抗菌膜在食品包装中的应用及发展趋势

姜楠楠 陈小亮（河南机电高等专科学校机电工程系 河南机电高等专科学校汽车工程系）

抗菌膜在食品包装中的应用及发展趋势

姜楠楠 陈小亮（河南机电高等专科学校机电工程系 河南机电高等专科学校汽车工程系）

抗菌膜由于其良好的功能特性，近年来作为食品保鲜包装材料在各类食品的包装中已有大量的研究与应用。该文章在对抗菌膜的制备技术与抗菌原理总结的基础上，对近年来抗菌膜在食品包装中的研究及应用现状进行了综述，并对抗菌薄膜在食品包装中的未来发展趋势与方向进行了展望。

抗菌膜 食品 功能性 塑料包装

引 言

近年来，随着人们生活水平的提高，食品安全问题也越来越受到人们的重视。而在食品生产加工乃至运输的过程中，包装材料的抗菌保鲜性能往往对食品的质量安全有着很大的影响。围绕抗菌包装薄膜的研究也随之进入高潮。在我国现有的包装膜中，绝大多数是由PE、PP、PET等材料直接加工而成，这些包装材料质量轻，无毒无味，成本低，但缺乏主动抗菌性能，无法对内装物进行积极的防护和延长货架寿命。因此，使用抗菌保鲜膜来保护产品免受到微生物污染和延长货架期显得非常重要。围绕抗菌膜的基础研究与应用开发已成为当前塑料包装材料科学发展的前沿和热点。

一、抗菌膜制备技术

抗菌保鲜膜指的是将抗菌剂添加到成膜材料中而制成的涂层与膜。

目前，抗菌保鲜膜的制备主要有两种方法。第一种方法为表面处理法，它是在塑料薄膜制备完成之后，将塑料薄膜的表面进行处理，采用物理气相沉积、化学气相沉积或者表面喷镀等方式在已成型的薄膜上固定一层抗菌层。第二种方法为混炼法，这种方法主要针对能够承受高温的抗菌剂，将抗菌剂与树脂用一定的方式方法进行混合，充分混合均匀后成型加工，制备得到相应的抗菌塑料薄膜。

1、表面处理法

目前，国内外关于抗菌膜的表面处理法研究，以涂覆法居多。这种方法为直接将抗菌剂吸附、涂抹在聚合物材料膜的表面制成抗菌膜，或者直接将具有成膜能力的抗菌剂涂覆在食品表面成膜。在水果的保鲜包装中，采用喷涂或浸渍方法涂于果蔬表面， 可以延长水果的贮藏期。表面处理法的优势为制备工艺简单、使用方便。对于一些耐热性差，无法通过混炼法制膜的抗菌剂往往可以选择此种方法制膜。并且，采用直接接触的方式，既可以有效保持水分，又可以使活性物质有效而长期的与产品直接进行接触。但这种方法在实际应用过程中，抗菌剂在短时间内迁移或者挥发至产品的剂量较高，长效缓释抑菌效果较差。

2、混炼法

抗菌剂以辅料的形式直接混入聚酯基体中，利用共混熔融和流延方式成型的抗菌膜制备方法称为直接添加混炼法。这种抗菌膜添加方法优点为操作也较为简单，抗菌剂剂量可以准确控制。其缺点为抗菌剂在抗菌膜中往往会以一定的团聚体分布在薄膜基材中，分散性较差，主要原因是因为抗菌剂在薄膜基材中的微观均匀性受到材料与抗菌剂相容性及加工工艺的限制。这也决定了此类直接添加抗菌剂混炼法制成的抗菌膜相对抗菌性能较差。目前在混炼法中运用最多的制膜方式为母粒法，此种方法为将抗菌剂与基材树脂通过双螺杆挤出机挤出制备抗菌膜的浓缩母粒。在这个过程中，首先要对抗菌剂进行处理，然后载体树脂与母粒状的抗菌剂经过双螺杆的剪切和捏合，再进行成膜。具体加工方式见图一。这种方法大大提高了抗菌剂在抗菌薄膜中的分散性。抗菌剂从母粒状态直接成膜，减少了生产过程中膜的污染或者浪费。因此抗菌剂母粒化然后制备抗菌制品成为了目前抗菌制品最主要的生产方法。

混炼法最大的局限性是在使用的抗菌剂一般需要可耐高温，对成型过程没有特殊的要求。对于不耐高温的抑菌剂，需要考虑引入环糊精包合技术，改善不利因素，制备抗菌能力强、机械性能较好的抗菌薄膜。

图一 抗菌膜母粒制备方法Fig.1 Masterbatch production method for antibacterial film

二、抗菌膜在食品包装中的应用

尽管食品的生产和保存不断推陈出新，食品安全仍然是一个日益严重的公共健康问题。食品中的微生物生存繁殖，从而导致食品质量的腐败变质和恶化，或引起感染和疾病。目前，面对越来越多的消费者对食品的安全和新鲜的需求，抗菌膜已经越来越多的应用在食品包装中。

1、直接接触抗菌包装

抗菌膜直接与食品相接触，例如熟肉制品、牛奶制品以及真空包装的食品。食品与外包装之间没有顶部空间，在此包装体系中，抗菌剂抑菌原理为依靠抗菌剂从抗菌膜中逐渐析出，释放到食品表面发挥抑菌作用。主要缺陷为可能会涉及到抗菌剂会迁移到食品中，对食品安全可能会有一定的影响。并且抗菌剂的加入会影响薄膜的透明度。

2、气调抗菌包装

气调抗菌包装是指包装薄膜当中的抗菌剂具有挥发性，在薄膜与食品不接触的情况下，抗菌剂缓慢在包装内挥发出来，用具有抗菌性能的混合气体置换食品包装袋内的空气，通过抑制微生物生长繁殖、减少脂肪腐败等作用，保持商品的新鲜度。延长食品保鲜期的包装方法。

这种包装方法的优势为不仅可以阻止食品与空气、抗菌膜直接接触，提高食品的安全性，而且可以在食品表面细菌大幅度增长前将抗菌剂完全释放出来产生作用，从而达到延长食品货架期的效果。这种包装亟待解决的问题为解决包装薄膜的选择透过性，使得空气可以被缓慢置换，而抗菌剂挥发气体需保留在包装内部。

三、发展趋势及前景

随着新鲜、安全食品日益成为大众消费的主要诉求，延长产品货架寿命已是目前食品包装的主流，尽管食品保鲜包装技术多种多样并不断的推陈出新，抗菌膜包装依靠其可在食品货架期内不断释放抗菌剂抑制微生物生长的特点成为目前食品活性包装中最有前途的研究方向。从发展趋势上看，抗菌食品保鲜膜的发展正迎来它的黄金时期，对它的研究与开发必将产生巨大的经济效益和深远的社会效益。归纳起来，抗菌食品保鲜膜发展趋势的有以下几个方向。

1、复合抑菌技术的使用

食品防腐中值得注意的一个重要现象是微生物的内平衡。内平衡是微生物处在正常状态下内部环境的统一和稳定。例如，无论是对高等细菌或一般微生物，将内部环境pH值自我调节使之处在相对小的变动范围是保持其活性的先决条件。如果其内环境，即内部平衡被食品中防腐因子所破坏，微生物就会失去生长繁殖能力，微生物将处于停滞期，甚至死亡。复合抑菌剂应用于抗菌保鲜膜，其可能性不仅是根据不同抑菌剂所发挥的累加抑菌作用在食品保鲜中的应用，更进一步是这些抑菌剂的交互效应。如果某一食品内的不同抑菌剂防护是有效针对微生物细胞内不同目标，即不同靶子，如针对细胞膜、DNA酶系统、pH、AW或Eh，从数方面打破其内环境平衡，则可实现有效的复合交互作用，即我们所说的协同作用。因此在食品内应用不同强度和缓的防腐抑菌效果，通过这些抑菌剂的互效性使食品微生物达到稳定性，此应用单一抑菌剂更为有效，更益于食品防腐保质。因而，抗菌膜中针对微生物细胞内不同目标所产生共效作用的复合抑菌技术，可望成为大有前途的研究领域。

2、抗菌剂稳定性与安全性的提高

未来的可食性降解抗菌保鲜膜在提高抗菌作用的同时， 也要加强研究抗菌剂在保鲜膜中的稳定性和安全性问题。主要原因是因为有些抗菌剂具有迁移性， 能缓慢地迁移至食品中，从而可能会造成对人体的危害。基于此，不少学者开始关注非迁移型、天然抗菌剂的相关研究。天然抗菌剂不但呼应了“降低食品中化学添加剂广泛使用”的要求，而且具有抑菌和促进人体健康的功效，被看做是利于食品质量和安全的一种有效物质，更多的吸引人们的注意力。而非迁移型抗菌剂的使用其原理主要是通过物理、化学等手段对高分子聚合物进行改性，引入具有抗氧化、抗菌等特性的基团，即可在食品中无需添加对应添加剂的前提下，在获得优良持久的保鲜保藏性能，同时也避免了添加剂的使用及安全问题。

3、抗菌膜功能多样化

多功能化主要是指赋予抗菌膜除抑菌外更多的功能性。例如针对目前我国保鲜膜在自然界中降解缓慢的现象，开发可降解抗菌膜以降低普通抗菌膜对环境造成的不利影响。众所周知，薄膜的微孔结构是气调保鲜技术的基础。抗菌剂的加入可能会影响薄膜本身的微孔结构与机械性能。因此，近些年来，提高抗菌膜的机械性能，研制高机械强度的抗菌膜或者将抗菌膜与气调技术相结合也成为了研究的热点与发展趋势。实现抗菌、机械强度、气调、可降解等多种功能的结合是目前学者研究的重点，更是抗菌膜今后主流的发展方向。

4、由小规模生产向大型自动化生产规模发展

目前，我国用于包装的抗菌薄膜大多数局限于高校机构或者相关研究所实验室的小规模生产研究，而针对抗菌膜大规模自动化生产却相对较少。缺乏大型自动化生产规模， 这种现状大大制约了用于食品包装的抗菌膜发展。随着包装行业对抗菌膜的需求量的不断增大， 抗菌保鲜膜的大规模自动化生产将是未来的发展趋势。

结 论

随着当今社会经济的快速发展，消费者对于食品的保鲜性安全性要求也随之提高，这为抗菌膜运用于食品包装行业的开发与应用提供了更广阔的发展空间和平台。

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抗菌膜保鲜包装在我国食品包装中的研究应用刚刚兴起，随着人们越来越重视食品品质与食品安全的形势下，抗菌膜保鲜包装将在今后的食品包装市场中具有更加广阔的发展与应用前景。

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Application and Development of Antimicrobial films in Food packaging

Jiang Nan-nan Chen Xiao-liang

（Henan Mechanical and Electrical Engineering College）

Due to the antibacterial film’s good features，it has been a lot of research and application in recent years as a food packaging materials. This article summarizes the preparation of antibacterial film and antibacterial principle，summarizes the study and application of antibacterial film in food packaging.looks ahead the future trends and directions of anti-bacterial films in food packaging.

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