琼脂基环保包装材料的研究进展

魏甜甜，文昌典，于金哲

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江 大庆 163319）

1 琼脂的基本概述

琼脂（Agar），又称琼胶、洋菜、冻粉或冻胶，是一种天然生物多糖类物质，主要来源于大型海藻中[1]。从分子结构角度分析，琼脂分子是一种高分子多糖，主要以半乳糖（双半乳糖和3,6 - 脱水- L -半乳吡喃糖） 为主要成分，在琼脂中琼脂糖的占比达到了80%[2]。

琼脂的提取工艺可分为高温高压法、碱法提取工艺、酶法辅助提取工艺。透明度是衡量琼脂品质的重要指标，如在微生物观察、果冻的制备等方向上琼脂的透明度越大，对试验结果的干扰越小。朱运恒等人[3]采用添加氯乙酸0.38 g/g 的羧甲基化工艺制备的琼脂透明度极高。琼脂具有电中性，还有较强的亲水性、稳定性，在100 ℃的沸水条件下不需要添加其他交联剂即可形成胶凝，凝胶是由于分子之间的氢键和静电作用引起的[4]，具有一定的黏稠性、成膜性且具有一定的力学性能和可降解性能。由于琼脂的一些特性在医药、食品、化工等领域得到了广泛应用[5-7]。琼脂凝胶强度受硫酸根等糖残基团影响较大，因此在制备琼脂时去除硫酸根基团极为重要。离子色谱法常应用于琼脂及海藻中的硫酸根含量的检测[8]。目前，去除琼脂中的硫酸根基团主要采用碱法[9]。张成昊等人[10]利用突变芳香基硫酸酯酶K253Q处理100 g 的琼脂其硫酸根脱除率达到50.1%。张雪芳等人[11]利用阳离子交换树脂和碱联合处理琼脂效果较好，处理后的琼脂中硫酸根的含量为0.08%。pH值、浓度及离子强度也是影响琼脂凝胶强度的因素，pH 值为4～10 时，琼脂的凝胶强度几乎无变化，超出这个范围后，凝胶强度会大幅度的下降。

琼脂糖的分子结构见图1。

图1 琼脂糖的分子结构

2 琼脂在包装材料上的应用

2.1 琼脂基薄膜的研究

生物可降解包装材料主要的成膜基材主要有淀粉、多糖、纤维素及蛋白质。多糖中的琼脂具有较强的凝胶特性、成膜性，并且不能为微生物的生长提供营养源，琼脂对人体无害，食品安全国家标准（GB 1975—2010） 对琼脂（琼胶） 中的添加有明确规定，因此可以作为添加剂应用于食品加工中，也可在包装领域用于制备薄膜。可降解材料的主要成膜技术包括通过共混挤出或者流延铺膜2 种方式。琼脂单独成膜柔软性较差，脆易碎，因此需要添加增塑剂进行调节。The D P 等人[12]利用琼脂作为成膜基材，甘油作为增塑剂，制备了琼脂膜机械性能突出、热封性良好、无色无味。单一的琼脂膜结构简单、特性单一，应用范围受限，因此对其特性进行改良或与其他材料进行复配使用极为重要。王中等人[13]利用琼脂与不同链支比的玉米淀粉（直链∶支链= 0∶100，23∶76，50∶50） 采用流延法制得复合膜，通过红外光谱分析可知在1 668，1 372，1 068，1 035 cm-1处的吸收峰没有发生改变，因此复合膜中琼脂分子和淀粉分子的化学结构并未发生特异性改变。陈淑花等人[14]研究发现随着琼脂体积分数从10%～90%的增加，琼脂/壳聚糖- 氧化微晶纤维素接枝物薄膜的力学性能、溶胀率先增加后降低，当体积分数为40%时，溶胀率最大，抗拉强度大于60 MPa。食品的腐败变质主要是由于微生物导致的，因此在包装材料中添加抗菌剂来延长食品的保质期可以延长食品的货架期。张金丽等人[15]制备的琼脂/鱼鳞明胶/低浓度银纳米颗粒复合膜能有效地延缓枇杷的硬度降低，营养成分（维C 含量、还原糖和可溶性固形物含量） 的降低。

2.2 琼脂基涂膜的研究

涂膜不同于上述包装薄膜，在对食品包装时需要制成特殊的包装袋，涂膜是将成膜液直接附着于食品表面，通过干燥后在食品薄膜形成一层均匀的材料，与食品完全接触可以降低外界微生物对食品的侵害。孟令伟等人[16]在温度为20 ℃，相对湿度（RH） 为65%±1%的条件下，采用0.1%的琼脂和0.7%的壳聚糖对圣女果进行涂膜研究，结果表明该工艺能有效地延长圣女果的保质期。刁维新[17]研究发现，采用1∶1 的琼脂∶明胶作为成膜基材，0.10 g的甘油为增塑剂，0.11 g 的酒石酸为抗氧化剂，0.01 g纳他霉素为抗菌剂对蓝莓的进行涂膜保鲜，可以延长蓝莓的保藏时间6 d 以上。Cavusoglu Seyda 等人[18]采用琼脂、树胶、海藻酸钠对蘑菇采后失重、色泽、褐变、呼吸速率、乙烯生成和贮藏寿命的影响。结果表明，上述可食性涂膜是延长食用菌寿命和保持食用菌质量的有效途径，对照组和食用涂层处理组的所有参数均存在显著差异（p＜0.05）。

3 结语

食品包装材料对环境、食品保鲜、卫生具有重要意义。琼脂因具有良好的成膜性、不利于微生物的滋生等因素，被广泛应用于对食品的包装材料研究中。在复合膜的制备和抗菌包装材料研究中琼脂起到较好的成膜作用，为开发新型环保物流保鲜包装材料提供很好的方向，可以进一步针对琼脂膜高阻隔性的适用领域及延缓抗菌剂的释放进行研究。