木质素纳米颗粒复合纤维素纳米纤丝薄膜的活性包装功能开发与性能调控

本文推荐：研究者通过真空过滤法将木质素纳米颗粒(LNPs)与纤维素纳米纤丝(CNF)复合，开发出兼具优异机械强度(105-126 MPa)、热稳定性(313-325°C)和氧气阻隔性(2.7-4.4 cc3.m-2.day-1.0.1 MPa-1)的多功能薄膜。LNPs自组装形成的表面结构赋予材料显著UV屏蔽(>87%)和抗氧化活性(8.55-27.89 RSA%)，其迁移量(<60 mg/kg)符合包装材料标准，在树莓保鲜实验中表现优于商业塑料。

　　

Highlight亮点

本研究通过创新性地将木质素纳米颗粒(LNPs)整合入纤维素纳米纤丝(CNF)基质，开发出具有"三重防护"功能的生物基包装材料——不仅能有效阻挡紫外线，还能抑制微生物生长并延缓食品氧化变质。

Materials材料

来自甘蔗渣的木质素(SCB-L)在巴西国家生物可再生实验室(LNBr/CNPEM)中试规模提取，通过超细研磨法制备LNPs；CNFs则采用内切葡聚糖酶辅助研磨从桉树漂白硫酸盐浆中分离获得。所有化学试剂均为分析纯，实验用水为超纯水(18.2 MΩ·cm)。

CNF/LNP film production薄膜制备

研究对比了两种成膜工艺：1)"混合法"——将CNF与LNP共混后过滤；2)"分层法"——先过滤CNF基底再沉积LNP表层。10wt%浓度测试显示，混合法制备的薄膜呈现均匀的深棕色，而分层法则导致明显相分离。通过引入搅拌步骤，显著提高了LNPs在CNF网络中的保留率，这种相互作用使得LNPs在干燥过程中自发在薄膜表面形成功能性保护层。

Conclusions结论

LNPs的负载量调控实现了CNF薄膜功能的精准定制：表面自组装的LNPs贡献了紫外线防护和抗氧化功能，而CNF基体则维持了优异的机械性能和氧气阻隔性。特别值得注意的是，在模拟真实包装场景的树莓保鲜实验中，含10wt% LNPs的复合薄膜使水果货架期延长了2-3天，其性能远超传统聚乙烯包装。迁移测试证实所有样品均符合欧盟食品接触材料标准(<60 mg/kg)，为这类生物基活性包装材料的商业化应用扫清了安全障碍。