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新型食品包装材料的发展现状及趋势
现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2025/4/16 8:34:14 关注：46 评论： 我要投稿
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目前比较常见的新型食品包装材料可以分为可降解材料、可食性材料、可回收利用材料和其他包装材料（如新型的纳米包装材料）4类。本文主要其中针对研究和应用的最多的生物基可降解材料和可食性材料进行阐述，此外，也对目前市场上越来越受关注的活性包装和智能包装做简单介绍，希望对未来食品包装的研究方向和发展趋势有所启发。
01、
可降解材料
生物降解是指含碳的化合物在微生物的作用下，完全降解为低分子的酶解过程。而生物基可降解食品包装材料是以纤维素、淀粉、蛋白质、壳聚糖、脂类等食品级可再生资源为原料，通过原料干法捏合、多元共混改性、接枝聚合、稳态化成型等技术工艺制备的一类新型食品包装材料，其最大的特点是可降解、选择通透性、抗菌、安全、方便。
按照材料的来源可以将其分为天然高分子材料、微生物合成材料、化学合成材料和掺混型材料等。
①天然高分子材料
天然的可降解材料有很明显的优势，比如来源广泛，价格低廉，优良的生物相容性，安全无毒，可以完全降解等。不过其劣势也是显而易见，一般都不耐热，机械性能差，不易加工，成型困难。
例如纤维素是一种广泛存在于自然界中的天然高分子聚合物。植物中约含35%的纤维素，每年地球通过光合作用产生的纤维素有亿万吨。工业化生产所需的纤维素主要来自木浆和棉花。
不过因为天然存在的纤维素有物理性能上的不足，由其单独制作的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，很多情况下，与其他的高分子，如甲壳质制得的脱乙酞基多糖等共混制得。
此外，利用物理、化学或者生物学方法制备的纳米纤维素，是一种直径在 1~100 nm 之间，长度为几十到几百纳米之间的刚性棒状纤维素。
纳米纤维素具有良好的机械稳定性、可降解性、再生性和生物适应性，是一种有巨大应用潜力的高性能材料。
②微生物合成型高分子材料
聚3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯（PHBV）是由原核微生物在碳源等营养物质失衡下合成的一种热塑性生物基聚酯，具有良好的生物可降解性、生物相容性、光学活性等诸多特性。
英国 ICI 公司率先利用微生物的发酵获得了 PHBV 及其衍生物。日本东京工业大学也开发了聚羟基丁酸酯（PHB）。
但是生物基聚酯的自身结构特点也决定了其部分性能缺陷，如热稳定性差、结晶度高、初生纤维易粘连、制品性脆及亲水性较差等。而且这 2 种材料价格都较为昂贵。
目前很多针对 PHBV 结构改性及纤维成形的研究正在开展，努力改善PHBV 材料的热性能及加工性、提高产品的服役性能。
③化学合成型高分子材料
利用玉米、小麦、土豆、甜菜等天然植物及其根、茎、叶等有机废弃物为原料发酵聚合而成的聚乳酸（PLA）也是可降解食品包装材料研究的热点。
聚乳酸是一种具有生物适应性和降解性的脂肪族聚酯类高分子材料，自然条件下，可以发生水解，分子骨架破裂，形成相对分子量较低的组分后，进一步降解成小分子乳酸单体，并最终完全降解成二氧化碳和水，重新进入生态循环，对环境不存在任何毒副作用。聚乳酸制成的食品杯只需60 d 就可以完全分解。
聚乳酸可以被加工成力学性能优异的纤维和薄膜，其强度大体和尼龙纤维和聚酯纤维相当，适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便。
此外，聚乳酸有良好的防潮、耐油脂和密闭性，常温下性能稳定。聚乳酸未来很有可能代替传统的塑料包装，应用前景广阔。
淀粉塑料是指含淀粉 90%以上，添加的其他组分也是可以完全降解的材料。目前日本住友商事公司、美国Wamer-Lamber公司、意大利 Ferrizz 公司等宣称成功研究淀粉含量在 90%-100%的全淀粉塑料，可在一个月至一年内完全生物降解而不留下任何痕迹。
全淀粉塑料的生产原理是使淀粉分子变构而无序化，形成了具有热塑性能的淀粉树脂，因此又称热塑性淀粉塑料。
以淀粉为原料开发生物降解塑料的潜在优势在于：淀粉在各种环境下都可以完全生物降解。生物降解产物为二氧化碳和水，对环境无害。采取适当工艺可以增强材料的机械性能。
④掺混型高分子材料
掺混型可降解材料是指将2种或2种以上天然或合成降解材料共混或共聚而成的高分子材料，其中至少有一种是可降解性组分。
比如美国 Wamer-Lamber 公司的“Novon”就是典型的掺混型材料。它是采用玉米淀粉为原料，添加降解性聚乙烯醇制备而成，具有良好的成型性，可制造各种容器、薄膜、垃圾袋和瓶罐等。同时它又可以在一个月至一年内完全生物降解，是一种非常有发展前途的材料。
目前我国生产的淀粉塑料绝大多数是填充型淀粉材料，即在非生物降解的高分子材料中添加一定比例的淀粉。产品的降解是依靠淀粉的降解而导致构架崩塌，但是其中非降解成分还是不能降解，还是会污染环境。对于这种类型的材料，国外已经将其排除在生物可降解塑料范围之外。
02、
可食性包装材料
可食性包装材料包括可食性包装膜和可食性油墨。可食性包装膜是一种以蛋白质、脂肪、多糖等为基料制成的能保鲜食品，无毒、可食用的包装材料。该材料多以薄膜形式存在。这种包装最大的特点就是除了具有包装食品的功能外，还可以被动物和人食用。
可食性包装一般是用可食用的材料，比如淀粉和蛋白质，经组合、加热、加压、涂布、挤出等方法成型，制成不影响食品风味的包装薄膜。
可食性油墨是通过改变色料和连接料的成分来达到可食性的目的。比如色料主要提取自天然动植物色料，如栀子黄、红花黄等。连接料取自植物油，如花生油、色拉油等或者液态糖。这种材料不仅对人无害，对环境也无压力，可以轻易降解。
根据包装材料的原料不同可以分为淀粉型、蛋白质型、多糖型、脂肪型、复合型和蔬菜型。
①淀粉型包装膜
这一类材料主要以玉米、红薯、土豆、魔芋和小麦为原料，将其淀粉成分与一定比例的胶黏剂混匀，再通过流延或者热压等方式加工制得。胶黏剂也多为天然无毒的植物胶或动物胶，如明胶、琼脂、天然树脂胶等。
②蛋白型包装膜
这一类材料主要原料为大豆、玉米、小麦和乳清等。取大豆分离蛋白，加以甘油为增塑剂，在酸碱2种条件下制成的大豆分离蛋白膜，有很好的力学性能和耐水性能。而玉米醇溶蛋白在水与醇的混合溶液中可形成无规则的线性基团，利用蒸发工艺将溶剂蒸发后可以得到透明性好、表面光滑的膜。
这种膜有很好的抗菌性、氧气透过性、耐水性、抗紫外线性和隔油性，可以很好地延长食品储存期，非常适合冷藏食品的包装。
③多糖型包装膜
多糖型包装膜主要利用的是多糖食物的凝胶作用。它以淀粉、纤维素或壳聚糖为主要原料，加入一定的可食性增塑剂压制而成。多糖大分子结构比较稳定，方便运输。
但其亲水性会影响内容物的口感和保质期。因此常在加工过程中加入适当比例的山梨醇和甘油，这样不仅可以起到增塑的作用，也增加了膜的强度。
还有的工艺加入适量的蜂蜡、硬脂酸、琼脂和软质酸，可以得到透明度高、韧性强、表面光滑的包装膜。而加入壳聚糖和木质素后，可以得到抗油，不溶于水，阻隔性高的包装膜。
④脂肪型包装膜
此类包装膜是利用食物中的脂肪组织纤维制成的材料。这类材料可以有效的阻止水分流失，故用于新鲜水果的运输和储藏上。不过此种材料抗张强度较低，应用并不广泛。
⑤复合型包装膜
复合型包装膜是利用多种基材组合，采用不同的加工工艺制得的包装材料。如上文提到的淀粉、蛋白质、多糖以不同比例混合，在其他添加剂和辅料的作用下制成的复合膜。这种膜的特点是可以根据内容物的不同添加不同剂量的原料。比如为了保持内部水分，可以加入相对较多的大分子脂肪酸。
03、
活性包装和智能包装
此外，值得一提的包装是逐渐走俏的活性包装和智能包装。2001年，欧洲 12家食品包装合作的研究单位和食品企业在“活性包装和智能包装的效果、对经济环境冲击和消费者接受程度"的研究项目中提出活性包装和智能包装的定义分别为：
活性包装是改变食品保存条件而延长货架期或改善食品安全与感官质量的包装技术。
智能包装是在产品流通与销售过程中检测包装食品环境条件和获取食品质量与安全信息包装技术。
人们目前对食品包装的要求不仅限于食品不受损坏，更希望它能保鲜、抗菌、延长保质期和防伪等功能。比如日本研发的一种智能标签，当肉质腐败时，微生物会发酵产生氨气，与标签中的化学物质反应，使标签从白色变为紫色，无法识别，这样商品就无法继续销售。
活性包装和智能包装对环境因素具有控制、识别和判断功能。它可以控制、识别和指示包装维空间的温度、湿度、压力，以及密封的程度、时间等一些重要参数，从而可以控制食品质量，提供食品品质信息，有效延长食品的货架寿命和新鲜食品的新鲜品质，最大限度的保持食品的质量和营养价值。
而且活性包装和智能包装能够提高物流的处理效率，减少物流费用，有效的控制内容物和包装的质量，减少损坏，保障商品质量安全性，对于重新利用和循环使用包装件有积极的意义。
04、
总结
尽管目前很多国家都在可降解和可食性包装材料的研发上取得了巨大进展，但是其实际应用还有待进一步完善。比如一些材料的硬度、韧性方面还不够理想，生产工艺上还需要更加完善等。此外，虽然一些材料的原料都是比较广泛而廉价的，但是生产工艺的成本并不低，如何能够降低生产成本也是限制可降解材料应用的关键问题之一。
来源：厦门市产品质量监督检验院，作者丨侯晓阳
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| 文章来源：厦门市产品质量监督检验院 文章作者：侯晓阳 文章编辑：一米优讯 |
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