可食用膜的分類(lèi)和應(yīng)用研究進(jìn)展

林偉鴻，夏 明

（浙江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，浙江杭州 310053）

可食用膜的分類(lèi)和應(yīng)用研究進(jìn)展

林偉鴻，*夏 明

（浙江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，浙江杭州 310053）

可食用膜是以天然可食性物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、多糖、脂類(lèi)）為原料，通過(guò)不同分子間的相互作用形成具有多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄膜。可食用膜具有可食用、可降解、無(wú)污染等特點(diǎn)，具有極大的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值和良好的開(kāi)發(fā)前景。它克服了其他包裝膜的缺點(diǎn)，其開(kāi)發(fā)和應(yīng)用對(duì)緩解環(huán)境污染壓力、節(jié)約資源具有重要意義。通過(guò)對(duì)可食用膜成膜機(jī)理、分類(lèi)和應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，指出該研究領(lǐng)域存在的問(wèn)題，并對(duì)未來(lái)研究重點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行展望，為可食用膜的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用提供參考。

可食用膜；分類(lèi)；應(yīng)用；研究進(jìn)展

近年來(lái)，伴隨著塑料包裝廢棄物所造成的白色污染問(wèn)題，以及人們對(duì)環(huán)境、食品安全要求的提高，開(kāi)發(fā)可降解、可食用、環(huán)境友好型天然綠色包裝材料已成為食品包裝領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)，其中最具有應(yīng)用推廣價(jià)值的就是可食用膜?？墒秤媚ぃ‥dible films）是一種以可食用的天然高分子物質(zhì)（如多糖、蛋白質(zhì)等）為原料，通過(guò)不同分子間相互作用而形成具有多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并有一定包裝保護(hù)功能的可食用薄膜[1]?？墒秤媚た沙洚?dāng)阻隔層以控制水分遷移、氧氣滲透、脂肪氧化和揮發(fā)物質(zhì)的損失，從而達(dá)到保持加工食品的品質(zhì)、延長(zhǎng)貨架期的目的[2]，是傳統(tǒng)塑料食品包裝的潛在替代者[3]。

除了作為環(huán)境友好型的包裝材料，可食用膜的優(yōu)勢(shì)更多體現(xiàn)在食品保鮮領(lǐng)域。當(dāng)添加有納米材料（如納米級(jí)SiO2）[5]、抑菌成分（乳酸鏈球菌素、溶菌酶）[6]、殼聚糖和酶制劑的可食用膜被用于果蔬、生鮮肉制品時(shí)，其保質(zhì)期會(huì)顯著延長(zhǎng)。因此，可食用膜的改性，即功能性可食用膜的研究，是目前這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

1 可食用膜的改性

可食用膜是生物大分子，如蛋白質(zhì)、多糖、脂類(lèi)以及其組合形式，通過(guò)分子間氫鍵和靜電引力的相互作用形成一種穩(wěn)定的乳狀液，經(jīng)干燥形成具有一定阻隔性和選擇透氣性的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)薄膜。在此基礎(chǔ)上，還需要添加類(lèi)脂等疏水成分，通過(guò)與蛋白質(zhì)或多糖等成分疏水基團(tuán)的相互作用而形成具有一定阻濕性、阻氧性的薄膜；添加一定量的增塑劑以提高可塑性，并配以增稠劑、穩(wěn)定劑改善可食用膜的綜合性能[5]。例如，Sabina Galus等人[7]發(fā)現(xiàn)添加低濃度（0.5%和1.0%）杏仁油或核桃油可以提高乳清蛋白的疏水性，對(duì)乳清分離蛋白膜有較好的增塑效果。使用原位改性劑硬脂酸鈉，可以提高納米CaCO3-殼聚糖復(fù)合涂膜的機(jī)械性能，當(dāng)硬脂酸鈉添加量為2%時(shí)，CaCO3-殼聚糖涂膜中納米粒子分散均勻，涂膜表面及斷面平整，且水蒸氣透過(guò)量、透光性、水溶性指標(biāo)和抑菌效果均達(dá)到最佳狀態(tài)[8]。食品添加劑的加入，可以顯著改善可食用膜的功能特性。

可食用膜中主要添加劑見(jiàn)表1。

表1 可食用膜中主要添加劑

2 可食用膜的分類(lèi)

根據(jù)可食用膜基質(zhì)，大致可分為蛋白膜、多糖膜、脂類(lèi)膜和復(fù)合膜。

可食用膜分類(lèi)見(jiàn)表2。

表2 可食用膜分類(lèi)

可食用膜具有如下功能性質(zhì)：①具有優(yōu)良的阻隔性能，阻止食品中風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā)和二次污染；②具有較好的物理機(jī)械性能，可提高食品表面機(jī)械強(qiáng)度，使其易于加工處理；③具有可選擇的透氣性；④可抑制微生物的腐敗作用，控制食品中病原菌和微生物引起的腐??；⑤可作為食品的風(fēng)味物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑、抗氧化劑、防腐劑等的載體；⑥易被生物降解，減輕環(huán)境污染壓力[17]。

2.1 蛋白膜

蛋白膜是以乳清蛋白、大豆蛋白質(zhì)為原料，通過(guò)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的氫鍵、二硫鍵和疏水相互作用來(lái)形成并維持穩(wěn)定的網(wǎng)狀薄膜，具有一定的強(qiáng)度和阻隔性能[9]。以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的可食用膜，其最顯著的優(yōu)點(diǎn)是容易被人體消化、吸收。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)蛋白膜的研究集中在加入防腐劑等功能輔助因子，以獲得額外抑菌效果。

2.2 多糖膜

多糖膜是以高分子量的多糖高聚物為主要原料，輔以增塑劑進(jìn)行改性，進(jìn)而制成具有一定網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的薄膜。多糖膜的原料之一——纖維素雖然不能被人體消化吸收，但可作為一種膳食纖維，改善腸道健康。

2.3 脂類(lèi)膜

脂類(lèi)可食用膜主要用于外觀完整的水果保鮮，且多組合使用。例如，樹(shù)蠟和漆木發(fā)酵液組成的可食用膜涂層，可顯著降低貯藏期間蘋(píng)果外觀、品質(zhì)和硬度的改變[18]。脂類(lèi)膜的主要缺陷在于與果蔬產(chǎn)品結(jié)合較差；透氣性較差；膜的厚度與均勻性難以控制；易于產(chǎn)生蠟質(zhì)口感；力學(xué)性能較低，制膜時(shí)易產(chǎn)生裂紋或孔洞等。使用固體脂質(zhì)納米粒（SLNs）可食性涂膜可以彌補(bǔ)上述缺陷，顯著改善膜的物理特性[6]。

2.4 復(fù)合膜

以蛋白質(zhì)為基質(zhì)的膜具有很好的阻氧性和較好的拉伸性能，而以多糖為基質(zhì)膜的阻水性和透氧性較好。復(fù)合可食用膜是由蛋白質(zhì)、多糖和脂肪中的2種或2種以上物質(zhì)經(jīng)過(guò)一定的處理而形成的膜[10]。在透明度、機(jī)械強(qiáng)度、阻隔性、耐水保濕性、熱封性等方面綜合了蛋白膜和多糖膜的特點(diǎn)，在功能上可以?xún)?yōu)劣互補(bǔ)，從而滿(mǎn)足多樣化的食品包裝需求。將果膠、卡拉膠、魔芋膠及黃原膠等多糖加入到轉(zhuǎn)谷酰胺酶改性復(fù)合膜中，隨著多糖濃度的增加，膜的抗拉強(qiáng)度和表面疏水性明顯增加，而斷裂伸長(zhǎng)率和透光率明顯下降[19]；滑石熱壓縮可增強(qiáng)復(fù)合膜表面光滑度[20]；酚類(lèi)化合物（如茶多酚）可增強(qiáng)膜的持水性和保鮮防腐作用[21]。

3 應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 在果蔬類(lèi)食品中的應(yīng)用

果蔬的新鮮程度決定了它們的貨架壽命和經(jīng)濟(jì)效益高低。但果蔬在采后仍有呼吸作用，會(huì)導(dǎo)致品質(zhì)下降。目前，常用的果蔬保鮮方法有低溫貯藏和氣調(diào)貯藏技術(shù)。低溫貯藏不僅耗能高，且易造成冷害；氣調(diào)保藏需要密閉，增加了包裝的復(fù)雜性。

可食用膜與果實(shí)本身蠟質(zhì)層相類(lèi)似，可以阻止果實(shí)的水分損失，降低果實(shí)的呼吸速率，以延緩果實(shí)的衰老過(guò)程，使用量小且節(jié)省包裝材料的費(fèi)用。以殼聚糖和花粉多糖為原料制成的可食用膜，如果與冷藏保鮮相結(jié)合，可減少鮮食玉米營(yíng)養(yǎng)成分的損失，保持玉米籽粒彈性和玉米色澤、形態(tài)、風(fēng)味等感官性狀[14]。然而，在用于質(zhì)地較軟且水分含量較高的果蔬時(shí)，可食用膜在防止水分流失和微生物繁殖方面仍存在一些問(wèn)題[22]。

此外，用于鮮切果蔬的可食性涂膜還可以作為多種活性成分的載體，添加抗菌劑、抗褐變劑、營(yíng)養(yǎng)素、表面活性劑和乳化劑等，更好地維持鮮切果蔬的質(zhì)地、水分、品質(zhì)、顏色、風(fēng)味等感官指標(biāo)，增加產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，抑制微生物生長(zhǎng)，延長(zhǎng)鮮切果蔬產(chǎn)品的貨架期。微乳化殼聚糖可食用膜處理后的鮮切西瓜貨架期顯著延長(zhǎng)[10]；將白姑魚(yú)分離蛋白和有機(jī)黏土納米復(fù)合材料結(jié)合形成的可食性涂膜應(yīng)用于鮮切木瓜片，在5℃條件下貯藏時(shí)其感官性狀的劣變非常緩慢[23]。

3.2 在肉類(lèi)食品中的應(yīng)用

鮮肉富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并且水分活度高，是微生物生長(zhǎng)的良好基質(zhì)。因此，在通常的加工、運(yùn)輸、貯藏和消費(fèi)過(guò)程中極易受微生物污染及周?chē)h(huán)境因素的影響，使肉發(fā)生變質(zhì)、變色和變味，導(dǎo)致鮮肉品質(zhì)下降。

乳清分離蛋白-聚乳酸雙層膜、菱角殼提取物-殼聚糖活性涂膜能顯著提高豬肉的感官評(píng)分，抑制微生物生長(zhǎng)，降低豬肉蛋白質(zhì)的分解速度和脂肪的氧化速度[11，24]。如果在涂膜材料中加入抗氧化劑茶多酚，則對(duì)于不飽和脂肪含量更高的羊肉也有較好保鮮效果[21]。多糖和蛋白質(zhì)復(fù)合的雙層可食用膜相較于單層膜的保鮮效果更佳。乳清分離蛋白-聚乳酸、膠原蛋白-殼聚糖復(fù)合膜具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和透明度，能較好地抑制肉類(lèi)表面微生物生長(zhǎng)[25]。

3.3 在水產(chǎn)品保鮮的應(yīng)用

水產(chǎn)品極易受環(huán)境微生物、自身酶的影響而自溶腐敗，故水產(chǎn)品使用殼聚糖可食用膜，通常需要添加（如溶菌酶、Nisin等）多種保鮮劑，并且結(jié)合冷藏手段，才能達(dá)到較好的保鮮效果[26]。也可以采用氣調(diào)與可食用膜結(jié)合的手段，藍(lán)蔚青等人[27]采用氣調(diào)包裝（MAP：80%CO2/20%N2）與殼聚糖（CS：10.0 g/L）涂膜處理，能使冷藏鯧魚(yú)的貨架期延長(zhǎng)10～12 d。

3.4 在禽蛋及其制品中的應(yīng)用

新鮮禽蛋外殼表面有天然的抗菌涂膜，但是這一膜層是不可食用的。近來(lái)有使用亞麻籽油或殼聚糖涂膜雞蛋的報(bào)道，能夠減少雞蛋水分流失，但是鮮蛋涂膜會(huì)增強(qiáng)蛋殼氣密性，導(dǎo)致禽蛋pH值下降[28]。禽蛋涂膜更多是用于加工蛋制品，如咸鴨蛋[15]、松花蛋。用對(duì)聚偏二氯乙烯（PVDC）和聚乙烯醇（PVA）基蜂蠟石蠟復(fù)合涂膜松花蛋，貯藏12周后，水分損失率降低29.9%，菌落總數(shù)僅為未涂膜產(chǎn)品的10%[16]，同時(shí)復(fù)合涂膜還增強(qiáng)了美拉德反應(yīng)，促進(jìn)風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。

3.5 在糖果及烘焙食品的應(yīng)用

在糖果中使用的可食用膜多以多糖為基礎(chǔ)，最初的目的是有利于成品脫模，提高產(chǎn)品光澤度。以番薯、小麥或玉米淀粉等原料打漿成型后制得“糯米紙”，在許多年前就已經(jīng)普及[13]。“糯米紙”在糖果中的應(yīng)用，可防止糖果從空氣中吸收水分而導(dǎo)致的發(fā)烊現(xiàn)象，延長(zhǎng)貨架期。巧克力的“返霜”現(xiàn)象對(duì)風(fēng)味有較大影響，在巧克力表面涂上具有阻脂性能的可食用膜就可解決這一問(wèn)題。

3.6 在其他食品中的應(yīng)用

如今，可食用膜的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)展，但使用目的主要集中在抗菌、防止水分遷移和脫油3個(gè)方面。天然抗菌素Nisin和EDTA的添加可提高玉米醇溶蛋白涂膜的抗菌效果[29]。Carolina P Oll等人[30]使用含有乳酸鏈球菌素和游霉素的可食用膜對(duì)奶酪涂膜，發(fā)現(xiàn)在7±1℃下可抑制奶酪儲(chǔ)存中釀酒酵母和李斯特菌的生長(zhǎng)，有效降低奶酪表面微生物數(shù)量，提高食用安全性。Alaiacutedes M B Pinto等人[31]使用淀粉、腰果樹(shù)膠和MMT納米材料復(fù)合膜對(duì)腰果內(nèi)核涂膜在120 d內(nèi)可顯著減少果仁對(duì)水分的吸收；李苗苗等人[32]玉米醇溶蛋白（Zein） 能顯著改善章魚(yú)燒貯藏過(guò)程中品質(zhì)劣變，尤其是對(duì)章魚(yú)燒貯藏過(guò)程中水分蒸發(fā)導(dǎo)致的失重和變形有很好的保護(hù)作用。

盛美香等人[33]將不同濃度的羧甲基纖維素鈉（CMC）膜液、大豆分離蛋白（SPI）膜液和殼聚糖膜液分別涂覆于薯片表面，高溫油炸后，發(fā)現(xiàn)3種涂膜均能顯著降低產(chǎn)品吸油率，其中SPI涂膜吸油率下降幅度達(dá)到22.94%，產(chǎn)品中丙烯酰胺的含量也顯著減少。

4 展望

可食用膜是一種成本低、性能好且具有較大應(yīng)用價(jià)值的食品包裝保鮮材料。目前，可食用膜的發(fā)展趨向于具有多種功能性質(zhì)的、由多種新型生物大分子和脂類(lèi)制成的多組分可食用膜。雖然可食用膜性能調(diào)整國(guó)內(nèi)外研究眾多，但機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用較少，難以將相關(guān)新技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。

在食品工業(yè)領(lǐng)域，可食用膜具有極大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。不斷完善食品工業(yè)體系，使可食用膜既能達(dá)到產(chǎn)品的要求，又能適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)，拓寬應(yīng)用范圍，從而增加社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而減少環(huán)境污染、節(jié)約資源。高效、安全、方便食用的保鮮劑和包裝材料的研發(fā)將增加新鮮食品貯藏性、便利性，又保持或提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，對(duì)于保障食品安全具有重大意義。微生物和納米級(jí)可食用復(fù)合膜將成為在果蔬和肉制品等即食食品方面的研究及應(yīng)用趨勢(shì)。

可食用膜能有效減少農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和安全問(wèn)題，如腐敗變質(zhì)、農(nóng)藥殘留等問(wèn)題。但是，由于能力不足的消費(fèi)者難以處理農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和安全問(wèn)題，頻繁的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全事件，并沒(méi)有提高消費(fèi)者的意識(shí)和識(shí)別能力而使消費(fèi)者更加擔(dān)心農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[22]。因此，可食用膜在今后食品中應(yīng)用必不可少。此外，市場(chǎng)也應(yīng)不斷健全食用農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工全過(guò)程監(jiān)督機(jī)制，加強(qiáng)加工標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)以及農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)組織和原料跟蹤機(jī)制[34]，為保障食品安全注入一股強(qiáng)勁的新動(dòng)力。

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Progress on the Classification and Application of Edible Film

LIN Weihong，*XIA Ming
（Faculty of Pharmaceutical Science，Zhejiang Chinese Medical University，Hangzhou，Zhejiang 310053，China）

Edible film made from natural edible material（such as proteins，polysaccharides，lipids） is a film with porous network structure formed by the interaction between different molecules.Edible film is edible and biodegradable without pollution，which can bring about a great application value and good prospect of market.It overcomes the drawback of other packaging film.Its development and application to alleviate the pollution pressure of the environment and save resources are of great significance.The film-forming mechanism，classification and application of edible membrane proposed by previous studies are reviewed with a statement of issues need to be addressed and the future research and application direction in the field，which can offer a reference for the further development and utilization of edible film.

edible film；classification；application；research progress

TS251.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.12.017

1671-9646（2016）12a-0062-04

2016-10-10

林偉鴻（1994— ），女，本科，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與工程。

*通訊作者：夏 明（1978— ），男，博士，副教授，研究方向?yàn)槭称肺幕?、功能食品、食品公共政策?/p>