生物可降解高分子材料在食品包装中的应用

圣桂金

摘 要：高分子材料的应用十分广泛，然而应用在食品包装中的传统高分子材料往往在给人们提供方便的同时，由于其降解困难，也会造成严重的环境污染。因此容易降解的高分子材料逐渐成为了应用在食品包装的新型材料。本文通过对该类高分子材料进行总结，阐述其在食品包装中的应用。

【关键词】生物可降解高分子材料;食品包装;应用

引言

食品包装在日常生活中很常见，很大程度上可以方便人们的日常生活。然而，有的用来包装食品的高分子材料，大多数在废弃之后不能自行降解或降解需要很长时间。随着人们对生态环境和食品安全要求不断提高，世界各国对高分子材料的研究不断深入，发现了越来越多在食品包装中可以取代传统材料的生物可降解高分子材料，这些新的材料在保证阻隔作用的基础上，在一定条件下可以被微生物分解成为水以及二氧化碳，是一种更加理想的食品包装材料。

1.天然的生物可降解高分子材料。

1.1淀粉

淀粉是天然可降解材料中重要的一种，很容易在自然环境中自行降解，而且它存在范围广，容易制取，因此成为了重要的天然高分子可降解材料。淀粉可以经过一系列化学技术成膜，和其他的可降解膜相比，淀粉薄膜往往拥有更低的透氧性，不容易使食物氧化，使其可以应用在食品包装中。虽然比起其他聚合物它的亲水性强，但近年来，人们通过将淀粉和其他化合物混合，可以使得淀粉膜具有更好的实用性，如将淀粉与聚己内酯按一定的比例制成的混合薄膜具有更高的机械性能;想要提高膜的柔韧性能，则可以将淀粉和壳聚糖按照一定比例混合而制成相应的薄膜。

1.2蛋白质

蛋白质常常需要经过热、酸、碱等处理才能改变其结构从而制成蛋白膜。经过一系列手段处理后制成的蛋白膜拥有非常好的阻隔性能，因此是一种良好的食品包装材料。不同种类的蛋白质，所制成的膜也具有各自不同的特性，如用胶原蛋白制成的人造肠衣可以应用在香肠制品中;玉米蛋白制成的可食液体包装膜可以应用在液体食物的包装中，或着直接涂抹到水果表面从而达到保鲜目的。

1.3壳聚糖

壳聚糖主要是从一些动物的甲壳中提取出来的，如虾，蟹等。壳聚糖来源于自然，也可以自行在环境中降解，因此常作为一种食品保鲜剂，同时，随着材料技术的发展，壳聚糖可以被制作成透明性高和阻氧良好的可食用生物膜。壳聚糖制成的溶液涂抹于清洗过的水果表面，待其干燥成膜后可看到水果表面有一层无色无味的薄膜，可以起到保鲜的作用，而且在食用的时候，也无需再次清洗，可以直接食用。当然，壳聚糖也可以像淀粉和蛋白一样，和其他的材料混合应用。比如，壳聚糖与甲基纤维素制成的复合涂膜材料可以在长达一个月的时间内维持黄瓜的脆度口感;与丙烯制成的复合膜可以延长西红柿的保质期。

1.4聚羟基脂肪酸酯

聚羟基脂肪酸酯是存在于生物体内的一种羟基烷的聚合物，它是由不同的细菌合成并在体内积累所形成的。聚羟基脂肪酸酯具有作为食品包装材料的物理和化学特性，而且也可以自行降解，这些特性使其能够作为一种绿色包装材料使用。聚羟基脂肪酸酯所拥有的杰出的成膜性能和涂层性能，使其无论是单独或者与其他化合物混合均可以制成性能良好的薄膜。然而聚羟基脂肪酸酯也有一定的使用缺陷，那就是它的成本高，延展性和阻气性能较差。在材料的研究中，如何降低聚羟基脂肪酸酯的使用成本，是值得思考的问题。

1.5其他

纤维素广泛存在于植物的细胞壁中，近年来随着对纤维素研究的进展，发现它也可以在食品包装中应用。纤维素来源广泛性，这一特点给纤维素的广泛应用提供了条件。利用自然界植物中的纤维素作为原料可以制作餐具，从而减少环境的污染;将甲基纤维素和蜂蜜、脂类等按一定比例混合制成的可食用膜，可以应用在一些即食食物的临时包装上。

2.人工合成的可降解高分子材料

随着高分子材料的研究深入，人们开始将研究目标转向人工合成的高分子材料。在可降解材料的领域，人们可以根据自己的需要运用化学方法进行合成，得到相应的生物降解高分子材料，目前可以在食品包装中应用的主要有以下几种。

2.1聚乳酸

聚乳酸是人们以乳酸为原料人工合成的新型聚酯材料，其有几种不同的结构，生活中最常见的是左旋异构聚合体。聚乳酸具有一系列优秀的性能，首先就是它可以在环境中自行降解，其次就是聚乳酸作为高分子材料拥有很好的阻隔性能，包括阻隔环境中的水和空气，因此聚乳酸在食品包装中有很远大的前景。比 如，左旋聚乳酸薄膜可以长达16天维持番茄的品质，保鲜效果良好;左旋聚乳酸薄膜容器中的蓝莓能够在 1O°C下保鲜 18天。除此之外，聚乳酸也可以和其他物质混制，如与淀粉进行共混可得到透明度高的復合膜;与 PCL可以制成拉伸强度低的塑化产品等。

2.2聚丁二酸丁二醇酯

聚丁二酸丁二醇酯不同于其他材料的最大优势，就是它的耐热性非常优越，聚丁二酸丁二醇酯的热变形温度接近 100度，而其他的高分子材料往往不能达到这一水平，因此聚丁二酸丁二醇酯可以用在冷热饮包装中[3]。聚丁二酸丁二醇酯的价格很低，因此尽管它结晶度高不易加工成型，也可以通过和其他天然的高分子降解材料混合而制成使用价值较高的包装材料。比如与淀粉制得的结晶性能高的材料;与醋酸纤维素酯制成断裂伸长率高和亲水性强的膜等。

2.3聚乙烯醇

聚乙烯醇的分子结构有其独特性，其中存在的大量的碳碳双键使聚乙烯醇具有良好的物理特性，加上作为高分子材料的聚乙烯醇拥有优良的溶解性和生物可降解性，这些特征使得其可以在食品包装中应用。但是聚乙烯醇不像其他材料一样容易进行热塑型。因此在当下的研究中，很多人常常将聚乙烯醇与其他材料进行混合，用来弥补它的不足，提高它在日常生活中的应用。比如将壳聚糖和聚乙烯醇混合制成的复合膜，可以提高聚乙烯醇膜的拉伸应力和断裂伸长率，并且不会对其的成膜性造成影响;将聚乙烯醇与壳聚糖、淀粉共混可以提高膜机械性能和阻隔性能。

3.结束语

随着高分子材料研究的深入，高分子材料得到了大量的使用。由于食品的特殊性，因此用来食品包装的高分子材料要有良好的阻氧隔热性能用来保鲜，传统用在食品包装的材料虽然可以达到这一要求，但其往往难以降解，从而造成环境污染。现在新型的生物可降级高分子材料，主要是解决不宜降解材料回收难度大，埋入地下会破坏土壤结构，焚烧处理会产生有毒气体造成空气污染的问题。可降解高分子材料具有传统塑料的功能和特性，又可在完成使用使命后，通过土壤或者微生物左右或者阳光中的紫外线左右，在自然环境下自动降解，为改善人类环境发挥积极的作用。虽然目前生物降解材料仍存在一些问题，但相信随着对高分子材料研究的进一步深入，生物可降解高分子材料在未来食品包装中的使用会更加广泛。

参考文献

[1]林远洪.食品包装材料中有害物质迁移的研究进展 [J]. 食品界 ，2017（6）：118-119.

[2]庞烜，陈学思.席夫碱配合物及其在生物可降解材料合成方面的应用[C]// 中国化学会 2017 全国高分子学术论文报告会摘要集——主题 A：高分子化学（2），2017.

[3]张强，刘艳，顾华，等.高效液相色谱法测定塑料食品包装材料中 8 种苯并三唑类紫外吸收剂 [J]. 分析试验室 ，2017（3）：116-120.

[4]肖艳.探索食品包装油墨印刷趋利避害的安全环保之道 [J]. 网印工业 ，2017（5）：40-47.