天然低共熔溶剂（NADES）因其低毒性和可生物降解性，正成为传统溶剂的可持续替代品，为基于生物聚合物的包装应用提供多功能益处。本研究综述了NADES在成膜和涂层系统中作为溶剂、加工介质、增塑剂和活性成分的各种角色。研究结果表明，NADES能有效改变聚合物链的流动性，增强机械性能和膜均匀性；因此，它们作为增塑剂和功能载体的应用前景广阔。然而，工业应用仍存在一些障碍，包括放大过程研究有限、配方依赖性、高粘度和吸湿行为。此外，缺乏监管认可和长期暴露效应数据不足继续阻碍商业实施。未来努力必须从实验室规模的经验配方转向预测性、工程导向的设计，优先发展结构-性能-功能模型，直接关联NADES组成与聚合物性能。解决这些挑战将有助于开发符合循环经济原则的高性能、环保包装材料。
引言部分指出，环境与健康问题推动了对可持续食品包装材料的探索。传统包装依赖石油基塑料和合成添加剂，带来可持续性挑战。塑料长期作为废物存在，生产消耗非可再生资源。食品包装中使用的合成溶剂和增塑剂引发额外担忧，许多生物聚合物基“环保”包装仍需要有毒化学溶剂或增塑剂。传统增塑剂如邻苯二甲酸酯可迁移到食品中，危害消费者健康。因此，需要更绿色、更安全的介质来开发真正可持续的食品包装系统。天然低共熔溶剂（NADES）作为一种解决方案出现，它们由天然代谢物形成，具有低毒性和食品级特性，可作为传统溶剂的替代品。NADES在生物聚合物包装中具有多功能作用，如溶剂、增塑剂和活性剂载体。
与食品包装相关的NADES基础部分介绍了NADES是由天然氢键受体（HBA）和氢键供体（HBD）形成的共晶混合物，如有机酸、糖、氨基酸和多元醇，在室温或接近室温下形成液体。它们由天然成分组成，通常符合食品级标准，因此低毒、可生物降解，适用于食品相关应用。NADES的功能行为主要取决于HBD的选择、摩尔比和水分含量。这些参数决定极性、氢键能力、粘度以及与生物聚合物的相互作用强度。例如，多元醇基系统增强链移动性和柔韧性，而有机酸基NADES引入额外的离子相互作用，增强聚合物基质。糖基系统有效稳定生物活性化合物，但粘度高，限制加工性。氨基酸基NADES适用于蛋白质基质，而疏水性NADES基于萜烯或脂肪酸，可降低水分敏感性。NADES在食品包装中可同时作为溶剂、增塑剂和功能载体。其高极性和广泛的氢键网络能有效溶解和分散多糖和蛋白质。与传统有机溶剂相比，NADES提供非挥发性和不易燃的加工介质，减少安全风险。作为增塑剂，NADES通过插层在聚合物链之间，增加自由体积，降低玻璃化转变温度，从而增强柔韧性。非挥发性使它们能长期留在聚合物网络中，减少增塑剂迁移问题。然而，高粘度是常见限制，可通过温和加热或加水缓解，但会改变氢键网络。水分相互作用关键，许多NADES组分吸湿，可能增加薄膜的水蒸气渗透性。因此，NADES的功能取决于其组成、物理化学性质与生物聚合物基质的相互作用。
NADES在生物聚合物加工中的应用部分探讨了NADES作为溶剂和加工介质。NADES是传统介质的优越替代品，用于溶解和分散顽固的生物聚合物如纤维素。其独特的氢键网络能渗透多糖的结晶区域，如纤维素和几丁质，这些通常不溶于水。通过破坏链间氢键，特定NADES配方如胆碱氯化物与有机酸混合，在适度加热下可实现高达15%的生物聚合物溶解度。这种溶解能力也适用于蛋白质如玉米醇溶蛋白和明胶。与传统有机溶剂相比，NADES提供非挥发性和不易燃的加工环境，显著提高工作场所安全性。尽管水是最常见的绿色溶剂，但它缺乏溶解复杂大分子所需的极性调节能力。NADES提供涉及离子和范德华力的多功能相互作用环境，允许在更温和条件下加工生物聚合物。它们的固有生物降解性和食品级状态使其成为可持续包装的理想选择。
含NADES体系的增塑机制部分解释了NADES对生物聚合物的增塑通过溶剂分子插层在聚合物链之间发生。这增加自由体积，降低材料的玻璃化转变温度。
