生物可降解高分子材料在食品包裝中的應(yīng)用

圣桂金

摘 要：高分子材料的應(yīng)用十分廣泛，然而應(yīng)用在食品包裝中的傳統(tǒng)高分子材料往往在給人們提供方便的同時(shí)，由于其降解困難，也會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此容易降解的高分子材料逐漸成為了應(yīng)用在食品包裝的新型材料。本文通過(guò)對(duì)該類高分子材料進(jìn)行總結(jié)，闡述其在食品包裝中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】生物可降解高分子材料;食品包裝;應(yīng)用

引言

食品包裝在日常生活中很常見(jiàn)，很大程度上可以方便人們的日常生活。然而，有的用來(lái)包裝食品的高分子材料，大多數(shù)在廢棄之后不能自行降解或降解需要很長(zhǎng)時(shí)間。隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境和食品安全要求不斷提高，世界各國(guó)對(duì)高分子材料的研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)了越來(lái)越多在食品包裝中可以取代傳統(tǒng)材料的生物可降解高分子材料，這些新的材料在保證阻隔作用的基礎(chǔ)上，在一定條件下可以被微生物分解成為水以及二氧化碳，是一種更加理想的食品包裝材料。

1.天然的生物可降解高分子材料。

1.1淀粉

淀粉是天然可降解材料中重要的一種，很容易在自然環(huán)境中自行降解，而且它存在范圍廣，容易制取，因此成為了重要的天然高分子可降解材料。淀粉可以經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)技術(shù)成膜，和其他的可降解膜相比，淀粉薄膜往往擁有更低的透氧性，不容易使食物氧化，使其可以應(yīng)用在食品包裝中。雖然比起其他聚合物它的親水性強(qiáng)，但近年來(lái)，人們通過(guò)將淀粉和其他化合物混合，可以使得淀粉膜具有更好的實(shí)用性，如將淀粉與聚己內(nèi)酯按一定的比例制成的混合薄膜具有更高的機(jī)械性能;想要提高膜的柔韌性能，則可以將淀粉和殼聚糖按照一定比例混合而制成相應(yīng)的薄膜。

1.2蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)常常需要經(jīng)過(guò)熱、酸、堿等處理才能改變其結(jié)構(gòu)從而制成蛋白膜。經(jīng)過(guò)一系列手段處理后制成的蛋白膜擁有非常好的阻隔性能，因此是一種良好的食品包裝材料。不同種類的蛋白質(zhì)，所制成的膜也具有各自不同的特性，如用膠原蛋白制成的人造腸衣可以應(yīng)用在香腸制品中;玉米蛋白制成的可食液體包裝膜可以應(yīng)用在液體食物的包裝中，或著直接涂抹到水果表面從而達(dá)到保鮮目的。

1.3殼聚糖

殼聚糖主要是從一些動(dòng)物的甲殼中提取出來(lái)的，如蝦，蟹等。殼聚糖來(lái)源于自然，也可以自行在環(huán)境中降解，因此常作為一種食品保鮮劑，同時(shí)，隨著材料技術(shù)的發(fā)展，殼聚糖可以被制作成透明性高和阻氧良好的可食用生物膜。殼聚糖制成的溶液涂抹于清洗過(guò)的水果表面，待其干燥成膜后可看到水果表面有一層無(wú)色無(wú)味的薄膜，可以起到保鮮的作用，而且在食用的時(shí)候，也無(wú)需再次清洗，可以直接食用。當(dāng)然，殼聚糖也可以像淀粉和蛋白一樣，和其他的材料混合應(yīng)用。比如，殼聚糖與甲基纖維素制成的復(fù)合涂膜材料可以在長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)維持黃瓜的脆度口感;與丙烯制成的復(fù)合膜可以延長(zhǎng)西紅柿的保質(zhì)期。

1.4聚羥基脂肪酸酯

聚羥基脂肪酸酯是存在于生物體內(nèi)的一種羥基烷的聚合物，它是由不同的細(xì)菌合成并在體內(nèi)積累所形成的。聚羥基脂肪酸酯具有作為食品包裝材料的物理和化學(xué)特性，而且也可以自行降解，這些特性使其能夠作為一種綠色包裝材料使用。聚羥基脂肪酸酯所擁有的杰出的成膜性能和涂層性能，使其無(wú)論是單獨(dú)或者與其他化合物混合均可以制成性能良好的薄膜。然而聚羥基脂肪酸酯也有一定的使用缺陷，那就是它的成本高，延展性和阻氣性能較差。在材料的研究中，如何降低聚羥基脂肪酸酯的使用成本，是值得思考的問(wèn)題。

1.5其他

纖維素廣泛存在于植物的細(xì)胞壁中，近年來(lái)隨著對(duì)纖維素研究的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)它也可以在食品包裝中應(yīng)用。纖維素來(lái)源廣泛性，這一特點(diǎn)給纖維素的廣泛應(yīng)用提供了條件。利用自然界植物中的纖維素作為原料可以制作餐具，從而減少環(huán)境的污染;將甲基纖維素和蜂蜜、脂類等按一定比例混合制成的可食用膜，可以應(yīng)用在一些即食食物的臨時(shí)包裝上。

2.人工合成的可降解高分子材料

隨著高分子材料的研究深入，人們開(kāi)始將研究目標(biāo)轉(zhuǎn)向人工合成的高分子材料。在可降解材料的領(lǐng)域，人們可以根據(jù)自己的需要運(yùn)用化學(xué)方法進(jìn)行合成，得到相應(yīng)的生物降解高分子材料，目前可以在食品包裝中應(yīng)用的主要有以下幾種。

2.1聚乳酸

聚乳酸是人們以乳酸為原料人工合成的新型聚酯材料，其有幾種不同的結(jié)構(gòu)，生活中最常見(jiàn)的是左旋異構(gòu)聚合體。聚乳酸具有一系列優(yōu)秀的性能，首先就是它可以在環(huán)境中自行降解，其次就是聚乳酸作為高分子材料擁有很好的阻隔性能，包括阻隔環(huán)境中的水和空氣，因此聚乳酸在食品包裝中有很遠(yuǎn)大的前景。比 如，左旋聚乳酸薄膜可以長(zhǎng)達(dá)16天維持番茄的品質(zhì)，保鮮效果良好;左旋聚乳酸薄膜容器中的藍(lán)莓能夠在 1O°C下保鮮 18天。除此之外，聚乳酸也可以和其他物質(zhì)混制，如與淀粉進(jìn)行共混可得到透明度高的復(fù)合膜;與 PCL可以制成拉伸強(qiáng)度低的塑化產(chǎn)品等。

2.2聚丁二酸丁二醇酯

聚丁二酸丁二醇酯不同于其他材料的最大優(yōu)勢(shì)，就是它的耐熱性非常優(yōu)越，聚丁二酸丁二醇酯的熱變形溫度接近 100度，而其他的高分子材料往往不能達(dá)到這一水平，因此聚丁二酸丁二醇酯可以用在冷熱飲包裝中[3]。聚丁二酸丁二醇酯的價(jià)格很低，因此盡管它結(jié)晶度高不易加工成型，也可以通過(guò)和其他天然的高分子降解材料混合而制成使用價(jià)值較高的包裝材料。比如與淀粉制得的結(jié)晶性能高的材料;與醋酸纖維素酯制成斷裂伸長(zhǎng)率高和親水性強(qiáng)的膜等。

2.3聚乙烯醇

聚乙烯醇的分子結(jié)構(gòu)有其獨(dú)特性，其中存在的大量的碳碳雙鍵使聚乙烯醇具有良好的物理特性，加上作為高分子材料的聚乙烯醇擁有優(yōu)良的溶解性和生物可降解性，這些特征使得其可以在食品包裝中應(yīng)用。但是聚乙烯醇不像其他材料一樣容易進(jìn)行熱塑型。因此在當(dāng)下的研究中，很多人常常將聚乙烯醇與其他材料進(jìn)行混合，用來(lái)彌補(bǔ)它的不足，提高它在日常生活中的應(yīng)用。比如將殼聚糖和聚乙烯醇混合制成的復(fù)合膜，可以提高聚乙烯醇膜的拉伸應(yīng)力和斷裂伸長(zhǎng)率，并且不會(huì)對(duì)其的成膜性造成影響;將聚乙烯醇與殼聚糖、淀粉共混可以提高膜機(jī)械性能和阻隔性能。

3.結(jié)束語(yǔ)

隨著高分子材料研究的深入，高分子材料得到了大量的使用。由于食品的特殊性，因此用來(lái)食品包裝的高分子材料要有良好的阻氧隔熱性能用來(lái)保鮮，傳統(tǒng)用在食品包裝的材料雖然可以達(dá)到這一要求，但其往往難以降解，從而造成環(huán)境污染。現(xiàn)在新型的生物可降級(jí)高分子材料，主要是解決不宜降解材料回收難度大，埋入地下會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，焚燒處理會(huì)產(chǎn)生有毒氣體造成空氣污染的問(wèn)題。可降解高分子材料具有傳統(tǒng)塑料的功能和特性，又可在完成使用使命后，通過(guò)土壤或者微生物左右或者陽(yáng)光中的紫外線左右，在自然環(huán)境下自動(dòng)降解，為改善人類環(huán)境發(fā)揮積極的作用。雖然目前生物降解材料仍存在一些問(wèn)題，但相信隨著對(duì)高分子材料研究的進(jìn)一步深入，生物可降解高分子材料在未來(lái)食品包裝中的使用會(huì)更加廣泛。

參考文獻(xiàn)

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