可食用膜的分类和应用研究进展

林伟鸿，夏 明

（浙江中医药大学药学院，浙江杭州 310053）

可食用膜的分类和应用研究进展

林伟鸿，*夏 明

（浙江中医药大学药学院，浙江杭州 310053）

可食用膜是以天然可食性物质（如蛋白质、多糖、脂类）为原料，通过不同分子间的相互作用形成具有多孔网络结构的薄膜。可食用膜具有可食用、可降解、无污染等特点，具有极大的市场应用价值和良好的开发前景。它克服了其他包装膜的缺点，其开发和应用对缓解环境污染压力、节约资源具有重要意义。通过对可食用膜成膜机理、分类和应用进行简要综述，指出该研究领域存在的问题，并对未来研究重点和应用进行展望，为可食用膜的进一步开发和利用提供参考。

可食用膜；分类；应用；研究进展

近年来，伴随着塑料包装废弃物所造成的白色污染问题，以及人们对环境、食品安全要求的提高，开发可降解、可食用、环境友好型天然绿色包装材料已成为食品包装领域的研发热点，其中最具有应用推广价值的就是可食用膜。可食用膜（Edible films）是一种以可食用的天然高分子物质（如多糖、蛋白质等）为原料，通过不同分子间相互作用而形成具有多孔网络结构，并有一定包装保护功能的可食用薄膜[1]。可食用膜可充当阻隔层以控制水分迁移、氧气渗透、脂肪氧化和挥发物质的损失，从而达到保持加工食品的品质、延长货架期的目的[2]，是传统塑料食品包装的潜在替代者[3]。

除了作为环境友好型的包装材料，可食用膜的优势更多体现在食品保鲜领域。当添加有纳米材料（如纳米级SiO2）[5]、抑菌成分（乳酸链球菌素、溶菌酶）[6]、壳聚糖和酶制剂的可食用膜被用于果蔬、生鲜肉制品时，其保质期会显著延长。因此，可食用膜的改性，即功能性可食用膜的研究，是目前这一领域的研究热点。

1 可食用膜的改性

可食用膜是生物大分子，如蛋白质、多糖、脂类以及其组合形式，通过分子间氢键和静电引力的相互作用形成一种稳定的乳状液，经干燥形成具有一定阻隔性和选择透气性的多孔网络结构薄膜。在此基础上，还需要添加类脂等疏水成分，通过与蛋白质或多糖等成分疏水基团的相互作用而形成具有一定阻湿性、阻氧性的薄膜；添加一定量的增塑剂以提高可塑性，并配以增稠剂、稳定剂改善可食用膜的综合性能[5]。例如，Sabina Galus等人[7]发现添加低浓度（0.5%和1.0%）杏仁油或核桃油可以提高乳清蛋白的疏水性，对乳清分离蛋白膜有较好的增塑效果。使用原位改性剂硬脂酸钠，可以提高纳米CaCO3-壳聚糖复合涂膜的机械性能，当硬脂酸钠添加量为2%时，CaCO3-壳聚糖涂膜中纳米粒子分散均匀，涂膜表面及断面平整，且水蒸气透过量、透光性、水溶性指标和抑菌效果均达到最佳状态[8]。食品添加剂的加入，可以显著改善可食用膜的功能特性。

可食用膜中主要添加剂见表1。

表1 可食用膜中主要添加剂

2 可食用膜的分类

根据可食用膜基质，大致可分为蛋白膜、多糖膜、脂类膜和复合膜。

可食用膜分类见表2。

表2 可食用膜分类

可食用膜具有如下功能性质：①具有优良的阻隔性能，阻止食品中风味物质的挥发和二次污染；②具有较好的物理机械性能，可提高食品表面机械强度，使其易于加工处理；③具有可选择的透气性；④可抑制微生物的腐败作用，控制食品中病原菌和微生物引起的腐败；⑤可作为食品的风味物质、营养强化剂、抗氧化剂、防腐剂等的载体；⑥易被生物降解，减轻环境污染压力[17]。

2.1 蛋白膜

蛋白膜是以乳清蛋白、大豆蛋白质为原料，通过蛋白质结构中的氢键、二硫键和疏水相互作用来形成并维持稳定的网状薄膜，具有一定的强度和阻隔性能[9]。以蛋白质为基础的可食用膜，其最显著的优点是容易被人体消化、吸收。近年来，国内外对蛋白膜的研究集中在加入防腐剂等功能辅助因子，以获得额外抑菌效果。

2.2 多糖膜

多糖膜是以高分子量的多糖高聚物为主要原料，辅以增塑剂进行改性，进而制成具有一定网状结构的薄膜。多糖膜的原料之一——纤维素虽然不能被人体消化吸收，但可作为一种膳食纤维，改善肠道健康。

2.3 脂类膜

脂类可食用膜主要用于外观完整的水果保鲜，且多组合使用。例如，树蜡和漆木发酵液组成的可食用膜涂层，可显著降低贮藏期间苹果外观、品质和硬度的改变[18]。脂类膜的主要缺陷在于与果蔬产品结合较差；透气性较差；膜的厚度与均匀性难以控制；易于产生蜡质口感；力学性能较低，制膜时易产生裂纹或孔洞等。使用固体脂质纳米粒（SLNs）可食性涂膜可以弥补上述缺陷，显著改善膜的物理特性[6]。

2.4 复合膜

以蛋白质为基质的膜具有很好的阻氧性和较好的拉伸性能，而以多糖为基质膜的阻水性和透氧性较好。复合可食用膜是由蛋白质、多糖和脂肪中的2种或2种以上物质经过一定的处理而形成的膜[10]。在透明度、机械强度、阻隔性、耐水保湿性、热封性等方面综合了蛋白膜和多糖膜的特点，在功能上可以优劣互补，从而满足多样化的食品包装需求。将果胶、卡拉胶、魔芋胶及黄原胶等多糖加入到转谷酰胺酶改性复合膜中，随着多糖浓度的增加，膜的抗拉强度和表面疏水性明显增加，而断裂伸长率和透光率明显下降[19]；滑石热压缩可增强复合膜表面光滑度[20]；酚类化合物（如茶多酚）可增强膜的持水性和保鲜防腐作用[21]。

3 应用现状

3.1 在果蔬类食品中的应用

果蔬的新鲜程度决定了它们的货架寿命和经济效益高低。但果蔬在采后仍有呼吸作用，会导致品质下降。目前，常用的果蔬保鲜方法有低温贮藏和气调贮藏技术。低温贮藏不仅耗能高，且易造成冷害；气调保藏需要密闭，增加了包装的复杂性。

可食用膜与果实本身蜡质层相类似，可以阻止果实的水分损失，降低果实的呼吸速率，以延缓果实的衰老过程，使用量小且节省包装材料的费用。以壳聚糖和花粉多糖为原料制成的可食用膜，如果与冷藏保鲜相结合，可减少鲜食玉米营养成分的损失，保持玉米籽粒弹性和玉米色泽、形态、风味等感官性状[14]。然而，在用于质地较软且水分含量较高的果蔬时，可食用膜在防止水分流失和微生物繁殖方面仍存在一些问题[22]。

此外，用于鲜切果蔬的可食性涂膜还可以作为多种活性成分的载体，添加抗菌剂、抗褐变剂、营养素、表面活性剂和乳化剂等，更好地维持鲜切果蔬的质地、水分、品质、颜色、风味等感官指标，增加产品的营养价值，抑制微生物生长，延长鲜切果蔬产品的货架期。微乳化壳聚糖可食用膜处理后的鲜切西瓜货架期显著延长[10]；将白姑鱼分离蛋白和有机黏土纳米复合材料结合形成的可食性涂膜应用于鲜切木瓜片，在5℃条件下贮藏时其感官性状的劣变非常缓慢[23]。

3.2 在肉类食品中的应用

鲜肉富含营养物质，并且水分活度高，是微生物生长的良好基质。因此，在通常的加工、运输、贮藏和消费过程中极易受微生物污染及周围环境因素的影响，使肉发生变质、变色和变味，导致鲜肉品质下降。

乳清分离蛋白-聚乳酸双层膜、菱角壳提取物-壳聚糖活性涂膜能显著提高猪肉的感官评分，抑制微生物生长，降低猪肉蛋白质的分解速度和脂肪的氧化速度[11，24]。如果在涂膜材料中加入抗氧化剂茶多酚，则对于不饱和脂肪含量更高的羊肉也有较好保鲜效果[21]。多糖和蛋白质复合的双层可食用膜相较于单层膜的保鲜效果更佳。乳清分离蛋白-聚乳酸、胶原蛋白-壳聚糖复合膜具有良好的机械强度和透明度，能较好地抑制肉类表面微生物生长[25]。

3.3 在水产品保鲜的应用

水产品极易受环境微生物、自身酶的影响而自溶腐败，故水产品使用壳聚糖可食用膜，通常需要添加（如溶菌酶、Nisin等）多种保鲜剂，并且结合冷藏手段，才能达到较好的保鲜效果[26]。也可以采用气调与可食用膜结合的手段，蓝蔚青等人[27]采用气调包装（MAP：80%CO2/20%N2）与壳聚糖（CS：10.0 g/L）涂膜处理，能使冷藏鲳鱼的货架期延长10～12 d。

3.4 在禽蛋及其制品中的应用

新鲜禽蛋外壳表面有天然的抗菌涂膜，但是这一膜层是不可食用的。近来有使用亚麻籽油或壳聚糖涂膜鸡蛋的报道，能够减少鸡蛋水分流失，但是鲜蛋涂膜会增强蛋壳气密性，导致禽蛋pH值下降[28]。禽蛋涂膜更多是用于加工蛋制品，如咸鸭蛋[15]、松花蛋。用对聚偏二氯乙烯（PVDC）和聚乙烯醇（PVA）基蜂蜡石蜡复合涂膜松花蛋，贮藏12周后，水分损失率降低29.9%，菌落总数仅为未涂膜产品的10%[16]，同时复合涂膜还增强了美拉德反应，促进风味物质的产生。

3.5 在糖果及烘焙食品的应用

在糖果中使用的可食用膜多以多糖为基础，最初的目的是有利于成品脱模，提高产品光泽度。以番薯、小麦或玉米淀粉等原料打浆成型后制得“糯米纸”，在许多年前就已经普及[13]。“糯米纸”在糖果中的应用，可防止糖果从空气中吸收水分而导致的发烊现象，延长货架期。巧克力的“返霜”现象对风味有较大影响，在巧克力表面涂上具有阻脂性能的可食用膜就可解决这一问题。

3.6 在其他食品中的应用

如今，可食用膜的应用范围进一步扩展，但使用目的主要集中在抗菌、防止水分迁移和脱油3个方面。天然抗菌素Nisin和EDTA的添加可提高玉米醇溶蛋白涂膜的抗菌效果[29]。Carolina P Oll等人[30]使用含有乳酸链球菌素和游霉素的可食用膜对奶酪涂膜，发现在7±1℃下可抑制奶酪储存中酿酒酵母和李斯特菌的生长，有效降低奶酪表面微生物数量，提高食用安全性。Alaiacutedes M B Pinto等人[31]使用淀粉、腰果树胶和MMT纳米材料复合膜对腰果内核涂膜在120 d内可显著减少果仁对水分的吸收；李苗苗等人[32]玉米醇溶蛋白（Zein） 能显著改善章鱼烧贮藏过程中品质劣变，尤其是对章鱼烧贮藏过程中水分蒸发导致的失重和变形有很好的保护作用。

盛美香等人[33]将不同浓度的羧甲基纤维素钠（CMC）膜液、大豆分离蛋白（SPI）膜液和壳聚糖膜液分别涂覆于薯片表面，高温油炸后，发现3种涂膜均能显著降低产品吸油率，其中SPI涂膜吸油率下降幅度达到22.94%，产品中丙烯酰胺的含量也显著减少。

4 展望

可食用膜是一种成本低、性能好且具有较大应用价值的食品包装保鲜材料。目前，可食用膜的发展趋向于具有多种功能性质的、由多种新型生物大分子和脂类制成的多组分可食用膜。虽然可食用膜性能调整国内外研究众多，但机械自动化生产应用较少，难以将相关新技术应用到实际生产当中。

在食品工业领域，可食用膜具有极大的发展潜力和广阔的应用前景。不断完善食品工业体系，使可食用膜既能达到产品的要求，又能适应工业化生产，拓宽应用范围，从而增加社会经济效益，进而减少环境污染、节约资源。高效、安全、方便食用的保鲜剂和包装材料的研发将增加新鲜食品贮藏性、便利性，又保持或提高营养价值，对于保障食品安全具有重大意义。微生物和纳米级可食用复合膜将成为在果蔬和肉制品等即食食品方面的研究及应用趋势。

可食用膜能有效减少农产品的品质和安全问题，如腐败变质、农药残留等问题。但是，由于能力不足的消费者难以处理农产品品质和安全问题，频繁的农产品质量安全事件，并没有提高消费者的意识和识别能力而使消费者更加担心农产品品质[22]。因此，可食用膜在今后食品中应用必不可少。此外，市场也应不断健全食用农产品生产加工全过程监督机制，加强加工标准化系统以及农产品供应组织和原料跟踪机制[34]，为保障食品安全注入一股强劲的新动力。

[1]Sabina Galus，Justyna Kadzińska.Food applications of emulsion-based edible films and coatings[J].Trends in Food Science&Technology，2015（45）：273-283.

[2]Elham Tavassoli Kafrani，Hajar Shekarchizadeh，Mahdieh Masoudpour Behabadi.Development of edible films and coatings from alginates and carrageenans[J].Carbohydrate Polymers，2016，137：360-374.

[3]Farayde Matta Fakhouri，Silvia Maria Martelli，Thiago Caon，et al.Edible films and coatings based on starch/ gelatin:Film properties and effect of coatings on quality of refrigerated Red Crimson grapes[J].Postharvest Biology and Technology，2015，109：57-64.

[4]Irene Albertos，Daniel Rico，Ana Mariacutea Diez，et al.Effect of edible chitosan/clove oil films and high-pressure processing on the microbiological shelf life of trout fillets[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，2015，95（14）：2 858-2 865.

[5]Javiera F Rubilar，Rommy N Zúniga觔，Fernando Osorio，et al.Physical properties of emulsion-based hydroxypropyl methylcellulose/whey protein isolate（HPMC/WP）I edible films[J].Carbohydrate Polymers，2015，123：27-38.

[6]Zambrano Zaragoza M L，Mercado Silva E， Ramirez Zamorano P，et al.Use of solid lipid nanoparticles（SLNs）in edible coatings to increase guava（Psidium guajava L）. shelf-life[J].Food Res Int，2013，51（2）：946-953.

[7]Sabina Galus，Justyna Kadzińska.Whey protein edible films modified with almond and walnut oils[J].Food Hydrocolloids，2016（52）：78-86.

[8]郝文婷，郝晗，孙彤，等.硬脂酸钠对原位改性纳米CaCO3的壳聚糖基复合涂膜性能的影响 [J].中国食品学报，2015（9）：69-75.

[9]林伟静，刘红芝，刘丽，等.可食性花生蛋白膜研究进展 [J].中国粮油学报，2015，30（1）：140-146.

[10]萨仁高娃，胡文忠，修志龙，等.可食性活性涂膜在鲜切果蔬保鲜中的应用 [J].食品安全质量检测学报，2015，6（7）：2 427-2 433.

[11]蔡青文，谢晶，黎柳，等.乳清分离蛋白-聚乳酸双层膜的制备及其在猪肉保鲜中的应用 [J].食品工业科技，2015，36（12）：282-286.

[12]S Santacruz，C Rivadeneira，M Castro.Edible films based on starch and chitosan.Effect of starch source andconcentration，plasticizer，surfactant's hydrophobic tail andmechanical treatment[J].Food Hydrocolloids，2015，49：89-94.

[13]杨艳，刘颖，贾士芳.多糖类可食性包装纸的生产工艺及应用前景 [J].农业科技与装备，2015，301（1）：82-84.

[14]张晓莉，何余堂，解玉梅，等.复合生物保鲜剂对鲜食玉米贮藏品质的影响 [J].食品科学，2015，36（10）：249-253.

[15]章建浩.蛋制品风味品质调控及纳米涂膜保鲜包装新工艺新装备新产品成套新技术 [J].科技成果管理与研究，2015，102（4）：90.

[16]马磊，严文静，赵见营，等.纳米SiO2及TiO2改性复合涂膜提高松花蛋的保鲜效果 [J].农业工程学报，2015，31（18）：269-280.

[17]卢星池，肖茜，邓放明.多糖类可食用膜研究进展 [J].食品与机械，2014，30（4）：261-265.

[18]De León Zapata M A，Sáenz Galindo A，Rojas Molina R，et al.Edible candelilla wax coating with fermented extract of tarbush improves the shelf life and quality of apples[J]. Food Packag Shelf Life，2015（3）：70-75.

[19]吴进菊，于博，豁银强，等.转谷氨酰胺酶改性可食用膜的研究进展 [J].食品研究与开发，2013（4）：114-117.

[20]Olivia Lópeza，Luciana Castillo，Noemí Zaritzky，et al. Talc nanoparticles influence on thermoplastic corn starch film properties[J].Science Direct，2015（8）：338-345.

[21]杨涛，王万龙.茶多酚与海藻酸钠涂膜对羊肉保鲜的影响 [J].食品工业，2015，36（7）：28-32.

[22]Carolina Valenzuela，Cristian Tapia，Luis López，et al. Effect of edible quinoa protein chitosan based films on refrigerated strawberry（Fragaria×ananassa） quality[J]. Electronic Journal of Biotechnology，2015（18）：406-411.

[23]Cortez-Vegab WR，Pizatoa S，Souza JTA，et al.Using edible coatings from Whitemouth croaker（Micropogonias furnier）i protein isolate and organo-clay nanocomposite for improve the conservation properties of fresh-cut'Formosa' papaya[J].Innov Food Sci Emerg，2014（22）：197-202.

[24]刘永，陈伟健.菱角壳提取物-壳聚糖活性涂膜保鲜猪肉的研究 [J].食品工业，2016，37（3）：81-83.

[25]陈达佳.胶原蛋白-壳聚糖可食用复合膜的制备、改性及应用 [D].南昌：江西科技师范大学，2014.

[26]张璨晶，唐劲松，王海波，等.溶菌酶、Nisin、壳聚糖复合保鲜剂对冰鲜银鲳保鲜效果的研究 [J].食品工业科技，2014，35（4）：323-326.

[27]蓝蔚青，车旭，王婷，等.气调包装与壳聚糖涂膜处理对鲳鱼冷藏期间品质变化的影响 [J].天然产物研究与开发，2015，27（12）：2 006-2 013.

[28]王庆玲，魏长庆，孔双，等.新疆特色油脂对鸡蛋涂膜保鲜效果的影响 [J].现代食品科技，2016（1）：230-234.

[29]刘贺，王夷秀，赵宇，等.负载中性纳米 SiO2及Nisin对可食性包装膜的性质影响 [J].渤海大学学报，2015，36（2）：128-132.

[30]Carolina P Oll，Eacute Resa，L iacute，et al.Starch edible film supporting natamycin and nisin for improving mi－crobiological stability of refrigerated argentinian Port Salut cheese[J].Food Control，2016，59：737-742.

[31]Alaiacute des M B Pinto，Talita M Santos，Carlos Alberto Caceres，et al.Starch-cashew tree gum nanocomposite films and their application for coating cashew nuts[J]. LWT-Food Science and Technology，2015，62（1/2）：549-554.

[32]李苗苗，张后程，张萌，等.玉米醇溶蛋白涂膜保鲜章鱼烧的品质分析 [J].现代食品科技，2015（8）：271-279.

[33]盛美香，尤婷婷，柳佳齐，等.油炸涂膜薯片的吸油率和丙烯酰胺含量研究 [J].食品研究与开发，2015，36（17）：63-66.

[34]Li Zhemin，Su Niansi，Dong Xiaoxia，et al.Edible agroproducts quality and safety in China[J].Journal of Integrative Agriculture，2015，14（11）：2 166-2 175.◇

Progress on the Classification and Application of Edible Film

LIN Weihong，*XIA Ming
（Faculty of Pharmaceutical Science，Zhejiang Chinese Medical University，Hangzhou，Zhejiang 310053，China）

Edible film made from natural edible material（such as proteins，polysaccharides，lipids） is a film with porous network structure formed by the interaction between different molecules.Edible film is edible and biodegradable without pollution，which can bring about a great application value and good prospect of market.It overcomes the drawback of other packaging film.Its development and application to alleviate the pollution pressure of the environment and save resources are of great significance.The film-forming mechanism，classification and application of edible membrane proposed by previous studies are reviewed with a statement of issues need to be addressed and the future research and application direction in the field，which can offer a reference for the further development and utilization of edible film.

edible film；classification；application；research progress

TS251.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.12.017

1671-9646（2016）12a-0062-04

2016-10-10

林伟鸿（1994— ），女，本科，研究方向为食品科学与工程。

*通讯作者：夏 明（1978— ），男，博士，副教授，研究方向为食品文化、功能食品、食品公共政策。