可生物降解食品包裝材料研究進展

吳憲玲 吳爽 周瑤

摘要：目前食品包裝多為不可降解的塑料制品，嚴重危害生態(tài)環(huán)境，亟需研究可降解的食品包裝。綜述可生物降解食品包裝材料的研究進展，分析研究中存在的問題，并展望其今后的發(fā)展趨勢，以期為可生物降解食品包裝材料的深入研究與應用提供參考。

關鍵詞：食品包裝;可生物降解;材料

中圖分類號：TS206.4? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2021）03-0054-02

食品從原料到銷售都離不開包裝。隨著生活水平不斷提高，人們對食品安全的要求越來越高，對生態(tài)環(huán)境的關注也越來越多。目前食品包裝中多數(shù)的塑料制品都是不可降解的，嚴重危害生態(tài)環(huán)境，因此可降解食品包裝的研究日益受到重視。本課題綜述可生物降解食品包裝材料的研究現(xiàn)狀，并展望其今后的發(fā)展趨勢，以期為可降解食品包裝的進一步研究應用提供參考。

1 可生物降解食品包裝材料概述

可生物降解食品包裝材料是以天然可降解材料（如淀粉及其衍生物、蛋白質(zhì)、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、甲殼素等）為原料，采用先進工藝和設備制備而成，廢棄后能被環(huán)境微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水。生物降解塑料和極少的水降解塑料也可以作為食品包裝材料。天然可降解材料來源豐富、價格低廉、安全無毒、可再生、可完全降解、可回收、不污染環(huán)境且對人體無害，是公認的綠色環(huán)保材料。但天然降解材料一般熱力學性能較差，成型困難，不宜單獨使用，需借助化學修飾、共混等技術制備包裝材料。根據(jù)材料來源的差異，生物可降解食品包裝材料可分為天然、化學合成、微生物合成及混合型可降解材料四類。目前可生物降解材料多用于糖果、酸奶、烘焙產(chǎn)品、新鮮果蔬農(nóng)副產(chǎn)品等食品的包裝。

2 可生物降解食品包裝材料應用

2.1 淀粉原料

淀粉可與高分子材料如纖維素、木質(zhì)素、葡聚糖、幾丁質(zhì)等合成共混型淀粉塑料，通常無毒、可生物降解且可再生。英國諾丁漢大學的研究人員開發(fā)出一種食品包裝薄膜，其原料來自魔芋粉、淀粉、纖維素及蛋白質(zhì)，可生物降解和可食用。部分淀粉可與聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或聚苯乙烯（PS）等石油基塑料共混而合成可降解高分子共混型淀粉塑料。戈進杰研究發(fā)現(xiàn)，在塑料生產(chǎn)中加入少量的塑化劑增加可塑性，可得全淀粉塑料，其淀粉含量很高，約90%左右，而且加入的其他物質(zhì)是無毒的，可以完全降解，不留殘余，不會危害生態(tài)環(huán)境。淀粉與可生物降解的熱塑性聚合物（脂肪族聚酯和PVA）共混可以改善其性能，使得其熱力學性能穩(wěn)定，耐水性、可加工性良好，同時可生物降解。

2.2 蛋白質(zhì)原料

蛋白質(zhì)是由多種氨基酸結(jié)合形成的多肽化合物。多肽化合物幾乎不能在自然環(huán)境下自發(fā)地（非酶）降解，但是能夠通過蛋白酶或肽酶而發(fā)生酶促降解。蛋白質(zhì)膜的耐水性和機械強度比合成膜差，但其阻隔性優(yōu)于普通多糖所形成的膜。不同種類的蛋白質(zhì)如大豆蛋白、玉米醇溶蛋白等被廣泛用于制作食品的可食性內(nèi)包裝膜和可生物降解包裝膜。研究表明，可以用大豆分離蛋白（SPI）、玉米蛋白的乳清分離蛋白等作為主要原料，制備食品包裝膜。美國科學家以酪蛋白等牛奶蛋白為原料，開發(fā)出一種新型食品包裝薄膜，這種薄膜比傳統(tǒng)食品保鮮膜更耐水、耐油，可以直接用于包裝奶酪、烘焙食品和糖果。

2.3 纖維素原料

纖維素是植物細胞壁的主要成分，其安全無毒、可再生、可降解，可以制備成纖維素基高性能包裝膜。新加坡南洋理工大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，將榴蓮果皮切開并磨碎制成纖維素粉，放入土壤中，1個月內(nèi)就能降解。徐忠等人將玉米皮半纖維素、殼聚糖和甘油共混制備成半纖維素復合膜，這種復合膜具有一定的抑菌作用，可降解，可用作食品保鮮及內(nèi)包裝膜等。金濤利用蘆筍廢棄物中的纖維素制備纖維素膜和纖維素衍生物膜，所得的纖維素膜具有良好的抑菌性，羥乙基纖維素/海藻酸鈉復合膜可食用、可生物降解、具有良好的保鮮效果。蔗渣是制糖工業(yè)的主要副產(chǎn)物之一，通過物理或化學方法可將蔗渣制備成納米纖維素，納米纖維素可與淀粉、殼聚糖、海藻酸鈉、蛋白質(zhì)等天然聚合物和聚乳酸、聚己內(nèi)酯等生物聚合物制備成納米纖維素基可降解材料，能夠改善復合材料的力學性能和阻隔性能，可用于食品包裝領域。

2.4 殼聚糖原料

殼聚糖又稱脫乙酰幾丁質(zhì)、可溶性甲殼素，是目前所發(fā)現(xiàn)的自然界中唯一的天然堿性氨基類多糖，具有抗菌、保鮮、易成膜、可生物降解等優(yōu)點，常作為食品內(nèi)包裝材料對食品進行保鮮，尤其對水果、蔬菜和肉類的保鮮效果較好。殼聚糖能夠和其他聚合物混合，制備成復合薄膜。研究表明，將殼聚糖、單甘脂和甲基纖維素混合制備成復合涂膜材料，用于黃瓜保鮮包裝，能夠有效降低黃瓜的呼吸強度，保持黃瓜的良好品質(zhì)。高翔研究殼聚糖與結(jié)冷膠可食膜的制備工藝，對影響復合膜性能的各個因素進行優(yōu)化試驗，得到最佳成膜配方，所制備的殼聚糖/結(jié)冷膠復合膜可用于新鮮豬肉的保鮮及方便面調(diào)料包的包裝。羅愛國用藻藍蛋白與殼聚糖制備復合膜，研究藻藍蛋白添加配比對復合膜的理化性質(zhì)、機械性能及抑菌性的影響。陳麗珠等人從魔芋塊莖中提取葡甘露聚糖，開發(fā)出多種生物全降解膜，如魔芋葡甘露聚糖單一膜、魔芋葡甘寡聚糖共混膜等。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段，可生物降解食品包裝材料生產(chǎn)成本很高，因此價格較高，制約了其應用。另外，可生物降解食品包裝材料的降解性能不易控制，國內(nèi)尚未對材料降解性制定評價標準。隨著人們環(huán)保意識的提高，必將有越來越多的專家學者青睞于可降解包裝材料的研發(fā)，改進生產(chǎn)工藝以降低生產(chǎn)成本，推動生物降解材料廣泛應用。

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Research Progress on Biodegradable Food Packaging Materials

WU Xianling， WU Shuang， ZHOU Yao

（Qiqihar Institute of Engineering， Qiqihar Heilongjiang 161005， China）

Abstract： At present， food packaging is mostly non-degradable plastic products， which seriously harms the ecological environment. Therefore， it is urgent to study degradable food packaging. This paper reviews the research progress of biodegradable food packaging materials， analyzes the problems existing in the research， and looks forward to its future development trend， in order to provide a reference for the further research and application of biodegradable food packaging materials.

Key words： food packaging; biodegradable; materials