淀粉與非淀粉多糖復(fù)合可食用膜研究進展

黎倩如 林春鳳 蔡亦宜 熊子欣 徐文佳 于笛

摘 要：食用膜具備良好的機械性能、水溶性和透氣性，能有效延長食品保鮮期，還具有抗氧化和抗菌性能，有助于保持食品的新鮮度和衛(wèi)生安全。在預(yù)制菜、肉類、水果和糕點等食品的包裝和保鮮中，復(fù)合膜發(fā)揮著重要作用。本文探討了淀粉與非淀粉多糖可食用膜性能與應(yīng)用的研究進展。

關(guān)鍵詞：可食膜；包裝；保鮮

Research Progress on Properties and Applications of Edible Film of Starch and Non-Starch Polysaccharides

LI Qianru， LIN Chunfeng， CAI Yiyi， XIONG Zixin， XU Wenjia， YU Di*

（Guangzhou Institute of Business and Technology， Foshan 528000， China）

Abstract： Edible film has good mechanical properties， water solubility， and breathability， which can effectively extend the shelf life of food. It also has antioxidant and antibacterial properties， helping to maintain the freshness and hygiene safety of food. Composite films play an important role in the packaging and preservation of pre made vegetables， meat， fruits， and pastries. This paper discusses the progress of research on the properties and applications of starch and non-starch polysaccharide edible films.

Keywords： edible film; packaging; preservation

隨著“雙碳”戰(zhàn)略倡導(dǎo)的綠色、環(huán)保、低碳生活方式的普及，人們對于食品安全問題越來越重視。食品包裝是保障食品安全的一種重要手段，因此對食品包裝膜材料的性能要求也逐步提高。食品包裝材料主要有塑料、玻璃等，它們對食品品質(zhì)的影響各有不同。為降低有害物質(zhì)對人體健康和環(huán)境的負面影響，有必要提高包裝材料的環(huán)保性和食品安全性。為此，科研工作者們對淀粉與非淀粉多糖材料制作復(fù)合可食用膜進行了大量研究，證實了天然多糖可用于新鮮水果和蔬菜的包裝材料，是合成化合物的重要替代品[1]。

可食用膜是生物大分子通過分子間氫鍵、靜電引力的相互作用形成穩(wěn)定的乳狀液，干燥后形成的一種具有阻隔性、選擇透氣性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)薄膜[2]。可食用抗菌包裝膜具有天然、無毒的良好特性[3]，目前已經(jīng)成為綠色食品包裝的熱點之一，具有較大的研究價值和廣泛的應(yīng)用前景。

1 淀粉與非淀粉多糖復(fù)合膜

1.1 淀粉-殼聚糖類復(fù)合膜

淀粉-殼聚糖類復(fù)合膜以淀粉與殼聚糖為主要材料制成。冀曉瑤[4]研究了殼聚糖-沒食子酸改性山藥淀粉膜制備工藝，結(jié)果表明改性淀粉膜殼聚糖為0.6%時復(fù)合膜的保鮮效果最佳，利于豬肉的保鮮。裴諾[5]利用玉米淀粉、紅薯淀粉分別與殼聚糖進行復(fù)配制備復(fù)合膜，結(jié)果表明兩種復(fù)合膜均有熱穩(wěn)定性，能有效抑制南美白對蝦的腐敗變質(zhì)。通過添加不同添加劑對淀粉進行改性后制備的淀粉-殼聚糖類復(fù)合膜能有效抑制肉類和冷凍食品腐敗變質(zhì)，延長保質(zhì)期。

1.2 淀粉-海藻酸鈉類復(fù)合膜

淀粉-海藻酸鈉類復(fù)合膜以淀粉、海藻酸鈉、茶多酚為主要材料制成。梁杰等[6]利用海藻酸鈉、玉米淀粉與茶多酚制備復(fù)合膜，結(jié)果表明茶多酚濃度為1.25%時復(fù)合膜的綜合性能較好，對冷凍雞肉具備一定抗氧化和保鮮作用。周雨佳[7]利用秈米納米淀粉與海藻酸鈉進行復(fù)配，發(fā)現(xiàn)納米淀粉含量為30%時可食性復(fù)合膜的水溶性、透光率最低，阻氧性最高，表明復(fù)合膜的機械性能、阻隔性能較好，可運用于肉類保鮮中。

1.3 淀粉-纖維素類復(fù)合膜

淀粉-纖維素類復(fù)合膜是一種以淀粉和纖維素為主要成分制成的復(fù)合包裝材料膜。張茂棲[8]利用石榴皮納米纖維素和玉米淀粉制備了多層膜結(jié)構(gòu)可食膜，能減緩調(diào)理豬肉變質(zhì)和異味產(chǎn)生，將保質(zhì)期延長3 d以上。張靜賢[9]以微晶纖維素/淀粉為材料，以甘油/檸檬酸鈉為增塑劑制備了復(fù)合包裝膜，結(jié)果顯示復(fù)合膜的熱封性能和阻隔性能均得到了提升。淀粉-纖維素類復(fù)合膜通過不同纖維素及改性淀粉的復(fù)配，有效增強了復(fù)合膜的力學(xué)性能、熱封性能和阻隔性能。

1.4 淀粉-其他類復(fù)合膜

目前，對淀粉-普魯蘭多糖復(fù)合膜的研究集中于利用淀粉納米晶、改性淀粉和交聯(lián)淀粉等不同淀粉種類與普魯蘭多糖、明膠等物質(zhì)復(fù)配。熊熊[10]制備了大米淀粉納米晶-普魯蘭多糖復(fù)合膜并應(yīng)用于牛肉保鮮，發(fā)現(xiàn)具有良好的阻氧性能、機械性能和透光度，且性質(zhì)穩(wěn)定，優(yōu)化了水分阻隔性能。楊帆等[11]采用檸檬酸交聯(lián)淀粉、明膠和普魯蘭多糖共混反應(yīng)制備復(fù)合膜，發(fā)現(xiàn)當?shù)矸?明膠質(zhì)量比為3∶2，普魯蘭多糖添加量為1 g時，復(fù)合膜的力學(xué)性能最佳，穩(wěn)定性、剛度和柔性均得到增強。淀粉-普魯蘭多糖復(fù)合膜是通過普魯蘭多糖與不同種類淀粉復(fù)配，使普魯蘭多糖親水性、水分阻隔性能和力學(xué)性能得到改善和提高，對微生物特別是李斯特菌具有一定抑制作用。

對淀粉-魔芋葡甘聚糖及其衍生物復(fù)合膜的研究目前主要集中于對不同淀粉和改性淀粉、魔芋葡甘聚糖或植物動物膠進行復(fù)配。張陽等[12]以κ-卡拉膠、魔芋葡甘聚糖、羧甲基淀粉為成膜基材制備了可降解復(fù)合膜，使復(fù)合膜的機械性能、阻隔性能和溶解性得到提高，高溫穩(wěn)定性優(yōu)于明膠膠囊。

2 可食用膜的物理性能、化學(xué)性能和降解性能

2.1 可食用膜物理性能

可食用膜具有良好的機械性能，包括良好的強度、韌性和耐磨性。可食用膜能夠承受一定的拉伸和壓力，不易破裂或變形，具備良好的阻隔性能，能夠有效隔離外部空氣、水分和光線，防止食品變質(zhì)和氧化。宋雪健等[13]發(fā)現(xiàn)5.5%高粱醇溶蛋白、0.9%卡拉膠和2.3%甘油制備的復(fù)合膜，其抗拉強度為（3.92±0.04）MPa，具有顯著的遮光性能，在對紫外線敏感食品的包裝上具有一定的應(yīng)用潛力。

2.2 可食用膜化學(xué)性能

可食用膜具有抗氧化和抗菌性能，能有效延長食品的保鮮期。吳夢君等[14]在制備復(fù)合膜的過程中利用檸檬酸和吐溫改善了木薯淀粉-殼聚糖復(fù)合膜的綜合性能，該復(fù)合膜可抑制草莓失水，減緩果實內(nèi)部組織的軟化和果膠的散失，為食品保鮮領(lǐng)域的進一步研究提供了新的思路。蘭霜等[15]研究發(fā)現(xiàn)，殼聚糖復(fù)合涂膜可以有效降低板栗的失重率，抑制果實的呼吸強度，減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，延長板栗的貯藏期，殼聚糖復(fù)合涂膜在保鮮板栗方面具有潛在的應(yīng)用價值。

2.3 可食用膜降解性能

可食用膜的降解性能有助于減少對環(huán)境的污染，并符合可持續(xù)發(fā)展的要求。周志涵等[16]利用殼聚糖、醋酸酯淀粉和羧甲基淀粉制備了一種用于果蔬保鮮的可食共混膜，該可食用膜具有生物相容性好、可降解等優(yōu)點。張鳳等[17]在研究中發(fā)現(xiàn)，木薯淀粉-魔芋葡甘露聚糖復(fù)合膜在土壤中降解速度很快，可用作可降解性食品包裝的替代品，從而緩解生態(tài)環(huán)境的壓力。

3 可食用膜在食品包裝和保鮮中的應(yīng)用

目前市場上使用的食品包裝材料以傳統(tǒng)的塑料為主，在預(yù)制菜的保鮮和包裝中復(fù)合膜的應(yīng)用比較少。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展及人們健康飲食意識的不斷增強，可食用膜的研發(fā)利用將具有廣闊前景，尤其是在預(yù)制菜領(lǐng)域[18]。

可食用膜在肉類產(chǎn)品上的應(yīng)用，主要集中在延長肉類保鮮期和防止氧化方面。王爽爽[19]制備了可生物降解的PLLA/PVA/PLLA三層復(fù)合膜，該復(fù)合膜可有效延長冷鮮肉的保質(zhì)期，且保鮮效果略優(yōu)于市售的PA/PE復(fù)合膜；張鈺[20]制備了可得然多糖/聚乙烯醇共混膜，該復(fù)合膜可減少冷卻肉與空氣的接觸，能有效減緩冷鮮肉的脂肪和蛋白質(zhì)氧化，具有應(yīng)用于肉品保鮮的巨大潛力；匡衡峰等[21]制備的納米ZnO/殼聚糖復(fù)合膜在鮮肉冷藏實驗中體現(xiàn)出對鮮肉顯著的鮮度控制作用，能延長鮮肉鮮度期至少2 d。徐瑋東等[22]制備了殼聚糖-冰乙酸復(fù)合膜并將其應(yīng)用在紅腸保鮮中，結(jié)果顯示其能有效抵制微生物的生長繁殖、脂肪和蛋白質(zhì)的氧化，可延長食品的貨架期。

對于水果產(chǎn)品，可食用膜的應(yīng)用主要集中在保鮮效果、延長水果貨架期方面。田春美[23]制備了木薯淀粉/殼聚糖可食復(fù)合膜，并將其應(yīng)用于鮮切菠蘿蜜保鮮，減少了菠蘿蜜的營養(yǎng)成分損失，在一定程度上延長了鮮切菠蘿蜜的貯藏壽命，也拓寬了可食用膜的應(yīng)用范圍。陰彤彤[24]研究發(fā)現(xiàn)，豆蛋白-玉米淀粉基納米復(fù)合膜能夠有效延緩了圣女果的軟化，同時抑制了圣女果的生理作用，更好地保持了圣女果的可溶性固形物含量和維生素C含量。

4 結(jié)語

淀粉和非淀粉多糖通過不同比例復(fù)合制成的新型天然綠色可食用膜，具有一定的功能性、良好的食品安全性、可再生性和可降解性。目前不同基質(zhì)所制作的可食用膜在生產(chǎn)過程中仍然有不足之處，由于成本問題，可食用膜短時間無法替代傳統(tǒng)的塑料材料作為廣泛的食品包裝。對于可食用膜還需進一步深入研究，推動其替代傳統(tǒng)食品包裝，降低傳統(tǒng)食品包裝給人們身體健康及環(huán)境帶來的負面影響。

參考文獻

[1]KOCIRA A，KOZ?OWICZ K，PANASIEWICZ K，et al.Polysaccharides as edible films and coatings： characteristics and influence on fruit and vegetable quality—a review[J].Agronomy，2021，11（5）：813.

[2]林偉鴻，夏明.可食用膜的分類和應(yīng)用研究進展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2016（23）：62-65.

[3]阮程程，張鈺萌，熊國遠，等.抗氧化可食膜在食用油和肉品保鮮中的應(yīng)用[J].包裝工程，2019，40（23）：32-39.

[4]冀曉瑤.基于殼聚糖-沒食子酸改性山藥淀粉膜的制備和表征及其在豬肉保鮮中的應(yīng)用[D].南昌：南昌大學(xué)，2022.

[5]裴諾.殼聚糖/淀粉功能性復(fù)合膜的制備及其在南美白對蝦保鮮中的應(yīng)用[D].上海：上海海洋大學(xué)，2022.

[6]梁杰，蔡力鋒，劉濤，等.茶多酚對海藻酸鈉/玉米淀粉復(fù)合膜的影響及保鮮應(yīng)用[J].食品研究與開發(fā)，2022，43（1）：7-16.

[7]周雨佳.秈米納米淀粉/海藻酸鈉復(fù)合可食性膜的制備與性能的研究[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[8]張茂棲.石榴皮提取物-納米纖維素淀粉基可食膜的制備及其在調(diào)理豬肉中的應(yīng)用[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2022.

[9]張靜賢.微晶纖維素/淀粉基復(fù)合包裝膜制備及性能研究[D].無錫：江南大學(xué)，2022.

[10]熊熊.大米淀粉納米晶-普魯蘭多糖膜的制備及其在牛肉保鮮中的應(yīng)用[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2021.

[11]楊帆，郭玉華，李麗雅，等.可生物降解的普魯蘭多糖-馬鈴薯淀粉-明膠三元復(fù)合薄膜的制備及性能研究[J].塑料科技，2022，50（12）：11-17.

[12]張陽，張慶，趙祎，等.κ-卡拉膠/魔芋葡甘聚糖/羧甲基淀粉復(fù)合膜及空心膠囊制備[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2022，48（8）：150-158.

[13]宋雪健，曹家寶，王春圻，等.高粱醇溶蛋白/卡拉膠復(fù)合膜的制備與性能評價[J].現(xiàn)代食品，2022，28（21）：38-40.

[14]吳夢君，鐘環(huán)宇，李樟華，等.木薯淀粉/殼聚糖可食共混膜的制備及在草莓保鮮中的應(yīng)用[J].包裝學(xué)報，2018，10（1）：76-82.

[15]蘭霜，黎厚斌，吳習(xí)宇.殼聚糖復(fù)合涂膜對板栗保鮮效果的影響研究[J].包裝學(xué)報，2017，9（1）：85-92.

[16]周志涵，劉文勇，鐘環(huán)宇，等.殼聚糖/羧甲基淀粉/醋酸酯淀粉可食共混膜的制備[J].包裝學(xué)報，2017，9（6）：68-75.

[17]張鳳，王玥，馮詩藝，等.木薯淀粉-魔芋葡甘露聚糖復(fù)合膜的制備及性能研究[J].塑料工業(yè)，2019，47（12）：146-151.

[18]黃明遠，王虎虎，徐幸蓮，等.可食用膜的簡介及其在肉及肉制品中應(yīng)用的研究進展[J].食品工業(yè)科技，2020，41（16）：318-325.

[19]王爽爽.聚乳酸基可降解多層復(fù)合膜及其在冷鮮肉包裝中的應(yīng)用[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

[20]張鈺.可得然多糖/聚乙烯醇共混膜的制備及其在冷鮮肉保鮮中的應(yīng)用[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2022.

[21]匡衡峰，胡長鷹，溫曉敏，等.納米ZnO/殼聚糖復(fù)合膜的性能及在冷鮮豬肉保藏中的應(yīng)用[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2017，43（4）：251-256.

[22]徐瑋東，夏秀芳，王穎，等.低溫紅腸在天然可食性膜包裝條件下的貨架壽命研究[J].包裝與食品機械，2011，29（1）：9-12.

[23]田春美.木薯淀粉/殼聚糖可食復(fù)合膜性能及在鮮切菠蘿蜜中的應(yīng)用研究[D].海口：海南大學(xué)，2007.

[24]陰彤彤.大豆蛋白交聯(lián)玉米淀粉/Nano-TiO2包裝膜的制備及圣女果保鮮應(yīng)用[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.