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在減塑壓力與永續包裝需求持續升溫的背景下，紙基包材最大的技術挑戰在於如何維持防水與防油性能。2025年10月21日，美國緬因大學研究團隊在《Langmuir》發表研究，利用火雞尾真菌菌絲體結合纖維素奈米纖維，開發出可形成防水與耐油阻隔層的真菌塗膜。研究顯示，菌絲體約3天即可在材料表面形成有效塗層，為紙杯與外帶包材減塑提供新的材料方向。
撰文＝編輯部
近年來，減塑與永續包裝的訴求持續升溫。對食品產業而言，新式包裝的難題並不只是「不用塑膠」，而是在維持阻隔性能與加工便利性的同時，讓包裝在生命週期終點能夠回到自然循環。
在這樣的背景下，2025年10月21日，美國緬因大學（University of Maine）研究團隊在美國化學學會（ACS）期刊《Langmuir》發表研究，提出以真菌菌絲體作為功能塗層，結合木材來源的纖維素奈米纖維（cellulose nanofibrils, CNF），開發出一種具有防水與耐油阻隔性能的生物塗層。研究使用的菌種為火雞尾真菌（Trametes versicolor），這是一種在自然界可食用的真菌，但在材料應用中會經加熱失活處理。研究團隊希望藉由這類生物來源材料，補足紙基包材在防水與防油性能上的長期缺口，並降低一次性塑膠塗層的使用。
真菌也能當包材塗層 形成天然防水表面
研究團隊將火雞尾真菌菌絲體與含有養分的纖維素奈米纖維溶液混合，並將混合物以薄層形式塗佈在多種基材表面，包括紙張、丹寧布、聚酯纖維以及樺木薄片。隨後將材料置於溫暖環境中，使菌絲體在材料表面生長並形成連續塗層，再透過加熱使真菌失活並乾燥固定。
實驗結果顯示，菌絲體在材料表面形成完整塗層約需3天時間。若延長至第4天，塗層厚度增加幅度有限，但表面會出現斑駁的棕褐色紋理。形成的真菌塗層厚度約為20至25微米，大約是人類頭髮直徑的3分之1。
在功能測試中，經菌絲體塗佈處理的紙材與布料表面能有效阻隔水分滲入，水滴會在表面形成明顯的珠狀，而非被吸收或攤平。研究也發現，在實驗條件下，該塗層對部分液體具有阻隔效果，包括正庚烷、甲苯與蓖麻油等，顯示其潛在應用不僅限於防水，也可能延伸至油脂或部分有機液體的阻隔需求。
研究團隊指出，這種阻水特性與真菌菌絲體表面形成的疏水結構有關。菌絲在生長過程中會形成具有疏水性的蛋白質結構，使表面能降低，進而讓水滴難以滲入材料。
緬因大學生物工程副教授、研究作者之一Caitlin Howell表示：「我們希望利用真菌形成的天然塗層，減少對一次性塑膠的依賴，同時降低廢棄物進入掩埋場與海洋的壓力。」
製程速度是關鍵 研究嘗試對接包材產線
菌絲體材料過去被認為具有可持續材料潛力，但其中一個主要瓶頸在於製程速度與均勻度。菌絲體需要時間生長，若生長不均勻，也會影響材料性能與量產可行性。
在此次研究中，團隊透過預先生長菌絲體並控制塗佈條件，使菌絲能從較小的起始狀態均勻延展，將形成有效塗層的時間壓縮至約3天。研究團隊並提出，未來若導入捲對捲（roll-to-roll）製造系統，理論上可將產能從目前實驗室規模的每小時「平方公分」提升至「平方公尺」等級，為工業化生產提供可能性。
Howell指出，若將菌絲體材料定位為表層功能塗膜，而非整體材料結構，或許能在維持阻隔性能的同時，提高製程穩定性與量產可行性。
紙基包材減塑的新可能
目前紙杯、外帶容器與紙袋等紙基包材，通常依賴聚乙烯（PE）或其他塑膠塗層來達到防水與防油效果。然而，這類塑膠內膜往往使紙材難以回收，也增加環境負擔。
研究團隊認為，若真菌塗層技術能進一步成熟，未來可能成為紙基包材替代塑膠塗層的一種選項。這類材料並不只是單純替代塑膠，而是將自然界的生長機制轉化為材料設計的一部分，為紙杯、外帶包材與其他紙基產品提供新的防水防油方案。
在減塑成為長期產業趨勢、而包裝性能又不能退讓的情況下，菌絲體塗層代表的或許不只是新材料，而是一種重新思考包裝結構與材料來源的技術方向。
審稿編輯：林玉婷
參考資料
▶ACS Publications, An edible fungus could make paper, fabric liquid-proof
▶New Food magazine, University of Maine scientists develop plastic-free packaging using mushroom mycelium
