瓊脂基環保包裝材料的研究進展

魏甜甜，文昌典，于金哲

（黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江 大慶 163319）

1 瓊脂的基本概述

瓊脂（Agar），又稱瓊膠、洋菜、凍粉或凍膠，是一種天然生物多糖類物質，主要來源于大型海藻中[1]。從分子結構角度分析，瓊脂分子是一種高分子多糖，主要以半乳糖（雙半乳糖和3,6 - 脫水- L -半乳吡喃糖） 為主要成分，在瓊脂中瓊脂糖的占比達到了80%[2]。

瓊脂的提取工藝可分為高溫高壓法、堿法提取工藝、酶法輔助提取工藝。透明度是衡量瓊脂品質的重要指標，如在微生物觀察、果凍的制備等方向上瓊脂的透明度越大，對試驗結果的干擾越小。朱運恒等人[3]采用添加氯乙酸0.38 g/g 的羧甲基化工藝制備的瓊脂透明度極高。瓊脂具有電中性，還有較強的親水性、穩定性，在100 ℃的沸水條件下不需要添加其他交聯劑即可形成膠凝，凝膠是由于分子之間的氫鍵和靜電作用引起的[4]，具有一定的黏稠性、成膜性且具有一定的力學性能和可降解性能。由于瓊脂的一些特性在醫藥、食品、化工等領域得到了廣泛應用[5-7]。瓊脂凝膠強度受硫酸根等糖殘基團影響較大，因此在制備瓊脂時去除硫酸根基團極為重要。離子色譜法常應用于瓊脂及海藻中的硫酸根含量的檢測[8]。目前，去除瓊脂中的硫酸根基團主要采用堿法[9]。張成昊等人[10]利用突變芳香基硫酸酯酶K253Q處理100 g 的瓊脂其硫酸根脫除率達到50.1%。張雪芳等人[11]利用陽離子交換樹脂和堿聯合處理瓊脂效果較好，處理后的瓊脂中硫酸根的含量為0.08%。pH值、濃度及離子強度也是影響瓊脂凝膠強度的因素，pH 值為4～10 時，瓊脂的凝膠強度幾乎無變化，超出這個范圍后，凝膠強度會大幅度的下降。

瓊脂糖的分子結構見圖1。

圖1 瓊脂糖的分子結構

2 瓊脂在包裝材料上的應用

2.1 瓊脂基薄膜的研究

生物可降解包裝材料主要的成膜基材主要有淀粉、多糖、纖維素及蛋白質。多糖中的瓊脂具有較強的凝膠特性、成膜性，并且不能為微生物的生長提供營養源，瓊脂對人體無害，食品安全國家標準（GB 1975—2010） 對瓊脂（瓊膠） 中的添加有明確規定，因此可以作為添加劑應用于食品加工中，也可在包裝領域用于制備薄膜。可降解材料的主要成膜技術包括通過共混擠出或者流延鋪膜2 種方式。瓊脂單獨成膜柔軟性較差，脆易碎，因此需要添加增塑劑進行調節。The D P 等人[12]利用瓊脂作為成膜基材，甘油作為增塑劑，制備了瓊脂膜機械性能突出、熱封性良好、無色無味。單一的瓊脂膜結構簡單、特性單一，應用范圍受限，因此對其特性進行改良或與其他材料進行復配使用極為重要。王中等人[13]利用瓊脂與不同鏈支比的玉米淀粉（直鏈∶支鏈= 0∶100，23∶76，50∶50） 采用流延法制得復合膜，通過紅外光譜分析可知在1 668，1 372，1 068，1 035 cm-1處的吸收峰沒有發生改變，因此復合膜中瓊脂分子和淀粉分子的化學結構并未發生特異性改變。陳淑花等人[14]研究發現隨著瓊脂體積分數從10%～90%的增加，瓊脂/殼聚糖- 氧化微晶纖維素接枝物薄膜的力學性能、溶脹率先增加后降低，當體積分數為40%時，溶脹率最大，抗拉強度大于60 MPa。食品的腐敗變質主要是由于微生物導致的，因此在包裝材料中添加抗菌劑來延長食品的保質期可以延長食品的貨架期。張金麗等人[15]制備的瓊脂/魚鱗明膠/低濃度銀納米顆粒復合膜能有效地延緩枇杷的硬度降低，營養成分（維C 含量、還原糖和可溶性固形物含量） 的降低。

2.2 瓊脂基涂膜的研究

涂膜不同于上述包裝薄膜，在對食品包裝時需要制成特殊的包裝袋，涂膜是將成膜液直接附著于食品表面，通過干燥后在食品薄膜形成一層均勻的材料，與食品完全接觸可以降低外界微生物對食品的侵害。孟令偉等人[16]在溫度為20 ℃，相對濕度（RH） 為65%±1%的條件下，采用0.1%的瓊脂和0.7%的殼聚糖對圣女果進行涂膜研究，結果表明該工藝能有效地延長圣女果的保質期。刁維新[17]研究發現，采用1∶1 的瓊脂∶明膠作為成膜基材，0.10 g的甘油為增塑劑，0.11 g 的酒石酸為抗氧化劑，0.01 g納他霉素為抗菌劑對藍莓的進行涂膜保鮮，可以延長藍莓的保藏時間6 d 以上。Cavusoglu Seyda 等人[18]采用瓊脂、樹膠、海藻酸鈉對蘑菇采后失重、色澤、褐變、呼吸速率、乙烯生成和貯藏壽命的影響。結果表明，上述可食性涂膜是延長食用菌壽命和保持食用菌質量的有效途徑，對照組和食用涂層處理組的所有參數均存在顯著差異（p＜0.05）。

3 結語

食品包裝材料對環境、食品保鮮、衛生具有重要意義。瓊脂因具有良好的成膜性、不利于微生物的滋生等因素，被廣泛應用于對食品的包裝材料研究中。在復合膜的制備和抗菌包裝材料研究中瓊脂起到較好的成膜作用，為開發新型環保物流保鮮包裝材料提供很好的方向，可以進一步針對瓊脂膜高阻隔性的適用領域及延緩抗菌劑的釋放進行研究。