可食用包裝專利技術分析

唐惠敏

（國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心，北京 100160）

食品包裝不僅可以對加工食品起到保護、保鮮的作用，同時也是品牌和產品核心信息的載體。隨著食品加工行業的迅速發展，包裝自身起到的作用越來越大，對包裝材料的需求也越來越多。傳統塑料和紙張材料在包裝材料中占比相對較大，引發的環境問題也成為各界關注的焦點，如何減少包裝材料對環境的污染已經成為急需解決的問題。2015年9月，聯合國可持續發展峰會在紐約總部召開，聯合國193個成員國在峰會上正式通過17個可持續發展目標[1]。艾倫麥克阿瑟基金會（Ellen MacArthur Foundation）新塑料經濟理論[2]，正號召通過以下3個行動準則為環保盡一份力：①去除所有有問題和不必要的塑料；②通過創新，確保所需塑料是可回收的或者可堆肥的；③循環起來，將所用塑料留在經濟貢獻當中，而不是自然界。

利用可食用的包裝材料取代不可降解塑料成為了目前研究的熱點。本文對2003—2022年在中國申請的可食用包裝專利進行了檢索統計，并結合一些研究文獻對可食用包裝的技術發展進行了分析。

1 可食用包裝簡介

可食用包裝通常包括可食用膜和可食用涂層兩種工藝。干燥后的可食用膜厚度一般為50～250 μm，可食用膜可以用來直接包裹產品、制成包裝袋或者用于產品之間的分隔。涂層指噴灑、涂布、浸漬在產品表面而形成的薄層，經過干燥形成產品的可食用包裝。可食用膜和可食用涂層不僅可以提高材料阻氣、阻水性能，還能通過提高機械、化學和抗微生物污染的性能來保護產品不被破壞，同時也有助于提高產品的感官表現，延長產品貨架期。還可以通過在可食用膜和可食用涂層中添加活性成分，如維生素、礦物質和多酚等以賦予產品相應的保健功效。

可食用包裝的原材料主要來自各種可再生資源，對環境友好，在使用時不用去除，使用后也不需要丟棄。目前，可食用包裝的應用領域主要涉及香腸腸衣、軟糖表面的熟化腸衣、花生糖或者糖葫蘆表面的糯米紙、固體速溶湯的內包裝以及蔬菜紙制備的包裝等。

2 可食用包裝組成及其專利申請

可食用包裝至少由兩部分組成，即生物聚合物基質和溶劑，其中生物聚合物基質可以形成內聚結構，溶劑通常是水。生物聚合物基質主要來自于生物材料中提取的淀粉、蛋白質、多糖和膠體，在配方中可以通過加入添加劑來改善產品的機械、功能、感官和營養特性。例如，通過增塑劑來改善材料柔韌性，通過抗氧化劑和抗菌劑來延長產品保質期，通過風味調節劑和著色劑來增強感官特性，通過添加益生元、維生素、礦物質等來強化營養特性[3]。

2.1 淀粉類

淀粉類可食用包裝材料是以玉米淀粉、紅薯粉、土豆粉、魔芋粉以及小麥粉等為主要原料，將淀粉成型劑與植物膠或動物膠黏劑按一定比例配制，再通過熱壓等方式加工制成包裝薄膜或具有一定剛性的包裝容器[4]。洪雁等[5]在CN104059248B中公開了一種通過在普通天然淀粉中添加親水膠體CMC來改善淀粉基性能制成的可食用包裝膜，該可食用膜具有良好的柔韌性，可取代采用直鏈淀粉制成的淀粉膜。張明[6]在CN105315506A中公開了一種可食用包裝膜，將菊粉、木薯淀粉和茶多酚進行充分融合，在果膠、果糖和褐藻酸鈉的共同作用下制備了可食用包裝膜，該包裝膜不僅降解速度快，還具有良好的抗拉伸強度、斷裂伸長率和保水性。

2.2 蛋白質類

蛋白質類可食用包裝性材料[4]是以蛋白質為基料，利用蛋白質的膠體性質，加入其他添加劑改變膠體的親水性而制得的包裝材料，多以薄膜形式存在。冷小京等[7]在CN101502295B中公開了一種利用生產干酪的副產品乳清液制成的可食用膜，將乳清液中的乳清蛋白變性處理后，與噴霧干燥后得到的含鈣粒子和增塑劑混合制成含鈣乳清蛋白食用膜，該可食用膜兼具良好的營養特性和成膜能力，還具有優良的阻氧和阻油性能。孟穎等[8]在CN110250286A中公開了一種腐竹膜的制備方法，豆類經打漿、加入谷氨酰胺轉氨酶進行酶解、煮漿、恒溫加熱、揭膜、干燥及熱處理制備腐竹膜，研究發現所獲得的腐竹膜具有良好的機械性能及水分阻隔性能，可作為可食用包裝材料使用。

2.3 多糖類

多糖類可食用包裝材料是利用多糖的凝膠作用，以多糖為基料制得[4]。好時公司[9]在CN101146457B中公開了一種可食用薄膜包裝袋，主要由羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素和保濕劑制成薄膜，并在加熱和壓力下密封成型，該可食用薄膜包裝物在室溫下具有穩定的性質。童群義等[10]在CN101096236B中公開了一種以普魯蘭多糖為成膜劑、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉為輔助成膜劑制備成的可食用方便面輔料包裝袋，該包裝袋在熱水中能快速溶解，在室溫下具有良好的阻油、阻氣和機械性能。何宛宸等[11]在CN111808333A中公開了一種高抗拉強度的復合多糖可食用膜，該可食用膜是在干基馬鈴薯淀粉和去離子水制作的馬鈴薯糊化淀粉中加入海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、琥珀酸酐調成糊漿，再使用超聲儀進行超聲處理、經模具成型而制成。黃懷明[12]在CN108976486A中公開了一種利用普魯蘭多糖制備的可食用包裝膜，該可食用包裝膜具有良好的隔氧性，可用于密封容易氧化變質的食品。

2.4 膠體類

膠體類可食用包裝材料是以膠體為基料制得的可食用包裝膜[4]。不同于傳統的以膠原蛋白制成的腸衣，艾伯特·托馬斯·米勒[13]在CN1076170C中公開了一種使用水樣的明膠組合物制成的腸衣，該組合物中包含脫乙酰殼聚糖和/或羥丙基纖維素，以及可任選添加的交聯劑、著色劑、調味劑、防腐劑和/或抗氧化劑。仇穎超等[14]在CN105348571A中公開了一種改性結冷膠可食用調料包裝材料，該可食用調料包裝材料由改性結冷膠與海藻酸鈉混合膜原液制成，作為代替塑料的調料包裝材料使用時，可以防止微生物引起的食品腐敗變質，經水浸泡后可自行降解。郁迪等[15]在CN104844840A中公開了一種魚皮復合可食用膜，以馬面鲀魚的副產品魚皮為主要原料提煉明膠，再制備成明膠-殼聚糖納米微球復合可食用膜，該可食用膜具有抗氧化活性和海藻風味，可應用于防止脂質抗氧化的食品包裝。

2.5 復合類

復合類可食用包裝材料是利用多種基材組合，采用不同的加工工藝制得的包裝材料，其基材包括淀粉、蛋白質、多糖物質、膠體及其他必需的添加劑。袁超等[16]在CN111116949A中公開了一種具有慢消化特性的雙酶改性復合可食用膜的制備方法，實驗中采用α-淀粉酶和普魯蘭酶酶解玉米淀粉，然后與魔芋膠復合制成可食用包裝膜，該可食用包裝膜是一種具有良好阻隔性、機械性、成膜性的綠色天然可食用膜。焦晶晶等[17-18]在CN103224650A和CN103224651A中，章宇[19]在CN103224652A中分別公開了一種以淀粉、甘油和羧甲基纖維素鈉或海藻酸鈉等為原料制作的可食用方便面粉包、油包和蔬菜包的包裝膜，結果表明該包裝膜具有良好的機械性、阻油性、熱封性和抗老化性能，可以直接投入方便面中使用，用熱水沖泡即可食用。李碩等[20]在CN113974120A中公開了一種包裹油性風味料包的可食用包裝，主要由明膠、甘油、普魯蘭多糖、海藻酸鈉和三聚磷酸鈉制成，該包裝材料可食用、易溶解，能有效延長風味料的保質期。

2.6 增塑劑

可食用的薄膜和涂層脆性非常大，聚合物鏈之間由于氫鍵、疏水基團、二硫化物和靜電作用，不方便加工，可以通過增塑劑增加聚合物之間的相互作用，有助于保持薄膜或涂層的完整性。不使用增塑劑制備的薄膜通常具有較高的硬度，且脆性較大，而增塑劑的使用提高了包裝材料的拉伸性能和韌性，常用的食品級增塑劑有單糖、二糖或低聚糖、多元醇、脂質及其衍生物等。

2.7 抗菌劑

許慶龍等[21]在CN106810725A中公開了一種抗菌可食用包裝紙的制備方法，是將可食性基材與天然抗菌劑ε-聚賴氨酸(鹽)、殼聚糖和瓜爾膠共同作用制備成抗菌可食用包裝紙，其具有良好的抗菌性和成膜性。朱敬萍等[22]在CN108894057B中公開了一種可抗菌防腐、環保無毒且不污染環境的可食性海藻食用包裝紙，主要由膳食纖維層、蛋白液、抗菌防腐層以及食用包裝紙制備而成。趙黎明等[23]在CN113402747A中公開了一種可食用抗菌包裝膜的制備方法，是以殼聚糖與羧甲基纖維素為膜基質，添加維生素C、甘油、檸檬酸等抗氧化劑以及殼寡糖、香芹酚、兒茶酚等抗菌劑制備而成，能夠有效提高可食用包裝膜的耐用性及抗菌性。

2.8 抗光氧化劑

梁蓉等[24]在CN106750556A中公開了一種抗光氧化的可食用包裝膜，通過改變成膜基質和天然色素的種類及比例，獲得不同顏色及抗氧化能力的可食用包裝膜材料，該包裝膜在光照或避光條件下均表現出穩定的抗光氧化能力，可滿足不同食品體系對抑制光氧化的需求。陳海霞等[25]在CN111234322A中公開了一種高抗氧化性可食用包裝薄膜，該薄膜是將覆盆子醇提物制成混懸液，加入大孔樹脂中經洗脫、減壓濃縮得到大孔樹脂洗脫物，再加入凝膠柱中經洗脫、減壓濃縮干燥得到覆盆子鞣花單寧富集物，與低甲氧基果膠、塔拉膠混合溶解后加入氯化鈣和甘油制成。

3 結語

隨著食品加工業的迅猛發展以及對包裝材料可持續性發展的迫切需求，用可食用包裝材料替代不可降解的塑料具有廣闊的應用前景。用于制作可食用包裝材料的原材料中，有很多都是來自于生物材料，特別是一些糧食作物的副產品，因此發展可食用包裝對于對減少糧食資源浪費也具有重要意義。可食用包裝材料的機械性能、阻氣和阻水性能、抗菌性能等仍是目前的研究熱點，相信隨著科研人員的不斷努力以及技術的進一步提高，可食用包裝的應用前景也會越來越好。希望通過本文的分析，為可食用包裝今后的技術發展提供一定的借鑒。