浅析降解食品包装材料及制品

向斌

摘要：本文对可降解材料依据降解机理进行了分类；对四类全降解材料进行了介绍；归纳了常见的降解材料在食品包装领域的应用。

关键词：食品包装；可降解；全降解

中图分类号：TB48 文献标识码：A 文章编号：1400 （2020） 12-0025-03

Analysis of Degradable Food Packaging Materials and Products

XIANG Bin（Jiangsu Product Quality Testing & Inspection Institute， Nanjing 210007，China）

Abstract： In this paper， the degradable materials were classified according to the degradation mechanism， four kinds of total degradable materials were introduced， and the application of common degradable materials in the field of food packaging was summarized.

Keywords： food packaging； degradable； total degradation

随着人们环保意识的觉醒，近些年来可降解材料作为环境保护材料和包装容器材料的研究发展十分迅速，并在食品包装材料领域开始得到广泛应用。食品包装领域的可降解材料主要以淀粉类、脂类、纤维类、蛋白类及合成塑料等食品级材料为原料，在成型加工过程中添加一定比例的可生物降解的添加剂制备而成，作为新型食品包装材料，具有原料价格便宜、来源广阔、再生周期短、产品可降解、食品安全性能好等诸多优点[1]。食品包装可降解材料主要包括可食性食品内包装膜、食品可食性涂膜、可降解一次性食品包装膜、可降解一次性食品包装餐饮具等。食品包装领域可降解材料的工业化发展及商业应用的推广，对于解决石油基資源引发的能源危机及环境污染等问题具有重大现实意义；同时，在关乎国计民生的食品安全领域也具有引领性的重要意义[2-5]。

1 可降解食品包装材料概况

降解材料按降解程度可分为部分降解材料和全降解材料。部分降解材料也称可降解材料，是指石油基非降解塑料与可完全降解材料共混制成的一类，此类材料只可部分降解，无法降解部分对环境的污染仍然是存在的。

食品包装用可降解材料按照降解机理可分为三类：第一类为光降解包装材料，指受到光照作用的高分子材料发生聚合物分子链断裂，而导致其破坏和降解的一类材料。主要是通过共聚方式，在高分子链中引入羰基等光敏基团，或者在传统塑料中引入萘、蒽等光敏剂或光引发剂，使得材料在光能作用下产生自由基，促使材料分解。光降解的降解机理是在紫外光和热的环境中，高分子链上的光敏基团发挥作用，发生高分子链断裂，分子量降低，降解碎片被各类微生物吞噬，最终实现降解。第二类为生物降解包装材料，指能够被自然界中常见的细菌、真菌、藻类等微生物或分泌物在酶等物质的侵蚀下破坏的高分子材料。微生物的降解是一个复杂的生物物理作用或生物化学作用过程，降解速率与降解环境密切相关，最终代谢产物以二氧化碳和水为主，以及原料本身所含的矿化无机盐或者生成的新生物质等。第三类为复合降解型材料，同时能为光和生物降解的高分子材料称为复合降解。复合降解材料综合了光降解及生物降解的共同作用，实现了最终产物在自然环境中的完全降解。这是食品包装用可降解材料的重要研究方向。

2 全降解食品包装材料概况

全降解材料可完全降解，目前食品包装行业用的材料有淀粉基生物降解塑料、聚乳酸树脂、改性大豆蛋白塑料、聚己内脂树脂、聚丁烯琥珀酸酯、植物纤维、可降解纸、PET合成衍生的聚酯等。

2.1淀粉

淀粉是由葡萄糖组成的天然高分子链聚合物，其分子量可达数十万。淀粉存在直链和支链两种分子结构，其中可溶于水的为直链淀粉，支链淀粉则不溶，直链和支链的含量通常与植物的来源密切相关。纯热塑性淀粉由于分子链上大量的羟基存在，具有吸湿的特性，且力学性能受湿度影响易大幅下降；淀粉分子链间易生成双螺旋结构，以致材料强度的不稳定性等。工艺上一般对淀粉分子进行针对性的物理改性或化学改性，或者与其它相容性较好的高分子材料共混，使其具备良好的抗润胀性、成膜性和物理机械性能等。在微生物作用下，淀粉材料分解为葡萄糖，最终降解为对环境无害的二氧化碳和水。

2.2聚乳酸

聚乳酸（PLA）是目前研究和应用最为广泛的一种生物基降解材料，由乳酸聚合而成。聚合的方式一般有两种：一是由玉米、秸秆等可再生资源为原料，直接在溶液状态进行乳酸单体聚合；二是由乳酸制得环状二聚体丙交酯，再缩聚成聚乳酸，也称两步法，相较而言工艺更为成熟。聚乳酸除了具有很好的生物降解性及生物相容性，还具有良好的物理机械性能，如强度、光泽度、透明度及耐热性等，同时，还具有防霉、抑菌等特性。降解后最终生成二氧化碳和水，属于公认的环境友好型材料，甚至人体内也含单体状态的乳酸成分。

2.3植物纤维

植物纤维在食品包装领域中，常用于制作一次性植物纤维餐饮容器。利用废弃农作物秸秆等天然植物纤维为原料，添加符合食品包装材料卫生标准的安全无毒成型剂，经独特工艺和成型方法制造可完全降解的绿色环保产品。该产品耐油、耐酸碱、耐冷冻。强度优于泡沫塑料和纸制餐具。该产品不仅杜绝了白色污染，还为秸秆等植物纤维的综合利用提供了有效途径。

2.4聚己内酯

聚己内酯（PCL）是合成降解高分子材料脂肪族，是唯一不溶于水而能被水降解的塑料，它是一种半结晶聚合物，力学性能与聚烯烃相似，并可以完全生物降解。可以分解的微生物广泛分布于喜氧和厌氧条件下的各种环境。常作为共混材料与淀粉、聚丁烯琥珀酸酯、聚乳酸或通用塑料等复合共混，制成完全生物降解材料。

3 降解材料在食品包裝领域的应用

食品包装对于食品安全有着双重意义，一是合适的包装方式和材料可以保护食品不受外界的污染，保持食品本身的成分、品质等特性不发生改变；二是严控食品包装材料在与食品接触的过程中，食品包装材料本身（包括各种添加剂）可能会有少量未知物质向食品中发生迁移，这些迁移物中如果含有了某些危害成分，或者迁移的量超过一定界限，则易造成人体健康隐患，不同包装材料所含的不安全因素各不相同。

降解食品包装材料作为一种相对安全、绿色、无污染的包装材料，在食品领域有巨大的市场需求。但同时，该类材料普遍存在耐热性、耐水性、机械强度差等性能缺陷及产品保质期短等不足，限制了其应用。降解材料针对性的加以改性，提升其机械强度及阻隔性能等，并赋予一定的特殊功能属性，例如抗菌、可食、智能显示等，将是未来降解食品包装的研究和发展趋势。

目前，降解材料在食品包装领域的应用主要有两类形式，一种是膜袋类，另一种是容器工具类。常见的几类降解材料在食品包装领域的应用见表1。

4 结论

上世纪九十年代以来，各类降解材料及制品在工农业、日常生活方面已发挥重要作用，尤其是近年来以PLA、PHA、PBAT、PBS、PHBV等材料为代表的降解产业工业化的成功推广及应用，让我们看到了降解材料及制品广阔的前景和社会需求。但行业仍然存在突出问题，降解材料在一些重要领域，特别是快递绿色包装行业，由于原料单价导致产品价格高，应用程度仍然较低；在食品包装等行业，依然存在产品性能和用途的限制，需要继续研究如何缩小与传统材料的性能差距。同时，应着力研发推广绿色环保产品、探索回收和循环利用、减少包装污染的新业态新模式；加强包装废弃物分类回收清运，规范废弃物资源化利用和无害化处置。摆脱“塑”缚的道路任重道远。

参考文献：

[1]王立兵.食品包装安全学[M].北京：科学出版社，2011.

[2]宋欢等.食品接触材料及其化学迁移[M].北京：中国轻工业出版社，2011.

[3]伍秋涛.软包装质量检测技术[M].北京：印刷工业出版社，2009.

[4]骆光林.绿色包装材料[M].北京：化工出版社，2005.

[5]张琳.食品包装[M].北京：印刷工业出版社，2010.