淀粉與非淀粉多糖復(fù)合可食用膜研究進(jìn)展

黎倩如，林春鳳，蔡亦宜，熊子欣，徐文佳，于 笛

（廣州工商學(xué)院，廣東佛山 528000）

隨著“雙碳”戰(zhàn)略倡導(dǎo)的綠色、環(huán)保、低碳生活方式的普及，人們對于食品安全問題越來越重視。食品包裝是保障食品安全的一種重要手段，因此對食品包裝膜材料的性能要求也逐步提高。食品包裝材料主要有塑料、玻璃等，它們對食品品質(zhì)的影響各有不同。為降低有害物質(zhì)對人體健康和環(huán)境的負(fù)面影響，有必要提高包裝材料的環(huán)保性和食品安全性。為此，科研工作者們對淀粉與非淀粉多糖材料制作復(fù)合可食用膜進(jìn)行了大量研究，證實了天然多糖可用于新鮮水果和蔬菜的包裝材料，是合成化合物的重要替代品[1]。

可食用膜是生物大分子通過分子間氫鍵、靜電引力的相互作用形成穩(wěn)定的乳狀液，干燥后形成的一種具有阻隔性、選擇透氣性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)薄膜[2]。可食用抗菌包裝膜具有天然、無毒的良好特性[3]，目前已經(jīng)成為綠色食品包裝的熱點之一，具有較大的研究價值和廣泛的應(yīng)用前景。

1 淀粉與非淀粉多糖復(fù)合膜

1.1 淀粉-殼聚糖類復(fù)合膜

淀粉-殼聚糖類復(fù)合膜以淀粉與殼聚糖為主要材料制成。冀曉瑤[4]研究了殼聚糖-沒食子酸改性山藥淀粉膜制備工藝，結(jié)果表明改性淀粉膜殼聚糖為0.6%時復(fù)合膜的保鮮效果最佳，利于豬肉的保鮮。裴諾[5]利用玉米淀粉、紅薯淀粉分別與殼聚糖進(jìn)行復(fù)配制備復(fù)合膜，結(jié)果表明兩種復(fù)合膜均有熱穩(wěn)定性，能有效抑制南美白對蝦的腐敗變質(zhì)。通過添加不同添加劑對淀粉進(jìn)行改性后制備的淀粉-殼聚糖類復(fù)合膜能有效抑制肉類和冷凍食品腐敗變質(zhì)，延長保質(zhì)期。

1.2 淀粉-海藻酸鈉類復(fù)合膜

淀粉-海藻酸鈉類復(fù)合膜以淀粉、海藻酸鈉、茶多酚為主要材料制成。梁杰等[6]利用海藻酸鈉、玉米淀粉與茶多酚制備復(fù)合膜，結(jié)果表明茶多酚濃度為1.25%時復(fù)合膜的綜合性能較好，對冷凍雞肉具備一定抗氧化和保鮮作用。周雨佳[7]利用秈米納米淀粉與海藻酸鈉進(jìn)行復(fù)配，發(fā)現(xiàn)納米淀粉含量為30%時可食性復(fù)合膜的水溶性、透光率最低，阻氧性最高，表明復(fù)合膜的機(jī)械性能、阻隔性能較好，可運用于肉類保鮮中。

1.3 淀粉-纖維素類復(fù)合膜

淀粉-纖維素類復(fù)合膜是一種以淀粉和纖維素為主要成分制成的復(fù)合包裝材料膜。張茂棲[8]利用石榴皮納米纖維素和玉米淀粉制備了多層膜結(jié)構(gòu)可食膜，能減緩調(diào)理豬肉變質(zhì)和異味產(chǎn)生，將保質(zhì)期延長3 d 以上。張靜賢[9]以微晶纖維素/淀粉為材料，以甘油/檸檬酸鈉為增塑劑制備了復(fù)合包裝膜，結(jié)果顯示復(fù)合膜的熱封性能和阻隔性能均得到了提升。淀粉-纖維素類復(fù)合膜通過不同纖維素及改性淀粉的復(fù)配，有效增強了復(fù)合膜的力學(xué)性能、熱封性能和阻隔性能。

1.4 淀粉-其他類復(fù)合膜

目前，對淀粉-普魯蘭多糖復(fù)合膜的研究集中于利用淀粉納米晶、改性淀粉和交聯(lián)淀粉等不同淀粉種類與普魯蘭多糖、明膠等物質(zhì)復(fù)配。熊熊[10]制備了大米淀粉納米晶-普魯蘭多糖復(fù)合膜并應(yīng)用于牛肉保鮮，發(fā)現(xiàn)具有良好的阻氧性能、機(jī)械性能和透光度，且性質(zhì)穩(wěn)定，優(yōu)化了水分阻隔性能。楊帆等[11]采用檸檬酸交聯(lián)淀粉、明膠和普魯蘭多糖共混反應(yīng)制備復(fù)合膜，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)矸?明膠質(zhì)量比為3 ∶2，普魯蘭多糖添加量為1 g 時，復(fù)合膜的力學(xué)性能最佳，穩(wěn)定性、剛度和柔性均得到增強。淀粉-普魯蘭多糖復(fù)合膜是通過普魯蘭多糖與不同種類淀粉復(fù)配，使普魯蘭多糖親水性、水分阻隔性能和力學(xué)性能得到改善和提高，對微生物特別是李斯特菌具有一定抑制作用。

對淀粉-魔芋葡甘聚糖及其衍生物復(fù)合膜的研究目前主要集中于對不同淀粉和改性淀粉、魔芋葡甘聚糖或植物動物膠進(jìn)行復(fù)配。張陽等[12]以κ-卡拉膠、魔芋葡甘聚糖、羧甲基淀粉為成膜基材制備了可降解復(fù)合膜，使復(fù)合膜的機(jī)械性能、阻隔性能和溶解性得到提高，高溫穩(wěn)定性優(yōu)于明膠膠囊。

2 可食用膜的物理性能、化學(xué)性能和降解性能

2.1 可食用膜物理性能

可食用膜具有良好的機(jī)械性能，包括良好的強度、韌性和耐磨性?？墒秤媚つ軌虺惺芤欢ǖ睦旌蛪毫?，不易破裂或變形，具備良好的阻隔性能，能夠有效隔離外部空氣、水分和光線，防止食品變質(zhì)和氧化。宋雪健等[13]發(fā)現(xiàn)5.5%高粱醇溶蛋白、0.9%卡拉膠和2.3%甘油制備的復(fù)合膜，其抗拉強度為（3.92±0.04）MPa，具有顯著的遮光性能，在對紫外線敏感食品的包裝上具有一定的應(yīng)用潛力。

2.2 可食用膜化學(xué)性能

可食用膜具有抗氧化和抗菌性能，能有效延長食品的保鮮期。吳夢君等[14]在制備復(fù)合膜的過程中利用檸檬酸和吐溫改善了木薯淀粉-殼聚糖復(fù)合膜的綜合性能，該復(fù)合膜可抑制草莓失水，減緩果實內(nèi)部組織的軟化和果膠的散失，為食品保鮮領(lǐng)域的進(jìn)一步研究提供了新的思路。蘭霜等[15]研究發(fā)現(xiàn)，殼聚糖復(fù)合涂膜可以有效降低板栗的失重率，抑制果實的呼吸強度，減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，延長板栗的貯藏期，殼聚糖復(fù)合涂膜在保鮮板栗方面具有潛在的應(yīng)用價值。

2.3 可食用膜降解性能

可食用膜的降解性能有助于減少對環(huán)境的污染，并符合可持續(xù)發(fā)展的要求。周志涵等[16]利用殼聚糖、醋酸酯淀粉和羧甲基淀粉制備了一種用于果蔬保鮮的可食共混膜，該可食用膜具有生物相容性好、可降解等優(yōu)點。張鳳等[17]在研究中發(fā)現(xiàn)，木薯淀粉-魔芋葡甘露聚糖復(fù)合膜在土壤中降解速度很快，可用作可降解性食品包裝的替代品，從而緩解生態(tài)環(huán)境的壓力。

3 可食用膜在食品包裝和保鮮中的應(yīng)用

目前市場上使用的食品包裝材料以傳統(tǒng)的塑料為主，在預(yù)制菜的保鮮和包裝中復(fù)合膜的應(yīng)用比較少。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展及人們健康飲食意識的不斷增強，可食用膜的研發(fā)利用將具有廣闊前景，尤其是在預(yù)制菜領(lǐng)域[18]。

可食用膜在肉類產(chǎn)品上的應(yīng)用，主要集中在延長肉類保鮮期和防止氧化方面。王爽爽[19]制備了可生物降解的PLLA/PVA/PLLA 三層復(fù)合膜，該復(fù)合膜可有效延長冷鮮肉的保質(zhì)期，且保鮮效果略優(yōu)于市售的PA/PE 復(fù)合膜；張鈺[20]制備了可得然多糖/聚乙烯醇共混膜，該復(fù)合膜可減少冷卻肉與空氣的接觸，能有效減緩冷鮮肉的脂肪和蛋白質(zhì)氧化，具有應(yīng)用于肉品保鮮的巨大潛力；匡衡峰等[21]制備的納米ZnO/殼聚糖復(fù)合膜在鮮肉冷藏實驗中體現(xiàn)出對鮮肉顯著的鮮度控制作用，能延長鮮肉鮮度期至少2 d。徐瑋東等[22]制備了殼聚糖-冰乙酸復(fù)合膜并將其應(yīng)用在紅腸保鮮中，結(jié)果顯示其能有效抵制微生物的生長繁殖、脂肪和蛋白質(zhì)的氧化，可延長食品的貨架期。

對于水果產(chǎn)品，可食用膜的應(yīng)用主要集中在保鮮效果、延長水果貨架期方面。田春美[23]制備了木薯淀粉/殼聚糖可食復(fù)合膜，并將其應(yīng)用于鮮切菠蘿蜜保鮮，減少了菠蘿蜜的營養(yǎng)成分損失，在一定程度上延長了鮮切菠蘿蜜的貯藏壽命，也拓寬了可食用膜的應(yīng)用范圍。陰彤彤[24]研究發(fā)現(xiàn)，豆蛋白-玉米淀粉基納米復(fù)合膜能夠有效延緩了圣女果的軟化，同時抑制了圣女果的生理作用，更好地保持了圣女果的可溶性固形物含量和維生素C 含量。

4 結(jié)語

淀粉和非淀粉多糖通過不同比例復(fù)合制成的新型天然綠色可食用膜，具有一定的功能性、良好的食品安全性、可再生性和可降解性。目前不同基質(zhì)所制作的可食用膜在生產(chǎn)過程中仍然有不足之處，由于成本問題，可食用膜短時間無法替代傳統(tǒng)的塑料材料作為廣泛的食品包裝。對于可食用膜還需進(jìn)一步深入研究，推動其替代傳統(tǒng)食品包裝，降低傳統(tǒng)食品包裝給人們身體健康及環(huán)境帶來的負(fù)面影響。