综述：细菌纤维素的改性及在食品包装中的应用

本综述系统总结了细菌纤维素（BC）在食品包装领域的功能化改性策略与应用前景，重点涵盖物理、化学及生物改性手段赋予BC抗菌、紫外（UV）屏蔽、吸附及机械增强等特性，并探讨其在活性保鲜与智能包装中的创新应用，为开发绿色高效的高性能食品包装材料提供理论依据与技术方向。

　　

Functional modification of BC

基于改性发生的主要阶段和位点，BC的改性可分为原位改性和非原位改性。过去10年中与食品包装相关的BC研究热点如图1所示。原位改性是在BC生长的最初阶段，通过调控发酵条件和添加功能性物质，使其在合成的同时完成结构修饰的过程。这种方法能有效将功能组分嵌入BC的三维纳米纤维网络中，显著提升其性能。例如，通过调节培养温度、氧气浓度和菌种类型，可调控BC的纳米纤维排列和孔径分布；而在培养基中添加抗菌剂（如纳米银）或抗氧化剂（如茶多酚），可直接合成具有功能特性的BC复合材料。

非原位改性则是在BC合成后，通过物理、化学或生物方法对其表面或体相进行功能化修饰。物理方法包括超声处理、高压均质和等离子体处理，可改变BC的纤维形貌和表面能；化学方法主要利用BC表面丰富的羟基，通过酰胺化、双键加成和希夫碱形成等反应引入活性分子，赋予BC抗菌、UV防护、可控润湿性和高效吸附等特性；生物方法则涉及酶法修饰或微生物共生培养，具有绿色高效的优点。值得注意的是，改性过程可能引入潜在食品安全风险，如化学交联剂的残留或纳米颗粒的迁移，需在应用中严格评估。

Application of modified BC in food packaging

改性BC在食品包装中的应用不仅体现在通过改善屏障性能和机械强度以适应食品的生理特性，更重要的是通过整合抗菌剂、抗氧化剂等活性物质，提升食品的贮藏品质并延长货架期。例如，负载柠檬醛或尼辛的BC薄膜能显著抑制肉类和水果中的微生物生长；而添加迷迭香提取物的BC涂层可有效延缓油脂氧化。

智能包装是另一重要应用方向。通过负载pH响应指示剂（如花青素、姜黄素），BC包装被赋予实时监测食品品质的功能。例如，花青素在不同pH下呈现颜色变化，可直观反映肉类或乳制品的腐败程度；而嵌入碳量子点的BC薄膜能通过荧光变化监测包装内气体成分（如O₂、CO₂）的变化。这类智能包装系统为食品新鲜度提供了可视化、实时化的监控手段，极大提升了食品安全管理水平。

Conclusions and outlook

如前所述，改性BC在食品包装领域展现出独特优势。通过物理或化学策略，BC可成功获得抗菌、紫外屏蔽和金属离子吸附等多种新功能，同时保持其高结晶度、生物可降解性和纳米纤维网络等原始特性。研究表明，改性BC对水果、肉类和多相加工食品具有良好的保鲜能力，能有效延长食品保质期，具有巨大的实际应用潜力。

未来发展方向包括：开发绿色、高效、安全的大规模改性技术，以降低生产成本和环境影响；深入评估改性BC材料与食品接触时的迁移行为和生物安全性；探索BC智能包装与物联网（IoT）技术的集成，实现食品品质的云端监测与追溯。这些突破将推动BC基材料从实验室研究走向商业化应用，为可持续食品包装系统提供核心材料支撑。