主流包裝材料在食品保鮮膜中的 應(yīng)用研究和特性對比

◎ 左天銘，程 成

（揚州職業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 揚州 225009）

1 食品保鮮膜的主要類型

食品保鮮膜從20 世紀(jì)誕生以來，由于人們對食品的需求不斷增加，食品保鮮膜行業(yè)發(fā)展迅速。食品保鮮膜被廣泛使用的原因有很多種。①食品保鮮膜的透明度有助于了解食品的狀況。②保鮮膜的透氣性和密封性延長了食物的保存時間，防止食品污染。③保鮮膜的保水性可減少水分含量的損失，保持食物的新鮮度。④保鮮膜的成本較低?？捎糜谑称繁ｕr膜的塑料聚合物的類型多種多樣，具有代表性的有聚氯乙烯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯和殼聚糖。

1.1 聚氯乙烯

聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）被廣泛用于食品薄膜工業(yè)。PVC 是僅次于聚乙烯產(chǎn)量的第二大商品塑料，從2017 年，國內(nèi)PVC 年產(chǎn)量超過2 000 萬 t，約為全球PVC 產(chǎn)能的一半[1]。生產(chǎn)PVC 有3 個主要過程。①生產(chǎn)氯乙烯單體。②在聚合過程中連接這些單體單元。③使用添加劑對聚合物進(jìn)行改性。在食品包裝的制造過程中，為了增強(qiáng)PVC 的柔韌性和透明度，常使用增塑劑這種添加劑。

1.2 聚乙烯

聚乙烯（Polyethylene，PE）是應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)量最高的熱塑性塑料，一般來說可分為兩類，分別是低密度聚乙烯（Low Density Polyethylene，LDPE）和高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，HDPE）。HDPE具有更高的剛度和強(qiáng)度，防潮、透氣、易于加工[2]，常用于制造塑料盒和塑料袋。而LDPE 由于具備更高的透明性，在食品包裝行業(yè)的應(yīng)用更廣泛，目前食品包裝市場大部分常見的產(chǎn)品都是由LDPE 制成。

1.3 聚偏二氯乙烯

聚偏二氯乙烯（Polyvinylidene Chloride，PVDC）是由偏二氯乙烯聚合產(chǎn)生的合成樹脂。這種材料由于其透明度和對酸、堿的耐化學(xué)性而被廣泛用于食品包裝行業(yè)。此外，高阻隔性能是PVDC 作為食品包裝最大的優(yōu)勢，包括對氧氣、二氧化碳和水蒸氣的阻隔[3]。

1.4 殼聚糖

殼聚糖是一種堿性多糖，是自然界中存在的唯一一種多糖。它是由甲殼素制成的天然聚合物。此外，它在各種多糖中具有第二高的產(chǎn)量。殼聚糖具有抑菌性、可降解性和生物相容性，這些特性使其成為一種廣泛的食品包裝材料，可保存不同種類的食物[4]。在材料來源方面，甲殼素可從蝦、螃蟹和其他赤霉菌中提取，再經(jīng)過堿處理、脫乙?；裙ば?，從而產(chǎn)生殼聚糖。

2 食品保鮮膜的特性分析

2.1 物理性質(zhì)

2.1.1 抗拉強(qiáng)度

食品保鮮膜必須保持一定的強(qiáng)度，使其不容易破裂。我國食品包裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，合格的食品包裝膜必須達(dá)到每種材料特定的抗拉強(qiáng)度數(shù)[5]。根據(jù)《食品用塑料自粘保鮮膜質(zhì)量通則》（GB/T 10457—2021），PE 的抗拉強(qiáng)度應(yīng)該不低于10 Mpa，PVC 的抗拉強(qiáng)度應(yīng)該不低于15 Mpa，PVDC 的抗拉強(qiáng)度應(yīng)該不低于30 Mpa。

2.1.2 透光性

在日常生活中，消費者使用食品保鮮膜包裝食物后，需隨時檢查食物是否新鮮，最常見的方法就是觀察食物的外觀。因此，食品保鮮膜的透光性是必不可少的前提，通過測試保證保鮮膜材料達(dá)到較高百分比的透光率。

2.1.3 透氣性

由于不同的食品對氣體的滲透性要求不同，透氣性應(yīng)根據(jù)食品種類確定需求。該特性將確保合適的氣體交換，延長其對不同食品的保存時間，保持食材新鮮。例如，蔬菜和水果需進(jìn)行氣體交換，補(bǔ)充氧氣并排出二氧化碳，防止厭氧呼吸，阻止蔬菜和水果產(chǎn)生生理損傷。

2.1.4 水蒸氣滲透率

有限的水蒸氣有助于確保果蔬的正常狀態(tài)，因此適度的水蒸氣滲透性能延長果蔬的保存時間并保持食物的新鮮度。過高的滲透性會使果蔬失水萎蔫，而過低的滲透性加上果蔬的高濕度則會導(dǎo)致果蔬腐爛。

2.1.5 防霧性

表面起霧是保鮮膜實際使用中遇到的問題，因此保鮮膜應(yīng)具備一定的防霧性。在測試防霧性時，水滴應(yīng)僅限于小尺寸，且少量粘附在薄膜表面，不應(yīng)將水滴大面積粘附在保鮮膜表面。

2.2 化學(xué)性質(zhì)

2.2.1 毒性

人口老齡化是當(dāng)今世界人口的發(fā)展趨勢，是老年人在社會總?cè)丝谥斜壤粩嗌仙膭討B(tài)過程。我國是世界上老年人最多、增長最快的國家。由于機(jī)體老化、身體各系統(tǒng)功能下降等原因，老年人很容易受到健康問題困擾甚至疾病侵襲，嚴(yán)重影響其生活質(zhì)量和生活能力。因此，健康老齡化將成為整個社會的奮斗目標(biāo)，也是我國老齡化戰(zhàn)略方向。健康老齡化追求健康長壽無傷殘、生活獨立無依賴和融入社會無歧視。如何讓入住養(yǎng)老機(jī)構(gòu)的老年人健康安度晚年，是值得養(yǎng)老機(jī)構(gòu)工作人員深思的問題。本課題組于2014年3月至2015年3月對昌吉市10家養(yǎng)老機(jī)構(gòu)共793名老年人進(jìn)行了調(diào)查，并對其健康狀況進(jìn)行分析，希望對養(yǎng)老機(jī)構(gòu)服務(wù)能力的進(jìn)一步提高提供理論依據(jù)。

食品包裝經(jīng)常與食物接觸，因此評判食品包裝是否合格的先決條件是無毒。但在某些情況下，一些食品包裝會溶于脂肪。當(dāng)食物為肉類或黃油時，使用這些能溶于脂肪的食物包裝可能會損害人體健康。因此，不溶于脂肪的材料更加適合用于食品包裝。

2.2.2 生物降解性

人們在20 世紀(jì)時沒有意識到塑料產(chǎn)品對環(huán)境污染的嚴(yán)重性。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們才逐漸重視環(huán)境污染問題。為了解決環(huán)境污染問題，綠色材料這個新的概念便被提出。綠色材料具備的重要特性是生物降解性，能在自然環(huán)境中被微生物降解。因此，在食品包裝中使用具備良好生物降解性的材料有益于環(huán)境。

2.2.3 熱穩(wěn)定性

人們從冰箱里拿出食物后，經(jīng)常將帶有保鮮膜的食物直接放進(jìn)微波爐中加熱。根據(jù)Alexander 的研究調(diào)查，大多數(shù)人都有這樣的習(xí)慣[6]?；谶@種使用場景，熱穩(wěn)定性是維護(hù)食品安全的必要特性，而熱穩(wěn)定性較差的材料在加熱后會釋放有毒氣體，從而危害人體 健康。

2.2.4 抗菌性

抗菌性可有效防止病原微生物污染食品包裝，導(dǎo)致食物腐敗[7]。食品保鮮膜需要采用技術(shù)手段增強(qiáng)材料的抗菌性能，以確保整個供應(yīng)鏈中的食品安全。細(xì)菌和真菌等微生物是食物變質(zhì)的主要因素，因此食品包裝的抗菌性是保證食品新鮮的關(guān)鍵點[8]。

3 保鮮膜材質(zhì)的優(yōu)缺點

3.1 聚氯乙烯薄膜

（2）聚氯乙烯薄膜的劣勢。PVC 用于食品保鮮膜最大的缺點是安全問題[9]。PVC 薄膜的毒性主要取決于氯乙烯單體的含量。此外，由于PVC 是一種硬塑料，因此生產(chǎn)中常添加增塑劑以增加其粘度、透明度和柔韌性，其中最常見的增塑劑是二乙基羥胺（N,NDiethylhydroxylamine，DEHA）。研究表明，高溫會導(dǎo)致增塑劑DEHA 遷移到食品中，尤其是肉類等富含脂肪的食品。如果人體攝入了增塑劑DEHA，會導(dǎo)致人體荷爾蒙失衡和內(nèi)分泌紊亂，甚至誘發(fā)癌癥或精神疾病[10]。從環(huán)保的角度來看，PVC 薄膜是一次性使用品，一旦使用后會被丟棄為垃圾，在垃圾焚燒過程中，會產(chǎn)生有毒氣體氯化氫，進(jìn)而破壞臭氧層[11]。

3.2 PE 薄膜

（1）PE 薄膜的優(yōu)勢。PE 薄膜具有柔韌性，并具有高透光率。與PVC 薄膜相比，由于沒有用于制造薄膜的增塑劑，因此PE 薄膜作為食品包裝更安全，且在常溫下具有良好的耐腐蝕性。

（2）PE 薄膜的劣勢。與PVC 薄膜相比，PE 薄膜的拉伸強(qiáng)度較低，粘性差，機(jī)械性能表現(xiàn)不如PVC，且制造成本高。

3.3 PVDC 薄膜

（1）PVDC 薄膜的優(yōu)勢。PVDC 的突出特性是其對水蒸氣和氣體的低滲透性，具有良好的耐候性[12]。這些特性可確保食物與外界相對隔絕，保持其味道和水分，尤其適用于需控制水分的食品，如紫菜、核桃仁和葵花籽等[13-14]。此外，由于它不溶于脂肪，因此不會發(fā)生增塑劑遷移到食物中的現(xiàn)象，尤其適合保存肉類和海鮮。因此，與PVC 薄膜相比，PVDC 的安全性更高，更適合應(yīng)用于食品包裝[15]。目前在食品包裝市場，PVDC 已被廣泛用于牛肉等食品包裝，以確保其新鮮度。

（2）PVDC 薄膜的劣勢。與用于食品包裝的其他材料相比，PVDC 的價格較高。同時，PVDC 的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在自然界中不易分解，若通過焚燒方式處理，會產(chǎn)生致癌產(chǎn)物二噁英，雖然比PVC 焚燒后產(chǎn)生的二噁英少，但同樣會聚集在自然界的食物鏈里，具備遺傳毒性[16]。

3.4 殼聚糖薄膜

（1）殼聚糖薄膜的優(yōu)勢。①殼聚糖薄膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。②殼聚糖膜是一種半透膜，可控制氣體的交換并減少水蒸氣的損失。③殼聚糖薄膜具有抗菌性，抗菌性的作用受脫乙?；潭鹊挠绊?，合適的脫乙?；潭饶苡行б种拼蟛糠治⑸颷17]。④殼聚糖薄膜具備生物降解性，是一種對環(huán)境影響程度低的綠色材料。通過測試，殼聚糖薄膜被證明是可與食品接觸的安全材料[18]。

（2）殼聚糖薄膜的劣勢。殼聚糖薄膜存在抗拉強(qiáng)度低、柔韌性低、易開裂等問題，因此其應(yīng)用范圍不如PVC、PE 等材料廣泛。

4 結(jié)語

食品保鮮膜作為當(dāng)下延長食物保質(zhì)期的常見材料，受到消費者的廣泛關(guān)注，其中聚氯乙烯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯和殼聚糖是當(dāng)前的主流材料。保鮮膜的使用環(huán)境相對復(fù)雜，因此本文根據(jù)使用需求分析了當(dāng)前保鮮膜的特性，探究其各自的優(yōu)缺點，以方便人們按照不同的食物保鮮需求，選擇合適的保鮮膜材料。