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抗菌包装材料的制备和应用(上)
&&& 摘　要:自然界中的有害微生物一直以来严重地威胁着人类的健康，全世界每年都有数百万人死于细菌感染。人类感染细菌的途径之一就是通过入口的食物，而食品包装材料一般是与食品直接接触的，食物丰富的营养成分在高湿的包装内部环境下就成为为微生物滋生繁殖的营养源。因此，具有抗菌保鲜功能的食品包装材料的研制就显得非常重要。抗菌材料是指本身具有杀灭或抑制微生物功能的一类新型功能材料。目前，抗菌材料的种类繁多，大体上包括抗菌塑料、抗菌纤维和织物、抗菌陶瓷和抗菌金属。
&&& 关键词:抗菌包装材料 食品包装材料 有害微生物 应用 制备 细菌感染 抗菌材料 直接接触 营养成分
&&& 自然界的有害微生物一直以来严重地威胁着人类的健康,全世界每年都有有数百万人死于细菌感染。人类感染细菌的途径之一就是通过入口的食物，而食品包装材料一般是与食品直接接触的，食物丰富的营养成分在高湿的包装内部环境下就成为为微生物滋生繁殖的营养源。因此，具有抗菌保鲜功能的食品包装材料的研制就显得非常重要。抗菌材料是指本身具有杀灭或抑制微生物功能的一类新型功能材料。目前，抗菌材料的种类繁多，大体上包括抗菌塑料、抗菌纤维和织物、抗菌陶瓷和抗菌金属。抗菌材料的制备一般是将抗菌剂以适当的方式添加到基材中或涂覆在基材表面形成抗菌层，因此可以说，抗菌材料的研制可以归结到抗菌剂的研制上来。
2．1抗菌剂的种类
&&& 目前，抗菌剂的种类有无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂、高分子抗菌剂和光催化型抗菌剂等，这里主要介绍无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂及其抗菌机理。
2．1．1无机抗菌剂
&&& 无机抗菌剂目前研究较多的是银系抗菌剂。银系抗菌剂是利用银、铜、锌等金属本身具有的抗菌性，通过物理吸附或离子交换等方法，将银、铜、锌等金属离子固定在沸石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，然后将其加入制品中，获得具有抗菌性的材料。银系抗菌剂的抗菌机理主要是接触杀菌，当菌类的负电荷表面吸附一定浓度的金属离子时，金属离子就能吸附到细胞膜的蛋白质上，浓度增大时能和细菌中蛋白质的一SH(硫醇)结合，使微生物不能进行能量代谢，从而导致蛋白质变性，破坏其生理机能。无机抗菌剂的主要特点是耐热性好、抗菌范围广、有效抗菌期长、毒性低、不产生耐药性。
2．1．2有机抗菌剂
&&& 有机抗菌剂主要可用作杀菌剂、防霉剂、防腐剂。杀菌剂主要有四价铵盐，双胍类化合物，乙醇等，其作用机理是破坏细胞膜，使一SH酸化，导致蛋白质变性，代谢受阻。防腐剂主要有甲醛，已噻唑，有机卤素化合物，有机金属等，其抗菌机理与杀菌剂相同。防霉剂主要有毗啶，咪唑，噻唑，卤代烷，碘化物等，其作用机理是使细菌代谢受阻，阻碍DNA的合成。
2．1．3天然抗菌剂
&& 此类抗菌剂是以天然原材料作为抗菌剂，主要有壳聚糖、山梨酸等，目前研究颇多的是壳聚糖。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，是一种聚氨基葡萄糖。壳聚糖具有良好的成膜性，通透性和抗菌性，其抗菌机理一般认为是由两步来完成的：首先，在酸性条件下，壳聚糖分子中的一NH2与细菌细胞壁所含的硅酸、磷酸脂等解离出的阴离子结合，其结果是使细菌的自由活动受阻，从而阻碍细菌的大量繁殖；然后，壳聚糖进一步低分子化，通过细胞壁进入细菌的细胞内，使遗传因子从DNA到RNA的转变过程受阻，造成细菌无法繁殖。该天然抗菌剂来源丰富，也可单独用来涂膜包装，应用前景广阔。
2．2抗菌剂的选择条件
&&& 在抗菌材料的实际应用过程中，应根据材料的用途和加工方法等要求，对抗菌剂进行必要的选择，主要考虑的因素有：
2．2．1抗菌效果
&&& 抗菌效果主要是由 I C值(阻碍细菌繁殖的抗菌剂的最小浓度)体现出来的， I C值越小证明抗菌效果越好。对于添加了抗菌剂的抗菌材料来说，其抗菌能力主要是依赖材料表面的抗菌剂来实现的，因此，添加量一般要高于其HI C值
2．2．2抗菌范围
&&& 不同的抗菌剂对于不同的细菌具有不同的抗菌能力，也就是说抗菌剂只对特定的细菌表现出抗菌性，在选择抗菌剂的时候应考虑抗菌剂的抗菌范围，抗菌范围当然越广越好。但是达不到时也可以对几种不同的抗菌剂进行复配，以期达到理想的抗菌范围。
2．2．3安全性
&&& 作为食品包装材料，抗菌剂的选用一定要对人体无害，应避免使用具有急性毒性、慢性毒性、气味较大、刺激皮肤等类的抗菌剂。由此看来，有机抗菌剂的使用就具有很大的局限性，而无机抗菌剂和天然抗菌剂则因其安全性成为应用的热点。
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食品包装膜作为包装材料的一部分，绿色化的趋势是必然的
时间： 17:43:53 &
编辑：小鱼
食品包装膜向绿色化和标准化发展绿色包装是指在产品的整个生命周期中对生态环境和人类健康无害，能够循环利用或在自然界易于降解，符合可持续发展的适度包装。食品包装膜作为包装材料的一部分，绿色化的趋势是必然的。
由于食品包装膜具备高效保护食品安全的优良性能，同时其高透明度能有效的美化包装，因此食品包装膜在商品包装中的地位越来越重要。而为了符合当前不断变化的外部环境及不同消费者的需求，目前国内外不少企业加大了对食品包装膜的研发力度。首先我们来看一下分类：
1．一般的包装膜
目前常用的食品包装膜主要包括：PVA涂布局阻隔薄膜、双向拉伸聚丙烯薄膜、双向拉伸聚酯薄膜、尼龙薄膜、流延聚丙烯薄膜、镀铝薄膜等。这些薄膜因其性能优良，透明度好，拉伸强度高，具有一定的阻气阻水性能且生产成本低，应用较为广泛。
2．抗菌食品包装膜
抗菌食品包装膜是一类具有抑制或杀灭表面细菌能力的功能性薄膜。根据抗菌的形式，可以分为两种：直接抗菌和间接抗菌。直接抗菌则通过含有抗菌成分的包装材料与食品直接接触实现抗菌；而间接抗菌，主要是在载体中添加一些能够调节包装内微环境的物质，或利用包装材料的选择透过性来控制微生物的生长，如气调包装膜。
3．可食性包装膜
可食性包装膜，是指以可食性材料，主要是脂质、蛋白质和多糖等天然大分子物质，添加可食的增塑剂、交联剂等，通过物理作用共混，经由不同的加工工艺而形成的薄膜。根据其采用的主要原料特点，可将可食性膜分为四大类：糖类可食性膜、蛋白质类可食性膜、类脂可食性膜、复合型可食性膜。对于可食性功能薄膜，在日常生活中已经应用很广泛，如大家熟悉的糖果包装上使用的糯米纸、包装冰淇淋的玉米烘烤包装杯等，都是典型的可食性包装。与合成包装材料相比，可食性膜能被生物降解，无任何污染。随着人们环保意识的增强，可食性膜在食品包装领域迅速成为研究热点，并取得了一定的成果。
4、可降解包装膜
这种薄膜主要解决某些不易降解的包装材料回收难度大，埋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问题。根据降解的机理，主要分为光降解包装膜和生物降解包装膜。
可降解薄膜因满足环保要求，现今研究较为广泛，受到各研究人员的重视，开发出很多新型的可降解环保材料，如使用可再生的植物资源所提出的淀粉原料制成的聚乳酸，以二氧化碳和环氧丙烷为原料合成的一种环保型塑料聚碳酸亚丙酯以及是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的壳聚糖。这些材料性降低；光学性能、透明度、表面光泽度也得到不完全可降解，不仅满足包b膜的高透明度，也为改善环境发挥着积极的作用，具有极大的应用前景。
5．纳米复合包装膜
纳米复合薄膜是指由维度尺寸为纳米数量级的组元镶嵌于不同的基体里所形成的复合薄膜材料，具有传统复合材料和现代纳米材料两者的优越性。由于纳米复合薄膜因其特殊的结构引起的表面效应、体积效应，尺寸效应等特性使得它们的光学性能、力学性能、抗菌性能、阻隔性能等方面呈现出常规材料不具备的特性，使其在食品包装中有着广泛的应用，不仅可以满足延长食品的保质期的要求，还要能够监控包装内食品的品质变化。
但同时，食品包装膜对包装材料在卫生安全性方面具有更严格的要求，需要有对应的相关标准和检测工序，国内外虽然采取了一些措施，但是仍有很多不足之处。国外最近研制开发出利用等离子表面处理技术在PET、BOPP等基材上蒸镀SiOx、AlOx等无机氧化物涂层，得到高阻隔性的包装膜。涂硅膜对温度还有相对的稳定性，适用于高温蒸煮杀菌食物包装。可降解膜、可食性膜和水溶性膜等均为近年来世界各国研发的绿色化包装产品，采用脂类、蛋白质和糖类等天然大分子聚合物作为包装膜的研究也得到蓬勃发展。
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