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专题论述

PLA/PBAT 复合膜在食品包装中的应用前景

发布时间:2023/9/18 14:17:41 来源:环球聚氨酯网

PLA/PBAT复合膜具有机械强度优、阻隔性强、可降解等特点,可以作为新型食品包装材料来代替聚乙烯PE等传统的食品包装材料,同时在PLA/PBAT复合膜中添加活性因子,可以有效延长食品货架期,减少食品在贮藏期间的营养价值损失。目前,有关PLA/PBAT复合膜在食品包装中研究中的应用主要集中在气体选择透过性、抗菌性及食品贮藏保鲜等相关方面。

气体选择透过性

随着消费者追求高品质的食品体验,食品包装膜对氧气及水蒸气的阻隔性能被予以较高的要求。

《化工新型材料》Shankar等研究发现含有7%葡萄籽提取物的 PLA/PBAT 共混薄膜,具有很好的紫外光阻隔性能,同时将该薄膜应用于洋葱包装中,发现共混膜具有较高的透湿性和气体选择透过性,可有效防止包装膜起雾。

天津科技大学蒋佳男将添加 BHT 的 PLA/PBAT 膜应用于鲜榨米保鲜中,研究发现该薄膜具有较好的机械性能,CO2 透过率和水蒸气透过率均较低,同时能够抑制亚油酸等不饱和脂肪酸的氧化,不仅较好的维持了鲜榨米的品质而且延缓了其营养价值的降低。

《包装与食品机械》张倩等将 PBAT 加入到 PLA/PHB 的共混薄膜中,结果表明,复合薄膜的拉伸强度有所下降,但断裂伸长率呈增长趋势,且薄膜的透氧性和透湿性有所改善。

基于 PLA/PBAT 复合膜具一定的气体选择透过性,对内部的 O2 和 CO2 具有很好的调节作用。根据不同成分的添加,PLA/PBAT 复合膜气体选择透过性有所不同,如添加了葡萄籽提取物的 PLA/PBAT 复合膜,具有较高的透湿性和气体选择透过性,可有效防止包装膜起雾,使其在果蔬包装上具有较好的应用前景。当 PLA/PBAT 复合膜中添加 BHT,膜阻隔性能有所提高,未来可考虑应用于粮食的保鲜包装,以减少营养价值损失,延长货架期。

抗菌性能

良好抑菌、抗菌效果是延长食品货架期的关键因素。

Shankar等发现含氧化锌纳米颗粒的 PLA/PBAT 薄膜对大肠杆菌和单核细胞增生李斯特菌具有较强的抗菌活性,有效延缓了菌落总数的增加,且对革兰氏阴性菌的抗菌活性强于革兰氏阳性。

Cardoso等发现含有牛至精油的 PBAT 薄膜具有抗菌和抗氧化活性,薄膜可有效减少总大肠菌群、金黄色葡萄球菌及嗜冷微生物的数量,并对革兰氏阴性菌有更好的抗菌功效,薄膜的抗菌、抗氧化活性也随着牛至精油浓度的升高而增强。

Raja Venkatesan等发现以不同比例氧化银制备的 PBAT/氧化银复合薄膜对金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌性,且抑菌性能与氧化银含量成正比。目前,PLA/PBAT 复合膜抗菌活性的相关研究较少,主要集中在 PBAT 为单一基材保鲜膜的相关应用。因而,PLA/PBAT 复合膜抗菌性能的研究将受到更为广泛的关注。

基于 PLA/PBAT 共混物可与氧化银、氧化锌等金属颗粒或植物精油等原料混合制备活性复合膜,该复合膜具有良好的抗菌活性,可有效延缓食品腐败,减少其营养价值损失,提升食品在储藏期的质量和安全性,是一种绿色的食品保鲜技术,在冷鲜肉及水产品中应用将是未来的发展趋势,在延长冷鲜肉和水产品货架期和提高品质保鲜方面具有很大的应用潜力。

贮藏保鲜性能

PLA/PBAT 复合膜具有较好的紫外屏蔽功能,同时可降低食品中水分含量及水分活度,在生鲜果蔬贮藏中可有效降低水分和营养损失,延长货架期,提高感官品质。

WANG等研究发现 PLA/PBAT 共混膜具有很高的紫外屏蔽功能,可有效防止马铃薯的绿化。

浙江大学张沛宇等人研究发现 PLA/PBAT 植物可降解材质包装袋对小白菜有较好的贮藏效果,因复合薄膜结构中存在微孔区域,该微孔可以促进水分从内部扩散到薄膜表面,从而适当降低食品中的水分含量和水分活度,同时该复合膜可有效抑制小白菜贮藏期间叶绿素和抗坏血酸的降解。

吉林农业大学张九天采用 PLA/PBAT 制备食品保鲜连卷袋,研究发现共混保鲜袋中 PLA 含量越高,保鲜袋封合强度越低,加入 PBAT 可提高连卷袋的封合强度,且该保鲜袋易降解,安全无污染。

未来可利用 PLA/PBAT 复合膜保鲜的优势,根据果蔬的种类、生理差异等,研制适合不同果蔬品种性能优越的 PLA/PBAT 复合膜。此外,多种保鲜技术联合已发展成为延长食品保质期的有效策略,未来可将 PLA/PBAT 复合膜保鲜与物理保鲜等其他保鲜技术联合使用,充分发挥多种保鲜技术的协同作用。

基于 PLA/PBAT 活性复合膜具有较好的气体调节作用,根据添加物不同可以实现高阻隔性或良好的气体透过性。同时,该复合膜具有一定的抑菌作用,有效延长了食品的保质期,在生鲜果蔬贮藏中等食品中起到很好的保鲜作用,可作为生鲜食品在长途运输、深海远航等场景使用的包装材料,以确保生鲜类食品的品质及口感。因此 PLA/PBAT 活性复合膜将在食品包装领域发挥重要作用。

结语

与传统食品包装材料相比,PLA/PBAT 活性包装材料环保可降解且安全,作为生鲜食品的包装材料能够起到一定的保鲜作用,这不仅可用于超市销售等日常场景,还可应用在护航编队、高原边防、深海远航等军事用途,以求最大限度保证食品的原汁原味,为部队官兵提供最新鲜的食物。同时,未来可将 PLA/PBAT 复合膜保鲜与物理保鲜等其他保鲜技术联合使用,充分发挥多种保鲜技术的协同作用。由于 PBAT/PLA 大规模应用的前提之一是根据不同的实际使用要求,在加工过程中对其性能进行调控改性。但目前 PLA/PBAT 复合食品包装材料降解能力的研究相对较少,后续可以加深关于降解环境、降解时间和降解原理等方面的研究,避免产品在服役过程中出现降解,无法满足实际使用要求。

随着 PLA/PBAT 复合膜制备技术的不断成熟与发展,这类生物降解食品包装材料有望实现产业化并广泛应用于日常生活、食品包装及医疗器械等多方面领域。




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