納米纖維素復(fù)合材料在食品包裝中的應(yīng)用研究進(jìn)展

欒夏雨,郝站華,盧家慧,石葆瑩,閻瑞香,王玉峰,3*

1(天津科技大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院,天津,300457)2(天津天獅學(xué)院 食品工程學(xué)院,天津,301700) 3(宏觀世紀(jì)(天津)科技股份有限公司,天津,301707)

在過去幾十年中,石油基材料以其成本低、機(jī)械和物理性能良好以及可塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在食品包裝領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-2]。但大多數(shù)石油基材料對(duì)環(huán)境以及海陸生物有害,且會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生負(fù)面影響。隨著保護(hù)生態(tài)環(huán)境,推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展理念的深入,尋找可再生、可生物降解的自然材料來取代石油制品成為了一種趨勢(shì)[3-5]。生物聚合物衍生的生物塑料由于其環(huán)保、可生物降解、無毒和親水性好等優(yōu)點(diǎn),在食品包裝領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[6-8],近年來受到了廣泛關(guān)注。

纖維素是地球上含量最豐富的生物聚合物,來源十分廣泛,可以從天然植物、木材、農(nóng)業(yè)殘留物、工業(yè)廢料、細(xì)菌和藻類中提取[9-11]。納米纖維素作為纖維素的衍生物,具有高抗拉模量、高強(qiáng)度、高表面積和高縱橫比等優(yōu)點(diǎn),是一種極具吸引力的新興納米材料[12-15]。近年來,研究者在利用納米纖維素和生物聚合物制備納米復(fù)合材料方面做出了大量努力,納米纖維素的使用,增強(qiáng)了生物聚合物的強(qiáng)度和阻隔性,增加了其在食品包裝中的適用性。

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本文總結(jié)了納米纖維素的來源和特點(diǎn),討論了納米纖維素復(fù)合材料的制備方法和納米纖維素的摻入對(duì)復(fù)合材料性能的影響,分析了納米纖維素復(fù)合材料的安全性和生物降解性,最后對(duì)納米纖維素復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。以期為納米纖維素的利用和新型包裝材料的開發(fā)提供參考。

1 納米纖維素

納米纖維素作為一種具有納米結(jié)構(gòu)的天然聚合物,因其優(yōu)異的力學(xué)性能、阻隔性、生物相容性、可生物降解等性質(zhì)而受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[16]。自然界中的納米纖維素主要有動(dòng)植物和微生物兩大來源,一種來自于木材、棉花、麥秸等植物的細(xì)胞壁,另一種來自于糖酸醋桿菌、紅茶菌、木醋桿菌等菌類在培養(yǎng)過程中的代謝產(chǎn)物[17]。納米纖維素是將纖維素經(jīng)過一系列處理后變成100 nm以下的單根線性纖維,因此其本質(zhì)依然是纖維素,除了微觀尺寸的差異外,其他性質(zhì)基本與纖維素保持一致[18]。與纖維素一樣,納米纖維素在常溫下不溶于水或一般的有機(jī)溶劑,熱穩(wěn)定性與尺寸、結(jié)晶度、聚合度、基團(tuán)種類等因素有關(guān),在220 ℃以上會(huì)發(fā)生快速熱降解。

同日神、酒神在對(duì)立統(tǒng)一中產(chǎn)生悲劇相似，鬼怪的悲劇也是在對(duì)生命與愛情的執(zhí)著，渴望結(jié)束永生之痛苦的超脫中產(chǎn)生的。他一方面留戀于鬼怪新娘帶來的愛情的、美好的生之喜悅，一方面又因永生陷入無法擺脫的回憶、孤獨(dú)之痛苦。而生之痛苦便是執(zhí)著于個(gè)體、個(gè)人的喜怒哀樂所產(chǎn)生的，鬼怪渴望結(jié)束永生，即是酒神式的擺脫個(gè)體，與自然歸一，得到回歸本質(zhì)的狂喜。拔劍后的鬼怪因此回到了渺無人煙的混沌鴻蒙之界，卻因曾與恩卓的一份合同”乙方被甲方召喚時(shí)無條件的出現(xiàn)在甲方面前“又回到了人世間。然而，日神、酒神的矛盾并未因?yàn)槟信魅斯闹胤杲Y(jié)束，恩卓必死的命運(yùn)與鬼怪不老不死的詛咒依然存在，因此鬼怪依然陷在命運(yùn)悲劇之中。

納米纖維素作為增強(qiáng)相可以增加聚合物基體的機(jī)械強(qiáng)度和阻隔性能,從而開發(fā)出新型包裝材料。納米纖維素還可以作為抗氧化劑、抗菌劑等活性物質(zhì)的載體,與聚合物基體復(fù)合后延長(zhǎng)食品貨架期。

圖1 三種納米纖維素的透射電鏡圖Fig.1 Transmission electron microscope images of three kinds of nanocellulose

1.1 植物納米纖維素

植物是纖維素的主要來源,植物細(xì)胞主要是由纖維細(xì)胞和其他部分雜細(xì)胞通過胞間層的物質(zhì)相互連接組成的,植物纖維是指使用不同的物理、化學(xué)、生物方法去除雜細(xì)胞后剩余的纖維細(xì)胞[20]。圖2展示了從一棵樹到納米結(jié)構(gòu)纖維素的層級(jí)結(jié)構(gòu)。植物細(xì)胞細(xì)胞壁內(nèi)部的纖維素納米纖絲又被稱為納米纖維素,通過化學(xué)和機(jī)械方法處理后可以得到CNCs和CNFs。

圖2 纖維素從植物到納米結(jié)構(gòu)的層級(jí)結(jié)構(gòu)Fig.2 Hierarchical structure of cellulose from plants to nanostructures

CNCs是從植物纖維中提取的一種長(zhǎng)度在500 nm以內(nèi),寬度在3～50 nm,彈性模量為130～150 GPa的納米級(jí)短棒狀微細(xì)纖維?；瘜W(xué)法因高效、簡(jiǎn)便易行等優(yōu)點(diǎn)一直是制備CNC的主要方法,包括酸水解法、堿水解法、TEMPO氧化法、酶解法和過氧化氫氧化法等,其中酸水解法的使用最為廣泛。

關(guān)于納米纖維素增強(qiáng)復(fù)合材料機(jī)械強(qiáng)度的研究已有很多報(bào)告,復(fù)合材料的物理性能均得到顯著改善。EICHERS等[40]利用納米纖維素等生物材料來改善聚乳酸(polylactic acid, PLA)復(fù)合材料的力學(xué)性能, CNC和酒糟干顆粒為增強(qiáng)劑,聚乙二醇為增塑劑,馬來酸酐為偶聯(lián)劑,采用熔體共混法制備了PLA復(fù)合材料,并研究了納米纖維素等生物材料對(duì)PLA復(fù)合材料性能的影響。研究結(jié)果顯示,加入CNC后復(fù)合材料的楊氏模量顯著增加,拉伸強(qiáng)度也略有提高,表明CNC等助劑的加入可以增強(qiáng)PLA復(fù)合材料的物理性能。GOND等[41]也做了相關(guān)研究,將甘蔗渣中提取的納米纖維素與PLA經(jīng)過擠出-注塑成型工藝制備生物納米復(fù)合材料,并對(duì)該復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著納米纖維素含量的增加,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性和沖擊強(qiáng)度均有明顯提高。NAIR等[42]制備了CNF和生物基環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,發(fā)現(xiàn)在環(huán)氧樹脂中加入18%～23% CNF時(shí)可以顯著提高材料的模量、強(qiáng)度和應(yīng)變性能,且不影響環(huán)氧樹脂的高熱穩(wěn)定性。

1.2 細(xì)菌納米纖維素

細(xì)菌是納米纖維素的另一來源,BC是基于生物組裝技術(shù),在某些菌類中經(jīng)微生物發(fā)酵合成的納米纖維素的總稱。BC由直徑為20～100 nm的納米纖維素組裝而成,因此具有更高的彈性模量。與植物納米纖維素相比,它具有更高的機(jī)械性能、更好的生物相容性和更高的結(jié)晶度,但因成本較高,因此主要用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。生物法是制備BC的主要方法,主要分為靜態(tài)培養(yǎng)和攪拌培養(yǎng)2種,且2種方法對(duì)BC的形態(tài)和性能有較大的影響[21]。

2 納米纖維素復(fù)合材料的制備

“易非，買個(gè)房子吧，不論多大，總是個(gè)落腳的地方?！背堂糁衷赒Q上給她留言。她一看見易非沒精打采沒睡好的樣子，就知道頭天又漏雨了。

2.1 溶液澆鑄法

溶液澆鑄法是一種簡(jiǎn)單的納米復(fù)合材料加工方法,其原理是將納米纖維素分散在水或不同的有機(jī)介質(zhì)中,在室溫下使用機(jī)械攪拌、超聲波或通過高壓釜在高溫下與聚合物溶液混合,獲得均勻的懸浮液,然后將混合好的懸浮液澆鑄在平板上,通過蒸發(fā)干燥去除溶劑,最終形成均勻的薄膜。KANG等[22]在納米纖維素中加入天然抗氧化劑,通過溶液澆鑄法制備了食品包裝膜來延長(zhǎng)覆盆子的儲(chǔ)存期。ARDEBILCHI等[23]將氧化鎳納米粒子加入殼聚糖中,通過溶液澆鑄法制備的復(fù)合膜可以用于活性食品包裝或廢水處理等。然而,溶液澆鑄法存在時(shí)間長(zhǎng)、納米纖維素添加量低、能耗高等弊端,因此不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

2.2 層層自組裝法

層層自組裝法是構(gòu)建復(fù)合材料的一種常見方法,其原理是將帶相反電荷的聚合物連續(xù)沉積在基材上,構(gòu)造厚度均勻的多層膜。在此過程中,可以使用噴涂、浸漬或旋涂等方式進(jìn)行層沉積。在纖維素材料上復(fù)合納米材料可以有效提高材料的機(jī)械強(qiáng)度和阻氣性能。一些研究人員用層層自組裝法制備了含有納米纖維素的薄膜[24-27]。ZHANG等[28]對(duì)多種層層自組裝法的特點(diǎn)進(jìn)行了綜述,包括浸漬組裝、自旋涂層組裝、噴霧自組裝、微流體自組裝和3D打印自組裝。但由于該技術(shù)步驟較為繁瑣,因此不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

2.3 原位聚合法

開環(huán)聚合是一種用于合成脂肪族聚酯和環(huán)氧樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的反應(yīng)類型,由于該技術(shù)反應(yīng)條件溫和且無小分子產(chǎn)生,可得到分子質(zhì)量高且分布窄的產(chǎn)物,因此用來制備熱固性聚合物基復(fù)合材料。其中,內(nèi)酯、丙交酯等環(huán)狀單體的聚合采用醇類、氨基醇類、氨基酸類、胺類等作為引發(fā)劑。將聚合物基質(zhì)與納米纖維素結(jié)合可生產(chǎn)各種類型的納米復(fù)合材料,將這些聚合物接枝到納米纖維素表面可以提高材料的機(jī)械強(qiáng)度。LALANNE-TISNé等[39]以N,N-二甲基氨基吡啶為引發(fā)劑,在溫和條件下對(duì)納米纖維素和聚丙酯進(jìn)行了開環(huán)聚合反應(yīng),并研究了不同參數(shù)之間的相互作用及對(duì)纖維素改性的影響。這種方法制備的生物納米復(fù)合材料在醫(yī)學(xué)、汽車及包裝領(lǐng)域都有潛在應(yīng)用。

2.4 涂布法

涂布法是在紙和紙板或其他包裝材料表面涂覆納米纖維素涂料,來提高食品包裝的防潮、阻氣和防油性能。在涂覆過程中,固體形成膜層粘附在材料表面,而剩余的液體介質(zhì)則被蒸發(fā)。納米纖維素易在水中分散的特性有利于其單獨(dú)或與其他聚合物結(jié)合形成薄涂層。SPIESER等[33]利用棒涂工藝將纖維素納米原纖維和銀納米線組成的活性油墨沉積在柔性透明的聚合物薄膜上,實(shí)現(xiàn)了薄膜厚度的可控性,增強(qiáng)了基膜的抗菌性和阻隔性。JIN等[34]將納米纖維素作為紙基材料的涂層來改善食品包裝紙的整體性能,并研究了納米纖維素對(duì)涂布紙力學(xué)和阻隔性能的影響。WANG等[35]制備了羧甲基殼聚糖/羧甲基纖維素和聚乳酸/氧化鋅納米涂層紙板,并對(duì)其阻隔性能和抗菌性能進(jìn)行研究,研究表明該涂層復(fù)合紙板在可降解快餐包裝材料方面有良好的應(yīng)用前景。

2.5 熔融插層法

馬克思主義理論具有鮮明的意識(shí)形態(tài)性。馬克思主義從不掩飾自己的意識(shí)形態(tài)性(階級(jí)性)，自誕生之日起，就旗幟鮮明地指出，是為無產(chǎn)階級(jí)和廣大勞動(dòng)人民服務(wù)的，是無產(chǎn)階級(jí)爭(zhēng)取自身解放和整個(gè)人類解放的科學(xué)理論和思想武器。馬克思主義理論作為我們黨和國(guó)家的根本指導(dǎo)思想，是全黨全國(guó)人民團(tuán)結(jié)奮斗的共同思想基礎(chǔ)，是黨領(lǐng)導(dǎo)人民進(jìn)行社會(huì)主義建設(shè)的指南。高校馬克思主義意識(shí)形態(tài)教育必須堅(jiān)持馬克思主義的意識(shí)形態(tài)性，堅(jiān)持馬克思主義在意識(shí)形態(tài)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，這對(duì)于培養(yǎng)社會(huì)主義、共產(chǎn)主義事業(yè)接班人，保證我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)堅(jiān)定正確的政治方向，具有極重要意義。

2.6 開環(huán)聚合法

原位聚合法能夠使納米纖維素在聚合物基體中分散更均勻,增強(qiáng)與聚合物的相互作用,因此更有利于納米復(fù)合材料的制備。在聚合過程中,可加入擴(kuò)鏈劑等催化劑,引發(fā)鏈伸長(zhǎng),提高聚合物在高溫下的物理力學(xué)性能。該方法可以成功制備具有增強(qiáng)生物降解和改善防潮性能的復(fù)合膜并用于包裝中。原位聚合僅適用于液相聚合,現(xiàn)已應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域,促進(jìn)了新型納米纖維素復(fù)合材料的開發(fā)。通過這種方法制備的納米復(fù)合材料可以用于生物醫(yī)學(xué)來制備工程化組織,也可以用于能源領(lǐng)域來生產(chǎn)導(dǎo)電器件[29-31]。CLARKE等[32]通過縮聚反應(yīng)進(jìn)行原位聚合,將納米纖維素分散在聚琥珀酸乙烯酯[poly(ethylene succinate),PESu]中,極少量的納米纖維素可以顯著縮短聚合物的結(jié)晶時(shí)間,隨著納米纖維素含量的增加,聚合物分子質(zhì)量降低且黏度增加,高濃度時(shí)復(fù)合材料的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)有了明顯改善。這種原位聚合的方法不需要對(duì)納米纖維素進(jìn)行表面改性,因此相較于前2種方法,成本更低,生產(chǎn)工藝更簡(jiǎn)單。

納米纖維素不僅保留了天然纖維素的可再生和可生物降解特性,而且具有大比表面積、高透明度、高強(qiáng)度、低密度、廣泛的化學(xué)改性和生物相容性等優(yōu)點(diǎn),是制備功能性復(fù)合材料的優(yōu)秀候選材料?，F(xiàn)有的納米纖維素復(fù)合材料大多是以復(fù)合膜的形式應(yīng)用于食品包裝、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域,目前,納米纖維素復(fù)合膜的研究已經(jīng)取得一些進(jìn)展,研究者們將其作為聚合物基體中的增強(qiáng)相,通過各種方法制備新型納米纖維素復(fù)合膜。擠出-吹塑法是目前制備食品包裝膜的常用方法,由于納米纖維素表面含有大量羥基,容易吸濕,難以在固態(tài)樹脂中分散,且在220 ℃以上就會(huì)快速分解,因此納米纖維素復(fù)合材料采用擠出-吹塑法成膜還存在諸多困難?，F(xiàn)有的制備方法主要有:溶液澆鑄法、層層自組裝法、原位聚合法、涂布法、熔融插層法、開環(huán)聚合法。

3 納米纖維素復(fù)合材料的基本性能

根據(jù)提取來源和方法的不同,納米纖維素分為纖維素納米晶(cellulose nanocrystals, CNCs)、纖維素納米纖維(cellulose nanofibers, CNFs)和細(xì)菌納米纖維素(bacterial nanocellulose, BNCs)三類,圖1分別是3種納米纖維素的透射電鏡圖。CNCs的主要制備方法是無機(jī)強(qiáng)酸水解或酶水解,CNFs的主要制備方法是物理機(jī)械法,BNCs則是由生物合成法制備[19]。

3.1 提高包裝材料的機(jī)械強(qiáng)度

CNFs是從植物纖維中提取的一種長(zhǎng)度大于500 nm,直徑在100 nm以內(nèi),具有高長(zhǎng)徑比的細(xì)絲狀納米纖維素。在植物細(xì)胞壁中,纖維素大分子鏈通過相互纏繞在一起構(gòu)成納米纖維素的線性結(jié)構(gòu),而物理法就是對(duì)植物纖維素原料進(jìn)行高強(qiáng)度機(jī)械處理至納米級(jí)別的方法,因此CNF通常通過物理法來制備。

正當(dāng)利益界定能夠保障雙方行為動(dòng)機(jī)符合理性要求，但在信息處理能力欠缺情況下，雙方即使動(dòng)機(jī)理性也可能出現(xiàn)行為選擇錯(cuò)誤。融資主體和監(jiān)管者的信息處理能力既有各自優(yōu)勢(shì)又都存在不足。根據(jù)主觀博弈論，法律可通過限制雙方活動(dòng)范圍，改變行為能力組合，以促進(jìn)雙方在各自信息處理能力優(yōu)勢(shì)范圍內(nèi)理性選擇行為。

3.2 增強(qiáng)包裝材料的阻隔性能

研究表明,氣體或水蒸氣需要溶解、擴(kuò)散和解析3個(gè)過程才可以擴(kuò)散并通過復(fù)合膜[43],即氣體分子在接觸到復(fù)合膜的瞬間少量溶于復(fù)合膜,溶解過程中由于濃度差的存在,氣體分子由高濃度向低濃度擴(kuò)散,當(dāng)復(fù)合膜溶解氣體分子質(zhì)量達(dá)到飽和且復(fù)合膜兩側(cè)氣體濃度相差不大時(shí),氣體擴(kuò)散過程完成。圖3是氧氣或水蒸氣在復(fù)合膜中的傳輸機(jī)制圖。因此想要增強(qiáng)包裝材料的阻隔性能,需要對(duì)氣體傳輸?shù)?個(gè)過程進(jìn)行控制,而納米纖維素因其獨(dú)特的長(zhǎng)徑比和高結(jié)晶度而被廣泛用于復(fù)合材料中以此達(dá)到阻隔氣體的效果。

熔融插層法是目前最實(shí)用的納米復(fù)合材料加工方法之一,其原理是將納米材料與熔融聚合物基體混合,以此來改善聚合物與納米纖維素填料之間的相互作用,最終通過擠出法得到聚合物納米復(fù)合材料。這種方法不需要大量溶劑,且在復(fù)合加工時(shí)可使用不同的復(fù)合設(shè)備,如擠出機(jī)、混合機(jī)和壓機(jī)等。通過促進(jìn)聚合物基體與納米填料間的相互作用,熔融插層過程可以避免納米材料在處理過程中的浸出,從而提高所得納米復(fù)合材料的力學(xué)性能。目前,利用此方法已經(jīng)制備了聚偏二氟乙烯/有機(jī)蒙脫土[36]、雜金屬/甲殼素[37]、納米片狀羥基磷灰石增強(qiáng)的聚乳酸[38]等納米材料,并在生物醫(yī)藥領(lǐng)域顯現(xiàn)出應(yīng)用前景。

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圖3 氧氣或水蒸氣在復(fù)合膜中的傳輸機(jī)制Fig.3 Transport mechanism of oxygen or water vapor in composite membrane

FARAJ等[44]將3種不同接枝處理的CNC加入PLA中,研究了復(fù)合材料的氣體阻隔性能,結(jié)果表明,CNC改性后,即使在用量高達(dá)30%時(shí)也能均勻的分散在復(fù)合材料中,從而提高了復(fù)合材料的氣體阻隔性。LI等[45]通過自由基聚合對(duì)納米纖維素進(jìn)行疏水改性,將改性后的納米纖維素與有機(jī)蒙脫土和PLA基體復(fù)合,制備不溶于水的新型納米復(fù)合材料并涂覆在紙表面上,當(dāng)納米纖維素的含量為0.2%時(shí),涂布紙的水汽透過率和水蒸氣透過率達(dá)到最低,分別比未涂布的基材降低88.23%和26.05%。

4 納米纖維素復(fù)合材料在食品保鮮方面的應(yīng)用

鑒于納米纖維素在食品包裝中的潛在應(yīng)用,具有抗菌活性和生物降解性的成膜生物聚合物引起了人們極大的興趣,納米纖維素在食品保鮮中的應(yīng)用也受到廣泛關(guān)注。大部分食品需要幾天甚至幾個(gè)月才能送到顧客手中,因此為了更好地保存食品,延長(zhǎng)食品貨架期是一個(gè)必要的手段,表1總結(jié)了部分納米纖維素復(fù)合材料在食品保鮮中的應(yīng)用。

表1 納米纖維素復(fù)合材料在食品保鮮中的應(yīng)用Table 1 Application of nanocellulose composites in food preservation

納米纖維素復(fù)合材料通常通過噴涂、直接涂覆或成膜后包裹等方式對(duì)食品進(jìn)行保鮮,納米纖維素可以增強(qiáng)復(fù)合材料的氧氣阻隔性并降低水蒸氣透過率,增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械性能以減弱外界沖擊對(duì)食品的傷害,有效延長(zhǎng)了食品貨架期。

5 納米纖維素復(fù)合材料的安全性和生物降解性

許多納米材料在食品包裝中的安全性、可生物降解性和可持續(xù)性已被大量研究證實(shí)[53-54]。納米材料的安全性取決于原料來源、顆粒大小、形貌和團(tuán)聚等特性,盡管美國(guó)食品和藥物管理局認(rèn)為纖維素及其衍生物是安全的,但納米纖維素尚未被批準(zhǔn)用于食品包裝中,仍需要進(jìn)一步的研究來評(píng)估這些納米材料的安全性和環(huán)境影響。在此背景下,一些研究者對(duì)納米纖維素的細(xì)胞毒性、遺傳毒性和生態(tài)毒性進(jìn)行了評(píng)估[55-56]。PINTO等[57]評(píng)估了纖維素微/納米材料與A549細(xì)胞中2種多碳納米管相比的細(xì)胞內(nèi)化、體外細(xì)胞毒性和遺傳毒性,通過體外微核試驗(yàn)在人肺腺癌上皮細(xì)胞中評(píng)估,纖維素微/納米材料均未誘導(dǎo)細(xì)胞毒性作用,表明盡管纖維素微/納米材料與多碳納米管在生物持久性和高縱橫比方面表現(xiàn)出相似之處,但它們不會(huì)在人類細(xì)胞中引起類似的毒理學(xué)反應(yīng)。如果想對(duì)納米纖維素進(jìn)行更加全面的安全性評(píng)估,還需要補(bǔ)充其他數(shù)據(jù),如DNA損傷和突變誘導(dǎo)等。

納米纖維素來源于植物,具有很好的生物降解性能,納米纖維素復(fù)合材料的生物降解性取決于聚合物基體。ARUN等[58]用廢棄椰殼制備的納米纖維素與亞麻籽油和檸檬油混合后加入聚乙烯醇基質(zhì)中制備復(fù)合膜,并對(duì)制得的薄膜進(jìn)行了為期45 d的生物降解性研究,在第45天時(shí),復(fù)合膜的降解率達(dá)到了91%。TIAN等[59]將不完全溶解的纖維素制成透明薄膜并分析其形態(tài)及相關(guān)物理性質(zhì),發(fā)現(xiàn)制得的薄膜有極好的穩(wěn)定性和力學(xué)性能,并且在生物降解方面也有較好表現(xiàn),在埋入土壤19 d后幾乎完全降解。

6 結(jié)論與發(fā)展趨勢(shì)

含量豐富、無毒且具有生物相容性的生物聚合物是替代石油基合成材料的理想選擇,其中纖維素是地球上含量最豐富的生物基聚合物。納米纖維素作為纖維素的衍生物,是一種重要的新興生物材料,可以通過多種提取方法從各種生物資源中獲得。利用納米纖維素優(yōu)異的性能,可以開發(fā)出多種新型包裝材料。大量研究表明,納米纖維素的加入不僅降低了聚合物復(fù)合材料的透氧性,提高了食品的貨架期,還提高了材料的機(jī)械性能、熱學(xué)性能和阻隔性能,并將包裝浪費(fèi)降至最低。因此,在聚合物基質(zhì)中使用納米纖維素作為增強(qiáng)相可以解決包裝行業(yè)面臨的很多問題。

總之，小說教學(xué)是語文閱讀教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，是提高學(xué)生對(duì)文學(xué)的認(rèn)識(shí)、增強(qiáng)對(duì)語文學(xué)習(xí)興趣的重要基礎(chǔ)。因此，教師要努力改變現(xiàn)在小說教學(xué)的尷尬境地，努力研究，采取各種方法，提高語文小說課堂教學(xué)的有效性。

盡管納米纖維素是一種可持續(xù)材料,但目前其制備的主要方法是硫酸水解法,這種方法制備過程繁瑣、能耗高、產(chǎn)率低且會(huì)產(chǎn)生大量廢水,消耗有毒化學(xué)物質(zhì),因此嚴(yán)重制約了納米纖維素的工業(yè)化應(yīng)用?；谏鲜銮闆r,目前研究人員正在尋找更經(jīng)濟(jì)可行的方法來制備納米纖維素,酶解法是一種新興的方法,可以通過纖維素酶、木聚糖酶和水解多糖單加氧酶等特定的酶來實(shí)現(xiàn)。與化學(xué)法和機(jī)械法相比,酶解法具有低能耗、少浪費(fèi)、不使用有毒物質(zhì)和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。此外,納米纖維素的親水性及其在高分子懸浮液中的低分散性也極大地限制了其工業(yè)化應(yīng)用。近年來,研究人員對(duì)納米纖維素的化學(xué)機(jī)械改性進(jìn)行了大量研究,如表面改性(乙?；脱趸?、表面纖化、超聲處理、電處理、輻射處理等,這些改性處理可以增加納米纖維素的疏水性,改善其分散能力、熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能,促進(jìn)其在包裝中的應(yīng)用。為了提高納米纖維素復(fù)合材料的物理化學(xué)性能,未來還要繼續(xù)開發(fā)新技術(shù),以期更廣泛地應(yīng)用于包裝領(lǐng)域。