為了減少一次性塑料的過度使用及其對環(huán)境的影響，有必要開發(fā)用于食品包裝應(yīng)用的新材料。進入新時代以來，人們對食品的多元化需求刺激了食品工業(yè)的快速發(fā)展。然而，食品行業(yè)發(fā)展本身也面臨著新的挑戰(zhàn)，如何通過食品包裝技術(shù)的創(chuàng)新來保證食品質(zhì)量，以滿足快節(jié)奏社會人們對食品的需求愈發(fā)受關(guān)注。

目前，由于大多數(shù)食品在包裝中的停留條件、產(chǎn)品成分和生產(chǎn)工藝的符合性等因素，會影響到食品在儲存、運輸和銷售等環(huán)節(jié)中的質(zhì)量問題。因此，如何通過食品包裝技術(shù)創(chuàng)新來解決這一問題，也成為包裝材料領(lǐng)域研究的一個重要方向。其中，可生物降解“食品活性包裝”技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也將為食品包裝行業(yè)帶來新的可能性。

食品行業(yè)采用可生物降解活性包裝技術(shù)的必要性

1、可生物降解活性包裝的內(nèi)涵

可生物降解材料即可被微生物作用破壞的材料。依據(jù)國際標準化組織（International Organization for Standardization, ISO）的定義，任何物質(zhì)如果在58℃的堆肥條件下，6個月后其初始重量減少90%，則被認為是可生物降解的。

2、傳統(tǒng)食品包裝的缺點

由于食品包裝材料技術(shù)從科技發(fā)明到產(chǎn)業(yè)化的時間較長，并且考慮到市場成本等因素，食品包裝市場上用于保護食品質(zhì)量和安全的大部分包裝材料，大都由低成本的塑料材料制成。

依據(jù)歐盟公布的數(shù)據(jù)，2019年全球塑料包裝的使用量（包括食品和其他用途）在1500萬噸以上，比2009年增加26%。由于塑料的分解期很長，并且包裝材料的生產(chǎn)量和包裝廢棄物回收處理存在著嚴重的不平衡。因此，采用塑料食品包裝將給生態(tài)環(huán)境治理和保護帶來較大的壓力，這就需要通過食品包裝材料技術(shù)創(chuàng)新解決此問題。

目前，成功應(yīng)用于多種食品的智能包裝材料主要還是塑料、金屬、玻璃和紙。它們的生產(chǎn)是能源密集型的，并會導(dǎo)致有害物質(zhì)的排放，對環(huán)境產(chǎn)生重大影響。為減少對環(huán)境的有害影響，開發(fā)使用天然化合物的可降解食品包裝材料技術(shù)已解成為重要的技術(shù)路徑。

3、可生物降解活性食品包裝的優(yōu)點

與不可生物降解的聚合物包裝材料相比，可生物降解的活性包裝在材料廢棄物降解和保證食品品質(zhì)安全方面表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。在生物聚合物基質(zhì)中添加天然染料和食品級優(yōu)質(zhì)納米粒子，一方面，微生物將材料轉(zhuǎn)化為堆肥，將有機物返回土壤，減少了向環(huán)境排放有毒物質(zhì)；另一方面，防止食品氧化和抑制微生物有效保證食品質(zhì)量。

從食品包裝材料技術(shù)層面來講，從非生物降解智能包裝到可生物降解的活性智慧包裝的多樣性技術(shù)發(fā)展路線，形成了食品包裝技術(shù)發(fā)展的軌道簇，不僅有助于保護生態(tài)系統(tǒng)，同時也與國家的科技發(fā)展戰(zhàn)略相一致。

可生物降解活性包裝的主要技術(shù)進展

可生物降解的活性食品包裝可由持續(xù)釋放或吸收氣體的活性材料以及延長食品保質(zhì)期的成分制成?；钚园b分為遷移性和非遷移性。在遷移活性包裝中，活性材料通常從食品包裝中釋放出來。食品通常會在存儲、運輸和銷售中發(fā)生生物變化，例如酶促褐變（水果和漿果）和氧化酸?。ê臼称罚??？缮锝到獾幕钚允称钒b材料技術(shù)體現(xiàn)在植物提取物、精油、有機酸和金屬納米粒子在薄膜涂層中應(yīng)用的技術(shù)中。

目前，學(xué)術(shù)界關(guān)于在食品包裝材料中使用天然抗氧化劑保持食品的質(zhì)量并延長食品保質(zhì)期的研究已經(jīng)取得一定成果。在可生物降解活性食品包裝材料中使用天然抗氧化劑，對人的身體健康有有益的作用，可以抵抗氧化應(yīng)激、組織損傷，并降低患癌癥、胃腸道感染、高血壓等各種疾病的風(fēng)險。有研究發(fā)現(xiàn)，食品包裝材料中添加抗菌劑，以減緩細菌、酵母菌、霉菌等食源性病原體的生長。

1、植物提取物新材料技術(shù)

相關(guān)研究表明，使用富含多酚的植物提取物作為可生物降解活性薄膜中的抗菌劑是有效的，能夠保持食品的品質(zhì)。酚類化合物可以充當離子載體并降低微生物薄膜上的pH值，從而降低質(zhì)子驅(qū)動力，這種情況阻礙了食品包裝內(nèi)細菌對維系其生命的營養(yǎng)物質(zhì)的吸收并導(dǎo)致細菌細胞死亡。

在可生物降解活性包裝材料技術(shù)上，一種更可持續(xù)的方法是使用植物廢棄物提取物賦予包裝薄膜自由基清除性能，從而能夠改善食品包裝材料的性能。此外，有研究者發(fā)現(xiàn)石榴皮提取物、黃洋蔥皮提取物和芒果皮提取物加到殼聚糖、紅藻和魚明膠為基質(zhì)的薄膜中的功能特性，發(fā)現(xiàn)這些提取物能夠有效清除自由基。

2、植物次生代謝產(chǎn)物——精油應(yīng)用技術(shù)

精油是植物中存在的次生代謝產(chǎn)物。精油的抗菌活性技術(shù)原理可以通過多種化合物的存在及其疏水性來解釋。有研究發(fā)現(xiàn)，薰衣草精油濃度對以淀粉、紅藻多糖和明膠為基質(zhì)的生物可降解薄膜特性的影響。

此外，薰衣草精油對革蘭氏陰性（大腸桿菌）、革蘭氏陽性（金黃色葡萄球菌）細菌的抑制區(qū)域和抗氧化活性也隨著濃度的增加而增強。同時，研究人員也發(fā)現(xiàn)迷迭香、杏仁、生姜、巖薔薇精油也可作為生物降解薄膜的添加劑來有效抗菌。

3、生物有機酸抗菌技術(shù)

生物有機酸能夠?qū)е录毎鹥H值降低和細胞膜通透性改變。大量研究表明，以大豆蛋白質(zhì)為基質(zhì)的薄膜中添加檸檬酸、酒石酸、蘋果酸和乳酸能夠顯著增強薄膜的抗菌潛力。

4、金屬納米顆粒技術(shù)

一些金屬納米粒子被用于生物降解活性包裝物中，作為乙烯吸收劑、防紫外線輻射，最重要的是作為抗菌劑。其中，以金屬納米顆粒作為添加劑的薄膜對銅綠假單胞菌，假單胞菌屬、枯草芽孢桿菌、芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、隱球菌和念珠菌顯示出良好的抗菌性。

然而，金屬納米粒子在食品包裝薄膜中的應(yīng)用需要進一步研究，以確定這些新材料的細胞毒 性和基因毒 性，并確定其可行性和實用性以及用食品包裝的安全限制。

結(jié)語

可生物降解活性包裝材料技術(shù)是由生化、材料等多項技術(shù)構(gòu)成的技術(shù)體系，需要著眼于技術(shù)體系的整體性發(fā)展。因此，具備可生物降解功能的食品活性包裝材料技術(shù)，也是生物材料技術(shù)和檢測技術(shù)的綜合體。研究表明，采用可生物降解活性薄膜是減少食品包裝對環(huán)境影響的必要步驟和有效方法。

此外，活性包裝材料技術(shù)不僅符合消費者對提高食品安全和質(zhì)量的需求，同時也能夠推動食品包裝材料技術(shù)向新的技術(shù)軌道發(fā)展。其中，可生物降解“食品活性包裝”材料可以很好地減少對環(huán)境的污染，并且降解后的物質(zhì)對環(huán)境的影響相對較小。尤其是在一次性包裝的場景中，生物降解塑料袋可以很好地降低包裝廢棄物對環(huán)境的影響，具有一定的可持續(xù)性。

總的來說，在選擇使用可生物降解活性包裝材料時，需要綜合考慮其在環(huán)保、食品安全和品質(zhì)等方面的表現(xiàn)，以便更好地應(yīng)用于實際的食品包裝場景中！

作者簡介：

Ranksey，從事營養(yǎng)食品保健知識與新聞科普傳播工作。