喷上冲洗掉的食品“包装”可以切割塑料包装
包装对于保存和分发多种食品至关重要，但它通常使用塑料，而塑料废弃物已经遍布全球，对野生动物构成威胁，并污染饮用水和土壤。现在研究人员表示，他们已经开发出一种无毒、可生物降解且具有抗菌作用的食品涂层，可以在不增加环境塑料的前提下减少食物浪费和食源性疾病。一项新研究表明，这种材料可以有效地喷涂在水果或蔬菜等单个农产品上。去除它也十分简单，只需用水冲洗即可。保护可食用物品免受细菌和其他微生物的侵害可以减少腐败，而腐败是食物被丢弃的主要原因。而这种浪费正是全球饥饿的根本原因之一：每年全球约有三分之一的食品被浪费。这还不是保护农产品不被细菌危害的唯一理由——一些微生物还是导致疾病的原因，包括李斯特菌病和大肠杆菌中毒。食源性疾病每年在全球造成约42万人死亡。不幸的是，为了保存食品而进行包装也会大幅增加环境中的塑料污染。“在塑料污染方面，食品包装无疑是头号敌人。”摩尔塑料污染研究所的环境科学家温·考杰（Win Cowger）表示，他并未参与这项新研究。“我们可以看到，食品包装是全球环境中最常见的塑料材料。”尽管这种新型涂层只能替代部分包装材料——它无法触及最大的污染源，比如水瓶和咖啡杯的盖子——但考杰表示，任何减少塑料污染的措施都是有益的。塑料会在环境中存留很长时间——可能永远不降解——但这种新涂层是可生物降解的。这是因为其主要成分是普鲁兰，这是一种被美国食品药品监督管理局（FDA）认定为“通常认为安全”（GRAS）的可食用纤维。这种涂层还含有天然来源的抗菌剂，包括柠檬酸和百里香油，以及一种由细菌产生的化合物——尼辛，这些成分在所用剂量下都被广泛认为对人类安全。这项研究本周发表在《自然食品》期刊上。研究人员使用了一种名为聚焦旋转喷丝（FRJS）的制造系统，以生成带抗菌剂的纤维并将其应用于食品。哈佛大学生物工程师、该研究的共同作者张慧斌将FRJS系统比作棉花糖机，后者快速旋转融化糖浆，并通过小孔将其推出，形成细丝，缠绕在纸筒上。FRJS同样制造出聚焦的极细纤维流（在这里是由普鲁兰制成，而不是加味糖），可以包裹在食品上，例如牛油果。但FRJS——由研究共同作者和生物工程师基特·帕克（Kit Parker）在哈佛大学的实验室中开发，张慧斌也是该实验室的研究人员——最初并不是为食品应用设计的。“我们开发这项技术时，是用于组织工程的，”张慧斌表示。例如，他解释道，FRJS在其之前构建某些心脏结构三维模型的工作中发挥了作用。研究人员之所以在牛油果上测试这种涂层，是因为这种水果特别容易不均匀成熟和采后腐烂。研究发现，牛油果通过FRJS涂上无毒普鲁兰涂层后，可以在水槽中轻松用水冲洗掉，并冲入下水道。“你可以在农场对牛油果进行‘包装’，延长其保质期，然后你可以洗掉这层涂层，”研究共同作者、罗格斯大学和哈佛大学的纳米气溶胶研究员菲利普·德莫克里图斯（Philip Demokritou）表示。即使被处理的物品本身被丢弃，其涂层也将在土壤中大约三天内降解，科学家表示。研究小组还测试了这种涂层在食品安全方面的改善效果。当研究人员将其与常见的食源性病原体（包括大肠杆菌、无害李斯特菌和烟曲霉）进行对抗时，他们发现细菌和真菌的数量均减少了。他们还发现，涂有涂层的牛油果更不容易腐烂：在一周时间里，只有50%的牛油果变质，而未涂层的牛油果则有90%变质。涂有涂层的牛油果也更可能保持其内部绿色。尽管这并非第一种抗菌食品涂层，但研究人员相信他们已经创造出迄今为止最有效且最容易处理的选择。他们认为这种喷涂技术所需起始材料更少，因此比需要先蘸入材料再干燥的基于丝绸纤维的涂层更高效。其他尝试无塑料食品包装的方法则涉及基于纤维素的薄膜；这些材料无法被冲洗掉，有些甚至需要被回收。张慧斌表示，研究小组目前正在努力扩大涂层处理过程的规模，以同时处理多个农产品。研究人员正在考虑几种选择，包括基于装配线的系统，但这些仍处于计划的早期阶段。杜克大学的环境毒理学家尼沙德·贾亚孙达拉（Nishad Jayasundara）表示，这种涂层可能还需要进行进一步的安全测试，而他并未参与这项研究。“作为一名毒理学家，”他说，“当你看到新合成的材料时，首要想法总是‘我们对它了解足够吗？’”例如，虽然涂层的起始材料是无毒的，但将其冲入下水道可能导致其分解为意外的副产物。贾亚孙达拉表示，他对这项新研究的结果总体上感到鼓舞。“每当出现一种可生物降解的材料，可以替代或减少任何可能的塑料使用，这总是非常令人兴奋的，”他说。但他目前仍持谨慎态度。尽管FDA已将普鲁兰认定为GRAS材料，但贾亚孙达拉警告说，每当对材料进行任何修改——即使使用了天然添加剂，如研究人员使用的抗菌剂——也应使用一系列测试评估其对人类健康的安全性。“当我们最初考虑塑料时，它们被认为是相当安全的分子，”贾亚孙达拉指出。“但随着时间的推移，我们意识到，哦，其实并不是这样的。现在我们知道，无论塑料的大小如何，它们都会在细胞层面、分子层面和生态系统层面产生影响。”
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