食品复合软包装阻光性能评价方法的研究进展

邬帅帆

上海太太乐食品有限公司（上海 201812）

复合软包装是指采用粘合、挤出、涂布等工艺技术，将两种及以上的不同材质基材薄膜进行复合制造的柔性包装材料[1]。复合软包装的形式在食品领域应用非常广泛，主要起到了在保质期时间内对内装产品的保护作用。对于复合软包装材料而言，其阻隔性能与薄膜的拉伸强度、热封强度等指标同样重要，直接影响到产品的品质。食品包装材料的阻隔性能对于内装的产品起到双向屏蔽的作用，既能防止内容物的渗出、防止产品香气的散失、防止产品水分的流失等，又能阻止外界微生物的侵入、阻止过多湿气的进入、阻止不必要的氧气渗入、阻止光线的照射等[2]。因此复合软包装材料的阻隔性能就成为评价包装对于产品保护能力的重要指标。现阶段食品用包装材料的相关标准中已经对材料的阻湿性能和阻氧性能明确了相应的检测方法和限量指标，但是材料阻光性能的评价方法仍然不够完善，例如GB/T 28118—2011《食品包装用塑料与铝箔复合膜、袋》[3]、BB/T 0030—2019 《包装用镀铝薄膜》[4]、GB/T 41168—2021《食品包装用塑料与铝箔蒸煮复合膜袋》[5]中未对包装材料的阻光性能进行限定和检测指导。但是一部分食品对于包装的光线屏蔽作用有很大需求，例如：油脂含量较高的食品需要屏蔽光线，防止氧化腐败的发生；有色食品需要屏蔽光线，防止食品在保质期内发生褪色、变色的情况；具有保健作用的功能性食品需要阻隔光线，保证产品功能的有效性等。

因此文章筛选比较了可用于评价食品复合软包装阻光性能的相关指标及相应的检测方法，对相关指标及检测方法的概念描述、适用范围、研究进展等进行了综述，以期对相关指标需求提供指导和参考，进一步弥补食品包装行业的相关空白。

1 透光率

评价包装材料阻光性能强弱最常用的一种方法就是检测材料的透光率数据。包装行业相关国家推荐标准或行业推荐标准：GB/T 21302—2007《包装用复合膜、袋通则》[6]、GB/T 40266—2021《食品包装用氧化物阻隔透明塑料复合膜、袋质量通则》[7]、GB/T 28117—2011《食品包装用多层共挤膜、袋》[8]、GB/T 10004—2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》[9]、BB/T 0041—2021《包装用多层共挤阻隔膜》[10]，均推荐采用GBT 2410—2008《透明塑料透光率和雾度的测定》[11]的方法测定包装材料的透光率数据，以此评价包装的阻光性能。透光率是指透过试样的光通量与射到试样上的光通量之比，一般用百分数表示。因此透光率数据可以很直观地反映光线透过介质的能力，反而言之，也就反映了包装材料阻隔光线的能力。透光率的取值范围为0～100%，如果光线被材料全部阻隔，则透光率为0，如果光线全部透过材料，则透光率为100%。因此材料的透光率数据越大，说明材料的阻光性能越低，而如果材料的透光率数据越小，则说明材料的阻光性能越强。检测透光率的方法可以采用雾度计法或者分光光度法，光源应符合国际照明委员会（CIE）1931年标准比色法测定要求的C光源或A光源，用积分球收集透过试样的光通量，试样的大小应该覆盖住积分球的入口窗，稳定检测同一个样品的3个试样，取平均值作为结果，精确到0.1%。透光率按式（1）计算。

式中：Tt为透光率，%；T2为通过试样的总透射光通量，Lm流明；T1为入射光通量，Lm流明。

陈延安等[12]通过表征材料的透光率数据，研究了不同类型聚丙烯、弹性体和滑石粉填充对材料光学性能的影响，结果表明聚丙烯的类型和含量变化对材料的透过光率、雾度、光扩散系数都有明显的影响，无规则共聚聚丙烯具有较高的透光率、较低的雾度以及较低的光扩散系数。刘敏等[13]通过表征PET薄膜的透光率等数据，研究了厚度以及拉伸对于PET薄膜光学性能的影响，他们认为厚度是影响PET薄膜光学性能的因素之一，随着厚度的增加，薄膜透光率降低、雾度上升，而双向热拉伸会提高薄膜的光学性能，PET薄膜经过拉伸后，可以提高透光率、降低雾度。

2 光密度

光密度的检测方法经常应用于镀铝薄膜或珠光膜包装上，用来表征镀铝薄膜上镀铝层的厚度或材料的遮光能力。因为真空镀铝薄膜上镀铝层非常薄，通常只有25～50 nm，因此不能用常规的测厚度仪器检测镀铝层厚度，而会采用光密度的概念来表示。光密度是入射光与透过介质的光比值的对数或者说是光线透过率倒数的对数。光密度是一个对数值，没有量纲单位。光密度按式（2）计算。

式中：OD为光密度；T为透射光与入射光的比值。

因此可以看出，光密度的数据与透光率是呈反比的，如果材料的光密度越大，说明材料的透光率越低，材料的阻光性能越强，而如果材料的光密度越小，说明材料的透光率越高，材料的阻光性能越弱。光密度＞2.5的镀铝薄膜材料具有优良的阻隔性能，常用于包装食品、调味品以及其他光敏感食品等。包装印刷领域中，通常光密度的检测由光密度仪完成，光密度仪是基于分光光度法，检测一定波长范围内的光吸收度，通过所得透过率，经换算得到光密度。

梁现峰等[14]认为光密度是高阻隔镀铝型BOPP薄膜的重要性能指标，光密度可以有效地反映镀铝薄膜的镀铝层厚度与均匀性，并且与镀铝膜的阻光性相关，但是我国的相关标准BB/T 0030—2019《包装用镀铝薄膜》中只对材料的阻湿性能做出了限定要求，并未对光密度进行明确要求，从而导致国内生产的很多BOPP镀铝膜的阻隔性不高，不能适用于高阻隔要求的食品、药品包装。

3 光谱透射比

光谱透射比是指在一定波长光谱范围内，光线透过被测物体的光通量与入射光通量之比。因此光谱透射比表征的是光线透过包装材料的强弱能力，也就是包装材料的阻光性能。光谱透射比数据越大，说明材料的阻光性能越低，而如果光谱透射比数据越小，则说明材料的阻光性能越强。按照光线波长范围的分类，光谱透射比又可以细分为紫外线透射比（波长300～380 nm）、可见光透射比（波长380～780 nm）、太阳光透射比（波长300～2 500 nm）。一般采用分光光度计测量材料的光谱透射比，分光光度计配备固体样品支架以及积分球作为检测器，在选定的波长范围内采集光波的透过率数据，在经过计算得到相应的光谱透射比数据，其中紫外线透射比按式（3）计算。

可见光透射比按式（4）计算。

太阳光透射比按式（5）计算。

式（3）～（5）中：Tuv为试样的紫外线透射比；Tvis为试样的可见光透射比；Tsolar为试样的太阳光透射比；λ为波长；t(λ)为试样的光波透过率数据，由分光光度计测得；Uλ为光波辐射相对光谱分布，引用自ISO 9845—1：1992；Δλ为波长间隔。

光谱透射比表征方式的优势在于：可以根据数据的采集范围，分别评价包装材料紫外线、可见光或者太阳光的透射比，针对不同产品的阻光需求，可以更加精确地评价包装材料的光线阻隔性能，但是光谱透射比的表征方式需要大量后期的数据计算。李锦花等[15]采用紫外线透射比数据评价了透明食品包装材料抗紫外线的能力，他们认为紫外线透射比可以反映包装材料对于食品的紫外线防护能力，并可以按照数据的大小对于包装材料进行排序分类，通过老化光照实验验证评价方法的可行性和可靠性。

4 结语

文章筛选比较了可用于评价食品复合软包装阻光性能的相关指标及相应的检测方法，对相关指标及检测方法的概念描述、适用范围、研究进展等进行了综述。其中透光率的概念在食品包装行业已经有一定范围的应用，检测方法也比较成熟可靠，适合用于包装材料阻光性能的基础评价，但是透光率指标在光波范围划分、检测精密度方面也存在局限性。光密度的概念在镀铝薄膜和珠光薄膜领域已经有相关应用，光密度的概念本质上与透光率有着紧密的联系，因此两者的数据存在着逻辑联系，可以通过计算互相转化。光谱透射比指标的优势在于：可以根据数据的采集范围，分别评价包装材料对于紫外线、可见光或者太阳光的阻隔能力，可以很好地满足产品阻隔光线范围的细分需求。另外，光谱透射比检测方法的精密度较高，适合在透光率指标的基础上进一步的阻光性能的精细比较。