由牛奶蛋白和植物纤维素制成的可食用、可生物降解的纳米纤维

得益于宾夕法尼亚州立大学的研究人员首次取得的此类进展，来自植物的牛奶蛋白和纤维素可能是可持续发展的下一个大事件。

通过静电纺丝完成，该技术涉及使用电压将液体溶液压成锥形，当溶液从喷射器中喷射出来时，锥形溶液会拉伸并变形为微小的纤维，该团队将牛奶蛋白酪蛋白与羟丙基甲基纤维素（一种也被称为羟丙甲纤维素的化合物，来源于植物材料）结合在一起，制造出比人类头发细1000倍的纳米纤维。然后，他们将这些纤维加工成垫子，这些垫子有望用于各种产品，如可生物降解甚至可食用的食品包装。

“在一项概念验证研究中，我们展示了独立富含酪蛋白的电纺垫的成功制造，”农业科学学院食品科学教授Federico Harte说。“基于蛋白质的电纺纳米纤维因其在组织工程、伤口敷料等生物医学应用以及在可食用包装中的新兴作用而备受追捧，可提供可持续的食品保存和安全解决方案。”

在这项研究中，研究人员报告说，富含羟丙甲纤维素的酪蛋白的组合可以电纺，纤维素与酪蛋白的比例为1比4。然而，具有最少珠粒、增厚、不规则截面和最大表面积的纤维——使其最适合包含在垫子中——是从纤维素与酪蛋白比例为1:12的溶液中纺丝出来的。研究人员建议，在一项新发现中，在100%相对湿度下，纤维垫子很容易与水分发生化学反应，转化为透明薄膜，具有食品包装的潜力。

“酪蛋白作为食品和非食品用途的材料有着悠久的历史，”团队共同负责人、食品科学杰出教授Gregory Ziegler说，他解释说，这种蛋白质可以增强食品质地和营养价值，也可用于生产胶水、油漆、纸张涂料、化妆品和药品。“这项研究通过提供一种新的形式增加了它的实用性：纳米纤维。”Harte指出，这项研究是一系列已发表的酪蛋白静电纺丝研究中的最新研究。此前，该研究小组评估了单独的酪蛋白和酪蛋白与卡拉胶的静电纺丝，卡拉胶是一种从红藻中提取的食品添加剂，主要用作各种食品中的增稠剂、稳定剂和乳化剂。然而，这些研究中生产的垫子含有脆弱的纳米纤维。

在这项研究中，研究人员测试了用羟丙甲纤维素补充酪蛋白的想法，他们假设这可以为蛋白质提供强度和灵活性。他们是对的。哈特说：“这里的想法是基于酪蛋白制造垫子，这是以前从未做过的事情。”。“我们早期单独使用酪蛋白的努力清楚地表明，我们需要提高垫子的机械性能，我们最终决定添加羟丙甲纤维素，因为我们认为酪蛋白和纤维素之间的相互作用可以优化这些垫子的机械性能。”Harte补充说，未来的研究将探索可食用酪蛋白纳米纤维的新应用，如食品包装和过滤。p