天然复合物涂层增强纤维素纸的耐油与抗菌性能及其在环保蛋糕包装中的应用

针对传统蛋糕包装材料环境危害大、纤维素纸耐油抗菌性差的问题，研究人员开发了由海藻酸钠(SA)、Ca2+和肉桂醛(CIN)组成的天然涂层体系。通过调控SA-Ca2+螯合动力学获得均质溶液，使涂层纸耐大豆油时间超24小时，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌圈分别达28/34 mm，同时提升机械性能与紫外线阻隔能力，为食品包装提供了可降解替代方案。

　　

论文解读

蛋糕包装行业长期依赖石油基材料，虽成本低廉却造成严重环境污染（Geyer等，2017）。纤维素纸虽可降解，但先天不足——遇油脂易渗透、抗菌性差，而氟化物涂层又可能产生有害副产物（Begley等，2008）。更尴尬的是，现有替代方案如聚乙烯或聚乳酸(PLA)要么难降解，要么需堆肥条件（Li等，2019）。如何破解这个"环保与功能不可兼得"的死结？齐鲁工业大学（山东省科学院）的王芳团队在《Food Chemistry》上交出了一份绿色答卷。

研究人员祭出三大天然法宝：海藻酸钠(SA)作骨架，Ca²⁺当"分子胶水"，肉桂醛(CIN)扮"抗菌卫士"。关键技术在于：1）通过滴加CaCl₂并高速剪切，破解SA-Ca²⁺螯合不均难题；2）利用SA-Ca²⁺形成的"蛋盒结构"缓释CIN；3）采用Kit数法（12级）和抑菌圈实验量化性能。

Chemicals and materials
选用M/G比为1:1的SA（149-157 kDa）与95%纯度CIN，通过FTIR验证结构（图S1）。

The coated paper preparation process
20 mg/mL SA溶液与20 mM CaCl₂逐滴螯合，形成均质涂层液。关键创新在于通过控制Ca²⁺浓度和剪切力，使氢键网络有序排列，从而提升耐油性。

Results

1. 耐油性：在30-120℃均保持Kit数12级，大豆油抵抗时间突破24小时；
2. 抗菌性：对E. coli和S. aureus抑菌圈达28/34 mm，归功于CIN的苯环和醛基协同作用；
3. 多功能性：抗紫外线（阻隔高能蓝光）、抗氧化（DPPH清除率提升）、透气性平衡；
4. 蛋糕保鲜实验：成功阻断油脂渗透和微生物繁殖。

Conclusions
这项研究实现了三重突破：1）建立SA-Ca²⁺均质化制备新工艺；2）首创SA-Ca²⁺-CIN三元天然涂层体系；3）同步解决耐油、抗菌、抗氧化等食品包装核心需求。特别是CIN的引入，使材料兼具"盾牌"（物理阻隔）和"长矛"（化学杀菌）功能。该成果为《"十四五"生物经济发展规划》中绿色包装材料研发提供了可产业化的技术路径，其采用的QUTJBZ项目（2024ZDZX01）资助模式，也展现了产学研协同创新的示范价值。