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食品包装用的“抗菌保鲜膜”的应用研究

随着人们对健康和身体保健的关注，希望食品加工中尽量减少化学添加剂。

这对从加工产地流通到销售市场的食品储存的安全和质量提出新的挑战，要求出售的食品不但新鲜且容易储存。

当前随着加工、运输、贮存一体化技术的大规模发展，商品的流通扩展到世界各地。因此食品的保存不仅需要维持一定的货架寿命，而且还需要营养新鲜。对于用薄膜包装食品，若在膜中加入抗菌剂，能有效地抑制食品表面的微生物生长，且不需要低温冷藏技术。这样既可以节省能源，也可降低食品的销售成本。

1食品包装抗菌膜的类型

1)热压抗菌膜。在成膜时将抗菌剂添加到包装薄膜中，使抗菌剂和薄膜结合为一体。所用的抗菌剂必须能承受高温，在加热到高分子的熔融状态时抗菌剂不会分解而失效。制备复合型抗菌膜，膜的最外层必须是高阻隔性材料，才能使释放出的抗菌剂不“溢出”密封的包装体系。

2)涂布抗菌膜。将抗菌剂涂刷在包装膜材料上，包装材料成为抗菌剂的载体。

3)可食性涂层抗菌膜。由多糖、蛋白质和脂质物质制备而成，能生物降解、可食，具有生物相容性、外表美观、阻隔氧气的优点。例如用含有有机酸的藻酸盐涂覆牛肉表面实现牛肉的抗菌保鲜。

4)天然高分子抗菌膜。将pediocin或者nisin固定在纤维素膜上制成的抗菌膜，能够完全抑制单细胞的李斯特氏细菌，这种技术已经实现了工业化。

2抗菌包装体系

“活性包装”(active packaging)最初是欧洲(fair—project ct98—4170)定义的，其活性含义包括具有以下功能：抗菌、除氧、除湿，除乙烯、乙醇等气味。

抗菌包装是活性包装的一种形式，抗菌包装系统可分为如下几类。

2．1外包装／内装食品的体系

固体或者低粘度的液体食品直接与包装材料接触，例如熟食肉制品和真空包装的食品。食品与外包装之间没有顶部空间，在此包装体系中，抗菌剂直接添加在薄膜中；在挤出机中共挤时加入抗菌剂，缺点是抗菌剂滑石粉不在膜的表面，不能完全发挥作用，并且会降低薄膜的透明度，改进的方法是采用多层膜，使抗菌剂在最内层(热封层)，但是要考虑抗菌剂的热稳定性和与包装材料的相容性。

2．2外包装／包装内食品顶部的空间／食品体系

此体系适于软包装例如杯子或者纸盒包装的食品。加入的高活性抗菌剂在顶部空间进行扩散，不仅杀灭食品表面的细菌，而且抑制包装空间中的微生物。体系中的抗菌剂位于顶部空间，不和食品直接接触，使得抗菌剂不易扩散进入食品中，保障食品的安全卫生。

2．3抗菌剂固定在包装材料上

把抗氧化剂或者防腐剂甚至功能性基团(如胺基)固定在高分子材料上，有效的抑制食品表面的微生物，适于表面比较容易腐败的食品。所用的抗菌剂可以是非食品等级的，也不要求具有挥发性。这样选用抗菌剂的范围就扩大了，根据所包的食品的要求选用需要的抗菌剂。

2．4“控制释放理论”模型体磨刀机系

该理论主要应用在药品的缓释研究上，渗透剂扩散到药的“硬壳”溶胀分解大分子然后释放药到外部的液体溶剂中。在食品包装上也出现控制释放的研究，抗菌剂从膨胀型薄膜中释放的动力学的原理是：水进入薄膜后，薄膜中的抗菌剂就会从薄膜进入水中，用此法模拟抗菌剂在食品中释放的动力学模型。对于膨胀型薄膜，建立释放抗菌剂的数学模型包括两个部分，水的吸收动力学和抗菌剂从膜体中释放动力学。水的吸收动力彩喷纸学是通过定期称重来表征的，即表征“溶胀动力学”直到达到平衡，溶胀结束；活性抗菌剂释放动力学是用高性能液相色谱法进行测量。

2．5直接在食品中添加抗菌剂

将尼生素(nisin)等fda允许在食品中使用的抗菌剂直接加入食品中，其被列为食品添加剂。

3在食品包装上应用的抗菌剂

3．1山梨酸钾

抗菌剂在薄膜中的扩散性和抗菌性的关系是：抗菌剂扩散越慢，薄膜的抗菌效果越好。山梨酸钾在生物薄膜中渗透性低，利用甲基纤维素作为山梨酸钾抗菌剂的载体，可制备性能优异的抗菌薄膜。在pema中加入安息香酸和山梨酸，可制成抗菌效果良好的抗菌薄膜。

3．2尼生素(nisin)

nisin是一种天然抗菌剂，是核蛋白体合成的缩氨酸，含有特殊的氨基酸和羊毛硫氨酸。nisin具有光谱抗菌性，能抑制食品产生微生物病原体，对抑制梭菌和肉毒杆菌的生长有特别的效果，可应用在牛奶、鸡蛋、蔬菜、鱼根据特定的算法只能判定本次实验中的测试的实验耐冲击性能质量水平、肉、饮料、谷物产品的抗菌上。但nisin是选择性革兰氏阴性细菌，对革兰氏阳性细菌不起作用。乙二胺四乙酸(edta)是一种螯合剂，能作用于革兰氏阳性细菌，把edta与nisin螯合后制备上述薄膜，能够增强nisin杀灭革兰氏阳性细菌的效果。

3．3imazalil(一种反雾剂)

除了用生物高分子材料作为储存和释放抗菌剂的载体，还可以使用合成膜，把imazalil加到低密度聚乙烯(ldpe)中实现水果、蔬菜以及奶酪的抗菌，国外有科学家用反雾剂imazalil抑制奶酪表面的酸败。

3．4葡萄籽的提取物(gfse)

gfse是从自然植物中提取得到的一种天然抗菌剂，能抑制多种微生物的生长，具有广谱抗菌性。其活性抗菌成分是triclosan和安息香酸甲基-p羟基，目前已经研制出gfse—ldpe抗菌膜用于卷莴苣和大豆苗的包装。

3．5溶解酵素(iysozyme)

iysozyme是一种天然缩氨酸蛋白质抗菌剂，肽聚糖中的n-乙酰基胞壁酸，n-乙酰基葡萄糖胺之间通过β糖苷键连接而具有酶活性。溶解酵素可以固定在包装材料上抑制革兰氏阳性细菌的生长，但是活性不是太高。

3．6其它的抗菌剂及其应用

除了上述抗菌剂，还有无机抗菌化合物triclosan(2，4，4‘三氯-2’羟基联苯醚)，目前已经在牙膏、漱口水、化妆品上有应用，具有广谱抗菌性，毒性低，可与食品表面接触。另外有机酸及其盐、杀真菌剂、pediocin、苯菌灵、抗生素和酶等也都可以应用在抗菌薄膜中。目前国内也有通过研究抗菌沸石来发展抗菌薄膜。

4欧盟关于抗菌包装的法规

活性抗菌物质(由一种或者多种物质组成)通过化学或生化的方式来破坏、阻止、抑制控制有害物质的量。活性物质要应用在与食品接触的包装材料上，必须要保证其安全性：1)迁移的发生机率只是偶然存在的；2)对食品的保护不对10家企业提出限期整改要求同于防腐剂的作用；3)既要除掉与食品接触的包装材料表面的细菌，也要杀灭抑制活性物质起作用的微生物；4)加入的物质不能影响食品的卫生性。如果不满足2)，则认为是“直接添加的食品添加剂”；5)加入的抗菌剂不可避免会迁入到食品中，要对迁入食品的量二者相互合作进行控制。

当然很难有一个严格的界限来证明抗菌剂只是在包装材料上起抗菌作用而对食品没有影响。可以把材料想象成一个“蓄水池”，不断流出“物质”作用于与包装材料相接触的食品。抗菌膜对食品的抗菌作用：抗菌剂缓慢释放到抗菌膜的最内层，膜的内层上聚集的抗菌剂与食品表面作用实现抗菌，把添加剂直接加到食品中，很快微生物大量减少，但没有长期效用。抗菌剂的释放也要很好的控电动滚筒制，否则会对食品产生危害。

关于抗菌包装的相关法规，没有现成的标准可以参考，目前大部分研究还都处于理论研究和实验室研究阶段，还不能实现真正意义上的工业化，在不远的未来，成功实现大规模的产业化生产，需要进一步制定专门的抗菌包装法规。

5结语

抗菌剂用在食品包装材料上，不可避免要与食品相接触，因此使用时必须要考虑相关的食品法规。选择抗菌剂需要考虑的因素有：生产加工中的热稳定性；对薄膜透明度的影响以及是否会对薄膜色泽产生影响；与塑料本身是否相容；是否会和其它添加剂发生作用；是否有不良气味；在农业上还要考虑是否会对植物产生危害。另外，还必须符合相关的国内外食品法规。

抗菌剂正确应用就可以有效地减少食物变质引起的疾病爆发，提高食品的安全性，保证被包食品的品质。因此，有必要加快食品包装领域保鲜膜的研究开发，以满足整个食品工业的发展需求。

最近，作者在从事超临界技术制备保鲜膜的研究。以超临界co2作为反应介质，把高分子食品包装材料pe膜及小分子抗氧化剂加入到超临界反应釜中，控制一定的温度( 31．1℃)、压力( 7．38mpa)，使co2达到超临界状态，在此状态下，3种材料在反应釜中作为一个体系，该体系可分为两相，即被超临界co2溶胀的聚合物相和超临界co2相，经过一定的时间后，小分子抗氧化剂在2相中的分布达到动态平衡，在常温减压的状态下co2会从聚合物中逸出，大概2h就可完成解析，部分小分子抗氧化剂就留在了高分子包装材料中，制备出抗菌包装膜。改性的高分子材料可以应用在抗菌保鲜食品包装上，抗氧化剂会按照其固有的很慢的速度从薄膜中释放出来。相信这是一个全新的课题，有一定的研究空间。

来源：包装工程