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淀粉基食品包装膜研究进展

2023-05-30冯田田刘宁温沐潮赵凯

中国调味品 2023年5期
关键词:食品安全淀粉

冯田田 刘宁 温沐潮 赵凯

摘要:淀粉有易降解、绿色环保、资源丰富等优点,通过化学、物理改性后协同增塑剂可有效提升其机械性能,是开发新型食品包装膜的重要原料。以淀粉为基材制备的包装膜具有优良的力学性能及抑菌效果,可有效延长食品的保鲜时间。淀粉基食品包装膜在功能性的前提下还可以弥补传统化石包装含有有害物质的短板,使食品安全更有保障。对国内外淀粉在包装膜领域的研究进行了综述,以淀粉的酯化、交联、氧化、复合、热处理、辐照、超声波7种改性方式分别进行归纳评价,为淀粉基包装膜的设计与制备提供了参考和思路。阐述了淀粉基包装膜在食品安全防控方面的应用价值,总结了近几年国内外淀粉基包装膜的制备方法及其在保证食品安全方面的成效,对淀粉基包装膜的发展前景进行了展望。

关键词:淀粉;包装膜;食品安全

中图分类号:TS239      文献标志码:A     文章编号:1000-9973(2023)05-0214-07

Abstract: Starch is easy to degrade, green and environmental protection, and its resources are rich. Through chemical and physical modification, synergistic plasticizer can effectively improve its mechanical properties, and starch is an important raw material for the development of new food packaging film. The packaging film prepared with starch as the base has excellent mechanical properties and antibacterial effect, which can effectively prolong the preservation time of food. On the premise of functionality, starch-based food packaging film can also make up for the short board of traditional fossil packaging containing harmful substances, making food safety more secure. The research of starch in the field of packaging film at home and abroad is reviewed, and seven modification methods of starch, including esterification, cross-linking, oxidation, recombination, heat treatment, irradiation and ultrasonic, are summarized and evaluated respectively, which has provided references and ideas for the design and preparation of starch-based packaging film. The application value of starch-based packaging film in food safety prevention and control is expounded, the preparation methods of starch-based packaging film at home and abroad in recent years and its effect on ensuring food safety are summarized, and the development prospect of starch-based packaging film is prospected.

Key words: starch; packaging film; food safety

收稿日期:2022-12-09

基金項目:黑龙江省自然基金引导项目(JJ2020LH0512);哈尔滨商业大学本科教学领军人才培养计划项目(201905)

作者简介:冯田田(1998-),女,硕士,研究方向:农产品加工及贮藏工程。

*通信作者:刘宁(1978-),女,教授,博士,研究方向:食品化学。

随着我国经济的快速发展,食品种类也愈发新颖繁多。随之引起大众高度关注的就是食品安全问题,食品的包装是确保食品安全的重要因素之一,包装将食品与外界环境相隔开,避免接触污染,以保证食品质量。然而与食品直接接触的包装材料中会有少量物质迁移到食品本身,若包装中含有有害成分,在累积到一定的量后会对人体造成伤害,因此食品包装的材料趋向于无毒且易降解。传统的包装材料如使用最普遍的塑料包装,其中树脂聚氯乙烯及裂解产物易迁移至食品中,若进入肝脏可导致肿瘤的产生;其次玻璃包装易碎,且其制作过程中使用的着色剂有铅含量超标的隐患;以及金属包装材料中的金属离子会迁移到所接触的食品中;纸类包装过于消耗资源,且其中的微生物残留以及造纸过程中的荧光剂残留都对人体存在危害。对此,研究者们提出的淀粉基包装膜更显优势,淀粉作为纯天然材料,资源丰富,近年来我国淀粉产量持续上涨,应用范围也在持续扩大,同时淀粉作为一种食品,不存在有毒有害物质,用于制备食品用包装膜更具安全性。淀粉基食品包装膜在保证较高机械强度的同时,维持着低透水性、透油性,应用在食品及调味品方面可防止内容物漏出,还可避免食物及调味料的吸湿受潮和外界污染,且其相较于普通包装具有遇水即溶的优点,在存装小容量调味料时体现出方便、快捷、卫生的优点,如在存放方便面中的调料包方面,可直接冲热水使用。还有研究将八角精油包埋至包装膜中,用于鲜切果蔬的保鲜,可有效抑制果蔬褐变。此外,柠檬酸作为一种调味品,协同山梨酸钾与淀粉所制备的可食性膜可有效抑制中温需氧菌、霉菌和酵母菌的生长。同时,酱油渣与淀粉共混干燥制膜工艺也有所报道,现如今食品安全问题颇受重视,对于包装的需求愈发严格,淀粉基包装膜的功能性也随之提高。本文综述了近年来国内外对于淀粉基包装膜的材料、制备工艺以及其应用效果,为淀粉基包装膜的研究提供了理论参考[1-8]。

1 淀粉基食品用包装膜材料

1.1 淀粉

淀粉是由α-D-吡喃葡萄糖构成的高分子碳水化合物,在自然环境下易分解为二氧化碳和水。目前应用较多的有玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉和绿豆淀粉等。淀粉来源广泛、价格低廉、绿色环保,无论是对环境污染还是社会经济都有正面影响,可见淀粉作为基础材料应用到包装膜的制备中具有很好的前景。淀粉从结构上分为直链淀粉、支链淀粉两种,直链淀粉呈线性,流动性更好,更容易形成致密的结晶,干燥后的淀粉网状结构更紧密。因此,直链淀粉含量占比大的淀粉膜抗拉伸效果好,杨氏模量高,氧气和水蒸气的通过率低,不易溶于水,不易酶解。由于品种、原料的种植环境不同,表现出的抗拉强度、断裂伸长率等性能会有所差异[9-10]。

1.2 辅助材料

仅靠单一的淀粉基材并不能制成食品包装,需与增塑剂、抗菌剂以及其他天然材料共用来改善淀粉基包装膜的性能[11-13]。

1.2.1 增塑剂

增塑剂有加强薄膜抗拉伸能力的作用,现如今使用率最高的增塑剂是甘油,其是一种有机物,能溶于水,对环境无污染,具有吸湿性。甘油可以使混合物分子间作用力下降,从而使聚合物的黏度下降,韧性更强。除甘油外,山梨醇、乙二醇都是淀粉常用的增塑剂,添加增塑剂的薄膜手感更柔软,伸长率更高[14]。

1.2.2 抗菌剂

为了更好地发挥包装的作用,研究者们发现可以在包装膜原料中加入抗菌剂来增强食品安全性,延长货架期和保质期。抗菌剂包括柚子籽提取物、氧化锌、纳米银、茶多酚、溶菌酶以及各类植物精油和多酚类化合物等。银离子类抗菌剂是使用最广泛的抗菌剂,有时还与铜离子、锌离子一同使用提高协同作用[15]。

1.2.3 其他天然材料

花青素是一种水溶性色素,具有抗氧化性能和抑菌性能。其常常存在于天然植物中,可在贮藏期间与食品产生的气体发生反应从而显色。随着pH的改变,花青素表现出来的颜色也随之变化,酸性环境下偏红,碱性环境下偏蓝,人们可通过包装膜呈现出来的颜色来判断食品状态[16]。

纤维素在自然界中分布广、含量多,对人体具有促消化、降血压、治疗糖尿病等有益作用,经过改性可与淀粉一同作为包装膜基材使用来提高包装膜的机械性能。通过化学和机械方法可以获得纳米纤维素,纳米纤维素按其形貌和制备方法可分为纤维素纳米晶体和纤维素纳米纤丝。添加了纳米纤维的包装膜不仅防水、防油,还有杰出的透气性。纳米纤维具有高强度、高反应活性、易降解、可再生等优点,添加到基材中可增强包装膜的抗拉强度[17-19]。

壳聚糖可用作固定酶的载体,具有较强的吸湿性、成膜性、吸附性等。在制备淀粉基包装膜的过程中壳聚糖一般以载体形式出现,但壳聚糖不易溶于水和有机溶剂,需通过物理、化学、复合改性等方法对其改性来改善自身缺陷。壳聚糖与抗菌物质以正负电荷相互吸引的方式结合,协同发挥抗菌作用,大幅提高抑菌效果[20]。

2 淀粉基食品包装膜的制备及应用

天然淀粉由于本身结构的特殊性,在应用上有所限制,如低透氧性、机械性能较差、易断裂、且亲水性太强,直接用来制备包装膜会表现出脆、易潮的情况。针对此问题,专家提出了改性淀粉的方法。淀粉的改性手段目前有化学改性、物理改性、酶法改性等。化学改性利用化学试剂与淀粉反应,引入新的官能团,使淀粉具有更好的性能。物理改性没有化学试剂的参与,通过物理手段改变其内部分子链结构、晶体结构,从而使得淀粉理化特性得到完善,应用更为广泛。改性后的淀粉作为基材,添加增塑剂、增强剂、抗氧化剂等添加剂,而后通过流延加热法或者浇铸法制得食品包装膜[21-22]。

2.1 化学改性淀粉基包装膜

淀粉从微观的角度来看是由众多葡萄糖基构成的环状结构大分子。淀粉分子中存在大量的羟基,这些羟基容易被其他官能团取代,从而改变淀粉的理化性质。化学改性淀粉的手段包括酯化改性、交联改性、氧化改性、复合化学改性等。

2.1.1 酯化淀粉基包装膜

酯化改性是指淀粉中的羟基和酸酐发生化学反应生成酯的过程,常用的酯化剂有辛烯基琥珀酸(OSA)、醋酸、柠檬酸等[23-24]。淀粉上的羟基被相应的酯化剂中固有的官能团所取代从而得到酯化改性淀粉,其在包装膜应用中的优势见表1。

杨斌等[25]采用辛烯基琥珀酸酯化玉米淀粉与纳米银组合,制备淀粉基包装膜,用于对牛肉的贮藏。贮藏过程中对牛肉的菌落总数、含水量、pH值等各项指标进行监测。分析后得出结论:由于其低透氧率、低透湿率等优势,牛肉的保鲜时间被延长至24 d。郭宗林[26]也使用辛烯基琥珀酸酐酯化后的马铃薯淀粉为基材,同时混合浓度为4%的沙棘渣提取物制备淀粉基薄膜。通过对贮藏13个月的牛肉干进行观察分析,對照普通塑料包装的牛肉干其菌落总数有显著降低,表明此薄膜可以有效延缓变质时间,同时减轻牛肉干的水分流失。除此之外,该材料薄膜的拉伸强度可达16.95 MPa。孙慧敏[27]同样以辛烯基琥珀酸淀粉酯作原料,以此制备皮克林乳液薄膜,搭载了肉桂精油作抑菌剂。试验表明,该薄膜具有优异的机械性能和阻隔性,较一般保鲜膜更安全,更能保证食品安全,货架期更长。瞿诗瑜等[28]采用醋酸酯化淀粉为基础材料制备高分子材料可降解薄膜,后续利用二甲基亚砜以及聚丁二酸丁二醇酯对其改性,经测试表明此种经改性后的材料生物降解率可达到70%,在食品包装中的应用价值较高,且相对于塑料可减少环境污染。Li等[29]旨在通过控制酯化淀粉的取代度来使塑化剂邻苯二甲酸二乙酯的迁移量控制在最低限度,以保证食品安全。实验结果表明,当取代度为1.81时,邻苯二甲酸二乙酯从包装向食品的迁移量最小。在使淀粉有效改性的前提下又避免了有害物质迁移的隐患。淀粉内部的羟基被酯化后,分子结构变松散,从而使水分子更容易进入,由此增强了淀粉的溶解度以及淀粉基包装的吸水性。同时,水分含量也会影响塑化剂与淀粉分子之间的作用,适量的水含量会帮助淀粉达到较高的拉伸强度,从而使以此制备的包装膜更有利于食物及调味品的保鲜。

2.1.2 交联淀粉基包装膜

交联改性淀粉是淀粉衍生物中的一种,指含有多元官能团的交联剂与淀粉分子中的羟基发生反应,使得多个淀粉分子通过氢键连接在一起,从而形成交联淀粉聚合物。常见的交联剂有三偏磷酸钠、三氯氧磷、氯化钙等。由于其空间呈网状结构,因此交联淀粉的结构紧密,抗拉伸强度、阻隔性等方面功能优异,见表2。

阴彤彤[30]用环氧丙烷作交联剂改性玉米淀粉,将交联玉米淀粉与大豆分离蛋白混合作为包装膜的基材,而后在其中添加了纳米TiO2和甘油,并将此包装膜用于圣女果保鲜,18 d后圣女果仍新鲜。刘雅云[31]以淀粉为成膜基材,三偏磷酸钠为交联剂改性交联淀粉,混合搭载有茶多酚的壳聚糖纳米粒子,制备包装膜。试验表明,该种包装膜具有很好的抗氧化性,同时对大肠杆菌具有一定的抗菌作用,且透明度得到了提高,但断裂伸长率有所下降。袁新福[32]选取羟丙基交联淀粉为基材,添加经十八烷基二甲基氯化铵改性的蒙脱土作添加剂,改性过程中以超声辅助,而后加入ε-聚赖氨酸盐酸盐作抑菌剂。实验结果表明,此淀粉基抗菌膜对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌有明显的抑制作用。天然淀粉经交联改性后具有紧密的三维网络结构,此结构可有效地将水与食物阻隔开;同时交联剂将分子间连接在一起,分子链变长,分子间相互作用增强,以此制备的包装膜具有优越的拉伸强度,但分子间的相对移动也因此受限,表现在包装膜较脆,断裂伸长率较低。

2.1.3 氧化淀粉基包装膜

氧化改性过程是指淀粉上C-2、C-3、C-6位上的羟基被氧化剂氧化成羰基、羧基或醛基。由于分子链断裂,淀粉结构改变,所以性质改变。常用的氧化剂有次氯酸钠、过氧化氢、高碘酸钠等,以此为基材制备的包装膜透明度高,抗拉伸强度高,且保鲜效果好,能够延长食品的保质期,见表3。

Martha等[33]采用次氯酸钠氧化改性木薯淀粉,制备可食性涂膜。经过多次试验得出,以浓度5%的氧化木薯淀粉为基材,向其中添加0.5%抗坏血酸、0.1%巴西棕榈蜡、甘油增塑剂和吐温80增溶剂,制备成涂膜悬浮液,涂抹于山药上观察变质速度。结果表明,此可食性涂膜可以使山药的颜色和亮度的持久度保持35 d,硬度保持42 d。李平等[34]以马铃薯淀粉为基材,次氯酸钠作氧化剂,除此之外加入了甘油,采用流延法制备包装膜。由分析实验结果可知,马铃薯淀粉经氧化后,黏度降低为866 mPa·s,透明度提高到96.6%,平衡含水率降低为10.71%,阻隔性也明显提高。使用氧化改性马铃薯淀粉制备的包装膜,其拉伸强度达到了21.998 MPa,是原淀粉基包装膜的两倍。

董增等[35]使用高碘酸钠作氧化剂改性木薯淀粉。将氧化木薯淀粉溶液与海藻酸钠溶液以6∶4的比例混合作包装膜的基材,而后添加了甘油、硬脂酸,最后塑料板流延成膜。以此制备的包装膜抗拉伸强度、断裂伸长率、吸光度和透气性都比较优异。林兆云等[36]使用玉米淀粉和纤维素纳米晶体一同作包装膜基材,二者都用次氯酸钠进行氧化。而后与聚乙烯醇和甘油流延成膜,包装膜抗拉伸强度提高。将混有一定量纤维素纳米晶体的玉米淀粉氧化后,混合聚乙烯醇和甘油流延成膜。试验表明,当纳米纤维晶体的添加量为0.5%时,在透明度和热稳定性两方面最优,透明度可达 0.66,随着纳米纤维晶体添加量达到3%,此时拉伸强度达到11.89 MPa 。郭伟茜[37]也选择了氧化淀粉,混有羧甲基纤维素钠、甘油以及应用较多的抗菌剂纳米银复合制备保鲜膜。通过SEM观察该膜较光滑平整,结构较致密,通过DSC观察该膜热稳定性较好。孙玥[38]利用次氯酸钠对山药淀粉进行改性,而后用改性的山药淀粉固载茶多酚,再通过流延法制备成可食性淀粉基抑菌膜。利用草莓试验此膜的抑菌效果,试验结果表明,该膜可有效抑制食品表面细菌的繁殖速度,且避免了营养物质大量流失,保证口感和质量。淀粉颗粒经氧化反应后变得更小且分布更均匀,使得氧化淀粉包装膜具有更加均一致密的结构。在淀粉分子内部引入了羧基和羰基,易与淀粉的羟基形成氢键,从而使拉伸强度增大;同时,由于强极性基团羧基的生成,使得以此制备的包装膜的水溶性增加,淀粉中的亲水基团随羧基含量的升高也随之升高,因此水蒸气透过率提高。并且此膜制备材料具有可食性,可直接涂抹在食物上使用。

2.1.4 复合化学改性淀粉基包装膜

复合化学改性是指两种及两种以上改性方式同时作用于淀粉,复合改性较其他方法制备过程略复杂,但制备的包装膜的抑菌效果非常突出。贾雪[39]采用普鲁兰酶酶解淀粉和羟甲基醚化淀粉混合作基材,而后添加了柠檬酸和抗菌剂ZnO-壳聚糖,最后利用溶液流延法制备玉米淀粉基薄膜。此方法制备的淀粉基薄膜透气性略低,但阻氧能力强,在抗菌方面对金黄色葡萄球菌的抑菌率高达91.2%。该方法由于成本高且技术停留在实验室阶段,未能大规模使用,该薄膜在食品工业中的应用还有待开发。张露珍[40]也采用普鲁兰酶对淀粉进行了处理,再利用十八烷基三氯硅烷-正己烷改性,所得的改性淀粉作基材,而后添加碳酰胺和甲酰胺作增塑剂,淀粉纳米晶和氧化锌纳米晶作增强剂。研究结果表明,采用此方法制备的包装薄膜有较高的拉伸强度,可达8.9 MPa,透明度达到86.9%,透水、透油率升高,添加了增強剂的马铃薯淀粉薄膜的降解率可达90.7%。Peighambardoust等[41]也用到了氧化锌,和其他两种金属纳米颗粒一同制备包装膜。将银、氧化锌、氧化亚铜纳米颗粒加入到淀粉乳中和甘油一同油浴加热,最后用溶液浇铸法制备淀粉基复合膜。对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行微生物检测。试验表明,氧化锌和银纳米颗粒具有吸收紫外线的功能,氧化锌对大肠杆菌的抑菌效果显著,氧化亚铜则起到了改善机械性能的作用,3种金属纳米颗粒具有协同效应。彭娟[42]采用乙酰化纳米纤维素和木薯淀粉作为包装膜基材,添加了乳酸链球菌素作抗菌剂。乳酸链球菌素的加入虽使包装膜的机械性能、透光度和耐热能力略有下降,但抑菌效果大幅提升。Chawla等[43]将淀粉基乳链菌肽可食性薄膜、纳他霉素薄膜与MAP聚合成一个复合膜,抗菌效果显著,主要体现在对蜡样芽孢杆菌和黑曲霉的抑制。以甜品作样品,保质期由原来的21 d延长到了42 d。复合改性淀粉制备的包装膜抑菌效果最显著,但制备过程较繁琐,大量生产的条件较高。复合改性大多先采用酶解的方法打开淀粉分子链,使更多的活性羟基暴露出来,后续再加入抗菌剂、交联剂等,较大程度地提高了保鲜效果,大幅度地延长了食品的保质期。不足之处就是酶的使用要求高,过程较繁琐,耗时长。

2.2 物理改性淀粉基包装膜

淀粉的物理改性是指采用热液处理、超声波、辐照、挤压等物理手段来改变淀粉内部晶体的结构,改变分子排列顺序,从而改变理化性质。物理方法改性淀粉的操作简易有效、绿色环保。

2.2.1 热处理改性淀粉基包装膜

热处理是淀粉处理手段中最常见的工艺,经过热处理后淀粉的颗粒形貌以及结晶结构会发生改变,从而性质也改变,淀粉在高温下发生溶胀、分散形成均匀糊状溶液,称为淀粉的糊化。原淀粉不溶于水且易老化回生,作为原料制成的膜抗拉强度低,易断裂,而糊化后的淀粉易溶于水,机械性能有所提升。Zhao等[44]采用了一种亚临界水技术针对李斯特菌的抑制研制包装膜,以木薯淀粉为基材,分别添加了没食子酸、壳聚糖、香芹酚3种抑菌剂,而后加入甘油和水一同放入亚临界流体反应器,以此方法制备包装膜。实验结果表明,相比之下没食子酸的抑菌效果并不理想,而壳聚糖和香芹酚对李斯特菌有较强的抑制作用,在4周内完全抑制细菌生长。Fonseca-García等[45]首先加热搅拌玉米淀粉溶液至50 ℃,而后加入壳聚糖继续加热搅拌到85 ℃,保持 5 min,充分糊化。使用真空泵排出气泡后倒模制成包装膜。试验表明该方法制备的包装膜在阻隔水蒸汽方面和力学性能较优异。

Souza等[46]将淀粉乳糊化,而后加入甘油、抑菌剂与皮克林乳液和纳米纤维素一同采用流延法制备热塑性淀粉基薄膜。Jha[47]也采用糊化的方法,首先将玉米淀粉加蒸馏水,壳聚糖溶于醋酸进行糊化。而后还添加了纳米黏土、甘油来提高热稳定性和抗拉伸性能,山梨酸钾作为抗菌剂。试验表明,山梨酸钾、葡萄柚籽提取物对黑曲霉的抑制效果显著,将其应用于面包的贮藏实验,可使面包保存20 d。该薄膜具有高结晶度、低亲水性、高力学性能和良好的热稳定性、环保性。与其他薄膜相比表面更均匀。Lee等[48]采用绿豆淀粉制备可食性涂层,绿豆淀粉中的支链淀粉含量高达30%~45%,可形成紧密且有黏性的薄膜。首先将绿豆淀粉溶液糊化,而后先后加入瓜尔胶、甘氨酸、葵花籽油和柚子籽提取物。葵花籽油作疏水剂,起到延缓老化的效果。柚子籽提取物作抗菌剂,对蜡样芽孢杆菌和桔青霉的抑制效果显著。试验中将该可食性涂膜应用于米糕中,分析数据得出结论,此涂膜可延缓米糕变硬和结晶的速度,降低失水率,可应用于保证食品的质量和安全。陈杰[49]提出采用热压法制备纸塑复合材料,向热塑性淀粉薄膜中添加微晶纤维素来提高抗拉、抗撕裂强度,添加光电因子石墨烯量子点来增加导电性能。试验表明,该方法制备的淀粉基复合薄膜改善了易回生、脆性高、水溶解率低的缺點,具有优越的机械性能、热稳定性、吸湿性、水溶性。对淀粉进行热处理,会提高淀粉分子中的直链淀粉含量,使其在水中的溶解度升高;结晶区的结构更均匀、稳定;淀粉链分子之间的相互作用力较强,以此制备的薄膜热稳定性较高。向淀粉乳中加入的增塑剂可提高薄膜的拉伸强度;抗菌剂可有效延缓食品的腐败速率,延长保鲜时间。

2.2.2 辐照改性淀粉基包装膜

辐照是指利用特性波长或强度的电磁波、射线产生电子、离子、光子、紫外线、伽马射线等活性粒子并将其能量作用于材料表面或内部。严雨婷等[50]通过实验证实了辐照处理对淀粉的结构以及理化性质会产生影响,证实了辐照会帮助酯化剂进入到淀粉颗粒内部。廖娟等[51]采用了60Co-γ射线修饰玉米淀粉。结果表明,该操作可使所制备的薄膜表面更均匀,力学性能可达国标。Kanatt[52]采用了辐照技术,将辐照淀粉与明胶以2∶1的比例混合,以甘油为增塑剂,采用浇铸法制成淀粉基薄膜。试验结果表明,辐照方法制备的薄膜的溶胀量和水解度低于其他薄膜,溶解度和透光率高于其他薄膜,具有改善微生物品质和降低腐败程度等效果。辐照可以破坏淀粉分子内部以及淀粉分子与淀粉分子之间的氢键,使得淀粉颗粒变小,致使淀粉分子的流动性增强;淀粉经辐照后直链淀粉含量降低,使淀粉乳黏稠、透明。以此可见,辐照改性淀粉更适用于制备对透明度需求较高的包装膜。

2.2.3 超声波改性淀粉基包装膜

超声波根据频率可分为功率超声波、高频超声和诊断超声。在轻工业手工业中,超声波的应用范围可涉及清洗、均质、杀菌等方面。同时也可应用到淀粉改性中,经过超声的淀粉颗粒分子量减小,且具备改性时间短、操作简易、绿色环保等优势。Kirsh等[53]研究了超声波处理在淀粉基包装材料制备过程中的影响。以热塑性淀粉、聚乙烯、桦树皮提取物为主要原料,桦树皮提取物有抗菌作用,聚乙烯的添加可以提高包装材料的透气性,在挤压过程中采用超声波处理。试验结果表明,超声波处理后的淀粉基包装中添加剂分布更均匀,延长了货架期。Liu等[54]在制备淀粉-聚乙烯醇复合膜过程中添加了氧化锌、茉莉花提取物、肉豆蔻油,制备pH智能传感包装材料。茉莉花提取物可根据pH变化表现出不同的颜色,肉豆蔻油具有抗菌、抗氧化、止泻和抗癌等作用,但用量需谨慎。该包装材料阻水、阻紫外线和抗菌效果显著,力学性能也较好,具有广阔前景。经超声波处理过的材料更透明、更具流动性;所添加的增塑剂、抗菌剂等添加剂在包装膜中的分布更均匀。从而以超声波改性淀粉为基材的包装材料其断裂伸长率相应地有所提高,且抗菌物质可更好地发挥作用,使得抗菌能力提高;此外,在生物降解方面有用时短、高效的优点。

3 结语

淀粉具备绿色无毒、易降解、生物相容性好等优点,在制备包装膜领域展现出巨大的潜力。淀粉基包装膜与传统包装相较,由于搭载了抑菌材料,其对于食品及调味品的保鲜效果要优于传统包装,由此可以减少防腐剂、干燥剂的使用,更有益于食品的安全保障。淀粉分子中含有羟基基团,易于进行化学改性,依据所包装的食品及调味品需要的条件,选择相应的改性方式制备淀粉衍生物,拓宽淀粉在包装领域的应用范围,为提升食品及调味品的保鲜贮藏奠定了基础。随着研究的愈加深入、技术的愈加成熟,淀粉基包装膜会成为大势所趋,淀粉在未来的研发中,不仅可作为包装膜材料,还会有更广阔的发展前景。

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