包装对于保存和分销许多种类的食品至关重要，但它通常包含塑料——塑料碎片已经过多地散落在地球上，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、可生物降解和抗菌的食品涂层，可以减少食物浪费和食源性疾病，而不会向环境增加塑料。一项新的研究表明，这种材料可以有效地喷涂在单个农产品上，例如水果或蔬菜。去除它就像用水冲洗一样简单。
保护食用物品免受细菌和其他微生物的侵害减少了腐败变质，这是食物被丢弃的主要因素。而这种浪费是全球饥饿的根源：每年，全球大约三分之一的食物被浪费掉。这并不是保护农产品免受细菌侵害的唯一原因——一些微生物也是疾病的来源，包括李斯特菌病和大肠杆菌中毒。食源性疾病每年导致全球超过42万例估计死亡人数。
不幸的是，包装食物以保存食物也大大增加了环境塑料。“当涉及到塑料污染时，食品包装绝对是头号敌人，”摩尔塑料污染研究所的环境科学家温·考格说，他没有参与这项新研究。“我们可以在全球范围内看到，食品包装是环境中数量最多的塑料材料。” 尽管新的涂层只会取代一部分包装——它不会触及一些最大的“罪魁祸首”，例如水瓶和咖啡杯盖——但考格表示，减少塑料污染的任何步骤都是好的。
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塑料可以在环境中长期存在——可能永远存在——但新的涂层是可生物降解的。这是因为它的主要成分：支链淀粉，一种可食用的纤维，被美国食品和药物管理局“普遍认为安全”（GRAS）。该涂层还加入了天然来源的抗菌剂柠檬酸和百里香油，以及一种细菌产生的化合物——乳酸链球菌素，所有这些都被广泛认为在所涉及的量中对人类食用是安全的。《自然食品》杂志本周发表的一项新研究对此进行了描述。
该研究的研究人员使用了一种称为聚焦旋转射流纺丝（FRJS）的制造系统来生成掺有抗菌剂的纤维，并将其应用于食品。哈佛大学生物工程师、研究合著者常惠斌将FRJS系统比作棉花糖机，该机器快速旋转融化的糖，使其穿过小孔，产生可以缠绕在纸锥上的细丝。FRJS还产生集中的细丝流（在这种情况下由支链淀粉而不是调味糖制成），可以缠绕在食品上——例如鳄梨。但是FRJS——在研究合著者、生物工程师基特·帕克在哈佛大学的实验室中开发，常惠斌是该实验室的研究员——最初并非为食品应用而设计。“当我们创建这项技术时，我们将其用于组织工程，”常惠斌说。例如，他解释说，FRJS在他的先前工作中发挥了作用，构建了某些心脏结构的三维模型。
研究人员在鳄梨上测试了该涂层，因为这些水果特别容易出现成熟不均匀和采后腐烂。研究发现，通过FRJS沉积在鳄梨上的无毒支链淀粉涂层可以很容易地在水槽中冲洗掉并冲入下水道。“您可以在农场包装鳄梨并延长保质期，然后您可以冲洗掉涂层，”研究合著者、罗格斯大学和哈佛大学的纳米气溶胶研究员菲利普·德莫克里托说。科学家表示，即使处理过的物体本身被丢弃，其涂层也会在大约三天内在土壤中降解。
该团队还测试了该涂层在多大程度上提高了食品安全性。当研究人员将其与常见的食源性病原体（包括大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌和烟曲霉）进行比较时，他们发现细菌和真菌种群都有减少。他们还发现，有涂层的鳄梨更不容易腐烂：在一周的过程中，只有50%的这种水果变质，而未涂层的农产品则为90%。而且，涂层鳄梨更有可能保持其绿色的内部颜色。
虽然这不是第一种抗菌食品涂层，但研究人员认为他们已经创造了迄今为止最有效且易于处理的选择。他们认为，喷雾式技术需要的起始材料更少，因此比丝纤维基涂层更有效，后者需要先将食物浸入材料中，然后再干燥。其他尝试使用无塑料食品包装的方法涉及纤维素基薄膜；这些薄膜无法冲洗掉，有些甚至需要回收。
常惠斌说，该团队目前正在努力扩大涂层工艺，以便一次处理多个农产品。科学家们正在考虑几种选择，包括基于装配线的系统，但这仍处于早期规划阶段。
杜克大学的环境毒理学家尼沙德·贾亚桑达拉（未参与该研究）表示，该涂层可能还需要进行进一步的安全测试。“作为一名毒理学家，”他说，“每当您看到新合成的产品时，首先想到的就是‘我们是否对其了解足够？’” 例如，尽管该涂层的起始材料是无毒的，但将它们冲入下水道可能会使它们分解成意想不到的副产品。
贾亚桑达拉表示，他对新的研究结果总体上感到鼓舞。“当您拥有可以替代或减少任何水平塑料的可生物降解材料时，总是非常令人兴奋，”他说。但他仍然犹豫是否要立即庆祝。尽管FDA已授予支链淀粉该机构的GRAS认证，但贾亚桑达拉警告说，无论何时对材料进行修改——即使是使用天然添加剂（例如研究人员使用的抗菌剂）——都必须使用一系列测试来评估其对人类健康的安全性。
“当我们第一次想到塑料时，它们被认为是相当安全的分子，”贾亚桑达拉指出。“但随着时间的推移，我们意识到，‘哦，实际上，不，情况并非如此。’ 现在我们知道，所有级别的塑料，无论大小，都具有细胞级效应、分子级效应和生态系统级效应。”