可生物降解食品包装材料研究进展

吴宪玲 吴爽 周瑶

摘要：目前食品包装多为不可降解的塑料制品，严重危害生态环境，亟需研究可降解的食品包装。综述可生物降解食品包装材料的研究进展，分析研究中存在的问题，并展望其今后的发展趋势，以期为可生物降解食品包装材料的深入研究与应用提供参考。

关键词：食品包装;可生物降解;材料

中图分类号：TS206.4    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2021）03-0054-02

食品从原料到销售都离不开包装。随着生活水平不断提高，人们对食品安全的要求越来越高，对生态环境的关注也越来越多。目前食品包装中多数的塑料制品都是不可降解的，严重危害生态环境，因此可降解食品包装的研究日益受到重视。本课题综述可生物降解食品包装材料的研究现状，并展望其今后的发展趋势，以期为可降解食品包装的进一步研究应用提供参考。

1 可生物降解食品包装材料概述

可生物降解食品包装材料是以天然可降解材料（如淀粉及其衍生物、蛋白质、纤维素、半纤维素、木质素、甲壳素等）为原料，采用先进工艺和设备制备而成，废弃后能被环境微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水。生物降解塑料和极少的水降解塑料也可以作为食品包装材料。天然可降解材料来源丰富、价格低廉、安全无毒、可再生、可完全降解、可回收、不污染环境且对人体无害，是公认的绿色环保材料。但天然降解材料一般热力学性能较差，成型困难，不宜单独使用，需借助化学修饰、共混等技术制备包装材料。根据材料来源的差异，生物可降解食品包装材料可分为天然、化学合成、微生物合成及混合型可降解材料四类。目前可生物降解材料多用于糖果、酸奶、烘焙产品、新鲜果蔬农副产品等食品的包装。

2 可生物降解食品包装材料应用

2.1 淀粉原料

淀粉可与高分子材料如纤维素、木质素、葡聚糖、几丁质等合成共混型淀粉塑料，通常无毒、可生物降解且可再生。英国诺丁汉大学的研究人员开发出一种食品包装薄膜，其原料来自魔芋粉、淀粉、纤维素及蛋白质，可生物降解和可食用。部分淀粉可与聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或聚苯乙烯（PS）等石油基塑料共混而合成可降解高分子共混型淀粉塑料。戈进杰研究发现，在塑料生产中加入少量的塑化剂增加可塑性，可得全淀粉塑料，其淀粉含量很高，约90%左右，而且加入的其他物质是无毒的，可以完全降解，不留残余，不会危害生态环境。淀粉与可生物降解的热塑性聚合物（脂肪族聚酯和PVA）共混可以改善其性能，使得其热力学性能稳定，耐水性、可加工性良好，同时可生物降解。

2.2 蛋白质原料

蛋白质是由多种氨基酸结合形成的多肽化合物。多肽化合物几乎不能在自然环境下自发地（非酶）降解，但是能够通过蛋白酶或肽酶而发生酶促降解。蛋白质膜的耐水性和机械强度比合成膜差，但其阻隔性优于普通多糖所形成的膜。不同种类的蛋白质如大豆蛋白、玉米醇溶蛋白等被广泛用于制作食品的可食性内包装膜和可生物降解包装膜。研究表明，可以用大豆分离蛋白（SPI）、玉米蛋白的乳清分离蛋白等作为主要原料，制备食品包装膜。美国科学家以酪蛋白等牛奶蛋白为原料，开发出一种新型食品包装薄膜，这种薄膜比传统食品保鲜膜更耐水、耐油，可以直接用于包装奶酪、烘焙食品和糖果。

2.3 纤维素原料

纤维素是植物细胞壁的主要成分，其安全无毒、可再生、可降解，可以制备成纤维素基高性能包装膜。新加坡南洋理工大学的研究人员发现，將榴莲果皮切开并磨碎制成纤维素粉，放入土壤中，1个月内就能降解。徐忠等人将玉米皮半纤维素、壳聚糖和甘油共混制备成半纤维素复合膜，这种复合膜具有一定的抑菌作用，可降解，可用作食品保鲜及内包装膜等。金涛利用芦笋废弃物中的纤维素制备纤维素膜和纤维素衍生物膜，所得的纤维素膜具有良好的抑菌性，羟乙基纤维素/海藻酸钠复合膜可食用、可生物降解、具有良好的保鲜效果。蔗渣是制糖工业的主要副产物之一，通过物理或化学方法可将蔗渣制备成纳米纤维素，纳米纤维素可与淀粉、壳聚糖、海藻酸钠、蛋白质等天然聚合物和聚乳酸、聚己内酯等生物聚合物制备成纳米纤维素基可降解材料，能够改善复合材料的力学性能和阻隔性能，可用于食品包装领域。

2.4 壳聚糖原料

壳聚糖又称脱乙酰几丁质、可溶性甲壳素，是目前所发现的自然界中唯一的天然碱性氨基类多糖，具有抗菌、保鲜、易成膜、可生物降解等优点，常作为食品内包装材料对食品进行保鲜，尤其对水果、蔬菜和肉类的保鲜效果较好。壳聚糖能够和其他聚合物混合，制备成复合薄膜。研究表明，将壳聚糖、单甘脂和甲基纤维素混合制备成复合涂膜材料，用于黄瓜保鲜包装，能够有效降低黄瓜的呼吸强度，保持黄瓜的良好品质。高翔研究壳聚糖与结冷胶可食膜的制备工艺，对影响复合膜性能的各个因素进行优化试验，得到最佳成膜配方，所制备的壳聚糖/结冷胶复合膜可用于新鲜猪肉的保鲜及方便面调料包的包装。罗爱国用藻蓝蛋白与壳聚糖制备复合膜，研究藻蓝蛋白添加配比对复合膜的理化性质、机械性能及抑菌性的影响。陈丽珠等人从魔芋块茎中提取葡甘露聚糖，开发出多种生物全降解膜，如魔芋葡甘露聚糖单一膜、魔芋葡甘寡聚糖共混膜等。

3 结语

现阶段，可生物降解食品包装材料生产成本很高，因此价格较高，制约了其应用。另外，可生物降解食品包装材料的降解性能不易控制，国内尚未对材料降解性制定评价标准。随着人们环保意识的提高，必将有越来越多的专家学者青睐于可降解包装材料的研发，改进生产工艺以降低生产成本，推动生物降解材料广泛应用。

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Research Progress on Biodegradable Food Packaging Materials

WU Xianling， WU Shuang， ZHOU Yao

（Qiqihar Institute of Engineering， Qiqihar Heilongjiang 161005， China）

Abstract： At present， food packaging is mostly non-degradable plastic products， which seriously harms the ecological environment. Therefore， it is urgent to study degradable food packaging. This paper reviews the research progress of biodegradable food packaging materials， analyzes the problems existing in the research， and looks forward to its future development trend， in order to provide a reference for the further research and application of biodegradable food packaging materials.

Key words： food packaging; biodegradable; materials