主流包装材料在食品保鲜膜中的 应用研究和特性对比

◎ 左天铭，程 成

（扬州职业大学 机械工程学院，江苏 扬州 225009）

1 食品保鲜膜的主要类型

食品保鲜膜从20 世纪诞生以来，由于人们对食品的需求不断增加，食品保鲜膜行业发展迅速。食品保鲜膜被广泛使用的原因有很多种。①食品保鲜膜的透明度有助于了解食品的状况。②保鲜膜的透气性和密封性延长了食物的保存时间，防止食品污染。③保鲜膜的保水性可减少水分含量的损失，保持食物的新鲜度。④保鲜膜的成本较低。可用于食品保鲜膜的塑料聚合物的类型多种多样，具有代表性的有聚氯乙烯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯和壳聚糖。

1.1 聚氯乙烯

聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）被广泛用于食品薄膜工业。PVC 是仅次于聚乙烯产量的第二大商品塑料，从2017 年，国内PVC 年产量超过2 000 万 t，约为全球PVC 产能的一半[1]。生产PVC 有3 个主要过程。①生产氯乙烯单体。②在聚合过程中连接这些单体单元。③使用添加剂对聚合物进行改性。在食品包装的制造过程中，为了增强PVC 的柔韧性和透明度，常使用增塑剂这种添加剂。

1.2 聚乙烯

聚乙烯（Polyethylene，PE）是应用最广泛、产量最高的热塑性塑料，一般来说可分为两类，分别是低密度聚乙烯（Low Density Polyethylene，LDPE）和高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，HDPE）。HDPE具有更高的刚度和强度，防潮、透气、易于加工[2]，常用于制造塑料盒和塑料袋。而LDPE 由于具备更高的透明性，在食品包装行业的应用更广泛，目前食品包装市场大部分常见的产品都是由LDPE 制成。

1.3 聚偏二氯乙烯

聚偏二氯乙烯（Polyvinylidene Chloride，PVDC）是由偏二氯乙烯聚合产生的合成树脂。这种材料由于其透明度和对酸、碱的耐化学性而被广泛用于食品包装行业。此外，高阻隔性能是PVDC 作为食品包装最大的优势，包括对氧气、二氧化碳和水蒸气的阻隔[3]。

1.4 壳聚糖

壳聚糖是一种碱性多糖，是自然界中存在的唯一一种多糖。它是由甲壳素制成的天然聚合物。此外，它在各种多糖中具有第二高的产量。壳聚糖具有抑菌性、可降解性和生物相容性，这些特性使其成为一种广泛的食品包装材料，可保存不同种类的食物[4]。在材料来源方面，甲壳素可从虾、螃蟹和其他赤霉菌中提取，再经过碱处理、脱乙酰化等工序，从而产生壳聚糖。

2 食品保鲜膜的特性分析

2.1 物理性质

2.1.1 抗拉强度

食品保鲜膜必须保持一定的强度，使其不容易破裂。我国食品包装标准规定，合格的食品包装膜必须达到每种材料特定的抗拉强度数[5]。根据《食品用塑料自粘保鲜膜质量通则》（GB/T 10457—2021），PE 的抗拉强度应该不低于10 Mpa，PVC 的抗拉强度应该不低于15 Mpa，PVDC 的抗拉强度应该不低于30 Mpa。

2.1.2 透光性

在日常生活中，消费者使用食品保鲜膜包装食物后，需随时检查食物是否新鲜，最常见的方法就是观察食物的外观。因此，食品保鲜膜的透光性是必不可少的前提，通过测试保证保鲜膜材料达到较高百分比的透光率。

2.1.3 透气性

由于不同的食品对气体的渗透性要求不同，透气性应根据食品种类确定需求。该特性将确保合适的气体交换，延长其对不同食品的保存时间，保持食材新鲜。例如，蔬菜和水果需进行气体交换，补充氧气并排出二氧化碳，防止厌氧呼吸，阻止蔬菜和水果产生生理损伤。

2.1.4 水蒸气渗透率

有限的水蒸气有助于确保果蔬的正常状态，因此适度的水蒸气渗透性能延长果蔬的保存时间并保持食物的新鲜度。过高的渗透性会使果蔬失水萎蔫，而过低的渗透性加上果蔬的高湿度则会导致果蔬腐烂。

2.1.5 防雾性

表面起雾是保鲜膜实际使用中遇到的问题，因此保鲜膜应具备一定的防雾性。在测试防雾性时，水滴应仅限于小尺寸，且少量粘附在薄膜表面，不应将水滴大面积粘附在保鲜膜表面。

2.2 化学性质

2.2.1 毒性

人口老龄化是当今世界人口的发展趋势，是老年人在社会总人口中比例不断上升的动态过程。我国是世界上老年人最多、增长最快的国家。由于机体老化、身体各系统功能下降等原因，老年人很容易受到健康问题困扰甚至疾病侵袭，严重影响其生活质量和生活能力。因此，健康老龄化将成为整个社会的奋斗目标，也是我国老龄化战略方向。健康老龄化追求健康长寿无伤残、生活独立无依赖和融入社会无歧视。如何让入住养老机构的老年人健康安度晚年，是值得养老机构工作人员深思的问题。本课题组于2014年3月至2015年3月对昌吉市10家养老机构共793名老年人进行了调查，并对其健康状况进行分析，希望对养老机构服务能力的进一步提高提供理论依据。

食品包装经常与食物接触，因此评判食品包装是否合格的先决条件是无毒。但在某些情况下，一些食品包装会溶于脂肪。当食物为肉类或黄油时，使用这些能溶于脂肪的食物包装可能会损害人体健康。因此，不溶于脂肪的材料更加适合用于食品包装。

2.2.2 生物降解性

人们在20 世纪时没有意识到塑料产品对环境污染的严重性。随着经济的快速发展，人们才逐渐重视环境污染问题。为了解决环境污染问题，绿色材料这个新的概念便被提出。绿色材料具备的重要特性是生物降解性，能在自然环境中被微生物降解。因此，在食品包装中使用具备良好生物降解性的材料有益于环境。

2.2.3 热稳定性

人们从冰箱里拿出食物后，经常将带有保鲜膜的食物直接放进微波炉中加热。根据Alexander 的研究调查，大多数人都有这样的习惯[6]。基于这种使用场景，热稳定性是维护食品安全的必要特性，而热稳定性较差的材料在加热后会释放有毒气体，从而危害人体 健康。

2.2.4 抗菌性

抗菌性可有效防止病原微生物污染食品包装，导致食物腐败[7]。食品保鲜膜需要采用技术手段增强材料的抗菌性能，以确保整个供应链中的食品安全。细菌和真菌等微生物是食物变质的主要因素，因此食品包装的抗菌性是保证食品新鲜的关键点[8]。

3 保鲜膜材质的优缺点

3.1 聚氯乙烯薄膜

（2）聚氯乙烯薄膜的劣势。PVC 用于食品保鲜膜最大的缺点是安全问题[9]。PVC 薄膜的毒性主要取决于氯乙烯单体的含量。此外，由于PVC 是一种硬塑料，因此生产中常添加增塑剂以增加其粘度、透明度和柔韧性，其中最常见的增塑剂是二乙基羟胺（N,NDiethylhydroxylamine，DEHA）。研究表明，高温会导致增塑剂DEHA 迁移到食品中，尤其是肉类等富含脂肪的食品。如果人体摄入了增塑剂DEHA，会导致人体荷尔蒙失衡和内分泌紊乱，甚至诱发癌症或精神疾病[10]。从环保的角度来看，PVC 薄膜是一次性使用品，一旦使用后会被丢弃为垃圾，在垃圾焚烧过程中，会产生有毒气体氯化氢，进而破坏臭氧层[11]。

3.2 PE 薄膜

（1）PE 薄膜的优势。PE 薄膜具有柔韧性，并具有高透光率。与PVC 薄膜相比，由于没有用于制造薄膜的增塑剂，因此PE 薄膜作为食品包装更安全，且在常温下具有良好的耐腐蚀性。

（2）PE 薄膜的劣势。与PVC 薄膜相比，PE 薄膜的拉伸强度较低，粘性差，机械性能表现不如PVC，且制造成本高。

3.3 PVDC 薄膜

（1）PVDC 薄膜的优势。PVDC 的突出特性是其对水蒸气和气体的低渗透性，具有良好的耐候性[12]。这些特性可确保食物与外界相对隔绝，保持其味道和水分，尤其适用于需控制水分的食品，如紫菜、核桃仁和葵花籽等[13-14]。此外，由于它不溶于脂肪，因此不会发生增塑剂迁移到食物中的现象，尤其适合保存肉类和海鲜。因此，与PVC 薄膜相比，PVDC 的安全性更高，更适合应用于食品包装[15]。目前在食品包装市场，PVDC 已被广泛用于牛肉等食品包装，以确保其新鲜度。

（2）PVDC 薄膜的劣势。与用于食品包装的其他材料相比，PVDC 的价格较高。同时，PVDC 的化学结构稳定，在自然界中不易分解，若通过焚烧方式处理，会产生致癌产物二噁英，虽然比PVC 焚烧后产生的二噁英少，但同样会聚集在自然界的食物链里，具备遗传毒性[16]。

3.4 壳聚糖薄膜

（1）壳聚糖薄膜的优势。①壳聚糖薄膜具有良好的化学稳定性。②壳聚糖膜是一种半透膜，可控制气体的交换并减少水蒸气的损失。③壳聚糖薄膜具有抗菌性，抗菌性的作用受脱乙酰化程度的影响，合适的脱乙酰化程度能有效抑制大部分微生物[17]。④壳聚糖薄膜具备生物降解性，是一种对环境影响程度低的绿色材料。通过测试，壳聚糖薄膜被证明是可与食品接触的安全材料[18]。

（2）壳聚糖薄膜的劣势。壳聚糖薄膜存在抗拉强度低、柔韧性低、易开裂等问题，因此其应用范围不如PVC、PE 等材料广泛。

4 结语

食品保鲜膜作为当下延长食物保质期的常见材料，受到消费者的广泛关注，其中聚氯乙烯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯和壳聚糖是当前的主流材料。保鲜膜的使用环境相对复杂，因此本文根据使用需求分析了当前保鲜膜的特性，探究其各自的优缺点，以方便人们按照不同的食物保鲜需求，选择合适的保鲜膜材料。