2015-02-06

鐘 耕 鞏 橋 徐小青 孟凡冰

前言

可食性環(huán)保包裝材料將引領食品包裝產業(yè)可持續(xù)發(fā)展。食品安全問題成為全球共同關注的話題之一。而食品包裝是現代食品工業(yè)的最后一道工序，它起著保護、宣傳和方便食品儲藏、運輸、銷售的重要作用。所以，食品包裝已經成為食品不可或缺的一個重要組成部分，對食品質量和安全產生直接或間接的影響。它不但危害消費者的身體健康，而且影響我國整個食品包裝業(yè)甚至是食品工業(yè)的健康發(fā)展。食品包裝與食品安全有密切的關系，隨著人們環(huán)保意識的增強，越來越意識到塑料包裝使用不當所造成“白色”污染，有的材料食品包裝容易產生有害的氣體和異味，對人體有一定毒害作用。

當前，可食性包裝是世界食品工業(yè)新科技發(fā)展的主要趨勢，它已涉及廣泛的應用領域。由于可食性包裝功能多樣，無害環(huán)境，取材方便，可供食用，因此發(fā)達國家競相研制開發(fā)，新產品、新技術不斷涌現，發(fā)展前景廣闊。

1.1 可食膜的定義

可食膜是以可食性天然生物大分子物質（如多糖、蛋白質、脂類等）及其衍生物為主要基質，輔以可食的增塑劑、增強劑，經過混合、加熱、加壓、涂布和擠出等方法，使各成膜劑分子間相互作用，經干燥后形成一種具有一定力學性質和功能特性的薄膜，可普遍用于食品和藥品的包裝。

1.2 可食膜的種類

根據制備可食膜基質材料的化學類別，可將其分為多糖類、蛋白類和脂質類可食膜，由其中兩種或兩種以上聯(lián)合使用制備而成的稱為復合膜。在實際生產中，可根據各成膜材料的性能特點和產品包裝的要求，通過成膜基質的選擇、處理、配比，采用適宜的制備工藝和條件，獲得實用性高的可食膜。表1為常用的可食膜材料。

1.3 多糖類可食膜的優(yōu)點

多糖是由醛糖和（或）酮糖通過糖苷鍵連接在一起的多聚物，是構成生物體的十分重要的有機化合物，廣泛存在于動物，植物和微生物體內，是生命的物質基礎。多糖的種類各異，資源豐富，來源廣泛，因其安全，無毒，具有可再生，與人體親合力強，可生物降解等獨特理化特性，已越來越受到食品與藥物學家的重視。多糖在生物學上的重要意義也決定了其在食品，醫(yī)學領域有廣闊的應用前景。大量研究表明，多糖是一類重要的生物活性物質，具有多方面的生物活性和保健功能，可以作為各種藥物和保健品的有效成分，對于預防和治療包括癌癥在內的多種疾病都有巨大的潛力。隨著對多糖研究的深入，對多糖結構，活性功能的進一步了解，多糖作為食品，藥品基料的研究已經取得了很大的進展。特別是近年來隨著社會經濟的高速發(fā)展和大眾綠色消費意識的增強，以多糖為基料的可食性包裝已成為世界食品工業(yè)科技發(fā)展的一種趨勢，也是食品包裝業(yè)未來發(fā)展的主要方向。而在藥品的包裝上，多糖可食性膜作為膠囊包裝及片劑藥的被膜包裝應用也較多，研究開發(fā)可食性包裝材料已受到國際社會的廣泛關注，是目前發(fā)達國家食品、藥品包裝行業(yè)的一大熱點。

多糖呈特殊的長鏈螺旋分子結構，化學性質穩(wěn)定，適于各種儲存環(huán)境并可長時間儲存，是較早研究并在食品中應用的一種可食膜。多糖膜的成膜材料大多來源于農產品或海洋生物，資源豐富且價格低廉，具有較強的開發(fā)潛力和良好的應用前景。在眾多的天然多糖材料中，魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan, KGM）不僅具有良好的成膜性能，而且具有減肥、降血脂、降血壓等功能，是一種優(yōu)良的食品基料。利用這些特性,可將其制成普通水溶性膜、耐水耐高溫膜和熱水溶性可食膜。

1.4 葡甘聚糖可食膜

魔芋是我國西南山區(qū)主要特色經濟作物之一。天然KGM特殊的分子結構使其具有多方面的生理活性和和功能性質。KGM具有良好的成膜特性，單一的KGM溶膠脫水干燥后即可形成強度與PVC薄膜相當的可食膜。以KGM為制膜基料的可食膜機械強度和舒適感明顯優(yōu)于其他膜材料，整個生產過程綠色環(huán)保，具有可降解、抗菌性等特點。而且KGM可食膜兼具可印刷性，可以制成新型食品、藥品的可食性包裝膜，利于拓寬應用范圍。并且，KGM是一種優(yōu)良的膳食纖維，能夠促進腸道蠕動，清潔體內垃圾，對人體具有生理保健功能，對消費者十分有益。

以天然KGM優(yōu)良的成膜性能為切入點，針對目前KGM可食膜應用于方便食品包裝袋最為突出的熱敏性能差的缺陷，針對上述優(yōu)點，我們以魔芋粉為原料，在其KGM結構上引入親水的羧甲基基團，以期改善其綜合性能。羧甲基基團的引入能使KGM的水溶性增加，水溶液穩(wěn)定性增強，抗潮性能和成膜性能改善，因此，經過羧甲基改性制備的魔芋KGM可食膜可具備熱敏性能，達到成品膜在低溫下很難溶解，但只要突破一定的溫度，膜的形狀、滲透速率即隨之發(fā)生敏銳響應，迅速溶解至澄清的效果。使其能夠廣泛應用于食品尤其是方便食品的包裝，如方便面調料包、奶粉、豆粉、咖啡、芝麻糊等等，也可應用于藥品中沖劑的包裝袋，使得消費者使用時不但方便快捷，而且能增加膳食纖維的攝入，且有效解決“白色污染”問題。

目前，多糖類可食性膜的開發(fā)在工業(yè)相對發(fā)達的國家正受到高度重視，有的技術已成功應用并創(chuàng)造出巨大社會和經濟效益。我國在可食性包裝的系統(tǒng)性研究與開發(fā)方面起步較晚，在成膜材料的選擇，成膜機理研究與工藝改進，膜性能質量與應用以及可食性膜在方便食品中的應用等諸多方面，仍存在許多亟待解決的問題。從目前國內外的發(fā)展情況看，多糖類可食性膜主要存在：性能不高。表現在抗拉力不強，耐水性，耐高溫能力差。成本高。該領域的研究生產尚屬于起步階段，沒有形成規(guī)模效應。工藝不成熟，技術參數不穩(wěn)定。品種單一，種類開發(fā)少。西南大學食品科學學院和四川魔力科技有限公司采用產學研合作方式，經過5年潛心研究，實現了熱敏性可食膜的規(guī)模化生產。

可食性膜的未來發(fā)展趨勢應立足于天然，安全，實用方面，發(fā)展適合于食品特性和工業(yè)化生產的，滿足應用技術與配料要求的產品，同時在膜結構和化學性能的影響，成型的方法以及操作與性能方面應加強進一步的研究，研制開發(fā)性能更優(yōu)良，功能各異的可食性食品藥物膜。

（作者單位：西南大學食品科學學院；四川魔力科技有限公司；重慶市高校魔芋資源利用研究工程中心）

鐘耕，西南大學食品科學學院,教授，博士生導師。重慶市學術技術帶頭人，西南大學國家級食品科學與工程本科實驗教學中心主任，中國糧油學會玉米深加工分會理事，重慶市食品工業(yè)協(xié)會專家委員、中國魔芋協(xié)會個人理事、重慶市農委油料加工首席專家，美國佐治亞大學食品科技系訪問學者和合作研究者，國家“863”項目評審入庫專家、科技部和教育部科技成果評審專家，國家博士后基金、多個省級自然科學基金函評專家。申請/獲授權國家發(fā)明專利21/17項，獲得省部級科技成果5項。

鞏橋，綿陽市六屆人大代表，綿陽市游仙區(qū)政協(xié)常委，綿陽市工商聯(lián)執(zhí)委，綿陽市游仙區(qū)工商聯(lián)副主席。四川魔力科技有限公司董事長，與西南大學共建了魔芋研究中心，出資創(chuàng)立了中國目前最大規(guī)模的魔芋精深加工企業(yè)，并在四川省科技廳指導下出資修建了目前國內第一家魔芋應用工程技術中心，開展魔芋各產業(yè)鏈技術研究，涵蓋魔芋精粉衍生物到高活性因子。主導和參與的多項關于魔芋精深發(fā)明分別獲得國家發(fā)明專利。西南大學食品科學學院客座教授。