生物聚合物薄膜：食品保鲜包装的神奇“护盾”

在当今食品行业，保鲜包装对于保持食品的品质、延长保质期以及减少食物损耗具有至关重要的意义。随着消费者对食品安全、环保意识的不断提高，传统的塑料包装材料逐渐暴露出诸多弊端，如不可降解性对环境造成的污染等。而生物聚合物薄膜作为一种新兴的包装材料，正以其独特的优势在食品保鲜包装领域崭露头角。本期，我们将深入探讨生物聚合物薄膜在食品保鲜包装中的应用，展示其在提高食品保鲜效果、满足环保需求等方面的巨大潜力。

生物聚合物薄膜的种类及其特性

1、多糖类生物聚合物薄膜

壳聚糖薄膜：壳聚糖是一种从甲壳类动物外骨骼中提取的天然多糖。它具有良好的成膜性、生物相容性和生物降解性。在食品保鲜方面，壳聚糖薄膜具有抗菌特性，能够抑制多种微生物的生长，如细菌、霉菌和酵母菌等。这是因为壳聚糖分子中的氨基可以与微生物细胞膜上的带负电荷成分相互作用，破坏细胞膜的完整性，从而抑制微生物的代谢活动。例如，在新鲜水果的包装中，壳聚糖薄膜可以有效防止微生物引起的腐烂，延长水果的保鲜期。此外，壳聚糖薄膜还具有一定的气体阻隔性能，能够调节包装内的氧气和二氧化碳浓度。对于一些呼吸性较强的水果和蔬菜，如苹果、香蕉等，合适的气体环境有助于减缓其呼吸速率，从而保持新鲜度。

淀粉薄膜：淀粉是一种丰富且廉价的生物聚合物来源。淀粉薄膜具有良好的透明度和柔韧性。然而，其防潮性较差是一个明显的缺点。为了改善这一特性，常常会对淀粉进行改性处理，如添加增塑剂或与其他聚合物共混。在食品保鲜中，淀粉薄膜可以用于一些对湿度不太敏感的食品，如干货的包装。同时，淀粉薄膜也具有一定的生物降解性，符合环保要求。

2、蛋白质类生物聚合物薄膜

明胶薄膜：明胶是由动物胶原蛋白水解得到的蛋白质。明胶薄膜具有良好的机械性能，如较高的拉伸强度和弹性。在食品保鲜方面，明胶薄膜可以作为一种屏障，防止外界的氧气、水分和异味进入食品内部。例如，在肉类制品的包装中，明胶薄膜可以减少肉品与空气的接触，延缓脂肪氧化和微生物滋生，保持肉品的色泽和风味。明胶薄膜还可以与其他生物活性物质结合，如添加天然的抗氧化剂或抗菌剂，进一步增强其保鲜功能。

大豆蛋白薄膜：大豆蛋白是一种植物性蛋白质，来源广泛。大豆蛋白薄膜具有较好的气体阻隔性能，尤其是对氧气的阻隔。在食品包装中，对于一些容易被氧化的食品，如油脂类食品或富含不饱和脂肪酸的食品，大豆蛋白薄膜能够有效阻止氧气的侵入，防止食品氧化变质。同时，大豆蛋白薄膜也具有一定的生物活性，如抗菌性和抗氧化性，有助于提高食品的保鲜效果。

3、其他生物聚合物薄膜

聚乳酸（PLA）薄膜：聚乳酸是一种可生物降解的热塑性聚酯，由可再生资源如玉米淀粉等发酵制成。PLA薄膜具有良好的透明度、光泽度和机械性能，与传统的塑料薄膜相似。在食品保鲜包装中，PLA薄膜可用于多种食品的包装，如面包、糖果等。它具有较好的水汽阻隔性能和一定的气体阻隔性能，可以保持食品的水分和防止氧气对食品的影响。而且，由于其可生物降解性，在使用后对环境的压力较小，符合可持续发展的理念。

聚羟基脂肪酸酯（PHA）薄膜：PHA是由微生物合成的一种聚酯类生物聚合物。PHA薄膜具有良好的生物降解性、生物相容性和热加工性能。在食品保鲜方面，PHA薄膜可以根据不同的食品需求进行定制，例如调整其气体阻隔性能、机械性能等。它可以用于一些对包装要求较高的食品，如新鲜肉类、海鲜等的包装，能够有效地保持食品的新鲜度和品质。

生物聚合物薄膜在不同食品保鲜包装中的应用

1、新鲜水果和蔬菜的保鲜包装

延长保鲜期：对于新鲜水果和蔬菜，呼吸作用、水分散失和微生物感染是导致其变质的主要因素。生物聚合物薄膜可以通过调节包装内的气体组成（如降低氧气浓度、提高二氧化碳浓度）来抑制水果和蔬菜的呼吸作用。例如，使用含有壳聚糖的复合薄膜包装草莓，可以将草莓的保鲜期从2-3天延长到5-7天。这是因为壳聚糖薄膜能够降低包装内的氧气含量，同时抑制草莓表面微生物的生长，减少草莓的腐烂速度。

保持品质：生物聚合物薄膜还可以减少水果和蔬菜的水分散失，保持其外观和口感。如用淀粉-壳聚糖复合薄膜包装生菜，能够在一定程度上保持生菜的脆嫩度和新鲜度。薄膜内的淀粉成分可以起到一定的保湿作用，而壳聚糖则防止微生物滋生。

2、肉类和海鲜的保鲜包装

防止氧化和微生物污染：在肉类和海鲜的保鲜中，脂肪氧化和微生物滋生是两个关键问题。蛋白质类生物聚合物薄膜如明胶薄膜和大豆蛋白薄膜可以有效地阻止氧气进入肉品内部，延缓脂肪氧化的进程。同时，这些薄膜的抗菌性能也能够抑制肉品表面微生物的生长。例如，用明胶-茶多酚复合薄膜包装猪肉，茶多酚的抗氧化作用和明胶薄膜的屏障作用相结合，可以使猪肉在冷藏条件下的保质期延长2-3天。

保持色泽和风味：肉类和海鲜的色泽和风味是其品质的重要指标。生物聚合物薄膜可以通过减少与外界环境的接触，保持肉品和海鲜的色泽和风味。例如，用PLA薄膜包装三文鱼，能够在一定程度上保持三文鱼的鲜艳色泽和独特风味，因为PLA薄膜的水汽和气体阻隔性能可以防止三文鱼水分散失和异味的侵入。

3、烘焙食品和糖果的保鲜包装

保持口感和质地：烘焙食品如面包和蛋糕容易干燥变硬，糖果容易受潮粘连。生物聚合物薄膜可以针对这些问题提供解决方案。例如，PLA薄膜对于水汽有一定的阻隔作用，用于包装面包时，可以减缓面包中的水分散失，保持面包的柔软口感。对于糖果，使用具有防潮性能的生物聚合物薄膜如改性淀粉薄膜，可以防止糖果受潮，保持其质地和口感。

保护外观：烘焙食品和糖果的外观也很重要。生物聚合物薄膜的透明度可以很好地展示食品的外观。例如，用透明的聚羟基脂肪酸酯（PHA）薄膜包装精致的糖果，可以使消费者清晰地看到糖果的形状和颜色，同时又能有效地保护糖果不受外界环境的影响。

生物聚合物薄膜在食品保鲜包装中的技术创新

1、多层复合薄膜技术

多层复合薄膜是将不同种类的生物聚合物薄膜或生物聚合物与其他材料组合在一起形成的多层结构。这种结构可以综合利用不同材料的优点，弥补单一材料的不足。例如，将具有良好气体阻隔性能的大豆蛋白薄膜与具有良好抗菌性能的壳聚糖薄膜复合，可以同时实现对氧气的阻隔和对微生物的抑制。

多层复合薄膜还可以通过调整各层的厚度和组成，来满足不同食品对包装的特殊要求。例如，在新鲜奶酪的包装中，可以采用PLA-壳聚糖-明胶的三层复合薄膜。最外层的PLA薄膜具有较好的机械性能和一定的水汽阻隔性能，中间层的壳聚糖薄膜发挥抗菌作用，内层的明胶薄膜可以防止奶酪与包装的粘连，同时也具有一定的氧气阻隔性能。这种复合薄膜能够有效地延长新鲜奶酪的保质期，保持其口感和风味。

2、活性包装技术

活性包装是指在包装材料中添加活性物质，如抗氧化剂、抗菌剂、乙烯吸收剂等，以提高包装的保鲜功能。生物聚合物薄膜为活性包装技术提供了良好的载体。由于生物聚合物薄膜具有一定的多孔性和吸附性，可以使活性物质缓慢释放，从而持续发挥作用。

例如，在含有明胶的薄膜中添加天然的抗菌剂如迷迭香提取物，当薄膜用于包装肉类时，迷迭香提取物可以持续地抑制肉品表面的微生物生长。例如，在苹果的包装中，可以使用添加了乙烯吸收剂的淀粉薄膜。苹果在成熟过程中会释放乙烯气体，乙烯气体会加速苹果的成熟和腐烂。添加了乙烯吸收剂的淀粉薄膜可以吸收苹果释放的乙烯气体，从而延缓苹果的成熟过程，延长苹果的保鲜期。

3、智能包装技术

智能包装技术可以对食品的品质变化或包装内的环境变化做出响应。生物聚合物薄膜可以通过与传感器、指示剂等智能元件结合，实现智能包装的功能。

例如，将pH指示剂添加到壳聚糖薄膜中，当包装内的食品发生腐败时，由于微生物代谢产生酸性物质，会使pH指示剂发生颜色变化，从而提示消费者食品已变质。这种智能包装技术可以提高食品的安全性和可追溯性。此外，酸奶的包装中，也可以使用含有生物传感器的PLA薄膜。

总结

总的来说，生物聚合物薄膜在食品保鲜包装中的应用是一个充满潜力和机遇的领域。尽管目前面临着成本、性能和市场接受度等方面的挑战，但随着可持续发展理念的深入、技术创新的推动以及各方合作的加强，生物聚合物薄膜有望成为未来食品保鲜包装的主流材料。它不仅能够为食品提供有效的保鲜解决方案，还能满足消费者对环保、安全食品包装的需求，并推动食品行业向更加可持续和健康的方向发展。

作者简介：

Ranksey，从事营养食品保健知识与新闻科普传播工作。