紙基包裝在食品領(lǐng)域中應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

摘要：近年來，塑料食品包裝的污染問題愈發(fā)嚴峻，需尋找環(huán)保型包裝替代品，而紙基包裝因其環(huán)保性能優(yōu)良頗受關(guān)注，將是食品包裝領(lǐng)域未來的發(fā)展主流。本文簡要介紹了紙基包裝的分類與特性，重點闡述了紙基包裝在食品領(lǐng)域的應(yīng)用場景，并對其在新材料開發(fā)、性能提升等方面的研究進展進行了總結(jié)，探討了紙基包裝在食品領(lǐng)域中應(yīng)用優(yōu)勢與挑戰(zhàn)，最后對其發(fā)展前景進行了展望。

關(guān)鍵詞：紙基包裝；食品包裝；紙基材料；性能提升中圖分類號：TS767 文獻標識碼：A DOI： 10.11980/j.issn.0254-508X.2025.07.009

Abstract：Inrecentyears，tepolutionproblmofplasticfoodpackaginghasbecomemoreandmoreserious.Itisnecessarytodeio mentallfriendlypacagngaleativs.apebasdpckaingsaraceduchatetionbaeof isecellntnvirotalprote tionperformance，hichwillbetefuturedevelopmetmainstreaminthpackagingfodfieldThispaperriflitroducedtheassificationandhaacteristicsofpaerbaedacaging，focudoeaplicationsatusofpaprbasdpckaginginthfoodfelddrizeditsresearchonnewmaterialdevelopmentandperformanceimprovementTheadvantagesandchallngesofpaper-basedpackaging in food application were discussed.Finally，its development prospects were forecasted.

Key words： paper-based packaging；food packaging；paper-based materials；performance improvement

塑料包裝存在著塑料材料應(yīng)用不當、助劑添加量過多、包裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，不僅給現(xiàn)代消費者帶來諸多健康問題，還造成了嚴重的環(huán)境污染。當塑料作為食品包裝材料保護食品時，在一定的理化作用下，產(chǎn)生的微塑料會進一步污染食品2。據(jù)統(tǒng)計，到2050年全球塑料消費量將在5.94億～10.18億t之間3，然而，絕大多數(shù)塑料包裝，特別是一次性塑料食品包裝，在使用后未經(jīng)任何處理便被丟棄，對生態(tài)環(huán)境造成了持續(xù)且嚴峻的破壞。在此背景下，積極探尋塑料食品包裝的理想替代品，已成為破解塑料污染難題的關(guān)鍵。

我國在“禁塑令”政策的影響下，2025年有望釋放食品包裝紙需求超200萬t。當前，政策支持、環(huán)境與食品安全問題推動著食品包裝新材料的發(fā)展。紙基包裝作為一種新型環(huán)保材料，在食品包裝行業(yè)中一直備受關(guān)注，其獨特的環(huán)保特性使其成為傳統(tǒng)塑料食品包裝的理想替代品。紙基材料不但對生態(tài)環(huán)境和人體健康無害，同時具有環(huán)?？苫厥?、質(zhì)地輕便、易加工成形等特點，是食品包裝材料的重要組成部分。此外，通過技術(shù)創(chuàng)新制備的紙基包裝還能滿足食品安全與保鮮的需求，符合當下“禁塑令”政策的號召，以及食品包裝可持續(xù)發(fā)展的理念。

本文旨在綜述并總結(jié)紙基包裝在食品領(lǐng)域中應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。首先介紹紙基包裝的定義、分類及其特性；總結(jié)紙基包裝在食品領(lǐng)域的應(yīng)用場景，并詳細概述其在食品應(yīng)用中的研究進展，主要集中在新材料開發(fā)和性能提升2個方面；最后探討紙基包裝在食品應(yīng)用中的優(yōu)勢及目前所面臨的挑戰(zhàn)，并提出其在食品領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展方向。

1紙基包裝的概述

1.1 紙基包裝的定義

紙基包裝是一種以天然植物纖維為原料，出于包裝目的的一類環(huán)保包裝材料，其具有環(huán)保、可降解、可回收等特性。因此，紙基包裝是一種可替代塑料食品包裝的環(huán)保型可持續(xù)材料，不僅廣泛適用于傳統(tǒng)商品的包裝，還適用于食品、醫(yī)藥等特殊包裝領(lǐng)域。

1.2 紙基包裝的分類

紙基包裝主要分3類：紙和紙板包裝、紙基復(fù)合包裝、紙漿模塑包裝，如圖1所示。紙和紙板包裝是指以紙或紙板為原料制成的商品包裝，包括紙箱、紙盒、紙袋、紙管等，其中定量超過 200g/m² 的紙張被國際標準化組織（ISO）定義為紙板；而紙基復(fù)合包裝是一種以紙材為基礎(chǔ)材料，再與其他材料（如塑、鋁材料）復(fù)合而成的新型包裝材料；紙漿模塑包裝則是以一次植物纖維或廢紙漿纖維為主要原材料，利用造紙技術(shù)進行工藝處理，包括原料準備、漿料調(diào)制、成形、干燥和后處理等，最終制成的具有一定幾何空腔結(jié)構(gòu)和緩沖能力的包裝紙制品

1.3紙基包裝材料的特性分析

1.3.1 環(huán)保經(jīng)濟性

包裝材料日益重視可持續(xù)發(fā)展，而紙基材料在環(huán)保經(jīng)濟方面優(yōu)勢顯著。紙基材料由天然植物纖維制成，如木材纖維、竹材纖維等可再生資源，其原料再生性強且來源廣泛，收購價格相對較低，具有較好的經(jīng)濟成本優(yōu)勢；同時，與塑料、金屬、玻璃等包裝材料相比，廢紙包裝的回收利用率高，可降低原料成本，減少資源浪費。此外，紙基包裝具有良好的生物降解性，在使用后可以在自然環(huán)境中被微生物分解，從而減少對環(huán)境的污染。

圖1紙基包裝的分類

Fig.1 Classification of paper-based packaging

1.3.2 加工適應(yīng)性

紙基材料可以通過多種加工技術(shù)成形和改性，制作成不同形狀和大小的包裝容器，從而滿足不同包裝產(chǎn)品的需求。紙和紙板擁有良好的機械加工適應(yīng)性，可以通過剪切、折疊、粘合等工藝設(shè)計出各種功能性結(jié)構(gòu)包裝，以滿足食品包裝的特殊需求。伊利集團公開了一種適用于冷飲產(chǎn)品的食品包裝盒。該包裝盒通過多層設(shè)計形成食品包裝紙板結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)保溫功能：第1連接層采用鍍鋁塑料復(fù)合材料來增強阻隔性，防止冷飲表面出現(xiàn)水滲透；第2和第4連接層均為真空絕熱板，提供雙層保溫隔熱，增強保冷效果，降低對冷鏈運輸?shù)囊蕾?，從而降低運輸成本；第3連接層將瓦楞紙板和白紙板進行復(fù)合，增加整體包裝紙板的強度；第5連接層為牛皮紙，可增強耐水性，防止受潮變形。

紙基復(fù)合包裝的加工性更強，通過一定的加工工藝（如浸漬、涂布、鑄造、層壓等），將其他材料與紙基材料相結(jié)合，形成多功能復(fù)合包裝材料。劉曉菲等通過分層復(fù)合工藝將殼聚糖/蜂蠟與紙基材料結(jié)合制備殼聚糖/蜂蠟涂布紙，其水蒸氣透過量和氧氣透過量均小于采用共混方式制備的涂布紙。殼聚糖具有良好的成膜性，當其涂布量達 4.5g/m² 時，涂布紙具有較好的阻氧效果，而蜂蠟極性低，具有良好的疏水性，因而將二者復(fù)合涂布，有利于提高紙基材料對氧氣和水蒸氣的阻隔性能。紙基復(fù)合包裝一般包括紙基（起支撐和印刷作用）、功能層（起阻隔、絕緣、抗菌等作用）和熱封層（具有熱封閉功能）。通過結(jié)合其他材料，紙基復(fù)合包裝的功能性得到強化，極大滿足了特殊食品的包裝需求。將生物聚合物涂布于紙張或紙板表面，能夠顯著提升紙基包裝對水分、油脂以及氧氣的阻隔能力。以殼聚糖涂布紙為例，殼聚糖因其出色的成膜性能，以及與纖維素底物的優(yōu)良相容性，成為了紙張涂層的理想材料[12]。紙漿模塑包裝的加工可塑性好，可根據(jù)不同食品的尺寸和形態(tài)定制模具，不僅提升了產(chǎn)品包裝的個性化與精確性，還有效避免了運輸途中的碰撞損傷。由于紙漿模塑包裝具有良好的緩沖、支撐性能，常作為雞蛋、蘋果及其他類型果蔬的托盤和填充板[13]。

1.3.3 印刷裝飾性

在環(huán)保型印刷技術(shù)的助力下，紙基材料憑借其獨特質(zhì)地和多樣化的印刷工藝，展現(xiàn)出優(yōu)異的印刷裝飾性能，因而能夠滿足市場對包裝需求的多樣化。首先，紙張本身質(zhì)地均勻細膩，可以提供良好的油墨吸收功能，使印刷圖案顏色更飽滿；同時，紙張光滑度高，油墨能更加平均勻速地鋪設(shè)在紙表面，保證印刷品的精細效果[4。其次，紙品包裝印刷工藝多樣，如平板印刷、凸版印刷、凹版印刷和絲網(wǎng)印刷等[5]，可以實現(xiàn)多種印刷效果；如紙基包裝在絲網(wǎng)印刷中的適應(yīng)性能力強，不僅能在異形面上印刷，而且不受承印物的形狀、軟硬程度限制，其印刷面積更加廣泛[。當前，環(huán)保型紙基包裝印刷技術(shù)不斷發(fā)展，如水性油墨、UV印刷、無墨印刷等，可減少環(huán)境污染。如無墨印刷技術(shù)應(yīng)用于紙漿模塑產(chǎn)品時，利用濕紙漿為基底材料，將需要呈現(xiàn)的圖文事先刻畫在模具上，在熱壓干燥成形階段使圖文在紙漿模塑產(chǎn)品上固定下來，其印刷制品圖文清晰，持久耐用，立體感強。另外，數(shù)字化印刷技術(shù)在紙基包裝中的應(yīng)用越來越廣泛。傅馳8發(fā)明了一種基于數(shù)字印刷工藝的食品包裝袋，其內(nèi)部設(shè)置防水保護層，并采用錫箔紙制成雙層復(fù)合層，而其外部設(shè)置了裝飾層和印刷層。這種設(shè)計不僅能夠防止食品受潮，還能起到保溫作用，同時提升包裝紙袋的美觀性。與此同時，該印刷技術(shù)憑借其良好的環(huán)保性，減少了傳統(tǒng)紙品印刷中的制版和調(diào)色過程，從而降低資源消耗和環(huán)境污染，進一步拓寬了紙基包裝的環(huán)保型印刷手段。

1. 3.4 性能多樣性

紙基材料是一種可降解的天然纖維素材料，能在適當?shù)沫h(huán)境條件下迅速降解，并促進資源回收和循環(huán)利用，如圖2所示[19]。UPM紙業(yè)旗下多款紙基包裝產(chǎn)品均通過了歐盟標準EN13432工業(yè)可堆肥認證，在58±2 ）℃的溫度條件下，可在6個月內(nèi)生物降解，并于12周內(nèi)實現(xiàn)分解變成土壤肥料[2。研究表明，在適宜條件下，紙基包裝材料可以進行高效的生物降解。此外，紙基材料具有由纖維交織而成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，并隨之產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)間隙，這決定其具有良好的透氣性。紙基包裝的透氣性可以與特定的氣體相結(jié)合，控制生鮮食品的成熟進程。王樂陶等2發(fā)明了一種調(diào)節(jié)后熟型水果熟度的氣調(diào)包裝，其外層設(shè)計結(jié)合了復(fù)合紙板盒與乙烯利釋放層，通過緩慢釋放乙烯、促進生果的成熟。同時，紙基包裝的主要成分是纖維素，具有低密度的特點[23]，使其具有較好的輕便性，在食品、飲料等產(chǎn)品的運輸與儲藏中具有明顯的優(yōu)勢。

2紙基包裝在食品領(lǐng)域的應(yīng)用場景

紙基包裝因其環(huán)保、可回收和易加工的特點，在食品包裝領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用場景大致集中在快餐食品、飲料制品、烘焙制品、休閑零食，見圖3。

2.1 快餐食品

在快節(jié)奏的生活下，快餐行業(yè)高速發(fā)展，快餐食品包裝使用量大。相較于塑料餐盒，紙基包裝環(huán)保、可回收等特點更符合當下快餐食品的環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的包裝要求，常見有薯條紙袋、披薩紙盒、快餐紙盒等。目前，快餐包裝選材正傾向于綠色環(huán)保，如紙質(zhì)包裝盒、牛皮包裝盒等。

紙質(zhì)快餐包裝材料可分為淋膜紙盒、紙漿模塑餐盒、水性涂層紙板盒等。其中，淋膜紙盒一般采用聚乙烯、聚乳酸進行淋膜處理，起到防水防油的功效[24，滿足了快餐食品的包裝需求。紙漿模塑餐盒一般通過涂布防水防油助劑來實現(xiàn)餐盒的防水防油功能，但常規(guī)的紙漿模塑餐盒添加氟化防油添加劑，會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，危害人體。有研究通過旋涂技術(shù)在紙漿模塑餐盒表面涂布納米纖維素功能材料，其微觀表面更加平整、均勻，孔隙率顯著降低，并且在紙漿纖維表面形成致密的涂層，有效阻止油分子的滲透，從而提供良好的防油性能，是含氟防油添加劑的有效替代品；同時，在負載熱水和熱餐的測試中，涂布納米纖維素功能材料后，紙漿模塑餐盒在高溫條件下仍能保持良好的水蒸氣阻隔性能，從而減少纖維膨脹和變形，在熱鏈配送中也能保持結(jié)構(gòu)完整性和功能性，可應(yīng)用于熱鏈配送場景的紙漿模塑餐盒生產(chǎn)[25]。水性涂層紙板盒一般是在紙板表面涂布1層水性阻隔涂料，以賦予其防水、防油、防潮等阻隔性能。水性阻隔涂料分為生物基（如多糖類、蛋白質(zhì)類等）可降解水性阻隔涂料和非生物基（如聚乙烯醇、聚丙烯酸等乳液）水性阻隔涂料[2。研究表明，紙張經(jīng)過丙烯酸乳液在 4g/m² 的涂布量下涂布處理后，其疏水性提高，防油等級為8級，疏水和防油效果均得到了顯著增強[2]。這種丙烯酸乳液涂層紙是一種新型環(huán)保紙張材料，通過在原紙表面涂布丙烯酸乳液制成。該產(chǎn)品可再制漿、可回收，回收后作為廢紙原料再利用，尤其適用于外賣、堂食等多種場景28]，是制作快餐紙盒的優(yōu)良材料。

圖2紙基包裝材料特性分析

圖3紙基包裝在食品領(lǐng)域的應(yīng)用場景

Fig.3Application of paper-based packaging in food field

此外，多種方法和材料被用于研究和制備安全環(huán)保的快餐食品包裝材料。如納米纖維素材料，其原料易得、價格低廉，并且具備良好的生物兼容性，在食品包裝領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿29]。徐紅霞3制備了一種含纖維素納米纖絲復(fù)合涂層的高性能食品防油紙基材料；其中，納米纖維素可與水分子形成氫鍵，使納米纖維素懸浮液具有剪切稀化流變特性，可用于涂布紙張，從而賦予其阻隔油脂和溶劑滲透的功能，該研究擴展了防油紙在快餐食品包裝領(lǐng)域中應(yīng)用。陳京環(huán)等3發(fā)明了一種可吸油型防油紙，其吸油層的吸油量為 20～500g/m² ，能吸收油炸食物表面的多余油脂，而防油層由納米纖維素N3構(gòu)成，羧基含量更高，可形成更致密的膜結(jié)構(gòu)，阻斷油脂的透過，防油性能好，可適用于薯條、炸雞等高油脂快餐食品的包裝

2.2 飲料制品

紙包裝憑借其可降解、易回收等優(yōu)勢，成為飲料行業(yè)解決綠色包裝的重要方向[32。飲料紙盒需應(yīng)用在室溫或低溫等特殊環(huán)境中灌裝和儲存飲品，因此，飲料紙基包裝具有更為復(fù)雜的食品包裝形式[33]。飲料紙基包裝是一種典型的紙基復(fù)合包裝，由紙和紙板、塑料、鋁等材料組成高阻隔性的紙盒結(jié)構(gòu)，其不僅能維持飲品的品質(zhì)，還能延長儲藏時間。當前對于飲料紙基包裝的研究不斷推進，新型的包裝類型不再限于紙盒、紙袋等傳統(tǒng)形式。據(jù)調(diào)查，全球紙瓶需求旺盛，2022一2030年全球紙瓶市場的復(fù)合年增長率將達到約 7% ，紙瓶替代塑料瓶是未來“以紙代塑”的新興市場[34。紙瓶的制造主要使用纖維模塑工藝將紙漿成形，再使用特殊涂層，如生物基聚合物（聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯）或納米復(fù)合材料來提高紙瓶的阻隔性能，同時采用熱壓法去除紙瓶水分，提高其強度和耐用性5]。紙瓶必須具備防水、防油等特性，才能滿足不同飲料的包裝需求。通過特殊的涂層或復(fù)合材料來增強紙瓶的耐用性和功能性，有望實現(xiàn)與傳統(tǒng)玻璃瓶或塑料瓶相似的保護功能，目前嘉士伯、伏特加等品牌正在探索紙瓶的開發(fā)應(yīng)用3。紙瓶作為塑料瓶替代品，在飲料包裝方面展現(xiàn)了巨大潛力，但要實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，需突破技術(shù)瓶頸并降低生產(chǎn)成本，同時兼顧材料的環(huán)保性和無毒性，以確保食品安全。

2.3 烘焙制品

憑借紙基材料的多功能性和可持續(xù)性，烘焙食品包裝正向紙基包裝轉(zhuǎn)變，紙基包裝成為食品行業(yè)的重要趨勢。其中，硅油紙是食品烘焙用紙的典型代表，其具有耐高溫、防油、可剝離及食品安全性的特點，廣泛應(yīng)用于甜品烘焙、食品燒烤、食品微波及食品包裝等領(lǐng)域[37]。隨著烘焙行業(yè)的快速發(fā)展，烘焙包裝用紙需求量持續(xù)增長，研究方向逐步向環(huán)保領(lǐng)域推進。為減少化石基材料的使用，UPM特種紙紙業(yè)與合作伙伴共同開發(fā)了一種針對冷凍烘焙面包的全新纖維包裝，取代傳統(tǒng)塑料內(nèi)袋，采用UPMAsendoTM阻隔紙作為瓦楞包裝盒內(nèi)襯，這種阻隔紙不僅具備與塑料內(nèi)袋相當?shù)挠椭韪艄δ?，還能保持烘焙食品的新鮮度[38]。此外，Billerud Korsn?s 與 Syntegon Technology聯(lián)合推出了基于原生纖維的可回收紙包裝，應(yīng)用在烘焙產(chǎn)品的流水線上，尤其適用于有高阻隔要求的食品包裝，其廢棄物還可進行廢紙回收，可實現(xiàn)對傳統(tǒng)塑料的有效替代[3。烘焙紙包裝需具備耐高溫、防油、阻氧、隔水等多重特性，并嚴格符合食品安全標準，方能真正應(yīng)用于烘焙食品包裝。隨著環(huán)保包裝理念的不斷推進，烘焙包裝紙材料正朝著可回收、可降解的方向穩(wěn)步發(fā)展，以滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。

2.4 休閑零食

紙基包裝材料的創(chuàng)新與應(yīng)用在食品包裝行業(yè)展現(xiàn)了不可估量的增長勢頭，也為休閑零食包裝提供了更多的選擇。以紙基鋁塑復(fù)合包裝為容器罐裝薯片[40]、采用優(yōu)良遮光性和隔絕性的鋁箔紙包裝糖果以及蠟紙包裝餅干，都是常見的零食紙包裝形式。從設(shè)計上看，紙張材料可以進行如燙金、壓紋等多樣化表面處理，可以提高零食包裝的視覺吸引力，以便于實現(xiàn)零食品牌的視覺識別41]，因而紙基材料在零食包裝設(shè)計中備受歡迎。但從性能上看，只有經(jīng)過特殊處理的紙基材料具備良好的防潮、防油、防氧化等性能，才能較好地保持零食的新鮮度與口感，因此零食包裝多以復(fù)合紙基包裝形式出現(xiàn)。

目前，全紙基零食包裝仍在探索當中，但在包裝可持續(xù)發(fā)展的大趨勢下，零食紙包裝的環(huán)保創(chuàng)新在積極推進中，如百事可樂公司為減少塑料使用，計劃2030年在歐洲薯片和零食包裝中采用紙質(zhì)外包裝，以消除原生化石基塑料[42?，斒霞仆瞥隽艘豢罴垙?fù)合聚乳酸（PLA）包裝結(jié)構(gòu)的可降解復(fù)合紙包裝，其具有阻水阻氧性能，能保護產(chǎn)品的新鮮度，同時在工業(yè)堆肥條件下6個月便能降解 90% 以上，最后分解成無毒害的水、二氧化碳等產(chǎn)物[43]。研究表明，經(jīng)過PLA涂布處理的紙基材料在濕強度、疏水性等方面表現(xiàn)出色。歐章明等4制備了PLA/聚己內(nèi)酯（PCL）二元共混涂布液，并對舊瓦楞紙箱進行噴涂，結(jié)果表明，PLA/PCL能使紙基材料形成疏水表面，從而提高抗水性。此外，當PLA/PCL涂布量為 25g/m² 時，紙基材料的濕強度與未涂布的紙板相比，濕強度顯著提升，增幅為 51.3% 。盡管紙基復(fù)合包裝在零食包裝領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，但只有通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新來優(yōu)化紙包裝的性能，才能進一步推動紙基包裝在零食包裝中的應(yīng)用和發(fā)展。

3紙基包裝在食品領(lǐng)域應(yīng)用研究進展

3.1應(yīng)用于食品包裝的新型紙基材料的開發(fā)

紙基食品包裝的主要成分是纖維素，低阻隔性和缺乏必要的抗菌活性限制了其在食品包裝中的應(yīng)用[45]。然而，纖維素基材料容易受到微生物攻擊，當其作為食品包裝材料時，需要賦予其抗菌性能以延長食品的保質(zhì)期4。此外，食品在包裝、運輸和儲存過程中容易受到微生物污染，導(dǎo)致變質(zhì)和腐敗。因此，開發(fā)具有抗菌性能的紙基食品包裝材料尤為重要。Anamaria等4將冷等離子體或伽馬射線輻照激活紙張表面，并結(jié)合生物活性植物油（丁香精油和玫瑰果籽植物油）對牛皮紙進行改性，獲得了一種具有抗氧化和抗菌活性的新型紙基材料。結(jié)果表明，玫瑰果籽植物油對李斯特菌表現(xiàn)出強烈的抗菌效果，而丁香精油對大腸桿菌的抑制效果更好。同時，通過體外實驗發(fā)現(xiàn)，該生物活性紙包裝材料在減少新鮮牛肉和新鮮凝乳奶酪中的細菌生長方面更有效。另外，Yang等48將紙基材料與金屬有機骨架化合物（MOFs）結(jié)合可以制備一種應(yīng)用于食品包裝的超疏水纖維素紙材料，其具有持續(xù)的抗菌活性。該研究通過逐層組裝和聚二甲基硅氧烷（PDMS）改性，在紙張表面形成了致密均勻的超疏水涂層，不僅減少了細菌與紙張表面的接觸，還賦予了紙張自清潔能力，進一步增強了抗菌性能。采用聚乙烯醇-膨潤土制備的納米涂層可以增強纖維素紙基材料的物理性能，從而產(chǎn)生一種堅固且具有高阻隔性的新型纖維素紙基材料4，擴大了抗菌性紙基材料在食品包裝中的應(yīng)用潛力。

目前，具備抗菌活性且能有效保持食品品質(zhì)的紙基包裝材料仍較稀缺，但高阻隔性紙基材料在食品包裝應(yīng)用中已較成熟。提高紙基包裝阻隔性能的常見方法包括浸涂油、蠟、樹脂、乳膠等，表面沉積致密的氧化物膜，以及制備紙塑復(fù)合材料，這些方法應(yīng)用廣泛且效果顯著[5，但在生物降解方面存在明顯不足，大多無法滿足環(huán)保要求。因此，新型紙基食品包裝材料在追求高阻隔性能的同時，必須兼顧生物降解性。Wang等5使用逐層涂布工藝結(jié)合羧甲基殼聚糖、PLA和羧甲基纖維素鈉涂層材料進行改性，制備了適用于快餐包裝的可降解多層涂層紙板，該紙板既有高阻隔性能又可環(huán)保降解。羧甲基殼聚糖是殼聚糖的衍生物，羧甲基纖維素鈉是纖維素的衍生物，而由植物發(fā)酵制備的PLA則是一種生物基聚合物，三者均保留了生物降解性，是環(huán)保型的涂層材料。由此可見，該多層涂布復(fù)合紙板在生產(chǎn)可降解快餐紙包裝材料方面具有良好的應(yīng)用前景。

隨著包裝技術(shù)的提升，紙基包裝的食品應(yīng)用范圍逐步擴大，如水果保鮮領(lǐng)域。然而，塑料制品憑借其出色的阻隔微生物能力，在水果保鮮包裝市場中占據(jù)主導(dǎo)地位。相比之下，紙基保鮮材料的應(yīng)用范圍相對有限，大多只能針對單一水果進行保鮮處理[52。因此，打破單一紙基材料在水果保鮮包裝中的局限性，仍需進一步探索和研究。Huo等通過化學(xué)接枝方法，將肉桂醛引入纖維素紙，并應(yīng)用于草莓保鮮。結(jié)果顯示，該改性紙對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制率超過 99% ；其包裝的草莓在5天內(nèi)表現(xiàn)出更好的保鮮效果，質(zhì)量損失率、腐爛率、硬度和可溶性固形物含量等指標均優(yōu)于普通纖維素紙包裝的草莓。在土壤降解實驗中，該改性紙在60天內(nèi)幾乎完全降解，表現(xiàn)出良好的生物降解性。由此可見，該改性纖維素紙具有優(yōu)異的抗菌性和生物可降解性，其作為水果保鮮包裝的環(huán)保型紙基材料具有良好的應(yīng)用潛力。

近年來，食品過度包裝情況依然存在，且多數(shù)食品包裝不可回收，最終通過焚燒等方式處理，帶來極大浪費54。此外，我國農(nóng)業(yè)廢棄物浪費嚴重，而將農(nóng)業(yè)廢棄物材料化利用不但可以減少浪費和污染，還可提供可再生和成本效益高的原材料來源55]。肖艷等以玉米苞葉為原料，制備了一種膳食纖維含量 52.74% 的可食性包裝紙膜。該紙膜采用酶-化學(xué)結(jié)合法制備而成，操作簡單，并具有反應(yīng)條件易控制、無有毒有害污染物產(chǎn)生、得率高、純度高等優(yōu)點，有助于制備可食性的包裝材料。同時，該可食性材料不僅解決了食品包裝浪費問題，還成功地將農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶，拓展了綠色環(huán)保的可食性紙包裝材料的開發(fā)潛力。

當前，食品包裝領(lǐng)域?qū)π滦图埢牧系拈_發(fā)已突破單一功能局限，轉(zhuǎn)向多功能協(xié)同研究：通過抗菌活性強化、高阻隔性能構(gòu)建、可生物降解性優(yōu)化與環(huán)保加工工藝的協(xié)同作用，在保持紙基材料環(huán)保特性的基礎(chǔ)上，進一步拓展包裝功能邊界。隨著技術(shù)的進步，未來將開發(fā)出更多兼具安全性、功能性與可持續(xù)性的紙基食品包裝材料。

3.2應(yīng)用于食品包裝的紙基材料性能的提升

與傳統(tǒng)塑料比較，紙基材料主要在防水、防油、阻氧等阻隔性能中存在差距，因此限制了其在食品包裝領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。目前，在探索提高紙基包裝阻隔性能的途徑上，一種方法是側(cè)重于采用納米材料來增強紙基的阻隔性能，如將含木質(zhì)素的纖維素納米原纖維用于增強紙基包裝的油脂阻隔能力[57]。邱格等[58]采用紙張涂布工藝，基于納米纖維素涂層制備了兼具阻氧、阻水蒸氣性能的透明紙基材料。高長徑比的納米纖維素通過相互交織和纏繞，在透明紙上形成復(fù)雜且致密的膜層結(jié)構(gòu)，從而有效地阻隔氣體的滲透；同時，當納米纖維素涂布量為 3g/m² 時，其阻氧效果較好。Andze等利用殼聚糖添加劑（CHIT）與纖維素納米纖絲（CNF）添加劑的協(xié)同作用，增強了紙基包裝的濕強度性能。這種協(xié)同作用的成效是基于CNF和CHIT之間的靜電相互作用和氫鍵形成，以及其在纖維表面形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和薄膜，進一步增強了纖維之間的結(jié)合力，從而提高了紙包裝的濕強度。同時，殼聚糖和CNF是一種生態(tài)友好型的涂層原料，具有生物降解性，因此二者結(jié)合不僅能提高紙基包裝的防潮能力，還能滿足食品包裝的安全需求。這些研究表明，紙基包裝的高阻隔性能研究將在代替塑料食品包裝上發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

除了納米材料，一些研究正在探索利用可持續(xù)性的生物聚合物作為紙基食品包裝的涂層材料。在紙基包裝材料中使用塑料、玻璃或金屬基成分作為涂料阻擋層雖然增強了包裝阻隔性能，但也帶來了食品安全的風險，同時增加了回收難度與成本。因此，開發(fā)一種既滿足必要的阻隔性能，又能保持材料的可持續(xù)性，同時能保障食品安全的紙基生物基阻隔涂層材料是一個很大的挑戰(zhàn)。當前，有許多研究利用不同生物聚合物如纖維素納米晶體、脫乙酰殼多糖、改性淀粉、木質(zhì)素和海藻酸鹽等作為涂層材料，用于增強紙/紙板的阻隔性能并取得一些顯著效果[61-62]。章飛洋將陽離子淀粉（CAS）為對巴西棕櫚蠟（CW）

進行乳化，制備CAS/CW乳液，再結(jié)合殼聚糖溶液，通過分層涂布法制備了具有優(yōu)異防水防油性能的食品卡紙。在制備過程中，先涂布1層殼聚糖溶液，填充紙張表面的孔隙，形成平整的底層，隨后再涂布1層CAS/CW乳液，進一步構(gòu)建出更致密的防水防油層，這種雙層涂布工藝能顯著提高食品卡紙的防水防油性能。隨著科技的不斷進步，食品包裝中的紙基材料性能得到了持續(xù)優(yōu)化，除了上述的防水防油功能外，現(xiàn)代紙基包裝材料還發(fā)展出了更多創(chuàng)新性，如具有智能感知功能的紙基包裝材料，可以實現(xiàn)食品品質(zhì)和包裝內(nèi)部環(huán)境的在線監(jiān)測64]，為食品安全和質(zhì)量控制提供智能化保障。

當前，食品包裝領(lǐng)域在紙基材料阻隔性能提升方面，納米材料的應(yīng)用愈發(fā)成熟，通過對含納米纖維素等材料的深入研究與改良，增強紙基包裝在防水、防油、阻氧等方面的性能，使其在更多食品包裝場景中替代傳統(tǒng)塑料包裝。同時，可持續(xù)性生物聚合物作為紙基涂層材料，不僅能提升紙基包裝阻隔性能，還能解決環(huán)保和食品安全問題。此外，將科技與包裝材料相結(jié)合，展示了將先進功能整合到紙質(zhì)包裝解決食品安全方案中的潛力。未來，紙基食品包裝性能將不斷優(yōu)化升級。

4紙基包裝在食品領(lǐng)域應(yīng)用中的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

4.1 優(yōu)勢

4.1.1 環(huán)保性突出

紙基包裝的原材料主要來源于天然植物，如木材、竹材、小麥秸稈等，相對傳統(tǒng)的塑料食品包裝，其原料的環(huán)保性顯著。當前，一些研究采用更為環(huán)保的方式制備紙基食品包裝材料，Gregors等成功將廢棄番茄莖桿纖維制成紙板，對可持續(xù)食品包裝材料的發(fā)展具有重要意義。這表明，利用農(nóng)業(yè)廢料的纖維來替代木質(zhì)纖維，可以實現(xiàn)將廢棄物轉(zhuǎn)化為高價值資源的循環(huán)利用，環(huán)保性更強。其次，紙基材料源自木漿、非木漿和廢紙漿等可再生資源，具有可回收性和生物降解性，因而成為塑料食品包裝頗有前途的替代品；同時，隨著回收技術(shù)的提升，紙基包裝回收利用率不斷提高。據(jù)加拿大紙和紙板包裝環(huán)境委員會（PPEC）研究顯示，加拿大大部分工廠使用原材料為100% 的再生纖維生產(chǎn)紙基包裝，且紙基包裝產(chǎn)品使用后再重新回收制成新的紙基包裝產(chǎn)品[]。由此可見，紙基包裝的回收利用不僅減少了廢棄物的排放，也降低了原材料成本，更加符合現(xiàn)代綠色包裝的環(huán)保理念。

4.1.2 效益性顯著

紙基包裝可以拓寬相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈在食品領(lǐng)域的應(yīng)用，如食品加工業(yè)、造紙業(yè)、印刷業(yè)等，可以形成良性循環(huán)，還能增加經(jīng)濟效益；同時，紙基食品包裝的回收利用，可以減輕城市對垃圾填埋、焚燒的負擔，有助于改善城市的環(huán)境質(zhì)量，提升人們的居住舒適感。英國雷丁大學(xué)進行了一項針對消費者對可持續(xù)包裝材料的調(diào)查，結(jié)果表明，可持續(xù)紙基包裝被公認為是包裝材料的環(huán)保選擇，而消費者也對其表現(xiàn)出積極的態(tài)度。隨著消費者對食品安全和環(huán)保意識的提升，食品加工業(yè)也將更加傾向于使用紙基包裝材料。這種趨勢不僅有助于提高紙基包裝在食品市場認可度，還能滿足消費者對健康、環(huán)保產(chǎn)品的需求，進而推動紙基食品包裝向更加綠色、可持續(xù)的方向發(fā)展。

4.1.3政策與技術(shù)支撐

目前，各國政府都在積極推動綠色環(huán)保的食品包裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如歐盟包裝與包裝廢物管理條例（PPWR）指出：到2030年，歐盟市場上所有的包裝必須是可回收的，規(guī)定所有包裝必須采用可回收且環(huán)境友好的材料；該提案還規(guī)定禁止某些一次性包裝，特別是食品行業(yè)、餐飲行業(yè)等，其中包括酒店和餐館的菜肴和飲料包裝，這為紙基包裝在食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的政策保障。

隨著技術(shù)的進步，多種新型環(huán)保阻隔材料隨之出現(xiàn)，包括生物基材料、水性涂層和納米技術(shù)改性材料等。He等利用甲殼素納米晶體和十六烷基三甲氧基硅烷制備了環(huán)保型的疏水紙。甲殼素納米晶體是一種具備生物降解性的生物材料，源自蟹殼、蝦殼等天然生物質(zhì)資源，而十六烷基三甲氧基硅烷是一種有機硅化合物，其與甲殼素納米晶體發(fā)生化學(xué)鍵合，形成牢固的共價鍵，由此在紙張表面形成1層均勻的疏水膜，進一步增強了紙基材料的阻隔性能。除了使用環(huán)保型阻隔材料，紙基包裝通過技術(shù)創(chuàng)新，可以實現(xiàn)如防水、防潮、防油、耐熱、食品品質(zhì)智能檢測等功能，這極大地提升了紙基包裝的功能性和市場競爭力，也滿足了不同食品對紙基包裝性能的需求。紙基包裝在食品領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢如圖4所示。

4.2挑戰(zhàn)

4.2.1 食品安全隱患

據(jù)研究分析，我國2020—2023年食品用紙容器產(chǎn)品，總體不合格率為 4.59% ，主要受原材料和生產(chǎn)工藝等影響，對消費者身體健康構(gòu)成威脅。如熱飲紙杯、紙袋和外賣打包紙盒等紙基食品包裝，這些包裝均需經(jīng)過塑料淋膜處理，而塑料難以降解，不符合環(huán)保要求；且包裝中的有毒物質(zhì)也可能化學(xué)遷移到食品中，以致食品安全性得不到保障[2]。

為了提升紙基材料在食品包裝中的安全性，一些研究集中開發(fā)無毒無害的紙基食品包裝材料。Liu等3使用殼聚糖、乙基纖維素和來自青核桃殼的級聯(lián)生物精煉產(chǎn)品制造出防水、防油、抗氧化的紙基材料，這些天然衍生材料符合食品安全要求。然而，為了提高紙基食品包裝的阻隔性能，一般使用的是合成聚合物涂層材料，其殘留的微塑料不僅對環(huán)境有害4，還存在遷移到食品中的風險，間接危害人體。常用的是食品紙塑鋁復(fù)合包裝，其阻隔層主要采用鋁箔、塑料等材料；熱封層通常采用聚乙烯、聚丙烯等材料；印刷層則采用紙材料，其中有機污染物來源主要為內(nèi)層材料、膠黏劑、印刷油墨等，當包裝材料與食品接觸時，隨著時間的推移，這些有機溶劑會遷移到食品中，從而引發(fā)食品污染問題[75。因此，開發(fā)可生物降解且無毒的涂層材料，能解決包裝材料有害物遷移到食品的問題。如SIG康美包開發(fā)了“康美創(chuàng)新無菌復(fù)合紙基包裝”，通過使用全新阻隔層替代鋁箔，保證紙基包裝無菌的高品質(zhì)，更好地滿足食品飲料包裝創(chuàng)新的需求[]。Ganjizadeh等[77]開發(fā)了乳清分離蛋白和米糠蠟涂層的可降解紙杯，并應(yīng)用于爆米花包裝。當米糠蠟質(zhì)量分數(shù)為 0.6% 、乳清蛋白分離物質(zhì)量分數(shù)為 5.5% 時，紙杯顯示出較好的阻隔性能，在儲存期間能有效減少爆米花的水分吸收和 pH 值下降，保持其脆性和使用性能，且包裝可降解，環(huán)保性好。

圖4紙基包裝在食品領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢

Fig.4Advantages of paper-based packaging in food field

4.2.2 回收利用難點

在食品應(yīng)用中的大部分紙基包裝都經(jīng)過功能性涂層等處理，如一次性紙杯需經(jīng)過淋膜處理、薯條包裝紙需經(jīng)過防油防水涂層處理等，這些包裝都必須經(jīng)過專門處理才能實現(xiàn)真正回收。此外，在紙基包裝3大分類中，紙基復(fù)合包裝因其包裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜而具備較好的阻隔性能等，在食品應(yīng)用中最廣，但回收難度最高。牛奶盒、果汁盒等飲料紙基復(fù)合包裝由 70% 的紙板及鋁、塑料等材料復(fù)合而成，有較強的阻隔性（隔氧、隔光、隔水等），從而可以較好地保持內(nèi)容物的品質(zhì)。

目前，政府部門已明確將飲用后的紙基包裝列為可回收物78，然而調(diào)查發(fā)現(xiàn)，飲料紙基復(fù)合包裝回收利用率僅 33.1%^[79] 。據(jù)統(tǒng)計，全球每年消耗紙基復(fù)合包裝物超過400萬 t ，盡管回收技術(shù)已較成熟，但紙基復(fù)合包裝回收仍面臨較大發(fā)展難題。研究表明，回收率低的主要原因是回收渠道尚不通暢，因而存在回收成本高、再生利用利潤低等制約性難點[80]。因此，應(yīng)對紙基復(fù)合材料進行可回收性評估，選取最適宜的回收方法，以順應(yīng)當下紙基復(fù)合包裝在食品中的動態(tài)發(fā)展8。上海城投企業(yè)將回收的牛奶盒、利樂包等飲料紙基復(fù)合包裝，經(jīng)過工藝處理制成“木塑”新材料，并用于制造上?；ú?fù)興館南側(cè)的觀花長椅82]，實現(xiàn)了對飲料紙基復(fù)合包裝的回收利用。Li等采用大豆分離蛋白、蒙脫土、大豆殘渣納米纖維素等生物基材料，通過逐層組裝法和混合涂布法制備了無塑、耐油且防水的食品包裝紙，這有利于解決紙基復(fù)合包裝的“去塑”難題。雖然紙基復(fù)合包裝的回收利用面臨諸多挑戰(zhàn)，但通過技術(shù)創(chuàng)新和政策支持，其回收率和可持續(xù)性正在逐步提升。

5結(jié)語與展望

當下，塑料食品包裝污染問題依舊嚴峻，在全球“以紙代塑”的推動之下，紙基包裝作為兼具環(huán)保與可持續(xù)特性的包裝材料，勢必在食品包裝市場中大放異彩。紙基材料擁有諸多優(yōu)勢，其環(huán)保屬性、可降解特質(zhì)、易于回收的流程，有助于資源循環(huán)利用，其安全無毒更是為食品保駕護航，以其作為食品包裝材料，能有效減少環(huán)境污染，提高食品安全性。但現(xiàn)階段食品領(lǐng)域所采用的紙基包裝多為復(fù)合形式，其融合的塑料、鋁等成分增加了食品安全隱患，也導(dǎo)致了回收工作的困難。此外，紙基包裝在食品領(lǐng)域的應(yīng)用范圍主要集中在快餐、烘焙、飲料、休閑零食等品類。為拓寬紙基包裝在食品領(lǐng)域的應(yīng)用，科研工作也在砥礪奮進。一方面，將研究重點聚焦于紙基材料的阻隔性能優(yōu)化，嚴防外界不利因素對食品品質(zhì)的損害；另一方面，深挖新型材料潛力，開發(fā)具備高抗菌活性、可生物降解特性、安全無害乃至可供食用的紙基包裝材料，全方位地保障食品安全。與此同時，引入納米材料強化其阻隔性能，以及選用可持續(xù)生物聚合物作為涂層材料，進一步提高紙基包裝的綜合性能，這些研究已成為當下的關(guān)注重點。

雖然，紙基包裝在食品領(lǐng)域的發(fā)展受到食品安全隱患和包裝回收難題等困境制約，但放眼未來，在國家持續(xù)推進塑料污染治理、不斷完善相關(guān)法律法規(guī)以及科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的大背景下，紙基包裝技術(shù)將迎來前所未有的發(fā)展契機。一方面，對新型纖維材料、可降解涂層、可食用紙材等領(lǐng)域的深入探索，將進一步優(yōu)化其功能性，不斷拓展食品應(yīng)用的邊界；另一方面，提升紙基食品包裝的回收處理技術(shù)，以實現(xiàn)廢棄紙基食品包裝的資源化利用?？梢灶A(yù)見，紙基包裝技術(shù)的創(chuàng)新，將為食品包裝行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展開辟新的路徑。

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（責任編輯：楊苗秀）