当食品用活性包装材料综述

食品用活性包装材料综述

欧洲提出有关“活性包装”(active packaging)的争论已有10多年的历史。日本对这一话题的争论历史则更长达25年。

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然而，尽管进行了多种有关活性包装的研讨活动，人们还是不可能在超市货架上发现活性包装的踪迹，除了部分应用场合，在欧洲市场上较常见的也就是用于盛装意大利小方饺的托盘以及PET啤酒瓶盖等制品。

“活性包装”的概念来自于与通常习惯所说的“惰性”包装材料相反。特别指应用在食品包装上，目前欧洲法规认可的具有“屏蔽”功能的包装材料。换句话说，这种包装制品可保持包装内容物的特性，使之不受环境因素的影响而有所改变。也包含着某种包装制品可以突破欧洲有关法律法规，具有改善包装内容物的特性等功能性包装材料。在美国和日本所执行的法规则没有欧洲那么严格。

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欧洲委员会最近提出了2002／72／CE法令，允许部分抗菌剂用于塑料食品包装。在食品包装行业，活性包装的定义主要是根据欧洲特别研究中心提出的可改善包装物条件的体系(通过释放物质、排除或抑制)，可延长包装物使用寿命；提高卫生安全性；改善气味和口感特性，同时保证其品质不变。

除湿剂和抗腐剂

通常在电子和通讯器械包装制品内装有硅胶(或其他除湿物质)的小包袋被认为是一种早期的活性包装形式。由于这些不是塑料包装材料，在这里不再讨论。另一个活性包装例子，无论是薄膜或纸，都属于防腐包装材料。有时用作电子和机械部件的保护外层，甚至作为整个机械设备的防撞击保护套。其中所起的作用是通过特殊的挥发性物质，称作为VCI(Volatile CorrosionInhibitors)。VCI通常掺入到包装材料内，这样获得了防腐纸或者可释放出VCI的塑料薄膜。VCI从包装层表面缓慢渗移并且充满包装层内部空间，如此给金属部件以保护作用。可根据气候条件、保持时间长短以及所需保护的金属种类，选择不同的VCI配方。美国已开发出一种专用薄膜．用于保护银质或其他贵重金属部件，据称其中包含有一种未解密的物质，可以抑制气体对金属的腐蚀从而避免金属表面产生发黑现象。

然而，VCI薄膜的作用原理不同，根据电一化学作用致使金属表面钝化，这要比仅在包装层内吸收氧气或其他气体的效果好。

抑氧剂

虽然目前利用对氧具有高阻隔性的塑料以及应用在包装方面的技术已十分成熟，可最大限度地减小氧气含量(例如真空或改性气体包装)，但对包装物内减小氧气含量的要求还十分强烈。事实上，氧气被食物吸收而在包装内的浓度有所稀释。另外，高阻隔性塑料制品价格非常贵，并且通常难以加工。使用中等阻隔性复合塑料体系应用在包装上，在多种应用领域其抑制氧气浓度的效果要比目前习惯使用的玻璃和金属包装好得多。

另一个流行的开发项目就是内层涂有抑氧剂的啤酒瓶盖。由于有了这种抑氧剂，可采用PET瓶取代玻璃瓶灌装啤酒，并保证在装瓶后大约9个月时间内啤酒的原始风味和口感不变。实际上，在多年以前已经开始使用“抑氧”包装，也包括在包装物内减小由气体引起的化学和生物特性变化的包装体系，并不断在改进和发展着。“活性包装”研究的方向是具有专用性的同时可转化成巨大商业应用市场的包装体系，而目前流行的趋势是把活性剂从真正的包装材料中分离出来。

含抑氧剂包装体系最好经过一个活化阶段而起作用，应用这种抑氧剂的复合薄膜就可广泛地应用于各种包装场合，其活化作用需要有一定的因素激发。以下介绍3种市场出售的特种塑料用抑氧剂。

(1)瑞士汽巴公司／Ciba出品的Shelfplus O2系列抑氧剂，可通过食品的湿度而活化或在巴氏杀菌过程中综合湿度和温度而活化起作用；

(2)芬兰Bioka公司出品的enzymatic系列抑氧剂，其通过湿度的活化性很强；

(3)CPChem公司(前身是Chev-ron-Phillips)出品的OSP系列抑氧剂，利用紫外线辐射激发而活化。

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所有上述抑氧剂都需制成有以下典型结构的复合薄膜，包括内层至外层，都有一层中或高阻隔性的聚合物(如PA)，抑氧剂，一层低阻隔性聚合物(如PE或EVA)。其中，抑氧剂可隔离空气中的氧气，并且通常不能直接接触到食品。

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Wipak Walsrode公司利用Shelfplus型助剂生产出Combitherm 23115／408牌号薄膜．外观呈银灰色。最适合用在包装物内湿度饱和的环境中，卷绕收藏时必须放在干燥的环境(相对湿度低于40％)。

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Bioka公司的产品目前正在开发当中，其商品化包装呈粉状袋装，正在向专业生产厂商推荐使用，用于生产层压产品。

Cryovac公司采用CPChem公司的OSP抑氧剂生产出OS 1000薄膜。这种薄膜具有优异的性能，被瑞士雀巢公司下属的Nestle Buitoni公司选用，用于包装各种面食品并投放到美国市畅这种包装盒壁是热成型EVOH阻隔结构层，盒子上部分采用拥有抑氧剂层的OS 1000型薄膜密封，如此可使食品包装盒内的氧气含量降低至0.1％以下，延长产品货架寿命达50％，因而荣获美国软包装协会颁发的“技术创新金质奖”(Gold Award for TechnicalInnovation)。

乙烯捕捉剂

对塑料工业而言，乙烯捕捉剂是非常有趣的观点。乙烯是从石油中提炼实现工业化生产的碳氢气相单体．主要应用于生产聚乙烯塑料。令人惊奇的是，乙烯同样可以在植物的新陈代谢中产生，其作用就象催化剂一样可促使水果成熟和变软。因此，尤其是乙烯积聚在包装材料内，就会使得在商店里采用密封包装出售的新鲜水果和蔬菜很快腐烂不同的实验测试不同的材料特性、变质。

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其主要对策是利用放在包装品内的一小袋乙烯捕捉剂先去除氧气。这一步骤使用高锰酸钾十分有效，但高锰酸钾对人体有害，因而不能直接用于食品包装。

其他用于去除乙烯单体十分有效的矿物质有沸石、方石英以及部分种类的碳酸盐。这些矿石在薄膜的生产应用中还可能起着关键作用。奥地利EIA Warenhandels公司利用沸石生产出Prof在全部涂料市场resh品牌添加剂，可直接用于普通聚乙烯薄膜的生产，无需采用多层复合薄膜也可获得良好保鲜效果，并且已获美国FDA和德国官方颁发的食品认证。然而到目前为止，上述所有型号的添加剂，都会对包装制品的美观带来负面影响，原因是用其制造出的薄膜容易扭曲，同时呈半透明状。

包装品内还需消除的其他物质是经过存放一段时间后，从油脂中散发出的恶臭气味。在化学上称之为醛类物质，最具代表性的是己醛。清除醛类物质并不能使食物避免进一步氧化。无论如何，这是一项延长产品寿命而切实可行的技术，因为食物富于可对数据曲线再剖析营养的成分在严重腐烂变质之前，这类化学物质发出的味道就很容易被人嗅到。

美国于1994年就批准了消醛薄膜专利权的申请保护，目前杜邦公司／DuPont正在进行消醛薄膜的商业化开发工作。其中使用的助剂就是乙烯捕捉剂，但是化学作用机理仍未清楚，有几家意大利大学科研人员正在为此进行专项研究。今天，人们普遍认识到如何消除薄膜包装内其他的难闻气味(尤其是存放鲜鱼时发出的胺类气体)以及新鲜蔬菜呼吸过程中所产生的二氧化碳气体，但到目前为止还没有商业化开发应用的报道。

抗菌剂

食品变质主要是有微生物在作怪，在食品内添加杀菌剂可起到很好的作用。事实证明，在塑料中添加抗菌剂也取得了良好效果，特别电液伺服万能试验机油缸特点是什么？是用在潮湿环境中的PVC制品上。这种塑料要求有抑制微生物的功能，因而在生产配方中含有大量的生物降解型增塑剂，以使塑料表面易于流动成型并杀灭细菌。

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开发使用抗菌剂杀菌的本意在于对革兰氏染色呈阳性的细菌进行灭杀。目前，nisine是普遍流行采用的部分食品杀菌剂，部分有机酸(如山梨酸、丙酸、苯甲酸衍生物)也已证实可用作食品防腐剂。

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上述各种活性包装的应用越来越多，延长食品保质期的效果也不断扩大，但应用时不能忽略食品卫生安全标准的要求。

来源： 中国机电企业