淀粉基纖維膜的研究進展：靜電紡絲與食品包裝視角

蔡 杰，馮曉芳，張 碟，馬思遠，謝 芳

（1.武漢輕工大學硒科學與工程現代產業學院，國家富硒農產品加工技術研發專業中心，湖北 武漢 430023；2.武漢輕工大學大宗糧油精深加工教育部重點實驗室，農產品加工與轉化湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430023）

食品包裝膜能夠有效隔絕外界不利因素（如氧氣、水蒸氣、微生物、光照等）的影響，從而確保食品品質和安全以及延長貨架期，在減少食品損失和浪費等方面發揮重要作用[1]。全球塑料年產量約4億 t，其中約1/3加工成包裝材料，尤其是一次性包裝[2]。盡管塑料基包裝材料優異的力學性能和高阻隔性有利于食品的運輸和貯藏，但其難被生物降解，這給生態環境造成了嚴重危害。因此，開發環境友好且可持續的食品包裝已成為當今社會的一大熱點[3]。利用天然來源的生物質原料（如蛋白質、多糖和脂質等）制備食品包裝膜，不僅具有生物可降解性、可持續性和環境友好性的優勢，而且可負載富含活性或功能性成分，從而能夠有效控制食品質量和確保食品安全[4]。

淀粉是一種天然來源的多糖類生物聚合物，具有來源廣泛、價格低廉、可再生和高生物相容性等優點，被廣泛應用于可降解包裝材料的開發[5]。淀粉主要包括支鏈淀粉和直鏈淀粉，前者由葡萄糖單元通過1,4-糖苷鍵和1,6-糖苷鍵連接而成，而后者為線性分子鏈，只含有1,4-糖苷鍵。直鏈淀粉具有優異的成膜性，能夠形成無色透明的膜材料[6]。淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的組成與所形成膜的阻隔性能等包裝特性密切相關[7]。此外，不同成膜加工方式（如流延法和擠出/熱壓法等）也對淀粉膜的理化特性具有一定影響[8]。純淀粉膜具有較好的透光性和氣體阻隔能力，但柔性較差，脆性大，因此通常在制備過程中加入增塑劑（如甘油、山梨糖醇、聚乙二醇等）增強其柔韌性，以滿足實際應用的需求[9]。然而，這些增塑劑在與食品接觸過程中可能發生遷移，進而被人體攝入，存在潛在的安全風險[10]。此外，對于活性食品包裝而言，一些活性小分子物質（如抗氧化劑和抗菌劑等）作為食品包裝加工的原料在熱加工制膜工藝中容易發生結構破壞，進而降低甚至失去生物活性。

微米或納米纖維構成的膜材料具有更高的比表面積、高孔隙率和高負載率等優點，在食品包裝的開發和應用中受到了廣泛關注。早期，主要通過干法和濕法紡絲制備淀粉纖維，常見的操作有：1）通過提純的直鏈淀粉進行紡絲。例如，Wolff[11]在1958年在吡啶和乙酸酐溶液體系中乙酰化制得醋酸酯直鏈淀粉，采用干法紡絲制備淀粉纖維（以氯仿為溶劑）；2）混合淀粉與其他聚合物進行紡絲。例如，Wang Qun等[12-13]分別將殼聚糖和海藻酸鈉溶液與淀粉溶液混合，以三聚磷酸鹽乙醇/水溶液和氯化鈣乙醇/水溶液為凝固浴，采用濕法紡絲法制備淀粉基復合纖維。然而，上述方法面臨一方面需要制備直鏈淀粉，其成本高、淀粉原料浪費大；另一方面，淀粉纖維間容易造成嚴重黏結現象等不足。隨著新興的非熱加工纖維技術（主要包括溶液噴射紡絲、靜電紡絲和離心紡絲）的出現，其適用于許多聚合物纖維材料的制備。其中，溶液噴射紡絲無需干燥，可連續規?；a[14]。離心紡絲技術具有無高壓、產量高、能耗少、污染小等特點[15]。靜電紡絲技術制備工藝簡單、原料來源廣泛，并能有效包埋生物活性物質[16-18]。此外，在這些制備過程中避免增塑劑的使用，能形成單一成分的纖維膜，降低增塑劑遷移引起的潛在安全風險。然而，單一成分的淀粉納米纖維膜作為食品包裝具有一定的局限性（如水敏感性和較差的力學性能等），上述紡絲技術亦能將2 種或多種聚合物加工為復合納米纖維膜材料，從而改善單一成分自身的缺陷。纖維膜也能作為多層包裝膜的內層，有效阻隔水蒸氣、氧氣等不利因素[19]。此外，納米纖維對活性小分子或顆粒具有較高的負載率和封裝能力，并且能夠在合適的刺激條件（如濕度、酶和pH值等）下發揮控釋作用，在活性包裝和智能包裝的功能化設計中表現出較大的潛力[20]。同時，其非熱加工過程能有效降低所負載的小分子物質的生物活性損失。更重要的是，隨著纖維制備裝置的不斷優化，上述纖維制備技術能夠大幅提高纖維的生產效率，在規?；彤a業化生產中表現出較大潛力。

目前，已有文獻回顧了淀粉纖維膜的構建及其在醫學領域中的應用[21]，然而鮮有文獻總結淀粉納/微米纖維膜在食品包裝中的應用前景和面臨的挑戰?；诖?，本文主要闡述3 種纖維制備技術（溶液噴射紡絲、靜電紡絲和離心紡絲）的原理及影響因素，圍繞淀粉的結構-可紡性-纖維形貌三者之間的關系展開討論，并針對靜電紡絲淀粉纖維膜，總結近年來不同聚合物共混以及后處理改性手段對淀粉纖維膜的理化性質及其包裝性能的影響（圖1）。最后對淀粉基纖維膜在食品包裝領域的應用和挑戰進行總結和展望，為未來研究淀粉基纖維膜提供理論支撐和思路對策。

圖1 淀粉基納/微米纖維的制備、改性和食品包裝性能Fig.1 The preparation,modification and food packaging properties of starch-based nano/microfibers

1 淀粉纖維制備技術

1.1 溶液噴射紡絲技術

溶液噴射紡絲或溶液吹紡絲法作為一種新興的納米纖維制備技術，被廣泛應用于合成聚合物（如聚乳酸、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等）納米纖維的制備中[22]，而在生物基聚合物納米纖維的制備中相對較少[23]。溶液吹紡絲的基本裝置包括噴注射器、接收器等，其噴頭為同軸結構，外層是由氣泵驅動的空氣。由于使用高速氣流，該方法具有較高的制備效率，適合大規模制造[24]。溶液噴射紡絲法制備納米纖維的主要理論為氣流高速拉伸原理和伯努利原理[25]。當聚合物溶液從同軸噴頭內層擠出時，氣泵驅動的氣流由同軸噴頭外層流出，其方向與聚合物溶液擠出方向相一致（圖2）。高速流動的氣體對聚合物溶液的表面形成剪切作用，當該作用力克服聚合物溶液表面張力時，聚合物溶液形成射流。聚合物溶液射流表面空氣流速較高，壓強較小，因此溶劑的沸點降低并進一步快速揮發，最終固化成纖維沉積在接收器上。該過程所形成纖維的直徑大小取決于噴嘴尺寸、空氣流速或壓力、收集距離以及聚合物溶液自身的流變學特性[26]。除此之外，環境溫度的升高有利于加快溶劑的揮發，從而得到更細、表面光滑的纖維，然而，過高的溫度導致溶液過快固化，失去流動性[27]。聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）與淀粉均為親水性大分子，分子鏈中均含有大量的羥基，但其表現出更好的水溶性。質量濃度為12～20 g/100 mL的PVA水溶液被成功噴射紡絲形成納/微米纖維膜[28]。然而，受限于淀粉對于溶劑的溶解性和揮發性的要求，溶液吹紡絲法在淀粉纖維的制備中鮮有報道。

圖2 溶液噴射技術示意圖Fig.2 Schematic illustration of solution blow spinning technology

1.2 靜電紡絲技術

靜電紡絲是一種簡單和連續的聚合物納米纖維膜制備技術，能夠通過調控納米纖維的結構形貌和組成成分等方面改善纖維膜的包裝特性。此外，由于其較高的比表面積和優異的負載能力，納米纖維對生物活性化合物（如抗氧化劑和抗菌劑等）具有較高的包封效率和控釋能力。可通過靜電紡絲技術制備多功能納米纖維膜，該薄膜材料能夠有效維持食品品質，延長食品貨架期，在活性包裝的開發中表現出較大的應用前景。

靜電紡絲是靜電噴霧的一種特殊形式，被廣泛用于聚合物納米或微米級纖維的制備[29]。靜電紡絲的裝置主要包括帶有導電針頭的注射器、高壓電源和接收器3 個部分。制備纖維的原理如圖3所示，注射器中的聚合物溶液在注射泵的推送下到達針頭處，在高壓電場的作用下，擠出的液滴向著最近的低電勢方向彎曲和拉伸，進而形成泰勒錐結構。當電場力大于液滴的表面張力時，泰勒錐尖端處會噴射出一股短距離的穩定射流。之后，由于靜電作用力、庫倫排斥力、表面張力等多種力的影響，射流開始出現不穩定的螺旋擺動，并進一步拉伸，直徑急劇減小。與此同時，射流中的溶劑快速揮發，最終固化成纖維并隨機沉積在接收器上，形成無序纖維膜集合體。在該過程中，對靜電紡絲裝置進行改進，可以獲取具有獨特結構和形貌的納米纖維（如核殼、中空、取向納米纖維等），從而滿足不同領域的應用需求[30]。此外，聚合物溶液的性質（如黏度、電導率、表面張力）、工藝參數（如流速、接收距離、電壓等）、環境因素（溫度和相對濕度）等也會對纖維的形態結構產生影響。

圖3 靜電紡絲示意圖Fig.3 Schematic diagram of electrospinning

聚合物溶液的黏度是影響靜電紡纖維形貌的關鍵因素之一，通常取決于聚合物相對分子質量和濃度。相對分子質量大的聚合物分子鏈長，容易在溶液中發生纏結，從而增加溶液的黏度。溶液的黏度也會隨著聚合物濃度的增加而增加。天然來源的淀粉組成包括直鏈淀粉和支鏈淀粉，其中支鏈淀粉的占比較高。高度分支化的支鏈淀粉和線性螺旋狀的直鏈淀粉在溶液中分子鏈纏結程度不同，導致溶液的流變學行為有較大差異，從而影響紡絲過程以及纖維的形成。Kong等[31]探究不同直鏈淀粉/支鏈淀粉比例對二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）水溶液中淀粉分子鏈纏結程度和可紡性的影響。分子鏈的纏結程度隨著直鏈淀粉含量的增加而增加，且較高的直鏈淀粉含量有助于提高淀粉溶液的可紡性，從而得到均一的纖維。相似地，Vasilyev等[32]使用沸點更低的甲酸作為溶劑，探究直鏈淀粉和支鏈淀粉比例對纖維膜形貌及力學性能的影響。隨著直鏈淀粉含量增加，淀粉纖維平均直徑減小，表面更為光滑，且纖維粗細大小均一。此外，淀粉納米纖維膜的力學性能（包括抗拉強度、斷裂伸長率和彈性模量）均隨著直鏈淀粉含量增加而提高。Cao Panpan等[33]進一步采用Pearson相關性分析探究淀粉分子結構與電紡纖維形貌之間的聯系。結果發現，較低含量的短支鏈淀粉、較高含量的長支鏈淀粉和支化程度較低的淀粉均有利于降低液滴的數量，從而改善可紡性，且纖維的直徑大小與支鏈淀粉的回轉半徑、平均回轉半徑和脫支直鏈淀粉平均聚合度呈顯著正相關。由此可見，淀粉溶液的可紡性高度依賴于淀粉分子鏈的聚合度和分支化程度。高聚合度的直鏈淀粉分支化程度較高，彼此之間容易相互纏結，相反高度支化的支鏈淀粉由于側鏈的分子聚合度低、纏結度低，以及空間位阻效應可能會阻止線性主鏈的纏結（圖4），從而導致纏結度降低，所制備的淀粉溶液可紡性較差。除此之外，靜電紡絲過程參數和收集裝置類型等也會對淀粉納米纖維的形貌和直徑產生較大的影響。作者課題組在淀粉及食品包裝材料領域開展了持續的研究工作[34-36]，采用溫度輔助靜電紡絲法制備淀粉納米纖維膜，并詳細探究靜電紡絲過程參數，如淀粉溶液質量濃度（20～30 g/100 mL）、電壓（15～25 kV）、收集距離（10～20 cm）對纖維形貌的影響。當淀粉溶液質量濃度為25 g/100 mL、電壓為20 kV、收集距離為15 cm時，所制備的淀粉納米纖維平均直徑為（362.70±71.60）nm，表面光滑，粗細均一。此外，淀粉納米纖維膜具有優異的柔性，而流延法制備的淀粉膜表現出較大的脆性。Wang Hui等[37]設計一種旋轉滾筒收集器，采用濕法紡絲制備具有一定取向的淀粉纖維，發現較高的轉速和較低濃度的乙醇凝固浴能夠促進纖維平行排列，這有利于提高纖維膜的抗拉強度。

圖4 直鏈淀粉（A）和支鏈淀粉（B）的分子鏈纏結狀態示意圖Fig.4 Schematic diagram of molecular chain entanglement states of amylose (A) and amylopectin (B)

盡管提高直鏈淀粉含量能夠有效提高可紡性，形成形貌較好的納米纖維結構，但從經濟成本和工藝加工上對于大多數天然淀粉而言并不適用。為了克服上述缺陷，通過在溶液中加入其他高聚物，能夠有效改善淀粉分子鏈的纏結狀態，從而提高其可紡性。這些非淀粉成分進一步與淀粉通過共混靜電紡絲形成復合納米纖維膜材料，從而改善單一淀粉纖維的性能。表1總結了近年來不同高分子聚合物與淀粉及其衍生物共混靜電紡絲形成的復合納米纖維及其形貌調控的研究。

表1 靜電紡淀粉基復合納米纖維Table 1 Electrospun starch-based composite nanofibers

1.3 離心紡絲技術

離心紡絲也被稱作旋轉噴射紡絲，其裝置主要包括收集器、噴絲頭、電機和軸。電機驅動軸旋轉從而產生離心力，當離心力達到臨界值時可以克服聚合物溶液的表面張力，將聚合物溶液從噴頭甩出后快速拉伸細化，其在曲線運動過程中伴隨著溶劑的揮發，最終固化形成纖維狀（圖5）。離心紡絲是靜電紡絲的一種代替方法，已被應用于許多合成或天然聚合物的制備中。與靜電紡絲過程中溶液濃度變化能影響纖維形貌的現象相似，當聚合物的濃度增加到臨界值，離心紡絲纖維從串珠纖維轉變為連續光滑纖維[56]。

圖5 離心紡絲法示意圖Fig.5 Schematic illustration of centrifugal spinning technology

相比于靜電紡絲，盡管二者均能制備從納米到微米級的纖維，調控纖維的形貌和排列方式，以及達到批量化生產的目的，但離心紡絲更適用于支鏈淀粉含量高于65%的天然來源淀粉，這在很大程度上彌補了對淀粉原料選用的苛刻要求。離心紡絲所制備的纖維形貌和直徑由不同的參數決定，主要包括聚合物溶液特性（如黏度、溶劑揮發性、表面張力）、紡絲加工條件（轉速、收集距離、噴嘴內徑）和環境因素（如溫度和相對濕度）。Li Xianglong等[57]選用支鏈玉米淀粉、直鏈玉米淀粉、蠟質玉米淀粉和支鏈馬鈴薯淀粉4 種不同支鏈淀粉含量的淀粉，利用離心紡絲技術制備淀粉纖維。除蠟質玉米淀粉外，其他淀粉均能在高于纏結度的條件下形成亞微米級的纖維，其中包括支鏈淀粉含量較高的玉米淀粉（68.89%）和馬鈴薯淀粉（73.35%）。然而，所制備的纖維微觀形貌較差，呈現出大量的串珠狀。為了得到直徑均一的纖維，Li Xianglong等[58]進一步探究紡絲溶液濃度對纖維形貌的影響，結果表明，隨著濃度的增加，串珠數量減少。此外，通過提高環境溫度實現淀粉纖維中相分離的調控，可以有效增加淀粉纖維表面的粗糙度[59]。所制備的淀粉纖維聚集成團狀，無法直接作為膜材料應用于食品包裝中，并且纖維具有亞微米級直徑。盡管如此，離心紡絲制備的淀粉基纖維被證實在水溶性較差的藥物（如布洛芬和酮洛芬）的遞送中表現出較大潛力，負載的藥物在24 h內被持續釋放[60]。利用淀粉分子鏈的大量羥基，通過檸檬酸交聯反應可提高淀粉纖維的水穩定性[61]。然而，離心紡絲法制備淀粉纖維在食品包裝領域的研究與應用還需進一步深入探索。

2 淀粉纖維膜在食品包裝中的應用現狀和挑戰

優異的力學性能、較高的疏水性和透光性等包裝特性是傳統食品包裝膜所必需的。此外，隨著人們對食品質量和安全的日益重視，食品包裝膜還需具有抗氧化、抗菌等功能特性，以便對食品起到更好的保護作用。在分析溶液噴射紡絲、靜電紡絲和離心紡絲3 種纖維制備技術的基礎上，針對上述食品包裝的重要特性，從更為廣泛的靜電紡絲淀粉纖維膜視角進行綜述。

2.1 力學性能

優異的力學性能（如較強的抗拉強度、一定的延展性、理想的柔韌性等）是食品包裝實際使用的前提。在靜電紡絲過程中由于溶劑的快速揮發，淀粉分子鏈被拉伸后沒有足夠的時間進行有序排列，導致分子鏈之間的氫鍵作用較弱。因此，淀粉分子鏈之間容易產生滑動，導致所形成的淀粉納米纖維膜表現出較好的延展性和較低的抗拉強度。Wang Wenyu等[62]通過提高溶劑DMSO中水含量增強纖維中分子的氫鍵作用，從而提高抗拉強度。相似地，Wang Hui等[63]也發現過多的水蒸氣會導致纖維之間的纏結，水分子作為塑化劑能夠增強淀粉分子之間的氫鍵作用，從而提高淀粉纖維膜的抗拉強度。多糖與多酚之間的非共價相互作用也能有效改善淀粉納米纖維膜的力學性能。作者課題組將茶多酚加入淀粉溶液中，通過共混靜電紡絲制備淀粉/茶多酚復合納米纖維膜[35]。隨著多酚的增加，淀粉復合納米纖維的抗拉強度和彈性模量均先增加后降低，而斷裂伸長率逐漸降低。進一步在淀粉/單寧酸復合納米纖維膜中引入Fe3+，形成多糖-多酚和多酚-Fe3+非共價雙交聯網絡，以提高膜的抗拉強度[64]。

相比非共價的氫鍵作用，淀粉分子之間的共價交聯結構更能有效減少分子鏈之間的滑動，從而降低纖維膜延展性的同時顯著提高抗拉強度。戊二醛是一種常見的交聯劑，其分子結構上的醛基能夠與淀粉分子上的羥基發生羥醛縮合反應，形成醚鍵/縮醛環橋接的多重交聯網絡共價結構。Wang Wenyu等[65]發現，隨著交聯反應時間的延長，淀粉納米纖維膜的抗拉強度增加。當反應時間為24 h時，交聯反應后的淀粉納米纖維膜的抗拉強度增加近10 倍。作者課題組的研究結果也表明，隨著戊二醛交聯時間的延長，纖維之間形成更多的交聯點，纖維膜的抗拉強度從約0.66 MPa顯著增加到約9.65 MPa[66]。此外，高碘酸鹽氧化-己二酸二酰肼共價交聯策略也被用于提高淀粉纖維膜的抗拉強度。高碘酸鹽能夠將淀粉氧化為醛類淀粉，其中醛基與己二酸二酰肼通過親核加成反應形成穩定的肼鍵。Lü Huaxin等[67]比較戊二醛交聯與己二酸二酰肼共價交聯對淀粉納米纖維膜力學性能的影響，結果表明，利用后者交聯策略制備的淀粉納米纖維膜具有更高的楊氏模量和抗拉強度。

2.2 疏水性

由于淀粉自身表面大量的羥基，淀粉納米纖維膜表現出較強的水敏感性，極大地限制其在食品包裝中的應用。當淀粉納米纖維膜與水滴接觸時，水滴會完全在膜表面鋪展，并且其表面張力會破壞膜表面的纖維結構。淀粉分子上的親水性羥基結構容易發生化學反應，從而降低其暴露數量，間接提高膜的疏水性。Wang Wenyu等[65]通過戊二醛氣相交聯提高淀粉納米纖維膜的疏水性，并且其纖維結構在水溶液中保持穩定。Zhu Weijia等[66]進一步探究交聯時間-纖維膜結構-疏水性三者的關系，結果表明，隨著交聯時間從0 h延長到12 h，纖維之間的交聯密度增大，纖維直徑增大的同時孔隙率降低，水接觸角從0°顯著增加到94.3°，表現為疏水性。然而，未反應的小分子戊二醛具有一定的毒性，可能會殘留于納米纖維內部，在與食品接觸時會與蛋白質成分發生交聯反應，對人體產生不利的影響?？紤]到化學法帶來的負面效應，有研究采用簡單、溫和的溶液浸漬法，將硬脂酸自組裝涂層在纖維表面，使得淀粉納米纖維膜的水接觸角從0°顯著增加到134.7°[36]。淀粉納米纖維膜由超親水性轉變為高疏水性主要歸因于硬脂酸自身的低表面能和所構建的多尺度粗糙表面結構。相似地，在最近的一項研究中，采用靜電噴霧技術，將?；瘑螌幩嵬繉拥降矸奂{米纖維膜表面，以構建粗糙的表面形貌，發現其表面疏水性隨著單寧酸?；潭仍黾佣黾覽64]。

2.3 抗氧化和抗菌活性

食品容易發生氧化變質，從而產生有害的自由基，并且容易遭受空氣中微生物的污染，從而導致食品變質，甚至具有一定的毒性。淀粉基納米纖維膜自身缺乏功能活性（如抗氧化性和抗菌性），無法更好地保障食品品質和安全。因此，研究者將一些具有生物活性的化合物或提取物加入到淀粉基納米纖維膜，提高其生物活性，這在活性食品包裝的開發中具有較大潛力。天然來源的抗氧化劑（如香草酚[68]、百里香精油[69]、茶多酚[35]、姜黃素[70]和植物提取物[71]等）通過共混靜電紡絲的方式被均一地加入到淀粉基復合納米纖維中，進一步采用自由基（如1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2′-聯氮-雙-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)陽離子自由基、·OH等）清除實驗證實納米纖維膜的抗氧化活性與纖維中活性物質含量呈正相關。此外，淀粉基納米纖維作為活性物質的載體，有效提高其穩定性。

為克服微生物污染問題，Liu Xiaoqing等[34]將無機抗菌劑磷酸鋯銀鈉加入到淀粉/PVA復合納米纖維中，使得納米纖維對大腸桿菌（Escherichia coli）和金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）均表現出顯著的抑制作用，并且與磷酸鋯銀鈉加入量呈現濃度依賴關系，所構建的抗菌淀粉基纖維膜能夠有效延長草莓的保質期。盡管無機納米銀表現出優異的抗菌活性，但其在與食品接觸時可能發生遷移，導致人體攝入的無機納米銀在體內累積，從而增加食品的安全風險。部分天然來源的抗氧化劑（如多酚等）也具有優異的抗菌活性，并且其具有更高的生物相容性和可降解性。Chen Lei等[72]將植物來源的茶多酚加入到高直鏈玉米淀粉/PVA復合納米纖維中，發現復合納米纖維膜能夠破壞細胞壁和細胞膜、降解DNA片段和促進細胞內活性氧自由基生成，對E.coli和S.aureus的生長均有良好的抑制作用。抗菌劑除了被動釋放，也可以響應釋放。Aytac等[73]設計一種多刺激（酶和濕度）響應型抗菌淀粉基復合纖維膜。在蛋白酶和α-淀粉酶的存在下，纖維的基質聚合物發生酶解，使得抗菌劑釋放效率更高。同樣，在高濕度條件下，纖維吸水發生膨脹，促進抗菌劑的釋放。

3 結語與展望

淀粉基纖維膜表現出兼具纖維的結構特性和良好生物相容性和可降解性，在可持續食品包裝材料的開發中表現出巨大的潛力。淀粉基纖維的形成與淀粉自身的物化特性（如淀粉分子質量、直鏈淀粉/支鏈淀粉比例）、溶劑的選擇、加工過程參數以及紡絲裝置密切相關。大多數天然來源的淀粉直鏈淀粉含量較低，盡管通過提高直鏈淀粉含量有助于淀粉的可紡性以及形成良好的纖維形貌，但這會增加更多的工藝和經濟成本。通過與天然或合成的聚合物共混靜電紡絲形成淀粉基復合納米纖維，在改善淀粉可紡性的同時賦予其多組分復合的優勢。共價或非共價交聯和物理或化學改性有助于提高淀粉基納米纖維膜的力學性能和疏水性，克服了淀粉膜自身的缺陷，增強了其在應用中的實用性。此外，淀粉基納米纖維作為優異的載體材料，能夠有效負載抗氧化劑或抗菌劑，從而抑制食品的氧化變質或微生物污染，這為維持食品品質和確保食品安全提供了更多的保障。然而，淀粉纖維膜表現出較高的不透明性，一方面對消費者而言無法直接看清食品外觀，另一方面也無法通過觀察食品的狀態判斷其是否變質。此外，受制于淀粉本身屬性以及淀粉纖維間的孔隙結構，導致在食品包裝所面臨的冷凍和冷藏條件環境，以及微環境氣調能力方面，淀粉纖維膜在功能方面仍有不足之處。而且，在淀粉納米纖維膜的加工過程中，使用綠色溶劑（如水等）以及天然來源的聚合物或生物活性物質，將有效確保其在與食品接觸過程中的安全性。更重要的是，今后需進一步對淀粉基納米纖維膜產品進行規模化工業化放大生產，提高其生產效率。以上幾點內容均為淀粉纖維膜在實際生產應用中亟待解決的問題，同時能為未來高性能和多功能新型淀粉纖維膜的研究提供思路。