食品活性包装用抗菌材料技术进展
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抗菌材料│减少99.9%以上细菌的抗菌食品托盘
荷兰生物科技公司Parx Materials与挪威卫生专家ZincIn合作,开发了一种用回收渔业废弃物制成的抗菌食品托盘。
根据《包装塑料》(Plastics in Packaging)的一份报告,通过结合Parx的Saniconcentrate抗菌添加剂和ZincIn的自洁技术,这种托盘据称比典型的食品托盘减少了99.9%以上的细菌。
挪威塑料回收(NORPEC)颗粒,从塑料罐和其他被渔业丢弃的废物中产生,被用来制造托盘。
根据德国绿色和平组织的数据,渔业每年造成64万吨海洋垃圾,占海洋垃圾总量的10%。
ZincIn表示,通过与Parx合作,该公司能够大规模开发自洁产品,以满足食品和酒店行业当前不断变化的需求。
两家公司都认为,这一合作关系与酒店环境中对“健全的卫生协议”的需求日益增长相吻合。
他们表示,在新冠肺炎后的形势下,对抗菌材料和产品的需求将会更高。
Saniconcentrate是专门为食品应用而配制的。
Parx说,传统的抗菌添加剂大多使用重金属离子来杀死细菌,与之不同的是,该添加剂在没有杀菌剂、浸出或任何有害副作用的情况下达到了其功效。
他们声称,其抗菌功效为99.9%甚至更高,并根据ISO 22196和JIS Z2801进行了测量。
Parx表示,新的测试结果表明,该添加剂还能在24小时内减少表面的Covid-19,最多可减少99%。
ZincIn创始人Kjetil Christoffersen说:“与Parx的抗菌技术合作引发了一系列全新的可能性,可以给我们的生活带来好处。
与NOPREC合并似乎是一个合乎逻辑的步骤。
”。
活性涂层提升食品包装材料抗菌性能活性涂层作为一种新型的食品包装材料,其抗菌性能的提升在食品保鲜和安全领域具有重要意义。
本文将从活性涂层的概述、抗菌机制、以及如何通过不同方法提升其抗菌性能等方面进行探讨。
一、活性涂层概述活性涂层是一种功能性涂层,它通过在包装材料表面添加具有生物活性的物质,赋予包装材料抗菌、抗氧化等特性。
这种涂层不仅能够延长食品的保质期,还能有效抑制食品表面微生物的生长,保障食品的卫生安全。
1.1 活性涂层的组成活性涂层通常由基材、活性物质和载体组成。
基材是涂层的基础,可以是塑料、纸张或金属等;活性物质是涂层发挥作用的关键,如抗菌剂、抗氧化剂等;载体则起到固定和释放活性物质的作用。
1.2 活性涂层的应用活性涂层广泛应用于食品包装领域,包括但不限于肉类、乳制品、果蔬等食品的包装。
它能够有效抑制食品表面细菌的生长,减少食品腐败和变质的风险。
二、活性涂层的抗菌机制活性涂层的抗菌性能主要通过以下几种机制实现:2.1 物理屏障作用活性涂层在食品表面形成一层保护膜,阻止微生物接触食品,从而起到物理屏障的作用。
2.2 化学抑制作用活性物质通过与微生物的细胞壁、蛋白质或酶等发生反应,破坏微生物的细胞结构或生理功能,抑制其生长繁殖。
2.3 释放控制作用活性涂层通过控制活性物质的释放速率,持续对食品表面进行抗菌保护。
2.4 光催化作用某些活性涂层含有光敏物质,能够在光照下产生活性氧,对微生物进行光催化杀菌。
三、提升活性涂层抗菌性能的方法为了提高活性涂层的抗菌效果,研究人员采取了多种方法:3.1 优化活性物质的选择选择合适的活性物质是提升抗菌性能的关键。
研究人员通过对比不同抗菌剂的抗菌效果,选择具有高效、广谱、低毒的活性物质。
3.2 调整活性物质的浓度活性物质的浓度直接影响其抗菌效果。
通过实验确定最佳浓度,既能保证抗菌效果,又能避免对食品或人体产生不良影响。
3.3 改进涂层的制备工艺涂层的制备工艺对活性涂层的性能有重要影响。
新型抗菌包装材料在食品保鲜中的应用研究随着人们对食品安全和卫生的日益关注,新型抗菌包装材料的研究和应用逐渐成为了保鲜领域中的热门话题。
这些材料通过抑制细菌生长,延长食品的保鲜期,有效地解决了传统包装材料在食品保鲜过程中的一些问题。
本文将探讨新型抗菌包装材料在食品保鲜中的研究和应用,以及其对食品安全和环境保护的意义。
首先,新型抗菌包装材料的研究取得了显著的进展。
科学家们通过不同的方法,如添加抗菌剂、纳米材料和天然植物提取物等,成功地将抗菌性能引入包装材料中。
这些抗菌包装材料具有创新的抗菌机制,能够抑制细菌的生长和繁殖,从而延长食品的保鲜期。
与传统包装材料相比,新型抗菌包装材料具有更好的保鲜效果,能够更好地保护食品的品质和安全。
其次,新型抗菌包装材料在食品保鲜中的应用也取得了一定的成果。
目前,新型抗菌包装材料已经在生鲜食品、肉制品、乳制品等领域得到了广泛的应用。
例如,在生鲜食品中使用纳米银抗菌包装材料可以显著地抑制细菌的生长,延长食品的保鲜期。
在肉制品中添加天然植物提取物作为抗菌剂,能够有效地提高产品的质量和安全性。
这些应用的成功不仅解决了食品保鲜过程中的问题,还提升了食品产业的竞争力和消费者的信任。
新型抗菌包装材料的应用不仅能够改善食品保鲜效果,还具有一定的环境保护意义。
传统的包装材料往往需要使用大量的防腐剂和化学添加剂,对环境产生一定的污染。
而新型抗菌包装材料通过添加天然植物提取物等绿色抗菌剂,可以减少对环境的污染,并为消费者提供更健康、更安全的食品。
因此,新型抗菌包装材料的研究和应用对于食品安全和环境保护都具有重要的意义。
然而,新型抗菌包装材料的研究仍面临一些挑战。
首先,新材料的制备和包装技术仍需要进一步改进和完善。
其次,材料的成本也是一个需要解决的问题,需要降低生产成本,使其在市场上更具竞争力。
此外,新材料的安全性和稳定性也需要进行进一步的评估。
只有解决这些问题,才能更好地推动新型抗菌包装材料的研究和应用。
食品包装中的抗菌材料研究在现代社会,食品的安全和质量一直是人们关注的焦点。
随着科技的不断进步,食品包装材料也在不断创新和发展,其中抗菌材料的应用成为了一个重要的研究方向。
抗菌材料能够有效地抑制或杀灭包装内表面的微生物,延长食品的保质期,保障食品的安全和品质。
一、抗菌材料的分类抗菌材料主要可以分为天然抗菌材料和合成抗菌材料两大类。
天然抗菌材料通常来源于植物、动物或微生物。
例如,壳聚糖是从甲壳类动物的外壳中提取的一种天然多糖,具有良好的抗菌性能。
它能够通过与微生物细胞膜的相互作用,破坏细胞膜的结构和功能,从而达到抗菌的效果。
此外,一些植物提取物,如茶多酚、大蒜素等,也具有一定的抗菌活性。
这些天然抗菌材料具有来源广泛、安全性高、环境友好等优点,但往往抗菌效果相对较弱,且稳定性较差。
合成抗菌材料则是通过化学合成方法制备的具有抗菌功能的物质。
其中,有机抗菌剂如季铵盐类、咪唑类等,能够与微生物细胞内的蛋白质、核酸等发生作用,抑制微生物的生长和繁殖。
无机抗菌剂如银离子、氧化锌等,具有广谱抗菌、持久抗菌等优点。
银离子可以通过释放银离子来破坏微生物的细胞膜和细胞内的酶系统,从而发挥抗菌作用。
氧化锌则可以通过产生活性氧物种来杀灭微生物。
合成抗菌材料通常具有较强的抗菌效果和稳定性,但可能存在一定的毒性和环境风险。
二、抗菌材料在食品包装中的作用机制抗菌材料在食品包装中的作用机制主要包括接触式杀菌和释放型杀菌两种。
接触式杀菌是指抗菌材料直接与微生物接触,通过物理或化学作用破坏微生物的细胞结构和功能,从而达到杀菌的目的。
例如,一些表面带有正电荷的抗菌材料,如季铵盐类化合物,可以与带负电荷的微生物细胞膜相互吸引,导致细胞膜通透性增加,细胞内容物泄漏,最终导致微生物死亡。
释放型杀菌则是抗菌材料通过缓慢释放抗菌物质,如银离子、有机抗菌剂等,在包装内部形成一定浓度的抗菌环境,抑制或杀灭微生物。
这种方式可以在较长时间内持续发挥抗菌作用,但需要注意控制抗菌物质的释放速度和浓度,以避免对食品造成不良影响。
包装材料的抗菌性能与应用研究在当今社会,随着人们对食品安全、医疗卫生和产品质量的要求日益提高,包装材料的抗菌性能逐渐成为研究的热点。
抗菌包装材料不仅能够延长产品的保质期,还能有效减少微生物的污染,保障消费者的健康和安全。
本文将深入探讨包装材料的抗菌性能及其在不同领域的应用。
一、抗菌包装材料的分类1、天然抗菌包装材料天然抗菌材料主要来源于植物、动物和微生物等自然资源。
例如,壳聚糖是从甲壳类动物的外壳中提取的一种天然多糖,具有良好的抗菌性能。
它能够抑制细菌和真菌的生长,且对人体无毒副作用。
此外,蜂胶、茶多酚等植物提取物也被应用于包装材料中,发挥抗菌作用。
2、合成抗菌包装材料合成抗菌材料通常是通过化学合成方法制备的具有抗菌活性的物质。
其中,季铵盐类化合物是常见的一种合成抗菌剂,其具有广谱抗菌性能,能有效抑制多种微生物的生长。
纳米银粒子也是一种备受关注的合成抗菌材料,由于其极小的粒径和巨大的比表面积,能够与微生物的细胞膜相互作用,从而达到杀菌的效果。
3、复合抗菌包装材料为了提高抗菌效果和综合性能,复合抗菌包装材料应运而生。
这类材料将天然抗菌剂和合成抗菌剂结合,或者将抗菌剂与其他功能性材料复合。
例如,将纳米银粒子负载在壳聚糖薄膜上,既增强了抗菌性能,又改善了薄膜的机械性能。
二、包装材料抗菌性能的评价方法1、微生物培养法这是最常用的评价方法之一。
将含有抗菌包装材料的样品与一定数量的微生物接触,在适宜的条件下培养一段时间后,通过计数微生物的数量来评估抗菌效果。
常用的微生物包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、霉菌等。
2、抑菌圈法将抗菌包装材料放置在接种了微生物的培养基上,观察材料周围形成的抑菌圈大小。
抑菌圈越大,表明抗菌效果越好。
3、抗菌率计算法通过计算处理前后微生物数量的变化,得出抗菌率。
抗菌率=(初始微生物数量处理后微生物数量)/初始微生物数量 × 100% 。
三、包装材料抗菌性能的影响因素1、抗菌剂的种类和浓度不同的抗菌剂具有不同的抗菌机制和效果,其浓度也直接影响抗菌性能。
包装材料的抗菌性能研究进展在现代社会,包装材料在保护和保存商品方面发挥着至关重要的作用。
随着人们对食品安全、医疗用品卫生等方面的要求不断提高,具有抗菌性能的包装材料逐渐成为研究的热点。
抗菌包装材料能够有效地抑制微生物的生长和繁殖,延长产品的保质期,保障消费者的健康。
本文将对包装材料的抗菌性能研究进展进行详细的阐述。
一、抗菌包装材料的分类目前,抗菌包装材料主要可以分为以下几类:1、天然抗菌包装材料天然抗菌物质具有来源广泛、安全性高、环境友好等优点。
例如,壳聚糖是一种从甲壳类动物外壳中提取的天然多糖,具有良好的抗菌性能,可用于制作食品包装薄膜。
蜂胶是蜜蜂从植物芽孢或树干上采集的树脂,混入上腭腺、蜡腺的分泌物加工而成的一种具有芳香气味的胶状固体物,也具有一定的抗菌活性,可应用于药品包装。
2、合成抗菌包装材料合成抗菌剂如季铵盐类、双胍类等具有高效、广谱的抗菌特点。
将这些合成抗菌剂添加到塑料、橡胶等材料中,可以制备出具有抗菌性能的包装材料。
例如,在聚乙烯中添加一定量的季铵盐类抗菌剂,可以使包装材料对细菌和真菌都有较好的抑制效果。
3、无机抗菌包装材料无机抗菌剂主要包括银、铜、锌等金属离子及其氧化物。
银离子具有很强的抗菌活性,将其负载在沸石、磷酸锆等载体上,可以制成无机抗菌包装材料。
这类材料具有抗菌持久性好、耐热性高等优点,适用于高温加工的食品包装。
二、抗菌包装材料的抗菌机制抗菌包装材料的抗菌机制主要包括以下几种:1、接触杀菌抗菌剂直接与微生物细胞接触,破坏细胞膜的结构和功能,导致细胞内容物泄漏,从而杀死微生物。
例如,银离子可以与细菌细胞膜上的蛋白质和磷脂结合,破坏细胞膜的通透性,使细胞死亡。
2、释放杀菌包装材料中的抗菌剂缓慢释放到环境中,达到一定浓度后抑制微生物的生长和繁殖。
例如,一些负载有抗菌剂的缓释材料可以在包装内部持续释放抗菌物质,保持包装环境的抗菌效果。
3、干扰代谢抗菌剂可以干扰微生物的代谢过程,如抑制酶的活性、阻碍核酸的合成等,从而影响微生物的生长和繁殖。
包装材料的抗菌性能与应用案例在当今的消费市场中,包装材料的作用早已不仅仅是保护产品和方便运输,其抗菌性能也逐渐成为了一个重要的考量因素。
抗菌包装材料能够有效地抑制微生物的生长和繁殖,延长产品的保质期,保障消费者的健康和安全。
本文将详细探讨包装材料的抗菌性能以及相关的应用案例。
一、包装材料抗菌性能的原理要理解包装材料的抗菌性能,首先需要了解其抗菌的原理。
目前,常见的抗菌包装材料主要通过以下几种方式发挥抗菌作用:1、释放抗菌剂这类包装材料中含有特定的抗菌剂,如银离子、季铵盐等。
在包装与产品接触的过程中,抗菌剂会缓慢释放出来,直接作用于微生物的细胞结构,破坏其代谢功能,从而达到抑制或杀灭微生物的目的。
2、物理阻隔一些包装材料具有特殊的微观结构,能够形成物理屏障,阻止微生物的侵入和传播。
例如,高阻隔性的塑料薄膜可以有效阻挡氧气、水分和微生物的渗透,减少微生物对产品的污染。
3、创造不利环境通过调节包装内部的环境条件,如湿度、pH 值等,使其不利于微生物的生长和繁殖。
例如,一些干燥剂包装可以降低包装内的湿度,抑制霉菌和细菌的生长。
二、常见的抗菌包装材料1、抗菌塑料塑料是包装领域中应用最为广泛的材料之一。
通过在塑料中添加抗菌剂,可以制备出具有抗菌性能的塑料包装,如抗菌食品包装袋、抗菌饮料瓶等。
2、抗菌纸纸包装具有环保、可回收等优点。
抗菌纸通常是在纸张的生产过程中添加抗菌剂,或者对纸张进行表面处理,使其具有抗菌功能。
常见的抗菌纸包装有食品纸盒、药品包装纸等。
3、抗菌金属材料金属材料如不锈钢、铝等,本身具有一定的抗菌性能。
此外,还可以通过表面处理技术,如镀银、镀铜等,进一步增强其抗菌效果。
金属包装常用于食品罐头、医疗器械包装等领域。
4、抗菌复合材料将不同的材料组合在一起,形成具有协同抗菌作用的复合材料。
例如,将抗菌塑料与抗菌纸复合,可以发挥两者的优势,提高包装的抗菌性能。
三、包装材料抗菌性能的评价方法为了准确评估包装材料的抗菌性能,需要采用科学合理的评价方法。
包装材料的抗菌性能及其应用研究随着近年来食品安全问题引起的广泛关注,包装材料的抗菌性能显得越来越重要。
包装材料在食品保鲜、延长货架期和避免细菌污染等方面发挥着重要作用。
而包装材料的抗菌性能具有极大的优势,可以有效地减少食品的滋生、繁殖和传播,延长其保鲜期,保障食品的品质和安全。
一、包装材料的抗菌性能目前,常见的抗菌包装材料主要包括:抗菌膜、抗菌纸、抗菌塑料、抗菌涂层、抗菌纳米复合材料等。
1. 抗菌膜抗菌膜是将具有抗菌作用的复合材料涂覆在膜上而制成的。
该材料在膜的表面形成抗菌层,可以对许多常见的细菌、真菌和霉菌有很强的杀菌作用。
同时,抗菌膜也具有保鲜性能,可以延长食品的货架期,提高食品的安全性和品质。
2. 抗菌纸抗菌纸是将具有抗菌功能的复合材料涂覆在纸张上,也可以通过纳米技术制备而成。
相较于传统纸张,抗菌纸可以有效地抑制细菌的繁殖,保障食品的质量和卫生。
3. 抗菌塑料抗菌塑料可以通过在塑料制品制造时,将抗菌剂加入到塑料中而制成。
抗菌塑料可以有效地抵抗细菌的滋生和传播,保障食品安全,防止细菌污染和交叉感染。
4. 抗菌涂层抗菌涂层是将具有杀菌作用的物质喷涂在包装材料的表面上,形成具有抗菌作用的涂层。
抗菌涂层可以对许多常见的细菌、真菌和霉菌有很强的杀菌作用,同时还具有防潮、保鲜等功能。
5. 抗菌纳米复合材料抗菌纳米复合材料是利用纳米技术制备而成的抗菌材料。
纳米材料可以形成具有高效抗菌性能的表面,并且可以轻易地控制抗菌层的厚度和稳定性,并且可以根据需要调整其抗菌性能。
二、包装材料的应用研究1. 普通食品包装普通食品包装主要使用抗菌膜和抗菌塑料。
在传统包装基础上加入抗菌材料,可以有效地减少细菌污染,延长包装食品的货架期,提高食品的保鲜性和品质。
2. 医用包装医用包装需要具有极高的抗菌性能,以保障医疗用品的卫生和品质。
目前,特别制造的医疗包装材料已经广泛应用于医院和诊所中,如德国银纳米材料制造的医用塑料制品、日本的抗菌纳米复合材料等。
食品抗菌包装技术的研究进展学院:机械工程学院专业:2011级包装工程学号:S110801004姓名:段宁宁指导教师:唐亚丽,陈安军食品抗菌包装技术的研究进展包装工程专业学生段宁宁指导教师唐亚丽,陈安军摘要:抗菌包装技术是活性包装技术的主要发展方向之一,它可以有效地抑制表面污染引起的食品微生物腐败。
本文概述了食品抗菌包装的基本特性及研究新进展。
关键词:抗菌包装技术,食品,研究新进展Advance in Study of New Trends of Antibacterial FoodPackaging TechniqueStudent majoring in Packaging Engineering Duan NingningTutor Tang Yali, Chen AnjunAbstract:Antibacterial packaging technology is one of the main development directions of active packaging technology, which can effectively suppress food microorganism corruption caused by the pollution of the surface. The paper summarizes the basic characteristics of antibacterial food packaging and new research progress.Keywords:Antibacterial packaging technology,food,new research progress1研究背景传统的食品包装使用的是惰性包装材料,主要通过物理方式使被包装食品与外界相对隔绝而保持食品品质的。
但是随着食品加工、运输和贮存一体化技术的大规模发展,食品的流通扩展到世界各地,不仅需要食品维持较长的货架寿命,而且还要保持营养新鲜的品质。
食品活性包装用抗菌材料技术进展李毕忠;李泽国;阳文;崔辉仙;马波;路明洁【摘要】综述了食品活性包装用抗菌材料技术的研究进展及发展趋势,介绍了符合食品添加剂规范要求的抗菌剂、塑料包装材料的抗菌功能化技术,并指出在开发抗菌材料时应考量加工过程、食品种类、储存环境及法规要求等因素。
%Active packaging constituted a new technology for food preservation. Reviews in this paper were the antimicrobial agents, antimierobial films, and bulk antimicrobial plastics used in packaging of a variety of foods. The development of antibacterial materials must be considered processing conditions, food type, storage environment and regulatory requirements.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】7页(P10-16)【关键词】食品包装;抗菌材料;技术;进展【作者】李毕忠;李泽国;阳文;崔辉仙;马波;路明洁【作者单位】北京崇高纳米科技有限公司,北京100094;北京崇高纳米科技有限公司,北京100094;北京崇高纳米科技有限公司,北京100094;北京崇高纳米科技有限公司,北京100094;北京崇高纳米科技有限公司,北京100094;北京崇高纳米科技有限公司,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TQ322.2中国是塑料包装产品制造和消费大国。
塑料占包装产业总产值的比例已超过30%,在食品、饮料、日用品及工农业生产各个领域发挥着不可替代的作用。
塑料硬质容器和软包装在食品包装中均有大量应用,如硬质容器的塑料浅盘、塑料桶、塑料立式袋、塑料瓶等、软包装的塑料袋和薄膜等。
各种食品包装塑料新材料的采用使包装材料在防止食品腐败、延长食品保存期限、保障食品安全中起到越来越重要的作用。
开发抗菌塑料薄膜并应用于食品包装是食品活性包装的关键技术之一,也是欧美发达国家及我国近年来极为重视的发展领域[1-5]。
本文将介绍食品活性包装中抗菌材料的研究和应用。
包装是食品加工和供应中不可少的环节。
传统意义的食品包装,起到承载食品和隔离环境因素(如光、氧气、湿气、微生物、外界应力、灰尘等)的作用。
食品包装还必须满足具有标识、便于使用、价格合理、技术可行、环境友好等基本要求,是食品加工和储存过程中保证食品品质的重要因素[2]。
食品安全、食品品质、食品货架期要求贯穿在食品生产、分销、储存、零售等环节。
现代食品包装面临的不仅仅是消费者对食品防腐的要求,而且要求食品对添加剂和防腐剂的“无添加”或至少是“少添加”。
食品包装在防止食品腐败、食品中毒、食品致敏等方面将越来越重要[6]。
欧盟自21世纪初提出食品包装中的“活性包装”和“智能包装”的概念并开始研究现代食品包装新技术。
2001年,由12家食品包装研究单位和生产企业参加的《活性包装和智能包装的效果——对经济环境冲击和消费者接受程度》的研究项目(ACTIPAK-FAIR CT98-4170)中定义:活性包装(Active Packaging)是指改变食品保存条件而延长货架期或改善食品安全与感官品质的包装技术;智能包装(Intelligent Packaging或Smart Packaging)是指在产品流通与销售过程中监测包装食品环境条件和获取食品品质与安全信息的包装技术[2,7]。
现代食品包装新技术不仅使食品隔离和免受环境因素破坏,而且还要积极对食品的品质、安全和延长货架期起到保护作用。
影响食品品质和保存期限的内外部因素,主要涉及到生理变化过程(如新鲜果蔬的呼吸)、化学变化过程(如脂肪的氧化)、物理变化过程(如面包的陈腐和脱水)、微生物因素(如微生物导致的腐败)、虫害(如昆虫)等[2]。
食品活性包装可以归纳为3类,即吸收(或去除)、释放(或加入)及其他[2]。
吸收(或去除)技术可除去食品保鲜包装中所不需要的物质,如氧气、二氧化碳、乙烯、多余的水、腐败点及某些特定化合物。
释放(或加入)技术则可主动向包装的食品或包装内的空间采用加入或释放而产生二氧化碳、抗氧剂和防腐剂等。
根据包装形式,吸收技术和释放技术可以通过使用小袋、贴标、薄膜等形式来实现活性包装。
小袋在包装内空间可灵活放置,贴标可黏附在包装盖内,但均应避免直接接触食品,以免削弱包装功效,也避免发生活性物质迁移到食品等问题[2]。
表1列出了活性包装的示例[2,4,8-18]。
抗菌塑料是在20世纪末以来在国内外得到迅速发展的新材料[19]。
抗菌塑料能抑制和杀死所接触的细菌、酵母、霉菌等微生物,而且抗菌性能持久,可与制成品的使用周期具有同等寿命[20-21]。
在塑料中添加抗菌剂是目前抗菌塑料的主要制备方法。
在塑料中使用的抗菌剂包括无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然产物抗菌剂等3大类。
抗菌塑料必须符合无毒、无微生物耐性、抗菌性能广谱、适合塑料加工温度、适合制品力学性能和外观等综合要求[19]。
抗菌塑料制品已得到消费者的广泛认同,包括抗菌家电产品(如抗菌冰箱、洗衣机、空调、空气净化机、饮水机)、抗菌洁具、抗菌地板、抗菌水管、抗菌服装、抗菌鞋袜等。
抗菌塑料的应用,对改善生活环境、提高健康水平,防止疾病传播,起到了积极作用。
目前我国抗菌产品的年生产总值已达到600亿元,而且具有极大发展空间[19]。
抗菌塑料应用于包装领域,特别是在食品包装中的应用,对于食品安全具有重要意义[22]。
食品包装用抗菌塑料,其使用目的是防止微生物引起的食品腐败。
由于食品安全性的缘故,食品包装用抗菌塑料比其他抗菌塑料制品的安全性要求更为严格。
这是因为,第一,食品包装所使用的抗菌剂的安全性等级要达到可接触食品或食品添加剂的要求。
没有获得食品安全性认证和注册的抗菌剂不能在抗菌包装中使用;第二,食品包装的抗菌效果要体现出对食品的防腐和延长货架期的实际效果。
而一般意义上的抗菌塑料只需要对自身起到保护作用,抑制微生物在塑料制品上的生长繁殖。
为了满足食品包装用的抗菌塑料的安全性和使用效果的特殊性能要求,必须选择合格的抗菌剂,并设计新的材料加工和使用方法。
食品包装用抗菌剂是经监管部门批准允许用于食品接触的抗菌剂和能用于食品添加的防腐剂。
表2列出进行实验室研究的一些抗菌剂[23-46],未来可能在食品包装中得到应用[4]。
表3列出美国、欧洲、澳大利亚、新西兰等国家和地区目前已批准使用的食品添加剂,同时,这些物质也可能会在食品包装中作为抗菌剂使用[4]。
由于受抗菌剂种类和阻止微生物在食品中生长的双重限定,用于食品包装的抗菌塑料的制备技术与其他用途的抗菌塑料的生产技术存在着很大区别。
首先,目前可安全使用在食品包装的抗菌剂大多为小分子抗菌剂或天然抗菌剂,化学合成抗菌剂很少。
因此,按照常规技术,如熔融共混加工来生产抗菌塑料,试图将绝大数抗菌剂熔合在塑料中是不可能的。
小分子抗菌剂或天然抗菌剂的挥发温度低、热稳定性差、不能经历塑料熔体加工过程。
目前耐高温的食品包装用抗菌剂只有含银锌无机抗菌剂、银、铜金属抗菌剂几种已在日本得到广泛应用,并在美国和欧洲登记,我国也有该品种的抗菌剂。
(1)固定型抗菌塑料包装——耐高温无机抗菌剂的应用这种包装材料中混合了抗菌剂,特别是无机抗菌剂,抗菌剂被固定在塑料中。
该类型的抗菌塑料容易制成各种包装产品,如薄膜、容器、餐具。
固定型抗菌塑料薄膜可以分为两种类型:一种是抗菌剂可以迁移到食品表面;另一种只是防止薄膜上微生物的生长。
固定型抗菌塑料包装在日本已得到市场的广泛认可,如抗菌型的家用保鲜膜、保鲜袋等,但在其他地区似乎还没有形成商业习惯。
固定型抗菌塑料包装的优点是这种使用方式的安全性最高[47]。
2011年5—8月,欧洲爆发豆芽菜携带大肠杆菌导致食物中毒事件,仅3个月时间德国就死亡31人。
西班牙Derprosa公司最新推出共挤出生产的抗菌流延薄膜,作为蔬菜包装材料以阻止病菌的传播。
这类抗菌薄膜产品也许会逐步在欧美市场得到应用。
(2)释放型和冲刷型抗菌塑料包装释放型抗菌塑料包装所用的抗菌剂二氧化硫,弥漫在包装内空间,防止食品表面的霉菌生长[48]。
例如柑橘和莓果类水果中常有贵腐菌、青霉菌、根霉、曲霉等霉菌。
贵腐菌是一种可以在特定的天气条件下(通常要晴天和雾气交替)侵染葡萄的一种细菌,通常情况下如果葡萄成熟了没有采摘就有被细菌侵染;黄曲霉群的一种常见腐生真菌,多见于发霉的粮食、粮制品及其他霉腐的有机物上,菌落生长较快。
二氧化硫是防止葡萄腐败非常好的处理方式,比辐照和热处理技术还好。
但这种方法的缺点是有漂白褪色作用,同时还存在二氧化硫残留问题。
另一种具有抗菌作用的挥发性化合物是异硫氰酸烷基酯,是存在于黑芥、芥末中的刺激性物质[45]。
将其放在密闭阻隔包装中使用,低浓度下所包装的牛肉只有很微弱的气味。
经该物质冲洗后的塑料包装袋,对鲜牛肉、腌制猪肉、生金枪鱼片、奶酪、鸡蛋三明治、面条、意大利通心粉等均能延长货架期。
(3)抗菌涂层包装使用适当的涂层也可以获得抗菌效果。
例如,使用细菌素与溶解在异丙醇和正丙醇混合溶剂中聚酰胺混合,涂覆在聚乙烯薄膜上,该薄膜对黄色微球菌有抗菌效果。
还可以用乳酸链球菌素与甲基纤维素/羟丙基甲基纤维素的混合物进行涂覆聚乙烯薄膜[49]。
由于亲水性的乳酸链球菌素和疏水性的聚乙烯薄膜有互相排斥作用,乳酸链球菌素会形成液滴,使得抗菌作用不均匀,食品的部分区域没有抗菌效果。
乳酸链球菌素还可以加入到琼脂制成的薄膜中,作为抗菌薄膜使用。
(4)直接加入型抗菌剂的塑料包装薄膜山梨酸钾可以直接加入到低密度聚乙烯薄膜中,厚度为0.4mm的含1%(质量分数,下同)山梨酸钾的低密度聚乙烯薄膜,与0.1mm厚的普通低密度聚乙烯薄膜相比,有显著延缓长霉的效果[50]。
含有苯甲酸、山梨酸、苯甲酸酐的薄膜也表现出抗菌性,但苯甲酸酐必须用在多层复合膜的非食品接触层。
除了有机酸和酸酐,抑霉唑也有这方面的应用。
如前所述,在日本,银和铜的抗菌剂(如银沸石)被普遍用于加入型抗菌薄膜的制造,加入抗菌剂的量一般为1%~3%,过量添加会影响薄膜的透明度和热封性能。
未来可以尝试用涂层的方法,这样可能会有更好的效果。
三氯生作为抗菌剂在欧美用得比较多,如美国、瑞士的某些公司,但近年来对其长期使用的安全性一直有争论[51]。
天然产物的微胶囊包覆抗菌剂,也可以加入到聚乙烯薄膜中。
除了聚乙烯作为薄膜基材以外,聚醋酸乙烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、可食性聚合物薄膜等也是加入抗菌剂的基材树脂。