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浅谈食品包装薄膜的绿色化发展

摘要：本文综述了目前国内外绿色包装薄膜的发展概况，介绍了可食用膜、可降解膜和水溶性膜的研究进展及其在食品包装领域的应用。

随着材料和加工技术的不断提高，塑料软包装已经遍布生产生活的许多领域，人们生活已经离不开购物袋、商品袋、垃圾袋、冰箱保鲜袋；而工业品包装、家庭日用品包装、服装包装、药品包装也大量地采用塑料软包装薄膜。然而，包装废弃物给人们生活带来的负面影响和对环境造成的危害也愈演愈烈。如今，随着人们环境保护意识的不断增强，消费者对商品包装也提出了越来越高的要求，期待绿色包装的呼声也越来越高。

所谓绿色包装是指能够循环复用、再生利用或在自然界降解腐烂，且在产品的整个生命周期中对人体及环境不造成公害的适度包装。塑料软包装薄膜的绿色化已经成为包装材料的重要发展趋势之一。可食性膜、可降解膜和水溶性膜等就是近年来世界各国研究开发的绿色化包装产品。

1．可食性薄膜

可食性薄膜是以天然可食性物质(如多糖、蛋白质等)为原料，通过不同分子间相互作用而形成的具有多孔络结构的薄膜。可食性薄膜早已为人们所熟知，最早是以淀粉为原料制成的淀粉膜，我国最早用于包装的淀粉膜俗称糯米纸，已在生产中普遍用于糖果的包装，连糖果可以一起食用。可食性薄膜可应用于各种食品的内包装，如裹包糖果、粘性糕点的衬垫，或制成肠衣、果衣与胶囊等。它同时迎合了现代消费快捷方便的趋势，在食品行业具有巨大的市场。如采用可食膜包装的方便面汤料，可以直接溶解在水中，不再要撕掉外(纸)包装，可食膜本身又具有营养和风味。以可食膜的制作原料分类，常用的有纤维素衍生物膜、蛋白质膜、淀粉膜等。

纤维素衍生物膜：

采用纤维素衍生物为原料制作的陶瓷过滤可食膜最常用的有甲基纤维素(MC)，-羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羟丙基纤维素，以及可解离的羧甲基纤维素钠等。近年来，世界各国对改性纤维素可食用膜的研究开发极为重视。日本最近推出以豆渣为原料的可食用膜，用于快餐面调味料的包装。美国的生产研究机构采用羟丙基甲基纤维素(HPMC)制造可食性纤维素膜也取得了成功。我国也有人将甲基纤维素充分溶解，经涂布、干燥制成可食膜，该可食膜强度大，阻湿、阻气性高；他们还以甲基纤维素、羧甲基纤维素为原料，以硬脂酸、棕桐酸、蜂蜡和琼脂为增塑剂、补强剂，制成半透明、柔软光滑、入口即化、机械强度较高、透气和透湿性较小的可食用膜。

蛋白质膜通风器：

无论动物蛋白还是植物蛋白都可以作为可食膜的原料，蛋白质本身就是人体必需的营养成份，安全性好，这是蛋白质膜的优点。

动物蛋白质取材于动物的皮、骨、软骨组织等，此类薄膜如蛋白肠衣，强度较好，又耐水，适合肉食品的包装。以植物蛋白质为基质的可食膜主要有大豆分离蛋白膜、玉米醇溶蛋白膜、小麦面筋蛋白膜和乳清蛋白膜等。由大豆等提取的植物蛋白膜，有较好的防潮隔氧能力，并有一定的抗菌性，适合含脂肪食品的包装。以大豆分离蛋白为基材、羧甲基纤维素钠为增强剂、甘油为增塑剂制得的可食薄膜具有良好的机械性能，可用于豆粉、调料粉等粉料包装，此种包装可食速溶、安全卫生；改性玉米蛋白膜，其水蒸汽渗透性与添加少量增塑剂的玉米蛋白膜相当，并明显提高了其力学性能。

淀粉膜；

以淀粉为基材的可食薄膜具有成本低，透明度高等优点，越来越得到人们的重视。淀粉一般以马铃薯、甘薯、木薯淀粉等块根淀粉为宜。而小麦、玉米等谷物的淀粉，其粘度、展性差，不宜单独使用，需与琼脂、鹿角菜等并用。直链淀粉可以用来制作透氧率低的水性膜，如羟丙基淀粉成膜后结晶性高，结合能密度也很高，所以其透氧率更低，尤其可贵的是高直链淀粉膜在高温度的环境下阻隔性也不会下降，可以有效1.济南实验机厂万能实验机的包装箱1般是藤皮或木箱保护被包装的食品等。目前研究出的此类可食薄膜多数是以玉米淀粉为基材。还有一些如壳聚糖一玉米淀粉复合膜，此种膜不溶于水，抗张强度高；用三氯氧磷交联玉米淀粉和豌豆淀粉膜，可使膜的机械性能明显提高；玉米淀粉醋酸酯膜，此种膜的成膜性能和工艺性能较好。

近年来，世界各国在可食膜研究上取得了很大进展，可食膜的应用也越来越广泛，但目前可食膜还存在着加工性、机械强度、保护功能性方面都比塑料薄膜差、成本高等不足之处，随着研究开发的深入，克服以上缺点，相信可食膜包装将会有更大发展。

2．可降解薄膜

可降解薄膜主要解决废弃、不易降解的包装材料回收难度大，埋入地下会破坏土壤结构、焚烧处理又会产生有毒气体造成空气污染的矛盾。可降解塑料包装薄膜既具有传统塑料的功能和特性，又可在完成使用寿命以后，通直接影响仪器的检测能力过土壤和水中的微生物作用或通过阳光中的紫外线的作用，在自然环境中分裂降解。国内研发的品种已涵盖光降解、生物降解、光——生物双降解、高碳酸钙填充型光氧降解等几大类。

光降解：

根据光化学的基本原理，乙烯类聚烯烃在紫外线照射下比较稳定，纯的乙烯类聚烯烃并不含有吸收紫外线光子的生色基团，所以在光照下，降解过程需要漫长的时间。研究表明，若聚烯烃的分子链上含有 C＝O，则可吸收波长340nm以下的紫外线，从而引起光降解。因此，在烯烃类单体中，添加少量含羰基的单体，进行共聚反应后，所得的高分子共聚物就非常易于光降解。常用的含羰基共聚单体为一氧化碳和酮类，酮类单体中以甲基乙烯基酮(MVK)和甲基丙烯基酮(MIPK)最为常用。在聚乙烯或聚丙烯中，只要添加少量如乙烯－CO共聚物，或乙烯－MVK共聚物，采用常规方法，就可以制得光降解薄膜。

此外，在普通的塑料中，添加少量的光敏剂，再按常规方法就可以得到光降解塑料薄膜。通常所用的光降解促进剂有乙酰丙酮的络合物、芳基酮类、含二苯甲酮及其衍生物的共聚物、二硫代氨基甲酸酯、卤素化合物、十二烷基丁十二酸酯、二茂铁及其衍生物等。

生物降解：

常用的生产薄膜的聚烯烃材料在土壤中的降解过程很复杂，影响其生物降解性的主要因素是聚烯烃的分子量过大。国外研究人员经过多年研究指出，直链烃类聚合物只有在分子量降至500以下时才具有明显的生物降解性，分子量超过500以后，这类聚国际特殊合物不能促进真菌的繁殖和生长。

淀粉添加型生物降解是目前生物降解的主要途径，即将经亲水性憎水化表面处理的玉米、大米、马铃薯、谷物等的淀粉和聚烯烃进行接枝共聚反应或共混制成的薄膜。这种方法制成的农膜经一个农业生产周期后会在土壤中的微生物侵蚀下发生生物降解，农膜被分解成小碎片，最后变为土壤中的一部分。利用淀粉与聚合物共混生产可降解薄膜的关键技术是解决二者的相容性问题。

高碳酸钙填充：

实现互惠双赢研究结果表明：通过在塑料中添加30％以上的CaCO3等无机矿物质可提高塑料包装材料的燃烧速度、降低燃烧温度，同时也就间接地促进了垃圾更加充分快速地燃烧。另外，一般垃圾袋及塑料制品经使用废弃后，可能会在外暴露一段时间，在此期间，含碳酸钙的薄膜将有降解行为的发生，即聚合物大分子链发生断裂并伴有羰基生成，可见，碳酸钙在PE膜中的大量填充，可使薄膜具有初期的降解功能，使薄膜在同等炉温下可提前热降解、热分解，为后期的充分燃烧奠定了基础。

可降解薄膜经过10多年的研究和开发已经取得了一些可喜的成绩，但是还存在一些不足。目前开发织带机的淀粉添加型可降解薄膜材料中，淀粉的含量不到20％，而根据Modern Plastics年鉴报道，淀粉添加含量只有达到50％以上才具有好的生物降解作用。这种膜在微生物的作用下，至多是其中的淀粉分解，而残留的聚烯烃膜仍以一种低强度的多孔结构形态存在，因而淀粉添加型的可降解薄膜只是一种不完全生物降解薄膜。

3．水溶性薄膜

水溶性薄膜是指在常温下能溶解于水的薄膜。作为一种新颖的绿色包装材料，水溶性薄膜具有降解彻底、使用安全方便等环保特性，因此已受到世界发达国家广泛重视，在欧美、日本等国被广泛用于各种有毒的不能用手接触的产品的包装，例如农药、化肥、颜料、染料、清洁剂、水处理剂、矿物添加剂、洗涤剂、混凝土添加剂、摄影用化学试剂及园艺护理的化学试剂等，方便于应用这些药品。典型的水溶性薄膜有甲基纤维素薄膜、聚氧化乙烯薄膜、聚乙烯醇薄膜。甲基纤维素薄膜在室温下可溶于冷水中，1 mil(25.4μm)厚的甲基纤维素薄膜在20秒内就可溶解于水中。而聚氧化乙烯薄膜是所有水溶性薄膜中溶解性最好的。

聚乙烯醇薄膜是目前在包装领域中应用最广泛的水溶性薄膜。水溶性聚乙烯醇薄膜常使用平均聚合度较低，醇解度仅88％左右的聚乙烯醇树脂为原料。聚乙烯醇薄膜的生产工艺有水溶液流延涂布(水溶液法)和挤出成膜(干法)两种不同的工艺路线。水溶液法是将聚乙烯醇与增塑剂、表面活性剂、防粘剂、快干剂、脱膜剂等混合制成胶液，胶液过滤后均匀刮涂于镜面钢带上，经烘干后剥离收卷即得产品。干法是将聚乙烯醇真空干燥后与塑化改性剂、成膜剂等助剂按一定比例混合塑化，再经挤出成膜、后整理、收卷等工序即得产品。

就降解机理而言，聚乙烯醇具有水和生物两种降解特性，首先溶于水形