食品安全的關鍵技術食品控氧塑料包裝材料研究與應用（以飲料包裝為例）

■文/ 楊福馨 李立 陳晨偉 上海海洋大學食品學院

一、前言

魚為什么能夠在水里存活？

因為魚能夠通過鰓把溶解在水里的氧（叫溶氧）分離出來供魚呼吸。在此基礎上，科學家們開發出了一種能夠從水里分離溶氧的膜，稱為“人工腮”。此外，還研制出了一種氧合膜，用于制造“人工肺”，攝取氧氣、排出二氧化碳 。這種方法可以用于控氧包裝新材料開發，應用于飲料包裝。

飲料的包裝材料主要有塑料瓶、金屬罐、玻璃瓶、紙盒、塑料袋等幾種包裝形式。

與傳統的飲料包裝材料相比，控氧包裝材料可以降低包裝內的氧氣含量及飲料中的溶解氧含量，進一步使包裝內部形成無氧環境，延緩飲料的褐變和風味的改變。

1、食品飲料變質形式

飲料，大都是pH值在6.5～7.5之間的中性飲料，而且飲料中水分的含量往往高達80%甚至90%以上，這給氧氣產生氧化和微生物生長繁殖創造了良好的環境。

飲料經常出現分層，氧化、腐敗等等變質，主要是由氧氣和微生物引起的。

以蛋白質飲料（如：甜牛奶、杏仁奶、花生奶、核桃奶等 ）為例：本身就是優良的微生物培養基。

消除包裝飲料中的氧氣成為飲料品質保護的重要措施。

2、食品和飲料允許最大吸氧量

食品和飲料產品允許最大吸氧量（mg/g——每克產品中的含氧量）啤酒 0.001-0.004葡萄酒 0.003果汁飲料 0.02蘇打飲料 0.04咖啡 0.11奶酪 0.42牛奶和類似產品如調味料、肉制品、蔬菜和干果 0.015

二、吸氧材料

吸氧型阻隔性包裝薄膜，也稱脫氧型阻隔性包裝薄膜或除氧型阻隔性包裝薄膜，或者活性阻隔性包裝薄膜。

吸氧型阻隔性包裝薄膜是吸氧性塑料和阻隔性塑料的巧妙組合，而且具有很大的潛在市場。

新型吸氧包裝材料高效、安全，可以結合真空包裝和氣調包裝技術，延長吸氧包裝材料達到吸氧飽和的時間，能更好地延長食品保質期，提高食品的保存質量。

三、溶氧包裝材料

多層溶氧塑料大都由3層或5層構成，外層為氣體阻隔層，用以阻止外部氣體向內滲透；中問層為溶氧層，由改性后具有溶氧功能的樹酯與其它樹酯的共混物構成；內層為氣體滲透層，其主要作用是將被包裝物與溶氧層隔開。

包裝材料的溶氧層能有效將被包裝的飲料中的氧氣去除，使溶氧層形成長效吸氧狀態。

可應用于含脂飲料，如：豆奶、牛奶等飲料的包裝中。

四、單向濾氧材料

單向濾氧包裝材料是一種在加工過程中經過特殊處理，使氧氣只能單方向濾過的材料，若研發出此種材料應用在飲料包裝中，可有效去除飲料包裝瓶或包裝袋中間隙及飲料本身所含有的氧。

五、抗氧化途徑

途徑：

在膜中添加能夠調節包裝內微環境的物質。

利用膜的選擇透過性來調節內微環境。

調節包裝內氧氣的含量實現其抗氧化功能。

六、控氧包裝材料的技術研究

1、通過對塑料樹脂改性使包裝薄膜形成單向“分子篩”

通過改性使塑料包裝薄膜具有對不同氣體實現選擇性的保留或抑制。這是因為不同的氣體分子直徑是不一樣的。N2直徑為0.364、 O2直徑為0.346、CO2直徑為0.33。

改性目的：最大限度的阻隔氮氣（N2），而讓氧氣（O2）、氨氣從包裝內部透過而排出，最終達到抗氧化保鮮保色的效果。

2、研究與試驗方法

將常用的塑料包裝樹脂進行改性。

圖:塑料包裝改性樹脂

這種塑料包裝樹脂成分主要為PET和PE與PP， 對 于PE透氣性比較好，PET 阻 隔性好，但阻隔性好的PET會使氧氣和氨氣（腐敗氣體）也阻止在包裝內，從而導致包裝內的食品飲料品質腐爛 ，因此 也需對PET部分進行改性。

改性的技術方法：主要是利用電子沖擊波對PET樹脂處理，使之內部分子距離加大，從而使氨氣和氧氣得以排出。特別是形成單向閥。

3、具有典型的兩大類塑料包裝技術及設備：擠出吹塑和流延成型設備

圖：自行研制的涂布流延設備

圖：擠出吹塑設備

七、抗氧化研究成果

1、研究獲得了具有“分子篩”功能的塑料包裝薄膜和單向呼吸的功能塑料包裝薄膜。

2、將上述功能塑料包裝薄膜用于易氧化生鮮食品包裝，很好地延長生鮮食品的貨架期，例如大閘蟹、鮮肉、金針菇類等。

3、新型功能塑料包裝材料，可以降低食品添加劑用量或者取代飲料中的抗氧化劑，確保食品安全。

圖：203-305的肉品保鮮效果

圖:112-305的肉品保鮮效果

圖：112-305的肉品保鮮效果（保鮮膜）