農(nóng)牧產(chǎn)品廢料生產(chǎn)食品包裝的技術(shù)前景

劉穎杰

摘要：食品包裝材料的選擇不僅要考慮到人的自身安全，同時(shí)也要考慮到環(huán)境的安全。傳統(tǒng)食品包裝材料由于大量使用塑料材質(zhì)，在自然條件下很難實(shí)現(xiàn)降解，可降解材料的使用成為食品包裝領(lǐng)域的一次重要技術(shù)革新。隨著材料技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)牧產(chǎn)品廢料的二次利用成為可能。以農(nóng)牧產(chǎn)品廢料生產(chǎn)的食品包裝材料以可降解、低成本、環(huán)境零污染等優(yōu)勢成為其它可降解材料的替代品，其技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：食品包裝材料；可降解；技術(shù)；農(nóng)牧產(chǎn)品廢料

中圖分類號(hào)：TB48 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1400 （2021） 11-0034-04

Technical Prospects of Food Packaging Produced from Waste of Agricultural and Animal Husbandry Products

LIU Ying-jie（School of Marxism， Shenyang Ligong University， Shenyang 110159， China）

Abstract： The choice of food packaging materials should not only take into account the safety of people， but also the safety of the environment. Traditional food packaging materials are difficult to degrade under natural conditions due to the extensive use of plastic materials. The use of degradable materials has become an important technological innovation in the field of food packaging. With the development of material technology， the secondary use of waste materials from agricultural and animal husbandry products has become possible. Food packaging materials produced from wastes of agricultural and animal husbandry products have become a substitute for other degradable materials due to their advantages of degradability， low cost， and zero environmental pollution， and their technology has broad development prospects.

Key words： food packaging materials； biodegradable； technology； agricultural and livestock product waste

隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷深入發(fā)展，人們?cè)谝庾R(shí)上開始逐漸關(guān)注生存環(huán)境問題。與此同時(shí)，與人們?nèi)粘Ｉ罹o密相關(guān)的產(chǎn)品包裝材料是否符合環(huán)保要求，正進(jìn)入到公眾的視野中。傳統(tǒng)的產(chǎn)品包裝材料由于早期大量使用一些非降解的塑料材質(zhì)，對(duì)環(huán)境帶來極大污染，對(duì)動(dòng)植物乃至人類本身都產(chǎn)生嚴(yán)重的危害性?，F(xiàn)代產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)在強(qiáng)調(diào)包裝視覺效果的同時(shí)更加注重對(duì)包裝材料的選擇。綠色包裝材料是改善生態(tài)環(huán)境的重要方式之一，隨著未來綠色材料在包裝上更廣泛應(yīng)用，毋庸置疑會(huì)對(duì)改善生態(tài)環(huán)境起到非常重要的作用[1]。伴隨消費(fèi)者環(huán)保意識(shí)的提高，民眾在選擇產(chǎn)品時(shí)，除了考慮審美性，也會(huì)考慮健康性，所以綠色環(huán)保包裝是滿足時(shí)代發(fā)展潮流的正確方向[2]。在綠色低碳理念下，包裝設(shè)計(jì)應(yīng)以改善人們的生活質(zhì)量為目的，將綠色環(huán)保理念貫穿產(chǎn)品包裝的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝過程、運(yùn)輸、回收處理全過程中，使包裝達(dá)到整體的“綠色化”[3]。而農(nóng)產(chǎn)品廢料處理技術(shù)的發(fā)展為生產(chǎn)可生物降解的產(chǎn)品包裝提供了可能。農(nóng)產(chǎn)品加工廢料的二次利用技術(shù)極大改善了生態(tài)環(huán)境的狀態(tài)，成為綠色包裝材料獲得的主要技術(shù)之一。

1 食品包裝材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)食品包裝技術(shù)的非生態(tài)性

食品包裝需要多維度的技術(shù)分析設(shè)計(jì)，包裝材料的選擇不僅要考慮到生態(tài)環(huán)境的安全，更要考慮到使用者的安全。而包裝材料的選擇受制于材料本身的生產(chǎn)加工技術(shù)以及包裝的回收處理技術(shù)水平的發(fā)展。在日常生活中，紙質(zhì)和塑料材質(zhì)的包裝材料是食品包裝中使用廣泛的材料。現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)中常印有食品的宣傳廣告和食品相關(guān)說明等內(nèi)容，并且印刷的油墨往往非環(huán)保具有一定毒性。食品包裝印刷技術(shù)使用不當(dāng)會(huì)對(duì)食品造成污染，危害到人的身體健康。在食品包裝的處理方式中，消費(fèi)者通常情況下將其作為垃圾直接丟棄，由于廢棄品回收技術(shù)的局限性，大量不可回收利用和不可降解的包裝固體廢棄物除了給人和環(huán)境帶來危害，還會(huì)造成資源浪費(fèi)[4]。

在傳統(tǒng)的食品包裝材料中，紙質(zhì)材料屬于可降解的材料，塑料包裝材質(zhì)則來源于石化資源，具有不可降解性。包裝塑料之所以能大量流通，是因?yàn)槠涑杀镜?，生產(chǎn)工藝簡單。與此同時(shí)，由于快餐業(yè)的迅速發(fā)展，一次性塑料餐具被大量使用，這種材料的簡單處理方式是垃圾填埋場直接填埋或者直接燒掉。由于填埋或直接拋棄到自然中，帶來的污染遍布大陸和海洋，給多樣性的生物系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的危害。

到目前為止，不可降解的塑料材料在回收處理上仍具一定的技術(shù)難度。制造現(xiàn)代一次性食品包裝的聚合物材料實(shí)際上與環(huán)境不相容，因?yàn)樗鼈冊(cè)谧匀粭l件下要經(jīng)過數(shù)十年分解，在此過程中不斷釋放出有害物質(zhì)，破壞土壤的平衡和生態(tài)。塑料分解過程中的衍生物，會(huì)破壞人身體的荷爾蒙平衡，是導(dǎo)致過敏和癌癥的毒素來源。而燃燒同樣危害性較大，一次性塑料餐具在燃燒時(shí)會(huì)向大氣中釋放大量有害物質(zhì)，這些有毒有害化合物滲透到食物中，會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重危害。

1.2 食品包裝可降解材料的應(yīng)用

隨著包裝材料技術(shù)的發(fā)展，可降解的食品包裝材料應(yīng)運(yùn)而生。依據(jù)目前可降解包裝材料的性質(zhì)一般可以分為三大類：可降解材料、紙質(zhì)材料和可食性材料[5-6]?？山到獠牧鲜窃谒芰系幕A(chǔ)上添加一些改性劑，降低塑料的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)一定程度的降解，但是仍具有一定程度的環(huán)境污染。紙質(zhì)材料具有降解快、便于回收和應(yīng)用范圍廣泛的優(yōu)勢，而且紙質(zhì)材料來源也比較廣泛，如木、竹、一些草本植物等都可以成為紙質(zhì)材料的來源，因此，它也是應(yīng)用最為廣泛的綠色包裝材料?？墒承圆牧现饕卸嗵悄ぁ⒌鞍踪|(zhì)膜、脂質(zhì)膜和復(fù)合膜等[7]。多糖膜主要以殼聚糖、纖維素衍生物、果膠、海藻酸鹽、淀粉等為基材，不僅具有透明性高和力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，還可與其它活性物質(zhì)混合，賦予膜新的性能，如抗菌性、抗氧化性和保鮮性等[8]。蛋白質(zhì)膜的主要形式有兩種：纖維蛋白和球狀體。纖維蛋白不具有水溶性，而球狀蛋白具有水溶性，廣泛溶于酸、堿、鹽等溶液中，蛋白質(zhì)膜具有較好的阻濕性和阻氧性。脂質(zhì)膜一般以高級(jí)脂肪酸、米糠酯和脂肪酸甲酯等為原料制備而成。由于脂質(zhì)膜對(duì)于水具有排他性，所以能夠很好地保護(hù)食品的質(zhì)量安全。復(fù)合膜是由不同的膜原料復(fù)合而成，具有其它膜質(zhì)沒有的一些優(yōu)點(diǎn)，如防滲性更強(qiáng)，抗拉伸能力強(qiáng)等[9]。

在可降解食品包裝材料中，可食性食品包裝材料具有其他材料不可比擬的安全性和零廢棄等優(yōu)點(diǎn)，正成為食品包裝材料研究的熱點(diǎn)。隨著食品包裝材料技術(shù)的發(fā)展，未來幾年可食性包裝材料用于食品包裝的增加將會(huì)成為食品包裝市場發(fā)展的主流趨勢。

2 利用農(nóng)牧產(chǎn)品廢料生產(chǎn)可降解食品包裝材料的技術(shù)發(fā)展

2.1 傳統(tǒng)農(nóng)牧產(chǎn)品加工技術(shù)的局限性

諸如啤酒谷物、甜菜漿、酒糟、油粕、骨頭等農(nóng)牧產(chǎn)品屬于無危險(xiǎn)性資料，它們可以而且應(yīng)該被回收利用。在農(nóng)牧產(chǎn)品的傳統(tǒng)處理過程中，應(yīng)用的加工技術(shù)從肉類加工廠修剪肉類后剩余的骨頭中獲取骨膠，從甜菜漿中獲取果膠，從油粕、啤酒谷物、酒糟中獲取牲畜飼料是一種常見的做法。然而，由于地理或者季節(jié)性因素，距離農(nóng)牧產(chǎn)品加工企業(yè)遙遠(yuǎn)或者在夏季，農(nóng)牧民購買很少或不購買飼料添加劑，因此，農(nóng)產(chǎn)品加工廢料作為牲畜飼料飼喂能力迅速喪失（廢料必須在24小時(shí)內(nèi)處理，因?yàn)槲⑸镩_始在其中發(fā)酵導(dǎo)致作為飼料功能的喪失）。并且由于制備果膠和骨膠的技術(shù)設(shè)備往往都很昂貴，一些小企業(yè)無法承擔(dān)成本，大部分廢料以固定費(fèi)用處理方式運(yùn)至垃圾填埋場，在那里腐爛產(chǎn)生一氧化碳、甲烷，進(jìn)而破壞臭氧層并導(dǎo)致全球變暖。因此，可以得出結(jié)論：農(nóng)牧產(chǎn)品企業(yè)的傳統(tǒng)廢料處理方法在工業(yè)中沒有得到充分的實(shí)際應(yīng)用，大部分廢料沒有被回收利用而是白白浪費(fèi)掉了。

2.2 農(nóng)產(chǎn)品廢料生產(chǎn)可降解包裝材料技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值

為了提高食品企業(yè)的盈利能力，減少食品行業(yè)技術(shù)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響，獲得可生物降解包裝的技術(shù)對(duì)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展尤為重要。這些技術(shù)來源于低浪費(fèi)和無浪費(fèi)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的次生物質(zhì)資源材料的處理。如，對(duì)啤酒谷物、甜菜漿、酒糟、油粨和骨膠和一些水果加工廢料處理過程中相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用。從農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)生的二次物質(zhì)資源中獲取可生物降解材料的技術(shù)工藝包括：脫水、研磨、混合、煮沸、成型等。它的優(yōu)點(diǎn)是由于使用二次材料資源和完全的天然性，包裝成本低，在自然條件下利用堆肥方式可短期內(nèi)完全降解。在堆肥中分解時(shí)能夠獲得促進(jìn)土壤肥力增加的元素。這種技術(shù)的應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)三個(gè)方面產(chǎn)生了積極的作用，體現(xiàn)了技術(shù)應(yīng)用的重要價(jià)值。

從經(jīng)濟(jì)上看，農(nóng)牧產(chǎn)品二次材料資源的技術(shù)處理提高了釀造、榨油、酒精、糖和肉類加工食品企業(yè)的盈利能力。由于企業(yè)將廢料作為可生物降解材料的原材料用于再生產(chǎn)過程，則不需要支再付廢料處理費(fèi)用，節(jié)省了企業(yè)運(yùn)營成本。企業(yè)通過廢料加工處理獲得可生物降解材料的食品包裝成品，因其成本較低，市場前景好，給企業(yè)帶來較高的利潤。

從環(huán)境上看，通過減少向環(huán)境中排放一氧化碳和甲烷減少人類活動(dòng)的碳排放，保護(hù)臭氧層并減緩全球變暖進(jìn)程。在自然條件下，食品包裝的回收會(huì)進(jìn)行堆肥處理獲得額外的土壤肥料，增強(qiáng)土壤有機(jī)肥質(zhì)。同時(shí)可以減少垃圾填埋場的數(shù)量和體積，節(jié)約了土地資源。

從社會(huì)影響上看，農(nóng)牧產(chǎn)品廢料的二次處理制備的食品包裝作為環(huán)保產(chǎn)品向人們宣傳了可持續(xù)發(fā)展理念，為了子孫后代生存需要保護(hù)地球生態(tài)的重要性。也促進(jìn)了社會(huì)發(fā)展向低廢物和無廢物技術(shù)過渡理念的形成，有利于形成“綠色經(jīng)濟(jì)”發(fā)展戰(zhàn)略。

2.3 農(nóng)牧產(chǎn)品加工生產(chǎn)的二次物質(zhì)資源的技術(shù)創(chuàng)新

這種技術(shù)創(chuàng)新的意義在于通過使用二次材料來貫徹發(fā)展低廢無廢產(chǎn)業(yè)的理念，使實(shí)際資源（廢料）得到有效利用，處理的技術(shù)周期性縮短減少人為對(duì)環(huán)境的影響。在綠色食品包裝材料領(lǐng)域，利用農(nóng)牧產(chǎn)品二次材料資源獲得可生物降解包裝材料，在包裝材料的類別上雖然屬于可食性材料范疇，但是它在原料獲得上具有其它可食性材料不具備的競爭優(yōu)勢：不使用轉(zhuǎn)基因生物、無需專門種植原材料、低成本、完全自然。

目前國際上利用農(nóng)牧產(chǎn)品加工殘?jiān)苽淇山到獾氖称钒b取得了重要進(jìn)展。現(xiàn)在技術(shù)上已經(jīng)制備出作為聚合物可生物降解薄膜的替代品的可食性薄膜。其中一種是在明膠的基礎(chǔ)上添加20%和25%的甘油增塑獲得的，有兩種方式：在110°C和120°C的溫度下澆鑄和擠出，然后壓制[10]。研究結(jié)果表明，從薄膜的強(qiáng)度特性上看擠出膜優(yōu)于流延膜。還有研究者開發(fā)出基于開心果球蛋白（PGP）的可食性薄膜，添加了硬脂酸（C16）和棕櫚酸（C18）以及乳化劑T-80[11]，這種可用于食品包裝的薄膜很堅(jiān)固且很有彈性，獲得了最好的強(qiáng)度特性。另一種薄膜是在大豆分離蛋白的基礎(chǔ)上獲得的[12]。研究者研究了在PH值1.5-12，溫度在20°C-80°C下薄膜的拉伸強(qiáng)度、彈性、對(duì)酸和堿影響的抵抗力，發(fā)現(xiàn)堿性薄膜更具彈性和耐用性，更適合于食品的包裝。伊朗科學(xué)家研究了使用來自車前草種子的水膠體的可能性，并在原料中添加15%、25%和35%的甘油，以獲得可生物降解的可食性薄膜[13]。研究表明，甘油含量的增加導(dǎo)致水蒸氣滲透性、彈性增加，以及在水中的溶解度降低，但同時(shí)極限強(qiáng)度降低。葡萄牙科學(xué)家[14]開發(fā)了一種基于殼聚糖并添加咖啡酸和精氨酸的具有抗氧化作用的可食用薄膜的生產(chǎn)技術(shù)。通過分光光度法ABTS研究其抗氧化活性，他們發(fā)現(xiàn)咖啡酸增加了薄膜的抗氧化性能，但使用精氨酸的薄膜強(qiáng)度特性和彈性更高。還有一種植物蛋白薄膜，由脯氨酸組成，含多種酚類化合物：P-羥基苯甲酸、黃酮、兒茶素等[15]，它們顯示出拉伸強(qiáng)度特性、抗氧化和抗菌性能，現(xiàn)已用于食品包裝。

國內(nèi)在農(nóng)牧產(chǎn)品廢料制備可降解食品包裝材料研究上也取得了進(jìn)展。王玥等人[16]采用流延成膜法，利用玉米淀粉、檸檬烯及甘油制備一種新型可降解復(fù)合包裝膜——檸檬烯-玉米淀粉復(fù)合膜。通過測試復(fù)合膜的力學(xué)性能、水蒸氣透過率、吸水率等指標(biāo)來分析復(fù)合膜的綜合性能表明，相比純玉米淀粉膜，檸檬烯的加入使復(fù)合膜的透光率降低，力學(xué)性能和阻濕性能均得到改善，尤其是極大提高了復(fù)合膜的抗拉強(qiáng)度。

通過對(duì)上述利用農(nóng)牧產(chǎn)品廢料為主要基質(zhì)來生產(chǎn)可降解食品包裝技術(shù)發(fā)展的考察，可以發(fā)現(xiàn)利用農(nóng)牧廢料研究可食性薄膜作為其它可生物降解薄膜的替代品的制備和使用是非常有前景的。

3 結(jié)論

影響環(huán)境安全水平的因素之一是固體廢物的形成，其中一部分來源于是當(dāng)今的包裝材料。大部分包裝材料是由不可降解的合成材料形成的，這是傳統(tǒng)食品包裝的主要組成部分。食品包裝直接影響自然環(huán)境的狀態(tài)，因此，尋求可降解的新的食品包裝材料成為食品包裝材料技術(shù)創(chuàng)新的主要方向。農(nóng)牧產(chǎn)品廢料的利用為我們提供了解決綠色包裝材料的一個(gè)途徑。隨著人們環(huán)保理念的增強(qiáng)，基于技術(shù)發(fā)展由農(nóng)牧產(chǎn)品廢料二次利用生產(chǎn)的可降解食品包裝能夠同時(shí)滿足生態(tài)安全和人體健康安全，未來將成為食品包裝市場的主流，并且技術(shù)前景可期。

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