熱敏性可食內(nèi)包裝膜及可熱封性關(guān)鍵技術(shù)研究

鐘 耕 鞏 橋 徐小青 孟凡冰

前言

可食性環(huán)保包裝材料將引領(lǐng)食品包裝產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。食品安全問題成為全球共同關(guān)注的話題之一。而食品包裝是現(xiàn)代食品工業(yè)的最后一道工序，它起著保護(hù)、宣傳和方便食品儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、銷售的重要作用。所以，食品包裝已經(jīng)成為食品不可或缺的一個(gè)重要組成部分，對(duì)食品質(zhì)量和安全產(chǎn)生直接或間接的影響。它不但危害消費(fèi)者的身體健康，而且影響我國(guó)整個(gè)食品包裝業(yè)甚至是食品工業(yè)的健康發(fā)展。食品包裝與食品安全有密切的關(guān)系，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，越來越意識(shí)到塑料包裝使用不當(dāng)所造成“白色”污染，有的材料食品包裝容易產(chǎn)生有害的氣體和異味，對(duì)人體有一定毒害作用。

當(dāng)前，可食性包裝是世界食品工業(yè)新科技發(fā)展的主要趨勢(shì)，它已涉及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。由于可食性包裝功能多樣，無害環(huán)境，取材方便，可供食用，因此發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相研制開發(fā)，新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，發(fā)展前景廣闊。

1.1 可食膜的定義

可食膜是以可食性天然生物大分子物質(zhì)（如多糖、蛋白質(zhì)、脂類等）及其衍生物為主要基質(zhì)，輔以可食的增塑劑、增強(qiáng)劑，經(jīng)過混合、加熱、加壓、涂布和擠出等方法，使各成膜劑分子間相互作用，經(jīng)干燥后形成一種具有一定力學(xué)性質(zhì)和功能特性的薄膜，可普遍用于食品和藥品的包裝。

1.2 可食膜的種類

根據(jù)制備可食膜基質(zhì)材料的化學(xué)類別，可將其分為多糖類、蛋白類和脂質(zhì)類可食膜，由其中兩種或兩種以上聯(lián)合使用制備而成的稱為復(fù)合膜。在實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)各成膜材料的性能特點(diǎn)和產(chǎn)品包裝的要求，通過成膜基質(zhì)的選擇、處理、配比，采用適宜的制備工藝和條件，獲得實(shí)用性高的可食膜。表1為常用的可食膜材料。

1.3 多糖類可食膜的優(yōu)點(diǎn)

多糖是由醛糖和（或）酮糖通過糖苷鍵連接在一起的多聚物，是構(gòu)成生物體的十分重要的有機(jī)化合物，廣泛存在于動(dòng)物，植物和微生物體內(nèi)，是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。多糖的種類各異，資源豐富，來源廣泛，因其安全，無毒，具有可再生，與人體親合力強(qiáng)，可生物降解等獨(dú)特理化特性，已越來越受到食品與藥物學(xué)家的重視。多糖在生物學(xué)上的重要意義也決定了其在食品，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。大量研究表明，多糖是一類重要的生物活性物質(zhì)，具有多方面的生物活性和保健功能，可以作為各種藥物和保健品的有效成分，對(duì)于預(yù)防和治療包括癌癥在內(nèi)的多種疾病都有巨大的潛力。隨著對(duì)多糖研究的深入，對(duì)多糖結(jié)構(gòu)，活性功能的進(jìn)一步了解，多糖作為食品，藥品基料的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。特別是近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和大眾綠色消費(fèi)意識(shí)的增強(qiáng)，以多糖為基料的可食性包裝已成為世界食品工業(yè)科技發(fā)展的一種趨勢(shì)，也是食品包裝業(yè)未來發(fā)展的主要方向。而在藥品的包裝上，多糖可食性膜作為膠囊包裝及片劑藥的被膜包裝應(yīng)用也較多，研究開發(fā)可食性包裝材料已受到國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注，是目前發(fā)達(dá)國(guó)家食品、藥品包裝行業(yè)的一大熱點(diǎn)。

表1 可食性生物聚合膜材料

多糖呈特殊的長(zhǎng)鏈螺旋分子結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，適于各種儲(chǔ)存環(huán)境并可長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存，是較早研究并在食品中應(yīng)用的一種可食膜。多糖膜的成膜材料大多來源于農(nóng)產(chǎn)品或海洋生物，資源豐富且價(jià)格低廉，具有較強(qiáng)的開發(fā)潛力和良好的應(yīng)用前景。在眾多的天然多糖材料中，魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan, KGM）不僅具有良好的成膜性能，而且具有減肥、降血脂、降血壓等功能，是一種優(yōu)良的食品基料。利用這些特性,可將其制成普通水溶性膜、耐水耐高溫膜和熱水溶性可食膜。

1.4 葡甘聚糖可食膜

魔芋是我國(guó)西南山區(qū)主要特色經(jīng)濟(jì)作物之一。天然KGM特殊的分子結(jié)構(gòu)使其具有多方面的生理活性和和功能性質(zhì)。KGM具有良好的成膜特性，單一的KGM溶膠脫水干燥后即可形成強(qiáng)度與PVC薄膜相當(dāng)?shù)目墒衬?。以KGM為制膜基料的可食膜機(jī)械強(qiáng)度和舒適感明顯優(yōu)于其他膜材料，整個(gè)生產(chǎn)過程綠色環(huán)保，具有可降解、抗菌性等特點(diǎn)。而且KGM可食膜兼具可印刷性，可以制成新型食品、藥品的可食性包裝膜，利于拓寬應(yīng)用范圍。并且，KGM是一種優(yōu)良的膳食纖維，能夠促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，清潔體內(nèi)垃圾，對(duì)人體具有生理保健功能，對(duì)消費(fèi)者十分有益。

以天然KGM優(yōu)良的成膜性能為切入點(diǎn)，針對(duì)目前KGM可食膜應(yīng)用于方便食品包裝袋最為突出的熱敏性能差的缺陷，針對(duì)上述優(yōu)點(diǎn)，我們以魔芋粉為原料，在其KGM結(jié)構(gòu)上引入親水的羧甲基基團(tuán)，以期改善其綜合性能。羧甲基基團(tuán)的引入能使KGM的水溶性增加，水溶液穩(wěn)定性增強(qiáng)，抗潮性能和成膜性能改善，因此，經(jīng)過羧甲基改性制備的魔芋KGM可食膜可具備熱敏性能，達(dá)到成品膜在低溫下很難溶解，但只要突破一定的溫度，膜的形狀、滲透速率即隨之發(fā)生敏銳響應(yīng)，迅速溶解至澄清的效果。使其能夠廣泛應(yīng)用于食品尤其是方便食品的包裝，如方便面調(diào)料包、奶粉、豆粉、咖啡、芝麻糊等等，也可應(yīng)用于藥品中沖劑的包裝袋，使得消費(fèi)者使用時(shí)不但方便快捷，而且能增加膳食纖維的攝入，且有效解決“白色污染”問題。

目前，多糖類可食性膜的開發(fā)在工業(yè)相對(duì)發(fā)達(dá)的國(guó)家正受到高度重視，有的技術(shù)已成功應(yīng)用并創(chuàng)造出巨大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)在可食性包裝的系統(tǒng)性研究與開發(fā)方面起步較晚，在成膜材料的選擇，成膜機(jī)理研究與工藝改進(jìn)，膜性能質(zhì)量與應(yīng)用以及可食性膜在方便食品中的應(yīng)用等諸多方面，仍存在許多亟待解決的問題。從目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況看，多糖類可食性膜主要存在：性能不高。表現(xiàn)在抗拉力不強(qiáng)，耐水性，耐高溫能力差。成本高。該領(lǐng)域的研究生產(chǎn)尚屬于起步階段，沒有形成規(guī)模效應(yīng)。工藝不成熟，技術(shù)參數(shù)不穩(wěn)定。品種單一，種類開發(fā)少。西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院和四川魔力科技有限公司采用產(chǎn)學(xué)研合作方式，經(jīng)過5年潛心研究，實(shí)現(xiàn)了熱敏性可食膜的規(guī)?；a(chǎn)。

可食性膜的未來發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)立足于天然，安全，實(shí)用方面，發(fā)展適合于食品特性和工業(yè)化生產(chǎn)的，滿足應(yīng)用技術(shù)與配料要求的產(chǎn)品，同時(shí)在膜結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能的影響，成型的方法以及操作與性能方面應(yīng)加強(qiáng)進(jìn)一步的研究，研制開發(fā)性能更優(yōu)良，功能各異的可食性食品藥物膜。