纳米纤维素在食品工业中的应用研究现状

纳米纤维素是具有纳米尺度的天然纤维素的总称。纳米纤维素既具有纤维素的生理特性，又具有纳米粒子的理化特性，使其适用于高端复合材料，生物医学，食品工业等领域。很高的应用价值。在食品工业中，纳米纤维素的应用正在变得成熟。纳米纤维素不会被人体消化吸收。它具有促进肠道蠕动和改善肠道菌群生态平衡的作用，并具有良好的流变性和亲水性。它可以形成稳定的胶体溶液，因此纳米纤维素可以用作食品添加剂领域中的非营养成分，增稠剂，稳定剂等。纳米纤维素具有无毒，无害，可生物降解，高结晶度等特点，并且可以通过表面改性而赋予其独特的特性和功能，使其适合于食品包装。

根据纳米纤维素的制备方法和尺寸，纳米纤维素主要分为三类：微纤化纤维素（MFC），纳米纤维素晶体（NCC）和细菌纳米纤维素（BNC）。

微纤化纤维素（MFC），也称为纤维素微纤维，微纤纤维素或纳米纤化纤维素。MFC是通过对天然纤维素进行机械处理而获得的一维纳米级新型聚合物材料。由于其高的长径比和网络结构，高的机械性能，高的膨胀表面积，高的长径比，重量轻等特性，已引起越来越多的关注。

NCC具有诸如刚性和高稳定性之类的显着特征，并且可重复且经济。它的纳米结构适用于药妆产品，纳米载体和药物输送系统，包装材料和食品添加剂。

细菌纤维素是具有高结晶度的三维网络结构，由各种细菌的代谢形成，不包含木质素，半纤维素和其他提取物。这种结构使BNC具有一些独特的特性，例如高纯度，高结晶度，更高的机械强度，高保水值，抗菌性能，无毒，生物相容性和生物降解性等，这些特性已在许多领域中使用。它具有广泛的应用，例如生物医学和组织工程，食品，电力，造纸，功能材料等。

纳米纤维素在食品工业中的应用

纳米纤维素作为天然纤维素的水解产物，具有纤维素和纳米粒子的双重物理和化学特性，如纯天然，无臭，安全，无毒，流变性好，保水性高，广泛应用于各个方面食品工业。

1.烘焙食品

纳米纤维素具有不被人体消化吸收的膳食纤维的作用，但可以促进肠蠕动并改善肠道菌群的生态平衡。可以将其添加到烘焙食品中制成减肥食品或功能性食品。例如，以甘蔗渣为原料，分别制备微晶纤维素和纳米纤维素，并制成膳食纤维面包，通过对两种膳食纤维面包与空白对照面包的质量，感官评分和质地进行比较分析，得出结论。确定最佳纤维素添加量为8％，纳米纤维素面包的质量优于微晶纤维素面包，微晶纤维素面包优于空白对照组。

作为膳食纤维，纳米纤维素比微晶纤维素具有更好的吸湿性和流变性。纳米纤维素在食品中的应用不仅可以利用其纳米材料的规模效应，而且可以发挥其生理特性，使得纳米纤维素膳食纤维在食品研究与开发中引起了人们的关注。选择葡萄糖醋杆菌发酵以制备细菌纳米纤维素，并将其添加到小麦面包中。通过分析添加细菌纳米纤维素前后小麦面包的流变参数，细菌纳米纤维素的添加可以改善面包的质量。改善面包的比容，孔隙率，光度和水分保持力，降低褐变指数，降低面包屑的硬度并使面包更嫩。

2.冷冻食品

在冷冻食品中添加适量的纳米纤维素可以使其具有更好的润滑性，从而使食品保持良好的稳定性，避免在冷冻或反复冷冻和解冻过程中形成大的冰晶，从而保持冷冻食品的细腻度。 。

纳米纤维素的添加可以提高冰淇淋的抗熔性和稳定性，使冰淇淋质地更细腻，冰晶更小，从而提高冰淇淋的质量。结果表明，添加0.35％的纳米纤维素可以优化冰淇淋的质地，稳定性和风味。纳米纤维素还具有膳食纤维的生理特性，这与当前饮食方案的发展趋势相吻合。以纳米细菌纤维素（NBC）和大豆分离蛋白（SpI）为原料制成的复合凝胶（nano-BC / SpI），并添加到冰淇淋中。添加NBC可以改善复合凝胶的TpA分布，悬浮液稳定性，乳化和流变性。其中，NBC / SpI为1:20的混合物与奶油的总体相似性最高，可以用作脂肪替代品。

3.食品包装

食品包装是食品工业的重要组成部分。有必要避免外部污染并保持包装食品的新鲜度，同时还要考虑食品包装材料的可降解性，无毒性和无污染性。作为一种可再生和可生物降解的天然聚合物，纳米纤维素因其抗菌性能和良好的机械性能而受到研究人员的青睐。

以小麦面筋（WG），纤维素纳米晶体（CNC）和TiO2纳米颗粒为原料，已开发出生物纳米复合材料。研究表明，将7.5％的CNC和0.6％的TiO2添加到WG中可以显着改善所研究复合材料的性能，例如形态，拉伸强度，水蒸气吸收率，水蒸气渗透性和接触角。用纳米复合材料涂布商业包装原色牛皮纸可以显着增加涂布纸的断裂长度，破裂指数和抗菌活性，这使得涂布纸在包装应用中具有巨大的潜力。

使用偶联剂将乳酸链球菌素固定在生物基羧化纤维素纳米纤维（CNF）上的绿色方法是一种用于制造食品包装的绿色方法，该方法具有良好的抗菌活性并确保了食品的长期保存。纳米纤维素涂层被涂在食品包装的内表面上或直接涂在需要保存的食品材料的表面上。与普通涂料相比，纳米纤维素具有特殊的阻气功能，可以改善机械性能，使其在生物柔性包装领域具有巨大的发展潜力。微纤化纤维素和纳米纤维素晶体都是高聚物，具有高键合能和强大的链间吸引力。在低湿度条件下，它们的空隙很小，扩散受到限制，因此透气性低，可以进一步提高食品质量和安全性，且效率高，成本低。

另外，纳米纤维素还可以用于牛奶制备，肉制品，饮料等中，并且由于其良好的生物相容性，还可以用作固定化酶的载体，通过表面修饰用于生物传感器，以及用于制造食品。材质和许多其他领域。

纳米纤维素具有理化性质，例如纯天然，无异味，安全无毒，高结晶度和高保水性。它也是人体均衡饮食所必需的不可消化的多糖。它具有有益的生理功能，例如降低胆固醇，调节血糖，预防结直肠癌和心血管疾病。它不仅符合现代饮食的健康，营养和低糖，而且符合绿色可持续发展的目的。它是一种天然，可再生和天然可降解的材料，并且是一种具有广泛应用的天然纳米材料。