可食用包裝專利技術(shù)分析

唐惠敏

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心，北京 100160）

食品包裝不僅可以對(duì)加工食品起到保護(hù)、保鮮的作用，同時(shí)也是品牌和產(chǎn)品核心信息的載體。隨著食品加工行業(yè)的迅速發(fā)展，包裝自身起到的作用越來(lái)越大，對(duì)包裝材料的需求也越來(lái)越多。傳統(tǒng)塑料和紙張材料在包裝材料中占比相對(duì)較大，引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題也成為各界關(guān)注的焦點(diǎn)，如何減少包裝材料對(duì)環(huán)境的污染已經(jīng)成為急需解決的問(wèn)題。2015年9月，聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展峰會(huì)在紐約總部召開(kāi)，聯(lián)合國(guó)193個(gè)成員國(guó)在峰會(huì)上正式通過(guò)17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)[1]。艾倫麥克阿瑟基金會(huì)（Ellen MacArthur Foundation）新塑料經(jīng)濟(jì)理論[2]，正號(hào)召通過(guò)以下3個(gè)行動(dòng)準(zhǔn)則為環(huán)保盡一份力：①去除所有有問(wèn)題和不必要的塑料；②通過(guò)創(chuàng)新，確保所需塑料是可回收的或者可堆肥的；③循環(huán)起來(lái)，將所用塑料留在經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)當(dāng)中，而不是自然界。

利用可食用的包裝材料取代不可降解塑料成為了目前研究的熱點(diǎn)。本文對(duì)2003—2022年在中國(guó)申請(qǐng)的可食用包裝專利進(jìn)行了檢索統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合一些研究文獻(xiàn)對(duì)可食用包裝的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了分析。

1 可食用包裝簡(jiǎn)介

可食用包裝通常包括可食用膜和可食用涂層兩種工藝。干燥后的可食用膜厚度一般為50～250 μm，可食用膜可以用來(lái)直接包裹產(chǎn)品、制成包裝袋或者用于產(chǎn)品之間的分隔。涂層指噴灑、涂布、浸漬在產(chǎn)品表面而形成的薄層，經(jīng)過(guò)干燥形成產(chǎn)品的可食用包裝?？墒秤媚ず涂墒秤猛繉硬粌H可以提高材料阻氣、阻水性能，還能通過(guò)提高機(jī)械、化學(xué)和抗微生物污染的性能來(lái)保護(hù)產(chǎn)品不被破壞，同時(shí)也有助于提高產(chǎn)品的感官表現(xiàn)，延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期。還可以通過(guò)在可食用膜和可食用涂層中添加活性成分，如維生素、礦物質(zhì)和多酚等以賦予產(chǎn)品相應(yīng)的保健功效。

可食用包裝的原材料主要來(lái)自各種可再生資源，對(duì)環(huán)境友好，在使用時(shí)不用去除，使用后也不需要丟棄。目前，可食用包裝的應(yīng)用領(lǐng)域主要涉及香腸腸衣、軟糖表面的熟化腸衣、花生糖或者糖葫蘆表面的糯米紙、固體速溶湯的內(nèi)包裝以及蔬菜紙制備的包裝等。

2 可食用包裝組成及其專利申請(qǐng)

可食用包裝至少由兩部分組成，即生物聚合物基質(zhì)和溶劑，其中生物聚合物基質(zhì)可以形成內(nèi)聚結(jié)構(gòu)，溶劑通常是水。生物聚合物基質(zhì)主要來(lái)自于生物材料中提取的淀粉、蛋白質(zhì)、多糖和膠體，在配方中可以通過(guò)加入添加劑來(lái)改善產(chǎn)品的機(jī)械、功能、感官和營(yíng)養(yǎng)特性。例如，通過(guò)增塑劑來(lái)改善材料柔韌性，通過(guò)抗氧化劑和抗菌劑來(lái)延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期，通過(guò)風(fēng)味調(diào)節(jié)劑和著色劑來(lái)增強(qiáng)感官特性，通過(guò)添加益生元、維生素、礦物質(zhì)等來(lái)強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)特性[3]。

2.1 淀粉類

淀粉類可食用包裝材料是以玉米淀粉、紅薯粉、土豆粉、魔芋粉以及小麥粉等為主要原料，將淀粉成型劑與植物膠或動(dòng)物膠黏劑按一定比例配制，再通過(guò)熱壓等方式加工制成包裝薄膜或具有一定剛性的包裝容器[4]。洪雁等[5]在CN104059248B中公開(kāi)了一種通過(guò)在普通天然淀粉中添加親水膠體CMC來(lái)改善淀粉基性能制成的可食用包裝膜，該可食用膜具有良好的柔韌性，可取代采用直鏈淀粉制成的淀粉膜。張明[6]在CN105315506A中公開(kāi)了一種可食用包裝膜，將菊粉、木薯淀粉和茶多酚進(jìn)行充分融合，在果膠、果糖和褐藻酸鈉的共同作用下制備了可食用包裝膜，該包裝膜不僅降解速度快，還具有良好的抗拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和保水性。

2.2 蛋白質(zhì)類

蛋白質(zhì)類可食用包裝性材料[4]是以蛋白質(zhì)為基料，利用蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)，加入其他添加劑改變膠體的親水性而制得的包裝材料，多以薄膜形式存在。冷小京等[7]在CN101502295B中公開(kāi)了一種利用生產(chǎn)干酪的副產(chǎn)品乳清液制成的可食用膜，將乳清液中的乳清蛋白變性處理后，與噴霧干燥后得到的含鈣粒子和增塑劑混合制成含鈣乳清蛋白食用膜，該可食用膜兼具良好的營(yíng)養(yǎng)特性和成膜能力，還具有優(yōu)良的阻氧和阻油性能。孟穎等[8]在CN110250286A中公開(kāi)了一種腐竹膜的制備方法，豆類經(jīng)打漿、加入谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)行酶解、煮漿、恒溫加熱、揭膜、干燥及熱處理制備腐竹膜，研究發(fā)現(xiàn)所獲得的腐竹膜具有良好的機(jī)械性能及水分阻隔性能，可作為可食用包裝材料使用。

2.3 多糖類

多糖類可食用包裝材料是利用多糖的凝膠作用，以多糖為基料制得[4]。好時(shí)公司[9]在CN101146457B中公開(kāi)了一種可食用薄膜包裝袋，主要由羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素和保濕劑制成薄膜，并在加熱和壓力下密封成型，該可食用薄膜包裝物在室溫下具有穩(wěn)定的性質(zhì)。童群義等[10]在CN101096236B中公開(kāi)了一種以普魯蘭多糖為成膜劑、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉為輔助成膜劑制備成的可食用方便面輔料包裝袋，該包裝袋在熱水中能快速溶解，在室溫下具有良好的阻油、阻氣和機(jī)械性能。何宛宸等[11]在CN111808333A中公開(kāi)了一種高抗拉強(qiáng)度的復(fù)合多糖可食用膜，該可食用膜是在干基馬鈴薯淀粉和去離子水制作的馬鈴薯糊化淀粉中加入海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、琥珀酸酐調(diào)成糊漿，再使用超聲儀進(jìn)行超聲處理、經(jīng)模具成型而制成。黃懷明[12]在CN108976486A中公開(kāi)了一種利用普魯蘭多糖制備的可食用包裝膜，該可食用包裝膜具有良好的隔氧性，可用于密封容易氧化變質(zhì)的食品。

2.4 膠體類

膠體類可食用包裝材料是以膠體為基料制得的可食用包裝膜[4]。不同于傳統(tǒng)的以膠原蛋白制成的腸衣，艾伯特·托馬斯·米勒[13]在CN1076170C中公開(kāi)了一種使用水樣的明膠組合物制成的腸衣，該組合物中包含脫乙酰殼聚糖和/或羥丙基纖維素，以及可任選添加的交聯(lián)劑、著色劑、調(diào)味劑、防腐劑和/或抗氧化劑。仇穎超等[14]在CN105348571A中公開(kāi)了一種改性結(jié)冷膠可食用調(diào)料包裝材料，該可食用調(diào)料包裝材料由改性結(jié)冷膠與海藻酸鈉混合膜原液制成，作為代替塑料的調(diào)料包裝材料使用時(shí)，可以防止微生物引起的食品腐敗變質(zhì)，經(jīng)水浸泡后可自行降解。郁迪等[15]在CN104844840A中公開(kāi)了一種魚(yú)皮復(fù)合可食用膜，以馬面鲀魚(yú)的副產(chǎn)品魚(yú)皮為主要原料提煉明膠，再制備成明膠-殼聚糖納米微球復(fù)合可食用膜，該可食用膜具有抗氧化活性和海藻風(fēng)味，可應(yīng)用于防止脂質(zhì)抗氧化的食品包裝。

2.5 復(fù)合類

復(fù)合類可食用包裝材料是利用多種基材組合，采用不同的加工工藝制得的包裝材料，其基材包括淀粉、蛋白質(zhì)、多糖物質(zhì)、膠體及其他必需的添加劑。袁超等[16]在CN111116949A中公開(kāi)了一種具有慢消化特性的雙酶改性復(fù)合可食用膜的制備方法，實(shí)驗(yàn)中采用α-淀粉酶和普魯蘭酶酶解玉米淀粉，然后與魔芋膠復(fù)合制成可食用包裝膜，該可食用包裝膜是一種具有良好阻隔性、機(jī)械性、成膜性的綠色天然可食用膜。焦晶晶等[17-18]在CN103224650A和CN103224651A中，章宇[19]在CN103224652A中分別公開(kāi)了一種以淀粉、甘油和羧甲基纖維素鈉或海藻酸鈉等為原料制作的可食用方便面粉包、油包和蔬菜包的包裝膜，結(jié)果表明該包裝膜具有良好的機(jī)械性、阻油性、熱封性和抗老化性能，可以直接投入方便面中使用，用熱水沖泡即可食用。李碩等[20]在CN113974120A中公開(kāi)了一種包裹油性風(fēng)味料包的可食用包裝，主要由明膠、甘油、普魯蘭多糖、海藻酸鈉和三聚磷酸鈉制成，該包裝材料可食用、易溶解，能有效延長(zhǎng)風(fēng)味料的保質(zhì)期。

2.6 增塑劑

可食用的薄膜和涂層脆性非常大，聚合物鏈之間由于氫鍵、疏水基團(tuán)、二硫化物和靜電作用，不方便加工，可以通過(guò)增塑劑增加聚合物之間的相互作用，有助于保持薄膜或涂層的完整性。不使用增塑劑制備的薄膜通常具有較高的硬度，且脆性較大，而增塑劑的使用提高了包裝材料的拉伸性能和韌性，常用的食品級(jí)增塑劑有單糖、二糖或低聚糖、多元醇、脂質(zhì)及其衍生物等。

2.7 抗菌劑

許慶龍等[21]在CN106810725A中公開(kāi)了一種抗菌可食用包裝紙的制備方法，是將可食性基材與天然抗菌劑ε-聚賴氨酸(鹽)、殼聚糖和瓜爾膠共同作用制備成抗菌可食用包裝紙，其具有良好的抗菌性和成膜性。朱敬萍等[22]在CN108894057B中公開(kāi)了一種可抗菌防腐、環(huán)保無(wú)毒且不污染環(huán)境的可食性海藻食用包裝紙，主要由膳食纖維層、蛋白液、抗菌防腐層以及食用包裝紙制備而成。趙黎明等[23]在CN113402747A中公開(kāi)了一種可食用抗菌包裝膜的制備方法，是以殼聚糖與羧甲基纖維素為膜基質(zhì)，添加維生素C、甘油、檸檬酸等抗氧化劑以及殼寡糖、香芹酚、兒茶酚等抗菌劑制備而成，能夠有效提高可食用包裝膜的耐用性及抗菌性。

2.8 抗光氧化劑

梁蓉等[24]在CN106750556A中公開(kāi)了一種抗光氧化的可食用包裝膜，通過(guò)改變成膜基質(zhì)和天然色素的種類及比例，獲得不同顏色及抗氧化能力的可食用包裝膜材料，該包裝膜在光照或避光條件下均表現(xiàn)出穩(wěn)定的抗光氧化能力，可滿足不同食品體系對(duì)抑制光氧化的需求。陳海霞等[25]在CN111234322A中公開(kāi)了一種高抗氧化性可食用包裝薄膜，該薄膜是將覆盆子醇提物制成混懸液，加入大孔樹(shù)脂中經(jīng)洗脫、減壓濃縮得到大孔樹(shù)脂洗脫物，再加入凝膠柱中經(jīng)洗脫、減壓濃縮干燥得到覆盆子鞣花單寧富集物，與低甲氧基果膠、塔拉膠混合溶解后加入氯化鈣和甘油制成。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著食品加工業(yè)的迅猛發(fā)展以及對(duì)包裝材料可持續(xù)性發(fā)展的迫切需求，用可食用包裝材料替代不可降解的塑料具有廣闊的應(yīng)用前景。用于制作可食用包裝材料的原材料中，有很多都是來(lái)自于生物材料，特別是一些糧食作物的副產(chǎn)品，因此發(fā)展可食用包裝對(duì)于對(duì)減少糧食資源浪費(fèi)也具有重要意義。可食用包裝材料的機(jī)械性能、阻氣和阻水性能、抗菌性能等仍是目前的研究熱點(diǎn)，相信隨著科研人員的不斷努力以及技術(shù)的進(jìn)一步提高，可食用包裝的應(yīng)用前景也會(huì)越來(lái)越好。希望通過(guò)本文的分析，為可食用包裝今后的技術(shù)發(fā)展提供一定的借鑒。