综述：电纺丝技术在纳米材料合成中的创新及其在活性食品包装领域的应用

这篇综述系统阐述了电纺丝技术（Electrospinning）在纳米纤维制备中的原理、参数优化及表征方法，重点探讨了其通过封装抗菌剂（如精油）、抗氧化剂等功能成分在活性食品包装（Active Food Packaging）中的应用，包括智能包装传感器、生物可降解聚合物（如PLA/PCL）及控释机制（如pH/湿度响应），为解决全球40%的采后损失提供了创新方案。

　　

电纺丝技术原理与材料选择

电纺丝技术利用高压静电场将聚合物溶液或熔体拉伸成直径50-1000 nm的纤维，其核心机制包括泰勒锥形成、射流拉伸和溶剂挥发。常用材料涵盖合成聚合物（如聚乳酸PLA、聚乙烯醇PVA）和天然聚合物（如壳聚糖、明胶）。研究证实，15 wt%丝素蛋白与5 wt%聚环氧乙烷（PEO）以4:1混合时可形成无珠纤维，而电压从10 kV升至15 kV可使纤维直径减小23%。

技术革新：从共轴到无针电纺

共轴电纺（Coaxial Electrospinning）可实现核壳结构封装，如百里香酚（Thymol）以聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）为壳层时，封装效率达90%。乳液电纺则通过高速均质化处理疏水-亲水混合物，例如β-胡萝卜素（Beta-carotene）与大豆分离蛋白（SPI）复合物在PVA基质中形成抗氧化纤维。无针电纺（Edge Electrospinning）通过多孔转盘实现高产，21 kV电压下13%明胶溶液可制备334 nm纤维，拉伸强度提升40%。

精油封装与控释机制

β-环糊精（β-CD）因其疏水空腔成为精油（如1,8-桉叶素）的理想载体，与聚乙烯醇（PVA）复合后挥发性成分保留率从20%提升至70%。释放机制包括：

1. 扩散控释：遵循菲克定律，如PLGA-百里香酚体系70小时实现100%缓释；
2. 刺激响应：pH敏感型壳聚糖纤维在酸性环境中（pH 4）肉桂醛（Cinnamaldehyde）释放量达6.262 μg/mg，是中性环境的3倍；
3. 降解控释：聚己内酯（PCL）纳米纤维通过酶解实现抗氧化肽的14天持续释放。

食品保鲜应用实证

• 抗菌活性：负载1,8-桉叶素的PVA-壳聚糖纤维对李斯特菌（Listeria）抑制率达81%，草莓货架期延长6天；
• 抗氧化屏障：迷迭香提取物（Rosemary Extract）在PVA纤维中保留88%多酚，FRAP值达155 μmol TE/g；
• 智能指示：紫甘薯花青素（Anthocyanin）纳米纤维在pH 2-12间呈现红-蓝变色，可实时监测鱼肉新鲜度。

挑战与未来方向

当前瓶颈包括溶剂毒性（如三氟乙酸）、纤维均匀性控制（直径变异系数>15%）及规模化生产难题。美国环保署（EPA）警示部分纳米材料可能引发细胞氧化应激（Oxidative Stress），而欧盟法规No 10/2011尚未明确纳米包装迁移限值。未来趋势聚焦于全生物基材料（如纤维素纳米晶须）与AI驱动的参数优化系统开发。

（注：全文数据均引自原文实验，未添加外部结论）