国内外食品包装材料的研究进展

梅 瑜，活 泼，谢国建

(1.浙江树人大学生物与环境工程学院，浙江杭州 310005;2.杭州市萧山区南阳街道办事处，浙江杭州 311227)

食品包装的主要功能是:阻隔作用，使容器内成分不能穿透、逸漏，而外界的空气、光线、水分、热、异物、微生物等不能进入容器与容器内物质接触;缓冲作用，使食品在运输、贮存过程中，避免受到各种外力的振动、冲击、挤压、变形和破损［1］。食品包装材料直接与食品接触，其材料选择是否得当，关系到企业的生产成本和人们的身体健康。传统食品包装材料主要有玻璃、金属、塑料、纸和纸板等［2］，现已不能满足环境保护的要求。据统计1998到2005年期间，全国城市固体废物从17 960万t上涨到24 570万t，涨幅达37%。其中，食品包装占固体废料的2/3［3-4］。

目前我国广泛使用的一次性塑料制品大都由石油加工而成，而石油属于不可再生资源，石油基食品包装材料存在食品安全隐患。石油基食品包装材料在加工过程中，为了改善制品应用性能，常加入多种加工助剂，包括增塑剂、稳定剂、润滑剂、交联剂等。食品包装塑料中的增塑剂大多为环境内分泌干扰物，它们能够改变人体内分泌系统的正常功能，并对相应的器官和后代产生负面影响。非降解塑料包装材料也遭遇了国际贸易壁垒［5］。

生物高聚物合成的可食性与全降解食品包装材料是解决石油基食品包装问题的必由之路。现阶段，天然生物高聚物用于食品包装的主要有多糖类、蛋白质类，合成生物高聚物有聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸、聚丙交酯、聚己内酯、聚乙烯醇等。但是对比塑料，生物高聚物合成的食品包装材料较差的机械性能和水蒸气阻隔性阻碍了它们的产品工业化。因此，研究者们采取了如生物高聚物化学改性、加入增塑剂以克服脆性、掺入可生物降解的聚合物到生物高聚物中以得到具有中间特性的新型物质，添加增容剂到不相容聚合物中以增加界面能和稳定混合聚合物等一些措施以提高生物高聚物基食品包装材料产品工业化的可能。近几年来，纳米材料被证实是具有提高食品包装材料膜各项性能的一种新型材料［6-7］。

1 多糖类

1.1 淀粉

淀粉包装膜是可食性包装膜中研究开发最早的类型。国外在20世纪50年代已有文献报道，而国内研究则较晚。淀粉类可食性包装材料是以淀粉为主要原料制得，所用淀粉来自玉米、红薯、土豆、魔芋、豌豆及小麦等。制作时将淀粉与胶粘剂按一定比例配制，充分搅拌，再通过热压等方式加工制得包装薄膜或具有一定刚性的包装容器。所加入的胶粘剂多为天然无毒植物胶或动物胶，如明胶、琼脂、天然树脂胶等。

Wolff等［8］1951年首次将直链淀粉用于制备可食用可生物降解的薄膜之后，各种不同类型的淀粉被相继用于制备可食用薄膜。仇厚援等［9］以木薯淀粉为成膜基质，从膜配方角度分别考察了甲基纤维素、硬脂酸和软酯酸添加量对木薯淀粉膜厚度、抗张强度、水蒸气透过系数和膜二氧化碳透过率等的影响。制备的这些膜有一定的氧阻隔性能，但是机械性能和隔湿性能较差。针对这些特点，改性淀粉、热塑性淀粉等得到了很大的开发。淀粉在高温高压下和小分子塑化剂 (如多元醇、脲塑、醇胺等)进行挤出、注塑或压模，得到热塑性淀粉基生物分解塑料 (TPS)［10］。淀粉基复合材料近年来也有广泛报道，傅阳等［11］采用熔融插层法，添加不同含量的蒙脱土，制备了淀粉/豆渣/蒙脱石复合发泡缓冲材料。

1.2 纤维素

纤维素是世界上最丰富的天然聚合物。碱处理使纤维素结构紧密、不溶于中性溶剂的天然状态的纤维素聚合物溶胀，与甲氧基氯甲烷或氧化丙烯反应，可制得羧甲基纤维素 (CMC)、甲基纤维素(MC)、羧丙基甲基纤维素 (HPMC)、羧丙基纤维素 (HPC)，均溶于水并具良好的成膜性，透湿性强［12］。碱化纤维素通常附上硝酸纤维素蜡或者聚二氯乙烯用来提高它的阻湿性。醋酸纤维素由于对水分和气体的弱阻隔性，它不是最佳的食品包装材料。但是它对于高水分产品在减少雾气方面显示出独特的性质。

Brm-denberger于1908年制得首张纤维素膜玻璃纸，20世纪80年代起，人们开始将纤维素作为可食性膜和涂层进行研究。日本推出的以豆渣为原料的可食性包装膜，用于快餐面调味料的包装。刘邻渭等［13］以甲基纤维素、羧甲基纤维素为原料，硬脂酸、软脂酸、蜂蜡和琼脂为增塑剂、增强剂制得半透明、柔软、光滑、入口即化的可食性包装膜，它具有较高拉伸强度，较小透湿、透气性的特点。羊角蛋白/羧甲基纤维素膜、壳聚糖/羟丙甲基纤维素、大豆蛋白/纤维素膜、纳米纤维素膜等各种复合纤维素膜近几年也到广泛的开发和利用。

1.3 其他多糖

甲壳质是一种在自然界最丰富的多糖类。壳聚糖是甲壳质脱乙酰后的一种天然产品。壳聚糖的构造和特性使它在成膜后具备清澈、坚韧、易弯曲和隔氧等性质。Butler等［14-17］的研究结果指出增塑剂浓度、储藏时间、酸的种类和浓度、壳聚糖的脱乙酰度等对壳聚糖成膜后的机械强度等都有很大的影响。壳聚糖成膜在国内多被用在抗菌食品涂膜保鲜的开发制备上。祝美云等［18］以壳聚糖、甲基纤维素和单甘酯为复合涂膜材料，研究了不同浓度涂膜后黄瓜贮藏过程中的生理变化，结果表明壳聚糖复合膜可保持黄瓜的感官品质，降低失重、呼吸强度，保持硬度等。

生物多糖材料中魔芋葡甘聚糖作为一种亲水性聚合物，具有特殊的长链螺旋分子结构，国内外展开了成膜研究。杨君等［19-21］以卡拉胶和魔芋葡甘聚糖为基材，利用卡拉胶和魔芋葡甘聚糖的协同效应，制备了热水溶性膜，采用均匀正交设计，研究温度、石蜡、胶的比例，乳化剂和聚乙二醇对热水溶性膜对蒸汽透过系数、耐破度、抗张强度和伸长率的影响，并采用主成分几何平均分析法对实验结果进行多指标分析，获得优良的组合因素与水平。

2 蛋白质类

2.1 大豆蛋白

大豆蛋白是一种主要以极性氨基酸为主的球蛋白，包括酸性和碱性氨基酸，另外还有非极性氨基酸。大豆蛋白的主要成分是β-伴大豆球蛋白 (约35%)和大豆球蛋白 (约52%)。现已有各种各样的化学处理和增塑剂用来改善大豆蛋白聚合物的脆性和耐水性。研究发现甘油、乙二醇和丙二醇是比1，3-丙二醇更好的大豆蛋白膜增塑剂，丙三醇和水能够显著增加大豆蛋白质聚合物的弹性，但大大减少其拉伸强度［22］。李建昌等［23］通过正交设计优化大豆分离蛋白膜的工艺参数，研究得出在碱性条件下的各项性能指标均优于酸性条件下的各项性能指标。

2.2 明胶

明胶是来自于胶原蛋白的热变性产物，它存在于动物的皮肤和骨骼中。明胶中含有大量的甘氨酸，脯氨酸，4-羟基脯氨酸残基，是一种单链或多链的多肽非均匀混合物，每条链都具有延伸的左手脯氨酸螺旋构象，含有300～4 000个氨基酸。明胶主要用来作为胶凝剂，在冷却到35℃时可形成具有弹性的透明可逆的凝胶。由于其机械性能差，限制了其作为包装材料应用。现已经开发了许多技术，如气相的交联、定位技术，用羟基磷灰石和磷酸三钙来加强明胶基薄膜，但是它的强度仍不够高，特别是在湿润状态下［24］。王保全［25］就膜分离技术在浓缩明胶工艺中的设计作了总结，并加以优化和改进。当温度在55℃，进口压力控制0.3～0.5 MPa，出口压力控制0.15～0.35 MPa，单只膜压力差0.05～0.08 MPa，pH值控制在8左右时，制得的明胶膜性能最好。

2.3 玉米醇溶蛋白

玉米醇溶蛋白是在玉米胚乳中发现的一类醇溶蛋白质，分子量为1.8～4.5×104u，可溶于60% ～70%的乙醇，通过用含水乙醇提取，干燥，以粒状粉末来实现商业化生产。玉米醇溶蛋白膜的形成是将玉米醇溶蛋白溶解到含水乙醇或异丙醇中，加热至65～85℃，降温至40～50℃，浇铸在一个培养皿上。甘油经常被用来减轻玉米醇溶蛋白膜的脆性，然而，因为蛋白质和甘油分子间弱相互作用，甘油往往通过膜基质迁移，使薄膜失去弹性。甘油和聚乙二醇 (PEG)的混合物在玉米醇溶蛋白膜显示出缓慢的迁移率。玉米醇溶蛋白膜的拉伸强度类似于小麦面筋蛋白膜，其水蒸气透过系数 (WVP)低于或接近于其他蛋白薄膜，但高于低密度聚乙烯(LDPE)。今已开发出了许多新的技术，如加入脂质和使用交联药剂以提高玉米醇溶蛋白膜的WVP。玉米醇溶蛋白膜的氧透过率 (OP)高于小麦面筋膜，这是因为与小麦面筋的高度交联结构相比，氧分子更容易渗透玉米醇溶蛋白［26-27］。

徐晖等［28］研究了油酸和甘油对玉米醇溶蛋白膜机械性能的影响和可能的机理，以抗拉伸强度、伸长率、透水率为指标，结果发现油酸和甘油都能显著改善玉米醇溶蛋白膜的机械性能，且添加量都以20%(m/m玉米醇溶蛋白)最优。

2.4 乳蛋白

乳蛋白可分为酪蛋白和乳清蛋白2种。酪蛋白占乳蛋白总量的80%，由α，β，γ3个主要部分组成，分子量1.9～2.5×104u。酪蛋白在乳中形成的胶体与磷酸钙稳定桥接。当乳酸化至酪蛋白的等电点 (pH值4.6)时，酪蛋白沉淀，酸化的酪蛋白，通过加入碱转换成功能性的水溶性酪蛋白酸盐 (钠和钙的酪蛋白酸盐)。基于酪蛋白酸盐的生物可降解膜，可以通过浇铸和干燥然后溶在水中获得。酪蛋白薄膜与小麦面筋和大豆蛋白膜相比具有较高的水蒸气渗透性［29］。

乳清蛋白是牛乳中的蛋白质，在干酪或酪蛋白生产时酪蛋白发生凝固后乳清蛋白仍然溶于乳清。乳清蛋白占总乳蛋白的20%，是β-乳球蛋白 (分子量为18 ku)、α-乳白蛋白 (分子量为14 ku)、牛血清白蛋白和免疫球蛋白的混合蛋白质。β-乳球蛋白约为乳清蛋白总量的57%，它具有2个二硫化物基团，一个游离的巯基，和位于内部的疏水性基团。α-乳清蛋白约为乳清蛋白总量的20%，它有4个二硫键。乳清蛋白膜的形成涉及到其在水溶液中的热变性。溶液变性打破原有的二硫键形成新的分子间二硫键和疏水性的基团。乳清蛋白膜的WVP受增塑剂的相对湿度、类型和浓度的影响。乳清分离蛋白与小麦面筋，大豆蛋白，玉米醇溶蛋白，酪蛋白膜薄膜相比具有较差的WVP［30-31］。姚晓敏等［32］研究了乳清蛋白的成膜条件，并测定了乳清蛋白膜对番茄的保鲜效果。结果表明，乳清蛋白在80%乙二醇中溶解效果良好。胡亚光等［33］采用乳清蛋白涂膜与乳清蛋白包袋对花生仁的储藏效果进行试验，发现乳清蛋白涂膜可显著降低花生仁在储藏期间脂肪氧化，储藏效果最佳，而包袋组对花生仁储藏效果略好于对照组。

3 其他可生物降解物质

3.1 聚羟基脂肪酸酯

聚羟基脂肪酸酯 (PHA)的发现已经有近百年的历史，直到20世纪60年代才引起学术界和产业界的关注［34］。PHA是在营养元素限制的条件下，在各种微生物体内作为碳或能量的来源积累起来的羟基烷酸酯的聚合物。已知有超过300种不同的微生物PHA的合成应用［35］。PHA制成的包装材料具有优良的成膜性能和涂层性能，其性质接近于聚丙烯 (PP)［36］。

3.2 聚乳酸

聚乳酸 (PLA)是通过乳酸的开环聚合来制造的，1932年Carothers首次进行了制造，Dupont和Ethicon对其进行了进一步的发展［38］。乳酸可以通过乳酸菌发酵碳水化合物获得，因此，PLA被认为是可再生材料。PLA具有良好的机械和热性能，但是，PLA的属性与2个内消旋形式即D和L之间的比例有较高的相关性，L-PLA能呈现更高的结晶度，会导致较高的熔融温度和脆性。PLA可以用PEG，柠檬酸三乙酯 (TC)和部分脂肪酸酯增塑［38-39］。

尹静波等［40］研究了用柠檬酸酯增塑改性PLA，柠檬酸酯类增塑剂可以有效提高PLA材料的断裂伸长率，并且构成酯的醇相对分子质量越小，效果越明显。

3.3 混合生物高聚物

PLA往往与淀粉交联，以增加生物降解性和降低成本。Ajioka等［41］首次报道淀粉及聚乳酸通过使用一个密封的混合器进行混合，然后热压成透明的淀粉/PLA交联膜。Park等［42］将PLA和不同比例的糊化淀粉在水、甘油混合液中使用双螺杆混合器熔融交联，淀粉的糊化导致破坏或减少在颗粒中形成氢键键合，使淀粉的结晶性下降，并指出，淀粉作为成核剂发挥了作用。

聚己内酯 (PCL)可生物降解聚合物技术由于成本的原因没有得到广泛使用。PCL主要是医疗领域。然而，淀粉/PCL交联膜有可能克服成本障碍。一些淀粉/PCL复合材料和共混物已经在市场上以各种形式存在。Mani等［43］报道淀粉-PCL与50%质量百分比的淀粉和5%的马来酸酐改性聚酯混合后，其拉伸强度增加3倍。但是，伸长率和弹性没有发生变化。陈向标［44］利用溶液浇铸法制备了PCL/聚乙烯基吡咯烷酮 (PVP)共混物膜，研究了共混膜的亲水性能和力学性能，结果表明，PVP的加入对PCL的结晶度有一定影响;随着PVP质量分数的增加，水在PCL/PVP膜的表面接触角逐渐减小，吸水率逐渐增大;适当比例的 PVP含量有助于增强PCL的力学性能。

Parulekar等［45］用直链淀粉来制备聚羟基脂肪酸酯 (PHA)/淀粉共混物。淀粉结构被破坏后，和PHA熔融共混后增塑。通过限制淀粉组分的水分吸收，阻碍甘油和抑制二次结晶薄膜中的PHA成分浸出，有效地减缓了淀粉和PHA基材老化的问题。

通常，淀粉和聚丁二酸丁二醇酯 (PBS)或聚乙二酸丁二醇 (PBSA)(完全生物降解塑料聚酯)共混物用于生产可热成型生物降解性塑料片材，如饼干纸盘或膜。高山俊等［46］制备了2，4-甲苯二异氰酸酯 (TDI)改性淀粉纳米晶 (NTST)，然后将其与PBS熔融共混制备了PBS/NTST复合材料。结果表明，NTST均匀分散在PBS基体中，复合材料的力学性能和热性能均得到提高。Ratto等［47］研究了PBSA和5%～30%不同质量分数玉米淀粉组合的共混物的属性，发现这些组合的共混物比单独聚酯的拉伸强度低，但强度没有随着淀粉含量的增加而发生显著的下降，此外，熔体的温度和加工性能没有明显地受到淀粉含量的影响。

聚乙烯醇 (PVOH)是水溶性的合成聚合物，具有优良的成膜性、乳化性和粘合性，较高的拉伸强度、柔韧性，以及阻隔氧和气味的性能。淀粉和PVOH混合产生的热塑性材料的性能远优于单独淀粉。Mao等［48］通过制备膨化玉米淀粉甘油-PVOH共混物，得到淀粉甘油的样品在没加入PVOH的情况下，在50%的湿度下测得的拉伸强度为1.8 MPa，断裂伸长率113%，而含PVOH的拉伸强度为4.0 MPa，伸长率为150%。张可喜［49］研究复合交联剂对淀粉与PVOH复合膜的拉伸强度的影响，结果表明，三偏磷酸钠与硼酸作复合交联剂，用量为淀粉用量的4%，比例为1∶1时，复合膜产生了较好的交联。

乙烯/乙烯醇共聚物 (EVOH)是PVOH的无规共聚物，因此，比PVOH的亲水性更小。它的性能取决于乙烯/乙烯醇的组成比。乙烯摩尔含量为38%的EVOH具有良好的机械性能，拉伸强度为65 MPa，断裂伸长率280%，并且具有良好的氧气阻隔性能［50］。Dell等［51］研究了淀粉/EVOH 共混物的属性受水分含量 (4%～18%)影响的情况，结果表明，共混物的形态，流变学和拉伸性能都和水的百分比呈现高度的相关性。

与淀粉基可生物降解的聚合物共混物相比，对其他天然的和合成的可生物降解的聚合物共混物关注较少。还有一种有前景的领域是以大豆蛋白为基材的聚合物共混物。

4 纳米复合材料

天然可食生物材料特点各有不同，淀粉、纤维等多糖类成本低，阻氧性好，但阻水性能差;蛋白膜具有良好的可塑性、弹性和阻氧性，但其阻水性差;脂类膜具有良好的阻水性，但阻氧性和机械性能差。解决这些问题的有效途径是制备纳米复合材料。国际上许多知名科学家预测，未来10年，纳米复合材料的研发将极大地推动可食与全降解食品包装材料的工业化生产与商业化应用。

纳米复合物的形成是由聚合物扩散到硅酸盐层和从片层到剥离型范围内的结构通道。当少量聚合物渗入到通道时会发生插层，从而引起硅酸盐层有限的膨胀。这导致了一个具有相同距离的有序多层结构 (距离为几纳米)的有限混溶性。大量聚合物的渗透导致硅酸盐片层剥离或脱层。剥离型纳米复合材料由纳米厚度的小板均匀分布在整个聚合物基体中。与此相反，当聚合物和硅酸盐不混溶的时候，这些层不单独存在结块或结晶。

粘土小板完全分散在聚合物中优化了强化因素的数目，用于承受所施加的负载和对抗偏转裂纹。粘土的巨大表面积与聚合物基体之间的联接有利于应力传递到增强相，使机械性能得到改善。此外，不透水粘土层为渗透物横向渗透到纳米复合材料强制设定了一条弯曲的路径。纳米复合材料的扩散途径受阻能够增强阻隔性能和抗化学性，使溶剂吸收减少，加强了聚合物-粘土纳米复合材料的阻燃性能。

聚合物层状硅酸盐 (PLS)纳米复合材料的合成最初的方法是插入一个合适的聚合物单体 (原位聚合法)［52-53］或者聚合物插层到溶液［54-55］。这些方法已经用于各种单官能团和多官能团的单体，分别产生线性的和交联的聚合物基质，聚合物溶液也可以使用这些方法。然而，对于最重要的聚合物来说无论是原位聚合法还是插层到溶液都是有限制的，因为不是一个合适的单体或者兼容的硅酸盐聚合物的溶剂体系是始终可用的。Vaia等［56］研究了一个更为灵活和对环境无害的方法，即直接聚合物熔融插层，是将层状硅酸盐和聚合物混合，然后在聚合物的软化点以上加热。因此，一些简单的无障碍处理技术，如热混合、熔融挤出和超声波处理可以直接用于纳米复合材料的合成。

一般情况下，纳米复合材料的结构可以由2个互补的分析技术来检测，即X射线衍射 (XRD)和透射电子显微镜 (TEM)。XRD用于测定插层结构的层间距。聚合物链的插层增加了层间距，根据布拉格定律，它将引起衍射峰向低角度的偏移。随着越来越多的聚合物插入到层间距，粘土小板变得紊乱，从而导致更广的峰和更广的偏移，这意味着层状硅酸盐会从聚合物基体上分离［57］。另外，TEM图像提供了发生插层或脱落的进一步证据，TEM能够获得内部结构的定性理解，纳米颗粒在聚合物基体中的空间分布和分散直接可视。

TEM和XRD是评估纳米复合材料结构必不可少的工具。当然还有一些其他能够更深入地了解纳米复合材料结构的技术。如示差扫描量热法(DSC)［58］，核磁共振［59］和红外成像技术［60］。

4.1 淀粉基

由于淀粉具有完整的生物降解性，实用性广，成本低，比其他天然生物聚合物吸引了更多的关注。De Carvalho等［61］第1次提出热塑的淀粉-高岭土复合材料通过熔化夹层技术的制备和特征。此后，许多人就淀粉/粘土纳米复合材料的熔融插层制备在细节上做了大量的研究。Avella等［62］研究了用于食品包装的淀粉/蒙脱土纳米复合薄膜的制备，其结果显示弹性模量和拉伸强度增加。此外，将生物降解材料进行了迁移性测试的验证，把成片蔬菜和模拟物接触，材料样品的测试结果符合实际法规和欧洲指标。Chiou［63］等改善了小麦淀粉/蒙脱土纳米复合材料的热稳定性和水吸收性能。上述研究的成功表明，粘土对于淀粉基包装材料的机械性能和阻隔性能有很大的改善。宋贤良等［64］通过高效分散剂和超声波分散技术制得分散均匀的纳米TiO2/玉米淀粉复合涂膜，并对圣女果进行涂膜处理，结果表明，涂膜后的圣女果在室温贮藏11 d，其失重率、可溶性固形物含量、腐烂率均低于对照组。

4.2 纤维素基

纤维素衍生的塑料如醋酸纤维素 (CA)，乙酸丙酸纤维素 (CAP)和醋酸丁酸纤维素 (CAB)是通过纤维素酯化得到的热塑性材料。CA是一种可生物降解的聚合物，并具有优良的光学清晰度和高韧性，因此特别受关注。Park等［65］首次报道了可生物降解CA/粘土混合纳米复合材料的制备，加入5%增容剂的纳米复合材料比没加增容剂的具有更好的脱落结构。胡月等［66］通过酸碱处理与机械处理相结合的方法从木粉中提取出高长径比纳米纤维素，再利用真空过滤的方法制备高强度透明纳米纤维素膜，制得的纳米纤维素膜的拉伸强度高达101.79 MPa，弹性模量高达5 741 MPa，透过率高达86.9%。

4.3 果胶基

果胶是制造果汁、葵花籽油、糖时的次级产品。随着食品加工业废弃物的增多，果胶是环保可降解材料很好的候选。Mangiacapra等［67］报道了天然果胶和蒙脱土纳米复合材料的制备，以提高天然果胶的机械性能和阻隔性，其方法是，将固态在室温下混合 (球磨法)，使纳米复合材料的物理性能得到改善，当压力从1 630升至2 962 MPa时弹性增加，温度在30℃时氧化延迟，水蒸气和氧气的扩散程度低于纯果胶。

4.4 面筋基

小麦面筋是食品包装中合成塑料的一个优良替代，具有较高阻气性能和相对疏水性。Olabarrieta等［69］研究了以小麦面筋蛋白为基础的纳米复合材料，用了2种纳米粘土来合成纳米复合材料，即蒙脱土和季铵改性的蒙脱土。薄膜从pH值为4或11乙醇/水溶液中制备，通过TEM和XRD评估，当pH值11时，含有天然蒙脱土的溶液制备的薄膜几乎完全剥离。这种膜通常是最强硬的，此外，水蒸气渗透性也大大地减小了。

4.5 明胶基

明胶是通过胶原蛋白的水解获得的。可食性明胶涂层可以减少氧气、水分和油的迁移，并且具有抗氧化和抗菌的性能。然而由于它的机械性能差，应用受到限制。Zheng等［69］第1次制备了明胶/蒙脱土纳米复合材料，所形成的纳米复合材料的拉伸强度和杨氏模量随着蒙脱土含量和明胶基质的pH值变化得到显著提高。陈强等［70］通过溶液混合与溶剂蒸发法制备了不同组分明胶/锂藻土纳米复合膜，其热稳定性明显好于纯明胶膜，并且随着锂藻土含量的增多，材料的热稳定性也提高，少量锂藻土即可大幅改善明胶的热稳定性。

4.6 大豆蛋白基

从大豆分离蛋白 (SPI)制得的生物大分子具有良好的生物降解性，但弹性差。增塑剂用于克服基于大豆蛋白基生物聚合物薄膜的脆性，但增塑剂会导致薄膜的抗拉伸强度显著减少。通过适宜的填料来增强SPI/增塑剂体系，如纳米颗粒，可以制得有弹性、具有高抗拉伸强度的纳米复合膜。Yu等［71］用累托石压缩成型来制备大豆蛋白纳米复合片，累托石是由云母状层和蒙脱土1∶1等层规律堆叠形成的层状硅酸盐。层间距约2.4 nm的累托石可以与1.2 nm的蒙脱土相比较，因此累托石能够在蛋白质分子之间的夹层更好地渗透，结果表明，当累托石含量为12%以上时，脱落的纳米复合材料容易形成夹层，这时机械性能最好，纳米复合材料断裂伸长率随着累托石含量增加而急剧下降。马志敏等［72］利用累托石制备累托石/大豆蛋白纳米复合材料，并对材料的结构和性能进行测试，结果表明，累托石/大豆蛋白复合材料在保持韧性的同时，其力学性能得到了明显的提高;一定量的累托石与大豆蛋白通过溶液插层复合形成了剥离/插层结构。张民等［73］采用正交实验研究了纳米SiOx的表面改性条件，采用红外线 (IR)和扫描电子显微镜(SEM)检测了改性效果，并测定了纳米SiOx的添加量对SPI膜特性的影响，结果表明，纳米SiOx最优改性工艺为pH值3、十二烷基苯磺酸钠0.4 g、超声功率200 W、35℃下改性30 min，0.3%的纳米SiOx可使SPI膜的氧气透过率和抗拉伸强度达到最大、水溶性降至最低，随添加量增大，膜透明度降低。

4.7 聚乳酸基

由于许多聚乳酸包装材料的性能与合成塑料相比较低，通常加入纳米粘土作为补强剂能够扩大聚乳酸包装材料的应用。Ogata等［74］用二硬脂基二甲基铵在改性的蒙脱土的存在下将聚合物溶于热氯仿，首先制得了PLA/有机粘土共混物，用溶剂流延法观察分子形成的倾向。聚乳酸和PCL共混的纳米复合物通过熔融混合适当的改性高岭土得到［75］，聚乳酸与PCL共混旨在降低聚乳酸的脆性。另外，在这种情况下，加入4%的纳米复合材料改性高岭土，表现出较好的加工性、热稳定性，力学性能得到了改善。毛晓颖等［76］采用聚乳酸和SDS加入有机改性镁铝水滑石，通过溶液插层法可制备聚乳酸/SDS改性镁铝水滑石纳米复合材料，测定其力学性能、热稳定性、降解性，测得当改性镁铝水滑石用量达到3%时，聚乳酸/SDS改性镁铝水滑石纳米复合材料的力学性能达到最大，同时提高了聚乳酸纳米复合材料的热稳定性，有利于提高聚乳酸的可降解性。

5 小结

新型包装材料是一种资源型包装材料，可以最大限度地利用资源，是发展的重点之一。很多新型包装材料是随着环保的要求而研究和开发的，而从适用性及效益上看，很多企业和研究者都是为了获取更多的利益，不得不设法降低成本和利用地方资源，利用地方盛产的食品原料或食品加工副产品是人们研究的主要目标。

新型包装材料还存在一些问题有待于研究解决。性能有待提高，成本有待降低，工艺有待完善，应用有待探索和品种有待于进一步开发等。在石油资源紧缺，环境污染日益严重的情况下，减少非降解食品包装造成的环境污染已经刻不容缓。

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