食品安全的關(guān)鍵技術(shù)食品控氧塑料包裝材料研究與應(yīng)用（以飲料包裝為例）

■文/ 楊福馨 李立 陳晨偉 上海海洋大學(xué)食品學(xué)院

一、前言

魚(yú)為什么能夠在水里存活？

因?yàn)轸~(yú)能夠通過(guò)鰓把溶解在水里的氧（叫溶氧）分離出來(lái)供魚(yú)呼吸。在此基礎(chǔ)上，科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一種能夠從水里分離溶氧的膜，稱(chēng)為“人工腮”。此外，還研制出了一種氧合膜，用于制造“人工肺”，攝取氧氣、排出二氧化碳 。這種方法可以用于控氧包裝新材料開(kāi)發(fā)，應(yīng)用于飲料包裝。

飲料的包裝材料主要有塑料瓶、金屬罐、玻璃瓶、紙盒、塑料袋等幾種包裝形式。

與傳統(tǒng)的飲料包裝材料相比，控氧包裝材料可以降低包裝內(nèi)的氧氣含量及飲料中的溶解氧含量，進(jìn)一步使包裝內(nèi)部形成無(wú)氧環(huán)境，延緩飲料的褐變和風(fēng)味的改變。

1、食品飲料變質(zhì)形式

飲料，大都是pH值在6.5～7.5之間的中性飲料，而且飲料中水分的含量往往高達(dá)80%甚至90%以上，這給氧氣產(chǎn)生氧化和微生物生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造了良好的環(huán)境。

飲料經(jīng)常出現(xiàn)分層，氧化、腐敗等等變質(zhì)，主要是由氧氣和微生物引起的。

以蛋白質(zhì)飲料（如：甜牛奶、杏仁奶、花生奶、核桃奶等 ）為例：本身就是優(yōu)良的微生物培養(yǎng)基。

消除包裝飲料中的氧氣成為飲料品質(zhì)保護(hù)的重要措施。

2、食品和飲料允許最大吸氧量

食品和飲料產(chǎn)品允許最大吸氧量（mg/g——每克產(chǎn)品中的含氧量）啤酒 0.001-0.004葡萄酒 0.003果汁飲料 0.02蘇打飲料 0.04咖啡 0.11奶酪 0.42牛奶和類(lèi)似產(chǎn)品如調(diào)味料、肉制品、蔬菜和干果 0.015

二、吸氧材料

吸氧型阻隔性包裝薄膜，也稱(chēng)脫氧型阻隔性包裝薄膜或除氧型阻隔性包裝薄膜，或者活性阻隔性包裝薄膜。

吸氧型阻隔性包裝薄膜是吸氧性塑料和阻隔性塑料的巧妙組合，而且具有很大的潛在市場(chǎng)。

新型吸氧包裝材料高效、安全，可以結(jié)合真空包裝和氣調(diào)包裝技術(shù)，延長(zhǎng)吸氧包裝材料達(dá)到吸氧飽和的時(shí)間，能更好地延長(zhǎng)食品保質(zhì)期，提高食品的保存質(zhì)量。

三、溶氧包裝材料

多層溶氧塑料大都由3層或5層構(gòu)成，外層為氣體阻隔層，用以阻止外部氣體向內(nèi)滲透；中問(wèn)層為溶氧層，由改性后具有溶氧功能的樹(shù)酯與其它樹(shù)酯的共混物構(gòu)成；內(nèi)層為氣體滲透層，其主要作用是將被包裝物與溶氧層隔開(kāi)。

包裝材料的溶氧層能有效將被包裝的飲料中的氧氣去除，使溶氧層形成長(zhǎng)效吸氧狀態(tài)。

可應(yīng)用于含脂飲料，如：豆奶、牛奶等飲料的包裝中。

四、單向?yàn)V氧材料

單向?yàn)V氧包裝材料是一種在加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)特殊處理，使氧氣只能單方向?yàn)V過(guò)的材料，若研發(fā)出此種材料應(yīng)用在飲料包裝中，可有效去除飲料包裝瓶或包裝袋中間隙及飲料本身所含有的氧。

五、抗氧化途徑

途徑：

在膜中添加能夠調(diào)節(jié)包裝內(nèi)微環(huán)境的物質(zhì)。

利用膜的選擇透過(guò)性來(lái)調(diào)節(jié)內(nèi)微環(huán)境。

調(diào)節(jié)包裝內(nèi)氧氣的含量實(shí)現(xiàn)其抗氧化功能。

六、控氧包裝材料的技術(shù)研究

1、通過(guò)對(duì)塑料樹(shù)脂改性使包裝薄膜形成單向“分子篩”

通過(guò)改性使塑料包裝薄膜具有對(duì)不同氣體實(shí)現(xiàn)選擇性的保留或抑制。這是因?yàn)椴煌臍怏w分子直徑是不一樣的。N2直徑為0.364、 O2直徑為0.346、CO2直徑為0.33。

改性目的：最大限度的阻隔氮?dú)猓∟2），而讓氧氣（O2）、氨氣從包裝內(nèi)部透過(guò)而排出，最終達(dá)到抗氧化保鮮保色的效果。

2、研究與試驗(yàn)方法

將常用的塑料包裝樹(shù)脂進(jìn)行改性。

圖:塑料包裝改性樹(shù)脂

這種塑料包裝樹(shù)脂成分主要為PET和PE與PP， 對(duì) 于PE透氣性比較好，PET 阻 隔性好，但阻隔性好的PET會(huì)使氧氣和氨氣（腐敗氣體）也阻止在包裝內(nèi)，從而導(dǎo)致包裝內(nèi)的食品飲料品質(zhì)腐爛 ，因此 也需對(duì)PET部分進(jìn)行改性。

改性的技術(shù)方法：主要是利用電子沖擊波對(duì)PET樹(shù)脂處理，使之內(nèi)部分子距離加大，從而使氨氣和氧氣得以排出。特別是形成單向閥。

3、具有典型的兩大類(lèi)塑料包裝技術(shù)及設(shè)備：擠出吹塑和流延成型設(shè)備

圖：自行研制的涂布流延設(shè)備

圖：擠出吹塑設(shè)備

七、抗氧化研究成果

1、研究獲得了具有“分子篩”功能的塑料包裝薄膜和單向呼吸的功能塑料包裝薄膜。

2、將上述功能塑料包裝薄膜用于易氧化生鮮食品包裝，很好地延長(zhǎng)生鮮食品的貨架期，例如大閘蟹、鮮肉、金針菇類(lèi)等。

3、新型功能塑料包裝材料，可以降低食品添加劑用量或者取代飲料中的抗氧化劑，確保食品安全。

圖：203-305的肉品保鮮效果

圖:112-305的肉品保鮮效果

圖：112-305的肉品保鮮效果（保鮮膜）