食品货架期与包装阻氧性和油脂阻隔性的关联

包装可以通过阻隔氧气和油脂从而延长高脂肪和高不饱和脂肪含量食品的保质期。由于高不饱和脂肪含量的食品既需要阻隔氧气也需要一定防油性，因此，包装的氧气和油脂阻隔性通常会被一起考量。阻隔油脂还能保持食品的风味、质地和口感。当氧气、油脂阻隔性更好时，就需要更少的包装材料来达到相同的保护效果。

生产加工和处理更少的包装材料可以减少成本和环境影响。材料科学的其中一个应用就是改进现有包装材料的氧气和油脂阻隔特性。为了提供更优越的油脂阻隔，市场上也出现了新的替代氧气阻隔材料，同时还能避免使用诸如PFAS这类致癌性的化学物质。

包装的氧气阻隔性

要完全理解氧气阻隔的改进策略，必须考虑渗透动力学。氧气会在不同程度上被材料吸收，当吸附率较低时，可通过包装扩散的氧气就较少。例如，钢铁和铝以及玻璃的氧气吸附率很低，而聚合物的氧气吸附率较高且不同。吸附之后是渗透，而这是由包装材料的固有属性所决定。当包装材料暴露于高温的食品加工或储存温度时，它们可以经历玻璃化转变，这导致它们从低渗透性的结晶态变为渗透性显著增高的非晶聚合物。

另一方面，铝箔包装的氧气透过性不受冷冻与冷藏温度的影响，因为它的物理状态在这些条件下不改变。对于其他材料，那些玻璃化转变温度（Tg）高于存储温度的聚合物会提供更佳的氧气阻隔效果。

为了准确评估氧气透过率，需要理解温度、氧气透过率和玻璃化转变温度（Tg）之间的关系。现有的氧气传输率标准如ASTM D3985可能不会反映实际的冷藏或冷冻条件，因此应在预期储存温度范围内的三到五个温度下确定潜在包装的氧气渗透性。此外也可使用OxySense这样的非侵入式氧气测量仪在不同条件下测量整个包装。通过使用材料化学来减少吸收和扩散的量和速率，可以提升阻隔性。目前主要的替代方案是材料科学和迂回性，其次是活性包装。

解决方案包括通过官能团的改变来显著增强氧气阻隔性能，例如通过增加聚合物的结晶度或添加金属化涂层来达到高阻隔。此外，具有天然高抗氧吸收性的涂层能有效减少包装材料内氧气的溶解度。例如用二氧化硅涂层的玻璃等都可以减少氧气吸附。增加迂回性是改变材料化学性质的另一种方式。使用迂回性来延长聚合物如尼龙-MXD6中的扩散路径可以使氧气屏障增加10倍。

包装的油脂阻隔性

同样，抗油脂包装是纸板和塑料工业的重要发展领域。油脂通常与动物脂肪烹饪副产品有关，而油类则源自植物。油脂阻隔的提高依赖于材料的选择和表面处理。例如选择固有抗油脂性更好的材料，或增加纸板密度和改进纤维化学处理来增强其抗油脂性。使用强酸来破坏湿纸纤维中纤维素现有键合的纸张化学方法效果也不错，因为这样会产生纤维素凝胶，在干燥成型后形成一个防水和抗油脂的屏障。

PFAS曾被广泛用于抗油脂涂层，但由于环境和健康问题，现在正逐步被其他非生物积累的物质如分散体、粘土和各种聚合物所替代。尽管替代品可能面临涂层开裂的问题，但通过改进涂层配方和应用策略（如在产品装填前喷涂）可以减少这种情况。重要的是，这些涂层必须符合食品安全规定并可回收。

结语

抗油脂食品包装解决方案不应是会让人后悔的替代品，而应与当前已知的毒理知识和对食品包装作为间接食品添加剂预计的限制保持一致。而从包装中去除例如PFAS等有害化学物质也可以推动社会安全且经济有效地重复使用回收、再生或再利用包装。

Reference:

https://www.ift.org/news-and-publications/food-technology-magazine/issues/2023/november/columns/packaging-better-oxygen-and-grease-oil-barriers-longer-life

作者简介：

Seattle，美国食品工程硕士，Certified Food Scientist, 海外食品行业从业6年，曾供职于美国知名婴幼儿食品企业，现今从事食品包装研发工作。