食品包裝用的抗菌保鮮膜的應用研究

1、隨著人們對健康和身體保健的關(guān)注,希望食品加工中盡量減少化學添加劑。這對從加工產(chǎn)地流通到銷售市場的食品儲存的安全和質(zhì)量提出新的挑戰(zhàn),要求出售的食品不但新鮮且容易儲存。當前隨著加工、運輸、貯存一體化技術(shù)的大規(guī)模發(fā)展,商品的流通擴展到世界各地。因此食品的保存不僅需要維持一定的貨架壽命,而且還需要營養(yǎng)新鮮。對于用薄膜包裝食品,若在膜中加入抗菌劑,能有效地抑制食品表面的微生物生長,且不需要低溫冷藏技術(shù)。這樣既可以節(jié)省能源,也可降低食品的銷售成本。1食品包裝抗菌膜的類型1熱壓抗菌膜。在成膜時將抗菌劑添加到包裝薄膜中,使抗菌劑和薄膜結(jié)合為一體。所用的抗菌劑必須能承受高溫,在加熱到高分子的熔融狀態(tài)時抗菌劑不會

2、分解而失效。制備復合型抗菌膜,膜的最外層必須是高阻隔性材料,才能使釋放出的抗菌劑不溢出密封的包裝體系。2涂布抗菌膜。將抗菌劑涂刷在包裝膜材料上,包裝材料成為抗菌劑的載體。3可食性涂層抗菌膜。由多糖、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)物質(zhì)制備而成,能生物降解、可食,具有生物相容性、外表美觀、阻隔氧氣的優(yōu)點。例如用含有有機酸的藻酸鹽涂覆牛肉表面實現(xiàn)牛肉的抗菌保鮮。4天然高分子抗菌膜。將pediocin或者nisin固定在纖維素膜上制成的抗菌膜,能夠完全抑制單細胞的李斯特氏細菌,這種技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化。2抗菌包裝體系活性包裝(activepackaging最初是歐洲(fairprojectct984170定義的,其活性

3、含義包括具有以下功能:抗菌、除氧、除濕,除乙烯、乙醇等氣味?？咕b是活性包裝的一種形式,抗菌包裝系統(tǒng)可分為如下幾類。2.1外包裝/內(nèi)裝食品的體系固體或者低粘度的液體食品直接與包裝材料接觸,例如熟食肉制品和真空包裝的食品。食品與外包裝之間沒有頂部空間,在此包裝體系中,抗菌劑直接添加在薄膜中;在擠出機擠時加入抗菌劑,缺點是抗菌劑不在膜的表面,不能完全發(fā)揮作用,并且會降低薄膜的透明度,改進的方法是采用多層膜,使抗菌劑在最內(nèi)層(熱封層,但是要考慮抗菌劑的熱穩(wěn)定性和與包裝材料的相容性。2.2外包裝/包裝內(nèi)食品頂部的空間/食品體系此體系適于軟包裝例如杯子或者紙盒包裝的食品。加入的高活性抗菌劑在頂部空間進

4、行擴散,不僅殺滅食品表面的細菌,而且抑制包裝空間中的微生物。體系中的抗菌劑位于頂部空間,不和食品直接接觸,使得抗菌劑不易擴散進入食品中,保障食品的安全衛(wèi)生。2.3抗菌劑固定在包裝材料上把抗氧化劑或者防腐劑甚至功能性基團(如胺基固定在高分子材料上,有效的抑制食品表面的微生物,適于表面比較容易腐敗的食品。所用的抗菌劑可以是非食品等級的,也不要求具有揮發(fā)性。這樣選用抗菌劑的范圍就擴大了,根據(jù)所包的食品的要求選用需要的抗菌劑。2.4控制釋放理論模型體系該理論主要應用在藥品的緩釋研究上,滲透劑擴散到藥的硬殼溶脹分解大分子然后釋放藥到外部的液體溶劑中。在食品包裝上也出現(xiàn)控制釋放的研究,抗菌劑從膨脹型薄膜中

5、釋放的動力學的原理是:水進入薄膜后,薄膜中的抗菌劑就會從薄膜進入水中,用此法模擬抗菌劑在食品中釋放的動力學模型。對于膨脹型薄膜,建立釋放抗菌劑的數(shù)學模型包括兩個部分,水的吸收動力學和抗菌劑從膜體中釋放動力學。水的吸收動力學是通過定期稱重來表征的,即表征溶脹動力學直到達到平衡,溶脹結(jié)束;活性抗菌劑釋放動力學是用高性能液相色譜法進行測量。2.5直接在食品中添加抗菌劑將尼生素(nisin等fda允許在食品中使用的抗菌劑直接加入食品中,其被列為食品添加劑。3在食品包裝上應用的抗菌劑3.1山梨酸鉀抗菌劑在薄膜中的擴散性和抗菌性的關(guān)系是:抗菌劑擴散越慢,薄膜的抗菌效果越好。山梨酸鉀在生物薄膜中滲透性低,利

6、用甲基纖維素作為山梨酸鉀抗菌劑的載體,可制備性能優(yōu)異的抗菌薄膜。在pema中加入安息香酸和山梨酸,可制成抗菌效果良好的抗菌薄膜。3.2尼生素(nisinnisin是一種天然抗菌劑,是核蛋白體合成的縮氨酸,含有特殊的氨基酸和羊毛硫氨酸。nisin具有光譜抗菌性,能抑制食品產(chǎn)生微生物病原體,對抑制梭菌和肉毒桿菌的生長有特別的效果,可應用在牛奶、雞蛋、蔬菜、魚、肉、飲料、谷物產(chǎn)品的抗菌上。但nisin是選擇性革蘭氏陰性細菌,對革蘭氏陽性細菌不起作用。乙二胺四乙酸(edta是一種螯合劑,能作用于革蘭氏陽性細菌,把edta與nisin 螯合后制備上述薄膜,能夠增強nisin殺滅革蘭氏陽性細菌的效果。3.

7、3imazalil(一種反霧劑除了用生物高分子材料作為儲存和釋放抗菌劑的載體,還可以使用合成膜,把imazalil加到低密度聚乙烯(ldpe中實現(xiàn)水果、蔬菜以及奶酪的抗菌,國外有科學家用反霧劑imazalil抑制奶酪表面的酸敗。3.4葡萄籽的提取物(gfsegfse是從自然植物中提取得到的一種天然抗菌劑,能抑制多種微生物的生長,具有廣譜抗菌性。其活性抗菌成分是triclosan和安息香酸甲基-p羥基,目前已經(jīng)研制出gfseldpe抗菌膜用于卷萵苣和大豆苗的包裝。3.5溶解酵素(iysozymeiysozyme是一種天然縮氨酸蛋白質(zhì)抗菌劑,肽聚糖中的n-乙?；谒?n-乙?；咸烟前分g通過1

8、-4糖苷鍵連接而具有酶活性。溶解酵素可以固定在包裝材料上抑制革蘭氏陽性細菌的生長,但是活性不是太高。3.6其它的抗菌劑及其應用除了上述抗菌劑,還有無機抗菌化合物triclosan(2,4,4三氯-2羥基聯(lián)苯醚,目前已經(jīng)在牙膏、漱口水、化妝品上有應用,具有廣譜抗菌性,毒性低,可與食品表面接觸。另外有機酸及其鹽、殺真菌劑、pediocin、苯菌靈、抗生素和酶等也都可以應用在抗菌薄膜中。目前國內(nèi)也有通過研究抗菌沸石來發(fā)展抗菌薄膜。4歐盟關(guān)于抗菌包裝的法規(guī)活性抗菌物質(zhì)(由一種或者多種物質(zhì)組成通過化學或生化的方式來破壞、阻止、抑制控制有害物質(zhì)的量?；钚晕镔|(zhì)要應用在與食品接觸的包裝材料上,必須要保證其安全

9、性:1遷移的發(fā)生機率只是偶然存在的;2對食品的保護不同于防腐劑的作用;3既要除掉與食品接觸的包裝材料表面的細菌,也要殺滅抑制活性物質(zhì)起作用的微生物;4加入的物質(zhì)不能影響食品的衛(wèi)生性。如果不滿足2,則認為是直接添加的食品添加劑;5加入的抗菌劑不可避免會遷入到食品中,要對遷入食品的量進行控制。當然很難有一個嚴格的界限來證明抗菌劑只是在包裝材料上起抗菌作用而對食品沒有影響?？梢园巡牧舷胂蟪梢粋€蓄水池,不斷流出物質(zhì)作用于與包裝材料相接觸的食品?？咕κ称返目咕饔?抗菌劑緩慢釋放到抗菌膜的最內(nèi)層,膜的內(nèi)層上聚集的抗菌劑與食品表面作用實現(xiàn)抗菌,把添加劑直接加到食品中,很快微生物大量減少,但沒有長期效用

10、?？咕鷦┑尼尫乓惨芎玫目刂?否則會對食品產(chǎn)生危害。關(guān)于抗菌包裝的相關(guān)法規(guī),沒有現(xiàn)成的標準可以參考,目前大部分研究還都處于理論研究和實驗室研究階段,還不能實現(xiàn)真正意義上的工業(yè)化,在不遠的未來,成功實現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),需要進一步制定專門的抗菌包裝法規(guī)。5結(jié)語抗菌劑用在食品包裝材料上,不可避免要與食品相接觸,因此使用時必須要考慮相關(guān)的食品法規(guī)。選擇抗菌劑需要考慮的因素有:生產(chǎn)加工中的熱穩(wěn)定性;對薄膜透明度的影響以及是否會對薄膜色澤產(chǎn)生影響;與塑料本身是否相容;是否會和其它添加劑發(fā)生作用;是否有不良氣味;在農(nóng)業(yè)上還要考慮是否會對植物產(chǎn)生危害。另外,還必須符合相關(guān)的國內(nèi)外食品法規(guī)?？咕鷦┱_應用就可以有效地減少食物變質(zhì)引起的疾病爆發(fā),提高食品的安全性,保證被包食品的品質(zhì)。因此,有必要加快食品包裝領(lǐng)域保鮮膜的研究開發(fā),以滿足整個食品工業(yè)的發(fā)展需求。最近,作者在從事超臨界技術(shù)制備保鮮膜的研究。以超臨界co2作為反應介質(zhì),把高分子食品包裝材料pe膜及小分子抗氧化劑加入到超臨界反應釜中,控制一定的溫度(>31.1、壓力(>7.38mpa,使co2達到超臨界狀態(tài),在此狀態(tài)下,3種材料在反應釜中作為一個體系,該體系可分為兩相,即被超臨界co2溶脹的聚合物相和