2025年7月5日,beat365中国唯一官网卢丞文教授(通讯作者)等在国际食品Top期刊《Trends in Food Science & Technology》(Q1,中科院1区,IF2024=15.4)发表题为“Roles of polyphenols incorporated in starch-based films and coatings for fruits and vegetables preservation: A review”的综述性论文。
近年来,淀粉基活性包装引起了广泛关注,食品副产物与废弃物中的多酚类物质可被提取并作为生物活性成分应用于此类材料中。掺入多酚的淀粉基薄膜在果蔬保鲜中的功能性方面展现出良好的应用潜力。本综述系统探讨了多酚提取用于包装开发的最新研究进展及其对淀粉基包装材料的影响,重点包括阻隔性能、抗氧化活性、抗菌能力和安全性评估。文章进一步阐述了多酚-淀粉活性薄膜与涂层在果蔬保鲜中的功能作用,并讨论了该领域理论研究和产业规模化应用所面临的挑战与前景。尽管多种创新技术有助于提高多酚的提取效率,但超声辅助提取因操作简便、成本低廉而被广泛采用。将多酚引入淀粉基质中可显著增强其对水汽、气体与光的阻隔性能,提升抗氧化与抗菌活性,这些功能是延长果蔬货架期的关键因素。多酚-淀粉活性包装材料在改善食品质量与资源利用效率、减少食物浪费与环境污染方面具有广阔应用前景。
未来与前景
基于前述文献分析,含多酚的淀粉基包装材料相关科技正在迅速发展,并在果蔬保鲜方面已取得一定成果。一些热塑性淀粉包装材料的商业化进展表明,多酚负载的淀粉包装已不再局限于理论与实验室阶段。然而,由于传统塑料在生产经济性和耐用性方面仍具优势,至今仍占据市场99%的份额。因此,此类包装材料从实验室研究到食品工业全面推广仍面临较长发展过程,涉及生产工艺、加工设备、成本、市场需求及消费者接受度等关键因素。目前实验室常用的浇铸法制备淀粉膜需蒸发大量水分,耗能较高;而挤出、喷涂等热机械技术更适合工业化连续生产,能有效降低成本,建议科研工作者更多采用机械化技术以贴近工业应用。
此外,成本是限制多酚-淀粉膜与涂层规模化应用的主要障碍,其成本甚至可能是传统塑料的10–50倍。尽管在早期探索阶段成本较高可接受,但其最终成本应控制在食品整体成本的10%以内。当前高成本主要源于生产工艺及多酚原料,而非淀粉本身。通过优化工艺参数与引入热机械技术可有效降低生产成本。值得注意的是,一些研究采用纯多酚单体(如没食子酸)制膜,价格昂贵,不利于商业化推广,因此,建立高效、绿色的多酚工业提取体系是推动该类活性包装产业化的首要任务。尽管超声辅助提取(UAE)与超临界流体提取(SFE)初期投资较高,但长期来看可减少能耗与有害化学品使用,具有环境与经济优势。例如,使用UAE提取洛神花多酚可使碳排放减少31%。因此,应推动大型提取设备研发及参数优化,鼓励面向应用的大规模多酚提取与利用研究。
随着全球食品包装市场不断扩大,预计2030年将超5000亿美元,消费者对环保关注日益增强,中国、欧盟等地区已倡导减少塑料使用,凸显了开发以淀粉为代表的可降解生物包装材料的趋势与必要性。为增强消费者接受度,进一步完善淀粉-多酚包装材料的安全性评价也十分重要,应从环境、动植物及细胞等多维度进行综合评估。
目前多酚在淀粉基包装中的主要功能仍集中于抗氧化与抗菌作用,这通常需较高浓度的多酚。但高浓度疏水性多酚可能因淀粉的亲水性导致包装相分离,虽可通过纳米化、微胶囊化等技术解决,但也提高了成本且可能引发安全隐患。有研究表明,低剂量多酚可通过调控酶活性影响果蔬代谢途径,诱导抗菌物质生成、增强抗逆性、延缓成熟或清除活性氧,这一机制若可引入包装中将具有重要意义。然而,不同多酚与酶类之间的相互作用机制尚不清晰,分子对接技术有望用于预测与解释这些过程,尽管该技术已广泛应用于降糖机制研究,却在食品保鲜领域尚少应用。此外,现有研究大多聚焦于感官和生理变化,缺乏对分子机制的深入解析,未来可通过整合转录组与代谢组等多组学手段揭示其内在机制,为后续研究提供参考与指导。


