用于储存产品保护的包装材料中的ハロイサイト（酸沸石）纳米管：从载体改性、复合材料工程到保鲜性能
(Haloysite nanotubes in packaging materials for product storage protection: From carrier modification and composite engineering to preservation performance.)
《Journal of Stored Products Research》：Halloysite nanotubes in packaging materials for stored-product protection: From carrier modification and composite engineering to preservation performance
编辑推荐：
•回顾了HNT在活性包装和储存产品保护中的应用•总结了HNT的改性方法、活性物质的加载及释放机制•研究了HNT对包装性能的影响，包括机械性能和阻隔性能•指出了在性能验证、食品安全和放大生产方面存在的挑战引言即使经过加工和包装，储存食品在分销和储存过程中仍然容易发生品质劣化和生物侵
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回顾了HNT在活性包装和储存产品保护中的应用
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总结了HNT的改性方法、活性物质的加载及释放机制
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研究了HNT对包装性能的影响，包括机械性能和阻隔性能
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指出了在性能验证、食品安全和放大生产方面存在的挑战
引言
即使经过加工和包装，储存食品在分销和储存过程中仍然容易发生品质劣化和生物侵害。在干粮中，储存产品中的昆虫可能通过破损的密封处或薄弱区域进入，也可能穿透易受侵袭的包装材料。包装研究评估了多种用于防治储存产品害虫的驱虫剂或杀虫剂材料，例如印度谷蛾（Plodia interpunctella）、红粉甲虫（Tribolium castaneum）、米象（Sitophilus oryzae）和豆象（Callosobruchus chinensis）（Licciardello等，2013；Djebbi等，2024；Prabhakar等，2024）。传统包装提供了必要的物理屏障，但仅依靠这一屏障可能不足以防止昆虫侵害或在长期储存过程中微生物导致的产品变质。因此，能够保留活性物质并以有效速率释放这些物质的包装可以补充物理屏障的作用。（Kim等，2016，2019；Park等，2018；Lee等，2019；Choi等，2022）。
由于活性包装可通过与包装环境的受控相互作用来延长保质期和提高食品安全性，因此受到了关注（Westlake等，2022；Xu等，2025；Amin等，2022；Cheng等，2024）。精油是很有前景的天然活性物质，因为许多精油具有抗菌和驱虫作用（Devi等，2024；Ribeiro-Santos等，2017；Sánchez-González等，2011）。然而，由于其挥发性、低水溶性、对热和氧化的敏感性、在加工或储存过程中的损失以及在高浓度下的不良感官效应，直接将精油 incorporated into 聚合物基质存在限制（Xu等，2025；Devi等，2024；Ribeiro-Santos等，2017）。这些限制可能导致活性物质初期迅速释放随后迅速耗尽。——一种能够改善活性物质保留并调节后续释放的载体可能有助于在储存期间持续提供保护。
铝硅酸盐纳米管（HNTs）是一种天然存在的含铝硅酸盐矿物，具有中空的管状结构，内外表面在化学性质上有所不同。管腔内部主要含有铝醇基团，而外部表面则以硅氧烷基团为主。这种结构和化学上的不对称性使得HNTs能够选择性地吸附物质、在管腔内加载物质，并改变化学性质（Pasbakhsh等，2013；Yuan等，2015；Lvov等，2016；Tharmavaram等，2018）。因此，HNTs既可作为活性物质的载体，也可作为纳米填料，影响包装材料的机械性能、热性能、结晶性能和阻隔性能（Li等，2021；Deshmukh等，2023）。作为纳米载体，HNTs可以将精油和其他生物活性物质保留在管腔内或外部表面，并主要通过扩散作用调节其释放（Liu等，2014；Lvov等，2016；Tharmavaram等，2018；Saucedo-Zú?iga等，2021）。人们研究了真空辅助加载、管腔扩大、表面改性、端部密封和外部涂层等方法来改善加载效果、保持性能或控制释放。然而，过高的初始加载量可能会因薄膜制造过程中的损失而抵消其效果，而过度的保持则可能使释放浓度无法达到有效水平。包装研究表明，加载了精油的HNTs具有抗菌活性和长期的驱虫效果（Jang等，2017；Lee等，2017；Kim等，2016，2019；Saucedo-Zú?iga等，2021）。因此，需要综合考虑加载量、释放量和生物性能之间的关系。
当HNTs被加入聚合物中时，还可能限制链的运动性、促进结晶、改善应力传递并增加渗透路径的曲折度（Liu等，2014；Massad-Ivanir等，2023；Chen等，2018；Tham等，2014；Jia等，2019；Wu等，2013）。这些效应并不总是有益的，因为HNT的聚集和较差的界面粘附性可能会降低材料的强度或产生缺陷，从而损害机械性能和阻隔性能。表面改性可以改善与选定聚合物的相溶性，但其效果取决于改性剂的化学性质、基质组成、HNT浓度和加工条件（Tharmavaram等，2018；Chen等，2018；Krishnaiah等，2017；Guo等，2016）。因此，必须根据预期的包装应用来评估载体的功能和材料的增强效果。
先前的综述从不同的角度探讨了含有HNT的食品包装材料。Li等（2021）讨论了HNTs作为纳米填料和纳米载体在改善薄膜性能和食品保存中的作用。Deshmukh等（2023）综述了HNT在食品包装中的广泛应用，包括HNT的添加、材料性质、迁移和毒性。Kumar等（2024）总结了HNT的改性方法和功能性应用，如抗菌活性、吸收乙烯以及防潮和防气性能，而Pandya等（2025）则关注了多功能HNT-生物聚合物复合材料。这些综述确立了HNTs在食品包装中的广泛相关性。最近的研究还探索了基于生物质的活性食品包装薄膜。玉米淀粉和全天然生物质薄膜已被研究用于抗菌保护和食品保存，后者还表现出抗氧化性和生物降解性。一种可生物降解的智能包装薄膜结合了抗菌能力和pH响应的新鲜度监测功能（Dang等，2025a，2025b，2026）。本文的综述通过将HNT的改性、活性物质的定位与保持和释放、聚合物-HNT相互作用以及储存期间的生物保护联系起来，提供了补充性分析。它区分了将活性物质加载到HNT管腔内的研究和仅仅将HNTs与活性物质共混到材料中的研究，并根据加工条件、测试条件以及包装产品的验证程度来解释所报告的性能。这种组织方式有助于批判性地评估HNT改性在多大程度上有助于包装性能，以及在哪些情况下，如加工损失、过度保持、聚集或界面粘附性较弱等因素会限制其效果。综述考虑了在有包装或储存相关证据支持的情况下的抗菌、驱虫、抗氧化、吸收乙烯和食品保存等功能。主要依据是原始研究文章，而之前的综述用于描述现有研究内容并确定相关研究。对于指定了包装材料、包装产品、目标微生物或储存条件的研究，给予了更高的解释权重。当有数据时，会区分在包装中或在食品储存过程中评估性能的研究与仅限于材料表征或体外测试的研究。非包装研究的纳入仅是为了解释与包装直接相关的负载、传输、表面或界面机制。这些研究的结果并不被视为包装级性能、食品储存效果或食品接触安全性的证据，因为测试条件和报告单位差异很大，所以证据是按照机制和包装应用来组织的。
章节摘要
HNT的结构和性质
铝硅酸盐纳米管（HNTs）是一种天然存在的含铝硅酸盐粘土矿物，属于高岭土类。它们是通过层状铝硅酸盐片层的滚动形成的，与其他高岭土矿物的区别在于其中空的管状结构（Pasbakhsh等，2013；Yuan等，2015；Lvov等，2016）。其化学组成通常表示为Al2Si2O5(OH)4·nH2O。水合后的HNTs通常具有约10 ?的层间距离
使用HNTs加载、保持和释放活性物质
在含有易挥发、易氧化或快速降解物质的包装材料中，活性物质的保持和可控释放非常重要。精油可以提供抗菌、抗氧化和驱虫作用，但直接将其加入聚合物中可能导致加工过程中的损失、储存初期快速释放以及后期储存期间残留浓度不足（Shemesh等，2015；Biddeci等，2016；Lee
将HNTs加入包装聚合物中会影响材料的机械强度、柔韧性、热稳定性和阻隔性能。它们的管状结构、高长径比以及刚性的铝硅酸盐骨架使HNTs能够作为增强填料发挥作用，而其表面化学性质则影响在聚合物基质中的分散性和界面粘附性（Liu等，2014；Idumah等，2019；Wong和Tan，2024；Fu等，2024）。这些效应非常重要
结论
铝硅酸盐纳米管可以作为活性物质的载体和增强或改性的填料，用于包装材料。然而，其实际性能受到HNT结构、表面处理、活性物质保持、聚合物结合方式以及包装配置的影响。因此，仅靠加载能力并不能充分衡量载体的有效性。一个有用的含HNT的材料必须能够保留足够量的活性物质
Si-hoon Jang： 撰写——综述与编辑、原始草稿撰写、可视化、方法学设计、实验实施、数据分析。Su-il Park： 撰写——综述与编辑、监督、方法学设计、概念构建。No-Hyung Park： 撰写——综述与编辑、监督、方法学设计、概念构建。
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究工作的竞争性财务利益或个人关系。
Si-hoon Jang|Su-il Park|No-Hyung Park
