生物可降解高分子材料在食品包裝中的應用

圣桂金

摘 要：高分子材料的應用十分廣泛，然而應用在食品包裝中的傳統高分子材料往往在給人們提供方便的同時，由于其降解困難，也會造成嚴重的環境污染。因此容易降解的高分子材料逐漸成為了應用在食品包裝的新型材料。本文通過對該類高分子材料進行總結，闡述其在食品包裝中的應用。

【關鍵詞】生物可降解高分子材料;食品包裝;應用

引言

食品包裝在日常生活中很常見，很大程度上可以方便人們的日常生活。然而，有的用來包裝食品的高分子材料，大多數在廢棄之后不能自行降解或降解需要很長時間。隨著人們對生態環境和食品安全要求不斷提高，世界各國對高分子材料的研究不斷深入，發現了越來越多在食品包裝中可以取代傳統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。淀粉可以經過一系列化學技術成膜，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，使其可以應用在食品包裝中。雖然比起其他聚合物它的親水性強，但近年來，人們通過將淀粉和其他化合物混合，可以使得淀粉膜具有更好的實用性，如將淀粉與聚己內酯按一定的比例制成的混合薄膜具有更高的機械性能;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的薄膜。

1.2蛋白質

蛋白質常常需要經過熱、酸、堿等處理才能改變其結構從而制成蛋白膜。經過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，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用在香腸制品中;玉米蛋白制成的可食液體包裝膜可以應用在液體食物的包裝中，或著直接涂抹到水果表面從而達到保鮮目的。

1.3殼聚糖

殼聚糖主要是從一些動物的甲殼中提取出來的，如蝦，蟹等。殼聚糖來源于自然，也可以自行在環境中降解，因此常作為一種食品保鮮劑，同時，隨著材料技術的發展，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的水果表面，待其干燥成膜后可看到水果表面有一層無色無味的薄膜，可以起到保鮮的作用，而且在食用的時候，也無需再次清洗，可以直接食用。當然，殼聚糖也可以像淀粉和蛋白一樣，和其他的材料混合應用。比如，殼聚糖與甲基纖維素制成的復合涂膜材料可以在長達一個月的時間內維持黃瓜的脆度口感;與丙烯制成的復合膜可以延長西紅柿的保質期。

1.4聚羥基脂肪酸酯

聚羥基脂肪酸酯是存在于生物體內的一種羥基烷的聚合物，它是由不同的細菌合成并在體內積累所形成的。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，使其無論是單獨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，是值得思考的問題。

1.5其他

纖維素廣泛存在于植物的細胞壁中，近年來隨著對纖維素研究的進展，發現它也可以在食品包裝中應用。纖維素來源廣泛性，這一特點給纖維素的廣泛應用提供了條件。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，可以應用在一些即食食物的臨時包裝上。

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，人們開始將研究目標轉向人工合成的高分子材料。在可降解材料的領域，人們可以根據自己的需要運用化學方法進行合成，得到相應的生物降解高分子材料，目前可以在食品包裝中應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，其有幾種不同的結構，生活中最常見的是左旋異構聚合體。聚乳酸具有一系列優秀的性能，首先就是它可以在環境中自行降解，其次就是聚乳酸作為高分子材料擁有很好的阻隔性能，包括阻隔環境中的水和空氣，因此聚乳酸在食品包裝中有很遠大的前景。比 如，左旋聚乳酸薄膜可以長達16天維持番茄的品質，保鮮效果良好;左旋聚乳酸薄膜容器中的藍莓能夠在 1O°C下保鮮 18天。除此之外，聚乳酸也可以和其他物質混制，如與淀粉進行共混可得到透明度高的復合膜;與 PCL可以制成拉伸強度低的塑化產品等。

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勢，就是它的耐熱性非常優越，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格很低，因此盡管它結晶度高不易加工成型，也可以通過和其他天然的高分子降解材料混合而制成使用價值較高的包裝材料。比如與淀粉制得的結晶性能高的材料;與醋酸纖維素酯制成斷裂伸長率高和親水性強的膜等。

2.3聚乙烯醇

聚乙烯醇的分子結構有其獨特性，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用。但是聚乙烯醇不像其他材料一樣容易進行熱塑型。因此在當下的研究中，很多人常常將聚乙烯醇與其他材料進行混合，用來彌補它的不足，提高它在日常生活中的應用。比如將殼聚糖和聚乙烯醇混合制成的復合膜，可以提高聚乙烯醇膜的拉伸應力和斷裂伸長率，并且不會對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械性能和阻隔性能。

3.結束語

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，因此用來食品包裝的高分子材料要有良好的阻氧隔熱性能用來保鮮，傳統用在食品包裝的材料雖然可以達到這一要求，但其往往難以降解，從而造成環境污染。現在新型的生物可降級高分子材料，主要是解決不宜降解材料回收難度大，埋入地下會破壞土壤結構，焚燒處理會產生有毒氣體造成空氣污染的問題。可降解高分子材料具有傳統塑料的功能和特性，又可在完成使用使命后，通過土壤或者微生物左右或者陽光中的紫外線左右，在自然環境下自動降解，為改善人類環境發揮積極的作用。雖然目前生物降解材料仍存在一些問題，但相信隨著對高分子材料研究的進一步深入，生物可降解高分子材料在未來食品包裝中的使用會更加廣泛。

參考文獻

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[2]龐烜，陳學思.席夫堿配合物及其在生物可降解材料合成方面的應用[C]// 中國化學會 2017 全國高分子學術論文報告會摘要集——主題 A：高分子化學（2），2017.

[3]張強，劉艷，顧華，等.高效液相色譜法測定塑料食品包裝材料中 8 種苯并三唑類紫外吸收劑 [J]. 分析試驗室 ，2017（3）：116-120.

[4]肖艷.探索食品包裝油墨印刷趨利避害的安全環保之道 [J]. 網印工業 ，2017（5）：40-47.