可延长货架期的新型环保包装技术

毫无疑问，食物正变得越来越宝贵。随着全球人口快速增长，以及食品安全进一步成为人们关注的焦点，食品行业正在寻找有效方法来保护资源。

虽然包装具有保护功能并有助于减少食物浪费，但不可回收的塑料垃圾却是我们所面临的最大的环境问题之一。

与未涂层的蔬菜相比，含有藻类提取物可食用涂层的蔬菜出现了延迟发芽的现象。

新型包装材料可以为减少这种浪费作出重要贡献。消费者对环保、可回收包装需求的日益增长，进一步推动了对可生物降解和可堆肥塑料替代品的研究。这些研究目的是以安全和经济的方式为消费者提供尽可能多的食物和水。包装和加工行业在其中发挥着关键作用，也不断涌现出新的方法和途径，例如：如何使生产过程更安全，如何利用数字技术提高安全性，同时新材料对环境友好。

生物降解包装技术在过去一年中得到显著发展。在最近的例子中，印度理工学院（Indian Institute of Technology）用微藻提取物试开发了富含抗氧化剂的可食用活性薄膜和涂层——它们可延长保质期，为新鲜农产品提供新的生机。

随着包装技术的发展，多层包装以及抗菌剂如何在特定层发挥作用也成为研发重点。此外，某些产品的薄膜厚度正在减少，因此添加与低粒径兼容的抗菌剂，同时保持非浸出成为当前解决方案中可以改进的部分。

也有专家表示，材料的安全性和可回收性、以及对环境的可持续性都是抗菌包装开发的重点。

可生物降解薄膜：延长新鲜农产品的保质期

根据印度理工学院（IIT）Guwahati 的研究，开发自微藻提取物的可生物降解、富含抗氧化剂的可食用活性薄膜和涂层可提供两个月的食品保存期，不会影响食物口感和品质，还减少了无法生物降解的食品包装对环境造成的危害。

印度理工学院化学工程系和可持续聚合物研究中心的Vimal Katiyar教授深入研究了这一过程。他解释说：“与未涂层的蔬菜相比，含有藻类提取物可食用涂层的蔬菜出现了延迟发芽的现象。这种新开发的涂层将帮助农民保护收成，减少采收后的浪费。”

◆ 首次开发

该研究旨在利用绿色方法对一种典型海藻Dunaliella tertiolecta的生物废弃物脱油绿藻生物（DAB）进行升级循环利用。

利用食品级溶剂乙醇进行超声波辅助绿色提取，以获得生物活性物质，即DAB中的“粗海藻乙醇提取物（CAEE）”，从而开发基于壳聚糖（CS）——一种可生物降解材料的可食用活性生物复合膜和涂层。

添加CAEE能使壳聚糖基薄膜的透明度和水蒸气渗透率分别降低20%和60%，将结晶度、抗拉强度和抗氧化活性分别提升24%、25%和27%。此外，与对照膜相比，它还能阻隔UV-Vis。开发的涂层溶液和CAEE对常见食品病原体具有抗菌活性。

◆ 食品包装解决方案

所制备的含CAEE的壳聚糖基生物复合膜在壳聚糖链中含有氨基和羟基，它们通过氢键、共价键和酰胺键在可食用涂层的形成中发挥着重要作用。

研究发现，CAEE含有丰富的能清除自由基的抗氧化物质，以及大量多酚类生物活性分子，如类胡萝卜素、蛋白质、多糖和糖。涂层则表现出优良的总酚含量、水蒸气阻隔性能、热稳定性和机械强度。

这些基于壳聚糖的可食用活性生物复合材料与CAEE结合，能作为生物填料和二次包装材料使用。所开发的可食用涂层，通过浸渍技术应用于初级或二次包装，可用于新鲜农产品，如番茄、马铃薯、洋葱和辣椒的保鲜。

抗菌包装：保护产品同时提高可持续性

鉴于新冠疫情肆虐，卫生已经成为包装设计的重中之重。包装是产品的第一道保护屏障，抗菌包装能提供更高水平的产品保护，防止有害微生物的污染。

根据Innova Market Insights的数据，59%的全球消费者认为，自疫情爆发以来，产品包装的保护功能变得更加重要。

在整条食物链中，良好的卫生习惯对于防止大肠杆菌、弯曲杆菌、李斯特菌和沙门氏菌等细菌的传播至关重要。抗微生物添加剂，如Addmaster公司的Biomaster抗菌添加剂，减少了从农场到餐桌整条产业链中细菌生长的机会，包括制备、加工、包装和配送。“例如，它可以抑制鲜肉产品包装上的细菌生长。” Addmaster公司解释说。

Main Choice的解决方案对潜在的有害细菌也有类似影响。

◆ Addmaster的Biomaster银离子抗菌剂

当细菌接触到Biomaster所保护的表面时，银离子会阻止其生长、产生能量或者进行DNA复制，从而导致细菌死亡，无法生长繁殖。

采用Biomaster抗菌技术的包装盒能防止交叉污染。

“Biomaster Protection是一种非常耐用、持久、高效的产品。添加后，该成分会分散在整个产品中，成为其不可或缺的一部分。银是无机且非浸出的，这意味着，与有机抗菌技术不同，它会留在所添加的物品中。”公司负责人强调说。

采用Biomaster抗菌技术的包装盒，可以防止细菌从手到包装盒以及从包装盒到手的交叉污染。有效抗菌成分能在保质期内为产品提供最大限度的抗菌保护。

Biomaster还能在多孔和无孔基质上有效对抗导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒。这种活性剂会影响SARS-CoV-2发挥作用以及入侵宿主所需的基本成分和脂质涂层。与醇基凝胶、消毒剂和氧化剂不同，Biomaster抗菌技术在被处理物品的全生命周期内能保持有效。因此，Biomaster可以补充现有的卫生指南，提供额外的产品保护。

◆ Main Choice的Papel抗菌涂层

大肠杆菌和金黄色葡萄球菌是导致食物中毒的两个最常见的风险因素。Main Choice开发的Papel抗菌涂层能有效抵御细菌侵袭。

Papel食品接触安全改性剂能与现有涂层结合形成一个水合层，从而防止细菌吸附并形成生物膜。公司负责人Meng表示：“作为具有抗菌性质的活性纸包装材料，Papel的应用与当前的包装制造工艺无缝结合，实现了活性包装。”

Papel食品接触安全改性剂能与现有涂层结合形成一个水合层，从而防止细菌吸附。

涂有Papel的抗菌食品包装材料不含浸出物，符合美国和欧盟的食品接触安全要求。

“食品的安全消费一直是食品行业的首要任务。防止食品在包装中的交叉污染至关重要。由于可浸出杀菌剂的安全问题，现有的抗菌技术并不适用于食品包装。”Meng强调说。

Main Choice 的抗菌解决方案还能有效消灭包装表面的病毒。Papel已被第三方实验室证明具有抗菌性。尽管病毒不是我们开发这项技术时的主要关注点，但我们发现基于ISO 21702的油基，Papel对OC43（一种β冠状病毒）有超过80%的抗病毒效果。”Meng说。

喷涂涂层：降低微生物污染风险以及对环境的污染

大学研究人员已经开发出一种生物可降解的喷涂涂层，可保护食品免受病原微生物和腐败微生物污染以及运输过程中的损坏。新的解决方案减少了塑料食品包装的使用和相关浪费。

这项研究是由美国哈佛大学的科学家进行的，由哈佛-南洋理工大学和新加坡可持续纳米技术计划资助。

◆ 延长保质期

在所发表的期刊文章中，Yi Wang、Jaya Borgatta和Jason C.White解释说，这种包装技术使用了多糖/生物聚合物纤维。这种材料像蜘蛛网一样在一个加热装置（类似吹风机）上旋转，然后“收缩包装”在鳄梨或西冷牛排等固体食物上。

Innova Market Insights发现，只有14%的消费者对收缩包装的未来发展持乐观态度，而全球超过40%的消费者认为保质期是购买时最重要的考量因素。

与此相一致的是，新开发的涂层提供了一个持久和耐磨损的外层，能防止外部擦伤和内容物的腐败。材料中的抗菌剂可防止大肠杆菌和李斯特菌等病原微生物的生长，从而延长保质期。

这篇研究论文描述了包装使用的技术：一种称为聚焦旋转喷射纺丝的工艺生产生物聚合物。定量评估表明，涂层将鳄梨的保质期延长了50%。此外，这种涂层很容易用水冲洗，在土壤内三天就会降解。

罗格斯大学的Philip Demokritou 博士断言，该研究团队“已经提出了一种可扩展技术，使我们能够将生物聚合物（可以作为循环经济的一部分从食物垃圾中提取）转化为可以直接包裹食物的智能纤维。这是新一代‘智能’和‘绿色’食品包装的一部分。”

Demokritou是罗格斯大学公共卫生学院、环境和职业健康科学研究所纳米科学和先进材料研究中心的主任。

包装材料像蜘蛛网一样经由吹风机等加热设备形成，然后“收缩包装”在固体食物上。

◆ 减少塑料废弃物的产生

废弃物中石油基塑料制品的迅速增加是一个严重的环境问题，这种新包装的开发旨在解决这一问题。

Demokritou认为，为减少塑料使用所做的努力，例如通过政府干预来减少零售店使用塑料购物袋的做法会有所帮助，但这还远远不够。微小的塑料碎片正在进入我们饮用的水和食物以及呼吸的空气中。

随着Demokritou的研究，支持过量塑料废物可能对健康产生潜在影响的证据越来越多，而该论文描述了新纤维如何作为一种可能的解决方案来发挥作用。

这些将食物包裹起来的纤维，含有天然的抗菌成分，如百里香油、柠檬酸和乳酸链球菌肽。Demokritou表示，研究人员可以对这些材料进行“编程”，使其发挥类似传感器的作用，然后激活并破坏细菌菌株，以确保食物不会受到污染，从而降低对食源性疾病的担忧。

“我们需要摆脱现有的石油基食品包装，并用环境更可持续、可生物降解和无毒的产品取而代之。同时我们扪心自问：‘能否设计出一种食品包装，既能延长保质期，又能在增强食品安全的同时减少食物浪费？’”Demokritou认为这个目标是可以实现的。

来源：荣格-《国际食品加工及包装商情》

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