瓊脂基環(huán)保包裝材料的研究進展

魏甜甜，文昌典，于金哲

（黑龍江八一農(nóng)墾大學食品學院，黑龍江 大慶 163319）

1 瓊脂的基本概述

瓊脂（Agar），又稱瓊膠、洋菜、凍粉或凍膠，是一種天然生物多糖類物質(zhì)，主要來源于大型海藻中[1]。從分子結(jié)構(gòu)角度分析，瓊脂分子是一種高分子多糖，主要以半乳糖（雙半乳糖和3,6 - 脫水- L -半乳吡喃糖） 為主要成分，在瓊脂中瓊脂糖的占比達到了80%[2]。

瓊脂的提取工藝可分為高溫高壓法、堿法提取工藝、酶法輔助提取工藝。透明度是衡量瓊脂品質(zhì)的重要指標，如在微生物觀察、果凍的制備等方向上瓊脂的透明度越大，對試驗結(jié)果的干擾越小。朱運恒等人[3]采用添加氯乙酸0.38 g/g 的羧甲基化工藝制備的瓊脂透明度極高。瓊脂具有電中性，還有較強的親水性、穩(wěn)定性，在100 ℃的沸水條件下不需要添加其他交聯(lián)劑即可形成膠凝，凝膠是由于分子之間的氫鍵和靜電作用引起的[4]，具有一定的黏稠性、成膜性且具有一定的力學性能和可降解性能。由于瓊脂的一些特性在醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域得到了廣泛應用[5-7]。瓊脂凝膠強度受硫酸根等糖殘基團影響較大，因此在制備瓊脂時去除硫酸根基團極為重要。離子色譜法常應用于瓊脂及海藻中的硫酸根含量的檢測[8]。目前，去除瓊脂中的硫酸根基團主要采用堿法[9]。張成昊等人[10]利用突變芳香基硫酸酯酶K253Q處理100 g 的瓊脂其硫酸根脫除率達到50.1%。張雪芳等人[11]利用陽離子交換樹脂和堿聯(lián)合處理瓊脂效果較好，處理后的瓊脂中硫酸根的含量為0.08%。pH值、濃度及離子強度也是影響瓊脂凝膠強度的因素，pH 值為4～10 時，瓊脂的凝膠強度幾乎無變化，超出這個范圍后，凝膠強度會大幅度的下降。

瓊脂糖的分子結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 瓊脂糖的分子結(jié)構(gòu)

2 瓊脂在包裝材料上的應用

2.1 瓊脂基薄膜的研究

生物可降解包裝材料主要的成膜基材主要有淀粉、多糖、纖維素及蛋白質(zhì)。多糖中的瓊脂具有較強的凝膠特性、成膜性，并且不能為微生物的生長提供營養(yǎng)源，瓊脂對人體無害，食品安全國家標準（GB 1975—2010） 對瓊脂（瓊膠） 中的添加有明確規(guī)定，因此可以作為添加劑應用于食品加工中，也可在包裝領(lǐng)域用于制備薄膜?？山到獠牧系闹饕赡ぜ夹g(shù)包括通過共混擠出或者流延鋪膜2 種方式。瓊脂單獨成膜柔軟性較差，脆易碎，因此需要添加增塑劑進行調(diào)節(jié)。The D P 等人[12]利用瓊脂作為成膜基材，甘油作為增塑劑，制備了瓊脂膜機械性能突出、熱封性良好、無色無味。單一的瓊脂膜結(jié)構(gòu)簡單、特性單一，應用范圍受限，因此對其特性進行改良或與其他材料進行復配使用極為重要。王中等人[13]利用瓊脂與不同鏈支比的玉米淀粉（直鏈∶支鏈= 0∶100，23∶76，50∶50） 采用流延法制得復合膜，通過紅外光譜分析可知在1 668，1 372，1 068，1 035 cm-1處的吸收峰沒有發(fā)生改變，因此復合膜中瓊脂分子和淀粉分子的化學結(jié)構(gòu)并未發(fā)生特異性改變。陳淑花等人[14]研究發(fā)現(xiàn)隨著瓊脂體積分數(shù)從10%～90%的增加，瓊脂/殼聚糖- 氧化微晶纖維素接枝物薄膜的力學性能、溶脹率先增加后降低，當體積分數(shù)為40%時，溶脹率最大，抗拉強度大于60 MPa。食品的腐敗變質(zhì)主要是由于微生物導致的，因此在包裝材料中添加抗菌劑來延長食品的保質(zhì)期可以延長食品的貨架期。張金麗等人[15]制備的瓊脂/魚鱗明膠/低濃度銀納米顆粒復合膜能有效地延緩枇杷的硬度降低，營養(yǎng)成分（維C 含量、還原糖和可溶性固形物含量） 的降低。

2.2 瓊脂基涂膜的研究

涂膜不同于上述包裝薄膜，在對食品包裝時需要制成特殊的包裝袋，涂膜是將成膜液直接附著于食品表面，通過干燥后在食品薄膜形成一層均勻的材料，與食品完全接觸可以降低外界微生物對食品的侵害。孟令偉等人[16]在溫度為20 ℃，相對濕度（RH） 為65%±1%的條件下，采用0.1%的瓊脂和0.7%的殼聚糖對圣女果進行涂膜研究，結(jié)果表明該工藝能有效地延長圣女果的保質(zhì)期。刁維新[17]研究發(fā)現(xiàn)，采用1∶1 的瓊脂∶明膠作為成膜基材，0.10 g的甘油為增塑劑，0.11 g 的酒石酸為抗氧化劑，0.01 g納他霉素為抗菌劑對藍莓的進行涂膜保鮮，可以延長藍莓的保藏時間6 d 以上。Cavusoglu Seyda 等人[18]采用瓊脂、樹膠、海藻酸鈉對蘑菇采后失重、色澤、褐變、呼吸速率、乙烯生成和貯藏壽命的影響。結(jié)果表明，上述可食性涂膜是延長食用菌壽命和保持食用菌質(zhì)量的有效途徑，對照組和食用涂層處理組的所有參數(shù)均存在顯著差異（p＜0.05）。

3 結(jié)語

食品包裝材料對環(huán)境、食品保鮮、衛(wèi)生具有重要意義。瓊脂因具有良好的成膜性、不利于微生物的滋生等因素，被廣泛應用于對食品的包裝材料研究中。在復合膜的制備和抗菌包裝材料研究中瓊脂起到較好的成膜作用，為開發(fā)新型環(huán)保物流保鮮包裝材料提供很好的方向，可以進一步針對瓊脂膜高阻隔性的適用領(lǐng)域及延緩抗菌劑的釋放進行研究。