抗菌塑料概述

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塑料食品包装中越来越多地含有抗菌剂,以延长食品的保质期。

抗菌剂通常被加入到聚合物薄膜中,这些聚合物薄膜具有透明度、柔韧性、强度、硬度以及防氧和防潮等性能。中国大学学者述评(黄t等。, 2019)系统地描述了食品包装中最常用的抗菌塑料,重点关注塑料材料和抗菌剂。

塑料主要用于抗菌包装

聚合物食品包装材料可进一步分为不可生物降解聚合物和可生物降解聚合物。非生物降解聚合物主要包括:

  • 聚氯乙烯(PVC),柔韧、柔软、坚韧,易于热封;
  • 聚丙烯(PP),能有效抵抗水蒸气,具有高熔点,适合于高温包装应用;
  • 低密度聚乙烯(LDPE)是塑料薄膜中最便宜的一种,它能有效阻挡水蒸气,具有良好的透明度,但不能阻挡氧气、二氧化碳等一些蒸汽化合物;
  • 高密度聚乙烯(HDPE),硬度比LDPE高,但透明度比LDPE低;
  • 聚(乙烯-乙烯乙酸酯)(EVA),因其柔韧性、热密封性、高粘附性、无毒、清晰性和拉伸性好而广泛应用;
  • 聚对苯二甲酸乙酯(PET),具有较好的机械强度、韧性和易加工。

在垃圾填埋是废物管理的主要方法的国家,使用生物可降解聚合物材料是最有前途的,甚至是生物可降解聚合物抗菌包装,这主要包括:

  • 聚乳酸(PLA),无毒水溶性;聚乳酸的一个主要缺点是它对气体和蒸汽的高渗透性,限制了它在短寿命包装食品中的使用;它通常与其他低渗透聚合物混合;
  • 纤维素是最丰富的天然聚合物,但它对水的敏感性限制了它的应用;
  • 淀粉具有中等阻油能力的优点,但由于其分子结构中亲水官能团的存在,在潮湿环境中作用较弱;
  • 壳聚糖,可通过挤压和挤压成型技术生产;壳聚糖膜具有良好的抗菌性能,被用于延长食品的保质期和保鲜。

抗菌剂主要用于包装。

有天然抗菌剂和合成抗菌剂。抗菌成分主要是合成有机材料,主要含有乙二胺四乙酸(EDTA)和对羟基苯甲酸酯,也用于其他应用(肥皂等)。合成剂比天然剂更能有效地抑制细菌生长,因此被广泛应用。

然而,它们的毒性不容忽视,目前正在研究如何降低这些材料的毒性。与合成抗菌剂相比,天然抗菌剂毒性较低;然而,生产成本高的主要原因是它们需要复杂和昂贵的提取程序。尽管如此,天然抗菌剂是使用最广泛的,特别是精油(EO)。

EOs是通过压缩或蒸馏过程从植物材料中提取的,如花、芽、种子、叶子、木材、果实、根、树枝和树皮。EOs主要是天然挥发性化合物的混合物,如酚类化合物,它们具有抗菌、抗真菌、抗氧化、抗病毒、抗真菌、抗氧、抗寄生虫、抗生素和防腐性能。

根据美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)的规定,EOs具有普遍安全认证(GRAS)的地位。利用EOs作为抗菌药物一般有三种方法:1)将EOs混合到基础材料中;2)在食品包装上涂EOs;3)将EOs装入抑菌袋。在这些方法中,EOs与其他聚合物混合是常用的,因为它方便,易于大规模生产。下面描述了抗菌塑料的例子及其应用:

*采用含有不同浓度薄荷香EO (MPO)、牛鼻香EO (BPO)和纳米纤维素(NC)的抗菌PLA膜,在4℃保存牛肉糜12天。经验证,该材料对金黄色葡萄球菌、肠杆菌和假单胞菌具有抗菌活性。在1% w/v PLA、0.5% v/v MPO和1% v/v NC的溶液中制备的膜具有最佳的抗菌效果和感官特性。加入EO后,水气阻隔性能得到改善。

*含有Origanum vulare L. virens EO (OEO)的PLA膜用于即食沙拉。这种新的活性包装显示出对酵母和霉菌的抗菌性能,5%和10%的OEO是最有效的。此外,这些薄膜具有合适的机械性能;

*将1%的百里香精油(TEO)作为抗菌剂加入到可降解膜中,用于鸡里脊样品的包装中,用鳐皮明胶膜有效地抑制了单核增生李斯特菌和大肠杆菌O157:H7的生长。

综上所述,概述了抗菌食品包装材料的发展趋势。首先,应开发新的安全高效的抗菌药物,以获得广谱活性的包装材料。合成抗菌肽的使用就是朝着这个方向发展的。

其次,抑菌剂的控释已成为一个重要的研究方向,因为它可以扩展材料的抗菌性能。第三,绿色环保的食品包装是日益增长的趋势。因此,生物可降解、低成本和容易获得的聚合物应该是理想的食品包装基质材料。最后,需要高度全面、系统和统一的标准来评价它们的抗菌活性和食品安全。

引用:黄等人,高分子材料,11,560,2019;doi: 10.3390 / polym11030560。