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食品包装广泛用于保护食品免受周围环境影响,在食品的储藏运输过程中起着重要的作用。纸包装材料因其来源广泛,低成本,可再生,易降解,已被广泛用于食品包装中。传统的纸质食品包装材料多以纸-塑或纸-金属等复合形式被使用,随着使用这些合成包装,引起环境问题的不断增加以及消费者对更环保更安全质量更高的食品包装材料的需求,急需寻求新的可生物降解的新型功能纸包装材料来替代传统复合材料。本论文以纤维为基材,以来源于可再生资源的生物质大分子和无毒纳米粒子为原料,采用相分离和层层自组装的方法,分别对纤维进行超疏水和抑菌功能改性,并对制备的抑菌包装纸在熟牛肉保鲜上的应用进行评价测试。通过本论文的研究,拟为功能型环保纸质食品包装材料的制备提供理论支撑和技术参考。本论文的具体研究内容包括:通过使用一个简单的相分离的方法使得巴西棕榈蜡沉积在纤维表面来制得兼具防潮性能的超疏水纸样。以纸样表面水接触角为响应值,采用Box-Behnken中心组合设计及响应面分析法对相分离工艺条件进行优化,得到的最佳条件如下:棕榈蜡浓度3.78%(w/v);浸样时间1.46 h;凝固浴配比13/87(v/v);凝固浴时间2.63 h。在最佳工艺条件下,理论水接触角值为154.1°,实际水接触角达到152.7°,相对误差为0.92%,表明Box-Behnken中心组合设计结合响应面分析法可对相分离法制备超疏水纸的工艺条件进行优化。利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对制备的超疏水性纸表面形貌进行扫描表征。扫描图像显示簇状巴西棕榈蜡聚集物完全覆盖在纤维表面,导致纤维表现的粗糙度增加。同时,测试了超疏水纸的防潮性能,结果表明,所得到的超疏水纸样具备较好的防潮性能,且在相对较高湿度环境下仍能保持高的抗张强度。采用化学改性的方法将十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)接枝到纳米二氧化钛TiO2表面得到M-TiO2,随后利用静电层层自组装的方法将壳聚糖与改性后的纳米TiO2交替沉积在纤维表面,构筑CS/M-TiO2多层膜。FTIR分析结果表明,HDTMS成功的接枝到了纳米TiO2的表面;改性后的纳米粒径为224.5nm;XPS分析结果表明CS/M-TiO2多层膜的特征元素,即N元素,Ti元素和Si元素,含量均随着自组装层数的增加而增加;纤维表面的Zeta电位随着自组装层数的增加呈现有规律的反转,表明CS与M-TiO2在纤维表面的增长是连续且均匀的;随着CS/M-Ti02多层膜在纤维表面的增长,纤维表面逐渐被改性纳米二氧化钛覆盖,且纤维表面的粗糙度(RMS)也逐渐增大;CS/M-Ti02多层膜改性纤维表面的水接触角随组装层数增加而增大,40层时,热处理后样品水接触角高达151.3°,60层时,热处理后样品水接触角达到了 167.35°,表明获得了超疏水表面;CS/M-TiO2多层膜改性纸样抗张强度指数随自组装层数增加减小,经过后续热处理,纸样的抗张强度性能均有所改善,当组装了 40层时,热处理后样品的抗张强度较未处理对照样提高了 3.9%。为了赋予纤维纸张抑菌的性能,采用了 ε-聚赖氨酸(ε-PL)/羧甲基纤维素钠(CMC)在纤维表面构筑了多层膜。结果表明,ε-PL/CMC多层膜的特征元素N、Na的含量随着组装层数的增加而增;纤维表面的Zeta电位随着自组装的进行呈现有规律的交替;随ε-PL/CMC多层膜层数增加,纤维与纤维之间的空隙越来越小,连接更为紧密;抑菌试验结果表明聚赖氨酸在最外层时抑菌效果较羧甲基纤维素钠在最外层时好,对金黄色葡萄球菌抑制效果较大肠杆菌抑制效果好,(ε-PL/CMC)4.5多层膜改性纸张对金黄色葡萄球菌抑菌率达93.3%,对大肠杆菌的抑菌率达到了 90.4%;抗张强度测试结果表明,在纤维表面构筑5个双分子层的ε-PL/CMC自组装膜层时,相对未处理对照样,纸张的抗张强度提高了 25.78%。用ε-PL/CMC多层膜改性制备的抗菌纸包装熟牛肉,以PE保鲜袋为阳性对照,以没有任何包装的熟牛肉为空白对照,4 ℃保藏期间,对包装模型所包熟牛肉的物理指标变化进行监测。测试结果显示,(ε-PL/CMC)4.5多层膜改性制备的抗菌纸能有效抑制微生物的生长,减缓熟牛肉脂质氧化速率,降低TVB-N值,从而表明ε-PL/CMC多层膜改性制备的抗菌纸可作为一种环保型熟牛肉包装用纸,延长熟牛肉货架期。