证明了腺嘌呤的接枝成功。抗氧化实验结果表明,腺嘌呤改性后的壳聚糖膜抗氧化活性得到显著提升,DPPH自由基清除率能达到72.20%,而纳米纤维素的掺杂增加了壳聚糖膜的机械性能和尺寸稳定性,MCBC-CNF-2膜的拉伸强度能达到65.06MPa,吸水率和溶胀率分别仅为36.20%和6.06%,尽管随着纳米纤维素掺杂量的增加,改性壳聚糖膜的抗氧化活性有所降低,但MCBC-CNF-2膜的DPPH自由基清除率仍能达到54.20%。这种全生物质膜科生物降解并且成本较低,有望应用于食品包装材料。     

新型食品包装材料的发展概况及趋势

食品包装是食品的外部保护, 可以防止食品免受外界因素的影响而发生感官或营养成分的变化。传统的食品包装材料不仅会给环境带来巨大压力, 而且从食品包装迁移至食品中的化学物质也会给食品安全和质量带来负面影响。随着人们对食品包装材料的安全性越来越关注, 很多新型的食品包装材料成为研究热点。本文对几种具有较大应用前景的可降解材料、可食材料进行了综述, 包括天然高分子材料、微生物合成高分子材料、聚乳酸(poly lactic acid, PLA)等新型食品包装材料的研究现状和亟待解决的问题, 简要介绍了活性包装和智能包装的发展, 并对未来食品包装的发展趋势提出方向。     

静电纺蛋白质和多糖纳米纤维及其在食品行业的应用进展

静电纺丝技术是一种简单且有效地制备纳米纤维的方法,所得纳米纤维具有纤维直径可控、孔隙率高及比表面积大等优良特性,在生物医学、过滤材料、传感器、酶固定化及食品包装等领域具有良好的应用前景。应用于食品行业的电纺纳米纤维必须生物相容性好、毒性低且可生物降解,故目前常采用蛋白质和多糖等天然聚合物进行静电纺丝。本文主要综述了含蛋白质(大豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白、乳清蛋白等)或多糖(壳聚糖、透明质酸、淀粉、普鲁兰多糖等)电纺纳米纤维的制备过程、电纺过程中各主要因素对纤维形貌的影响,所得纳米纤维的特性及其在食品行业,包括抗菌保鲜、抗氧化和控制释放等方面的潜在应用,并展望了静电纺蛋白质和多糖纳米纤维未来的研究方向。     

影响食品射频/微波介电特性的因素及影响机理分析

了解食品的射频- 微波介电特性,对于充分利用电磁能加热食品及研发食品成分传感器具有重要意义。为了给国内食品射频- 微波介电特性领域的研究提供借鉴,本文在介绍常用食品介电特性参数和介电极化机理的基础上,综述电信号的频率、食品温度、主要成分(水、盐和脂肪)以及容积密度对食品物料射频- 微波介电特性的影响规律,分析影响机理,并指出今后的研究方向。     

食品原料在我国功能性食品中的应用研究进展

功能性食品（又称保健食品）在法规上被认为是一种食品。因此,食品原料在功能性食品中应当被广泛应用。这里所说的食品原料包括普通食品、食品添加剂以及新食品原料。本文以国家食品药品监督管理总局数据查询网站为数据源,对2005-2013年审评通过的所有功能性食品原辅料进行了统计,对普通食品原料、食品添加剂和新食品原料在这些产品中的应用频率进行了计算。统计结果表明：在2005-2013年期间审评通过的所有功能性食品中,只有数量有限的普通食品原料被使用,食品添加剂多是在辅料中被使用,新食品原料在功能性食品原料中的应用比例较高。对此现象,本文参照了国内外相关研究工作的进展对其成因进行了初步分析,提出了改进建议,并对食品原料的应用前景作了适当预测。     

基于纳米纤维素的电催化与储能材料的研究进展

纳米纤维素是由植物纤维或细菌制备的新型生物质纳米材料,具有高比表面积、优异的物理化学性能、良好的生物相容性.由于纳米纤维素的诸多优点,可发展其在电催化及储能材料中的应用.本文主要介绍了不同种类纳米纤维素的制备方法,以及纳米纤维素基复合材料在电催化与储能材料中的研究进展,并对其应用前景进行了讨论.     

Aggregates-based fluorescence sensing technology for food hazard detection: Principles,improvement strategies,and applications

Aggregates often exhibit modified or completely new properties compared with their molecular elements, making them an extraordinarily advantageous form of materials. The fluorescence signal change characteristics resulting from molecular aggregation endow aggregates with high sensitivity and broad applicability. In molecular aggregates, the photoluminescence properties at the molecular level can be annihilated or elevated, leading to aggregation-causing quenching (ACQ) or aggregation-induced emission (AIE) effects. This change in photoluminescence properties can be intelligently introduced in food hazard detection. Recognition units can combine with the aggregate-based sensor by joining the aggregation process, endowing the sensor with the high specificity of analytes (such as mycotoxins, pathogens, and complex organic molecules). In this review, aggregation mechanisms, structural characteristics of fluorescent materials (including ACQ/AIE-activated), and their applications in food hazard detection (with/without recognition units) are summarized. Because the design of aggregate-based sensors may be influenced by the properties of their components, the sensing mechanisms of different fluorescent materials were described separately. Details of fluorescent materials, including conventional organic dyes, carbon nanomaterials, quantum dots, polymers and polymer-based nanostructures and metal nanoclusters, and recognition units, such as aptamer, antibody, molecular imprinting, and host–guest recognition, are discussed. In addition, future trends of developing aggregate-based fluorescence sensing technology in monitoring food hazards are also proposed.