可食膜的研究进展

可食膜的研究进展　

张赘彬　，江娟　

（１．上海应用技术学院，香料香精技术与工程学院，上海２００２３５；　

２．上海海洋大学，食品学院，上海２０１３０６）　

摘要：可食膜是指由可食性材料形成的膜，主要通过防止气体、水汽和溶质等的迁移来保证食品的质　量，延长食品的货架期。可食膜作为一种新型包装材料，具有绿色环保、生物降解、无毒无害、能够提高食　品的保质期和提高食品的质量等优点，而且还具有营养价值。因此，近年来国内外对可食膜的研究越来越多，　可食膜的应用范围也越来越广。我们日常生活中包装糖果使用的糯米纸、包装冰激凌使用的蛋筒、包装肉菜　使用的豆腐皮和包装肉馅使用的肠衣等都是典型的可食性包装。根据可食膜的制备材料不同，本文对多糖类　可食膜、蛋白质可食膜、脂质可食膜和复合型可食膜这几种常用的可食膜进行了综述，分别介绍了这几种可　食膜的研究状况。并根据近几年来国内外研究进展，对可食膜在果蔬和肉类中的应用进行了叙述。　关键词：多糖类可食膜；蛋白质可食膜；脂质可食膜；复合型可食膜；研究进展；应用　中图分类号：ＴＳ２０１．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—２５１３（２０１１）Ｏ１—０１９１—０８　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉＩｍＳ　

ＺＨＡＮＧ　Ｙｕｎ．ｂｉｎ¨．ＪＩＡＮＧ　Ｊｕａｎ　

（１．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｒａｇｒａｎｃｅ　ａｎｄ　Ｆｌａｖｏｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２３５；　

２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１０３６）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ　ａｒｅ　ｍａｄｅ　ｂｙ　ｅｄｉｂｌｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｃａｎ　ｐｒｏｔｅｃｔ　ｆｏｏｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｘｔｅｎｄ　ｉｔｓ　ｓｈｅｌｆ　ｌｉｆｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｐｒｅｖｅｎ－　ｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｉｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇａｓ，ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｓｏｌｕｔｅｓ　ｅｔｃ．Ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ，ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｎｅｗ—ｔｙｐｅ　ｐａｃｋｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｓ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ—　ｔａｌ　ｆｒｉｅｎｄｌｙ，ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ｎｏｎ—ｔｏｘｉｃ　ａｎｄ　ｈａｒｍｌｅｓｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ａｂｏｕｔ　ｅｄｉ－　ｂｌｅ　ｆｉｌｍ　ａｒｅ　ｒｅｐｏｒｔｅｄ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ．Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｗｉｄｅｒ　ａｎｄ　ｗｉｄｅｒ．Ｉｎ　ｏｕｒ　ｄａｉｌｙ　ｌｉｆｅ，　ｓｔｉｃｋｙ　ｒｉｃｅ　ｐａｐｅｒ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｗｒａｐｐｉｎｇ　ｃａｎｄｙ，ｉｃｅ　ｃｒｅａｍ　ｃｏｎｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｈｏｌｄ　ｉｃｅ　ｃｒｅａｍ，ｓｏｙｂｅａｒｌ　ｃｕｒｄ　ｓｋｉｎ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｐａｃｋａｇｅ　ｍｅａｔ　ａｎｄ　ｖｅｇｅｔａｂｌｅ，ａｎｄ　ｃａｓｉｎｇ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｐａｃｋａｇｅ　ｍｅａｔ　ａｒｅ　ａｌｌ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ．Ｔｈｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍ　ｉｓ　ｄｉｆ－　ｆｅｒｅｎｔ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｓｏｍｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ—ｂａｓｅｄ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ，ｐｒｏｔｅｉｎ—ｂａｓｅｄ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ，ｌｉｐｉｄ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ　ａｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ　ｉｎ　ｆｒｕｉｔｓ　ａｎｄ　ｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ　ａｎｄ　ｍｅａｔ　ａｒｅ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ—ｂａｓｅｄ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ；ｐｒｏｔｅｉｎ—ｂａｓｅｄ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ；ｌｉｐｉｄ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ；ｃｏｍｐｌｅｘ　ｅｄｉｂｌｅ　ｆｉｌｍｓ；ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　

１　概述　过防止气体、水汽和溶质等的迁移来保证食品的　

可食膜是指由可食性材料形成的膜，主要通　质量，延长食品的货架期…。对可食膜的真正研　

收稿日期：２０１０—０７—１８　｝通讯作者　基金项目：上海市教育委员会科研创新项目（０９ＹＺ３９１）。　作者简介：张赞彬（１９７３一），男，浙江台州人，教授，博士，食品科学与工程专业，主要从事植物中活性物质的分离提取研究。

　究开始于２Ｏ世纪５０、６０年代，此后世界各国政　

府都投入了大量的人力和物力研究开发可食性包　

装膜，并已取得了一定的进展。现在的可食膜已　

改变了过去由单一成分制膜，而发展成具有多种　

功能性质的、由多种生物大分子和脂类制成的多　

组分复合膜，这种复合膜主要是通过不同分子问　

相互作用形成一种稳定的乳状液，然后通过干燥　

使溶剂挥发而形成薄膜。此种结构的可食膜具有　

明显的阻隔性能及一定的选择透过性，因而在食　

品工业中具有广阔的应用前景。随着人们对食品　

品质和保藏期要求的提高，以及人们环保意识的　

增强，以天然生物材料制成的可食膜在食品包装　

领域正成为研究热点。近年来，人们在开发新型　

的可食包装材料、改善薄膜性质以及可食膜应用　

等方面做了大量深入细致的工作，并已取得了一　

定的成果　。　

２可食膜的研究进展　

根据可食膜的制备材料不同，对可食膜进行　

分类，常用的有多糖类可食膜、蛋白质可食膜、　

脂质可食膜和复合型可食膜，下面分别介绍这几　

种常用可食膜的研究状况。　

２．１多糖类可食膜　

多糖类可食膜是以淀粉、变性淀粉、食用胶及　

纤维素衍生物等为主要原料制成的。两种或两种以　

上的多糖类物质形成的膜也被广为研究。常用的多　

糖类可食膜有淀粉膜、改．陛纤维素膜、壳聚糖膜和　

葡甘聚糖膜等。其中淀粉膜是研究开发最早的可食　

膜。动植物胶膜中常用的动物胶有明胶、骨胶、虫　

胶等；常用的植物胶有葡甘聚糖、卡拉胶、果胶、　

海藻酸钠等。由于多糖特殊的长链螺旋分子结构，　

其化学性质稳定，适应于长时间储存及各种储存环　

境，但它们都属于亲水性聚合物，阴湿性一般很　

小；在多糖类物质形成薄膜的过程中，分子间氢键　

和分子内氢键扮演了重要的角色　。　

２．１．１淀粉可食膜　

目前研究者们用来制作可食性淀粉膜的原淀　

粉主要有玉米淀粉和马铃薯淀粉等。对淀粉与其　

他多糖类物质形成的混合膜也有不少研究报道。　

刘早等　研究了甘油添加量对高直链玉米淀粉糊　

的流变性能的影响，得出高直链玉米淀粉糊的黏　度、膜的结晶性能和耐酸性能随着甘油添加量的　

增加而下降。姜燕　通过对酸变性玉米淀粉膜、　

氧化玉米淀粉膜和磷酸酯玉米淀粉膜的性能的比　

较得出：玉米磷酸酯淀粉所成的膜均匀、透明，　

揭膜容易，抗张强度和透明度较好，并确定了适　

宜成膜的淀粉浓度为３％。玉米磷酸酯淀粉膜在　

外观上接近于塑料薄膜，质地细腻、透明，机械　

性能较优，耐折性好，阻氧性能优，制膜工艺简　

单。此膜适合于包装方便面等半加工配餐食品中　

的调料或豆（奶）粉的分袋包装，可随同食品一　

起食用。姜燕等　对玉米磷酸酯淀粉基可食膜液　

进行超声波处理，并对所成膜的抗拉强度、断裂　

伸长率、透氧率及膜表面微观结构进行了分析。　

结果表明：超声波处理使膜的抗拉强度、断裂伸　

长率及阻氧性能提高，膜面均一性也有了一定的　

改善。在试验范围内，当超声波功率为８０Ｗ时，　

对膜液处理５０ｍｉｎ，膜的性能较佳。姜燕等　研　

究了玉米磷酸酯淀粉基可食膜的黏合机理及适宜　

的黏合剂和黏合方式，分析了影响封合特性的因　

素，包括封合温度、封合时间、黏合层厚度以及　

封口宽度。结果表明：对于可食膜的黏合机理，　

可以用相互扩散理论来解释；将玉米磷酸酯淀粉　

膜液作为黏合剂，配合加热压合是淀粉膜最佳的　

封合方法。毕会敏等　研究了一种可以迅速溶于　

热水的可食性薄膜。该膜以马铃薯淀粉作为基　

材，羧甲基纤维素钠作为增强剂，环氧丙烷作为　

交联剂，具有良好的机械性能，且能迅速溶于热　

水。该膜可用于豆粉、调料粉等粉料的包装。此　

种包装在食用时无需撕开，可与内装物一起食　

用，安全卫生。汪学荣等　以交联淀粉为成膜主　

料，添加增塑剂甘油，增强剂海藻酸钠制备交联　

淀粉膜，研究出实验室制膜工艺和参数为：交联　

淀粉加水溶解，加热，同时采取框式搅拌，搅拌　

速度为１８０ｒ／ｍｉｎ，在真空度为０．０９５ＭＰａ下脱气　

１５ｍｉｎ，在镀铬钢板上刮板成膜，在５０℃下恒温　

干燥６ｈ，均湿，揭膜，贮存。工业化制膜工艺和　

参数为：交联淀粉在夹层锅中加水溶解，加热，　

同时搅拌，搅拌速度为４０ｒ／ｍｉｎ，在紫铜带上成　

膜，紫铜带转速为１０ｒ／ｍｉｎ，烘缸中通入蒸汽加　

热，蒸汽压力为０．０２０ＭＰａ（表压），卷膜，包　

装，贮存。Ｍａｒｉａ　Ｂ．Ｖ（１ｓｃｏｎｅｚ等　研究了加入或　

没有加入山梨酸钾的壳聚糖和壳聚糖一木薯淀粉　混和物的可食膜溶液的抗菌活性。壳聚糖一淀粉　

和／或山梨酸钾的相互作用会影响壳聚糖的物理　

特性和抗菌活性。壳聚糖的加入会减少水蒸汽渗　

透性和淀粉膜的溶解度。Ｄｏｎａｔｅｌｌａ　Ｐｅｒｅｓｓｉｎｉ等　

利用振荡稳定剪切流动测试研究了含有玉米淀　

粉，甲基纤维素（ＭＣ）和甘油乳液的可食成膜分　

散体的流变性，评估了甘油含量与甲基纤维素一　

淀粉的混合水平对分散的流变性质的综合影响，　

并得出甲基纤维素是影响表观粘度和粘弹性性能　

的主要因素。　

２．１．２其他多糖类可食膜　

除了淀粉可食膜以外，还有其他一些多糖类　可食膜也被广为研究。殷小梅等¨　研究了茁霉多　

糖膜的力学性质、透气性和透湿性，并利用扫描　

电子显微镜和ｘ一射线衍射仪测定茁霉多糖膜的　

表面结构和晶体结构。结果表明：茁霉多糖膜具　

有较大的的透湿性和较小的透氧性。多糖膜的超　

微结构和晶体结构进一步证实，５％茁霉多糖和　

５％甘油形成的膜具有较高的阻气性和拉伸强度。　

刘越等¨　对壳聚糖膜的吸水性、耐酸性、耐盐　

性、透光率、强度等性能行了研究。并通过实验　

得出壳聚糖膜的拉伸强度在所研究的浓度范围内　

随着铸膜液浓度的增大呈现降低趋势；甘油、山　

梨醇和聚乙二醇能明显的增大膜的柔韧性，降低　

膜的抗拉强度，并增大膜的渗透性及吸湿性能；　

添加硬脂酸，膜的抗拉强度、柔韧性、渗透性及　

‘吸湿性能都不同程度的降低。Ｔｈｏｍａｓ　Ｋａｒｂｏｗｉａｋ　

等　通过接触角测量研究了卡拉胶聚合物基质与　

疏水材料形成的可食膜的表面性质。　

２．２蛋白质可食膜　

蛋白质可食膜的形成材料主要来自植物分离　

蛋白和动物分离蛋白，常用的植物分离蛋白有大　

豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白和小麦面筋蛋白等，　

常用的动物分离蛋白有乳清蛋白。蛋白膜有优良　

的阻气性，但由于其具有亲水基团，阻水性有　

限。蛋白薄膜成膜过程中，主要依靠二硫键（Ｓ　

—ｓ）的作用，首先通过Ｓ—Ｓ键还原裂解成疏　

（ＳＨ）基，在溶剂中扩散开来，使多肽分子量降　

低，然后扩散开的蛋白质分子在空气中又被氧　

化，重新形成ｓ—ｓ键，形成薄膜结构　。　

２．２．１大豆分离蛋白可食膜　

大豆分离蛋白（ＳＰＩ）是一种经碱溶酸沉法　提取的高营养物质，蛋白含量达９２％以上。由于　

ＳＰＩ优良的成膜性能、阻氧和阻油特性和较高的　

营养价值　Ｊ，在可食性薄膜的开发上备受关注。　

周红锋等　采用大豆分离蛋白为主要原料制　

备了可食性复合膜。发现经过微波处理后，大豆　

分离蛋白膜的机械强度得到了提高，而且其阻湿　

能力也相应的提高了；在微波处理过程中，大豆　

分离蛋白膜中水分含量对膜机械强度的提高也有　

一定的影响，水分含量太少，容易烧焦膜；合适　

的水分含量对膜的网络结构改善影响显著。姜燕　

等ｕ　研究了增塑剂对大豆分离蛋白膜（热法成膜　

和酶法成膜）成膜特性的影响。得出增塑剂的种　

类（甘油、山梨醇或甘油山梨醇的等量混合物）　

对大豆分离蛋白膜的性能有明显影响。无论是否　

添加谷氨酰胺转移酶（ＴＧａｓｅ），以山梨醇为增塑　

剂的膜都具有最高的抗拉强度、表面疏水性和总　

可溶性物量，最低的断裂伸长率、水分含量和透　

光率。ＴＧａｓｅ处理ＳＰＩ（４Ｕ／ｇ，蛋白），可显著改　

善蛋白膜的抗拉强度和表面疏水性，抗拉强度和　

表面疏水性，抗拉强度和表面疏水性分别比对照　

膜增加１０％～２Ｏ％和１７％～５６％（Ｐ≤０．０５）；　

同时也明显降低了（Ｐ≤０．０５）膜的断裂伸长率、　

水分含量、总可溶性物量及透光率。宋臻善等　副　

研究了超声辐射在频率为２０ｋＨｚ，功率为８００Ｗ　

条件下，不同处理时间对大豆分离蛋白膜性能的　

影响。得出经超声辐射处理２ｍｉｎ可以显著提高膜　

的抗拉强度，同时可明显降低膜的水蒸汽透过系　

数，经超声处理后的膜机械强度和阻湿性能均得　

到了提高，同时制出的膜具有均匀透明的外观。　

包惠燕等　以大豆分离蛋白、甘油、阿魏酸为组　

成成分的成膜溶液调ｐＨ为中性，热处理后铺板　

干燥，揭膜，在相对湿度为５２％的环境下平衡　

４８ｈ后测定膜的抗拉强度、断裂伸长率、颜色等。　

得出阿魏酸的添加方法和添加量对膜的这些特性　

都有显著影响；阿魏酸的添加可显著增加膜的拉　

伸张力（２０．２％～３４．５％）和断裂伸长率　

（６２．５％～９４．３％），但也使膜的颜色变深；阿魏　

酸使ｐＨ为中性的大豆分离膜的机械性能可与通　

常在ｐＨ　９或以上制备的这类膜相媲美，这使大豆　

分离蛋白膜有了更广泛的潜在应用前景。Ｊｕｎ—　

Ｆｅｎｇ　Ｓｕ等　。。用羧甲基纤维素（ＣＭＣ）、大豆分　

离蛋白（ＳＰＩ）和甘油通过溶液浇铸法制备可食