塑料科技与产业 技术论文
几个月来，关于食品安全的话题越来越引起人们的关注，从阜阳的毒奶粉到频频发生的集体食物中毒事件，每一件都让人触目惊心。食品的安全性问题首先源自于生产厂家的产品质量，但在产品生产后储藏运输过程中的腐坏也是食品安全的重要因素。随着塑料性能的提高和加工技术的更新，越来越多的食品采用塑料包装，如何在包装的过程中有效的杀灭细菌，并采用合理的抗菌包装以提高食品的安全性，不仅是食品生产企业面临的问题，也是塑料包装企业必须积极面对的课题。
食品包装抗菌剂
对食品进行包装是防止食品遭受微生物或其它有害物质的污染，维持食品内容物(色、香、味和营养物质)的品质，减少食品氧化，防止食品腐败变质的最有效、最重要的手段。抗菌包装技术是指在包装材料中添加一定抗菌剂，使抗菌成分通过接触包装材料表面附着的微生物并通过抑制其生长、繁殖或直接将其杀灭作用，从而延长食品货架期的一种活性包装。由于采用抗菌技术合成的食品包装能够有效地防止人与人、人与物、物与物之间的细菌交叉传染，同时还具有卫生自洁功能，其抗菌长效性可与制品使用寿命同步，开辟了食品包装的新领域，带动了食品包装的技术升级。
抗菌包装在生产过程中一般要加入抗菌剂，抗菌剂一般可分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂三大类。
无机抗菌剂包括两大类：第一类是以无机化合物中含有的抗菌性金属离子如银、锌、铜等为主流，抗菌性最强的是银离子。此类抗菌剂根据载体不同又可分为沸石抗菌剂、磷酸复盐抗菌剂等。无机银系抗菌材料包括溶出型和非溶出型两大类。无机抗菌剂的另一类是以二氧化钛为代表的光催化型抗菌剂。此抗菌剂的特点是耐热性比一般抗菌剂高，须在紫外线、氧或水存在时才起杀菌作用。国际上报道的有机抗菌剂包括有机酸及其盐(如山梨酸盐、丙酸盐、苯甲酸盐)、有机酯、醇、酚、烯丙基异硫氰酸酯(在辣椒油中发现的一种组成成分)、抗菌素(如乳链球菌肽、小球菌素)、酶(如溶菌酶)、杀真菌剂等。抗菌剂抗菌机理主要通过材料中释放出的抗菌成分破坏细胞膜，使蛋白质变性，DNA合成和菌体代谢受阻，导致菌体死亡。在食品包装材料中使用该类抗菌剂具有杀菌速度快、杀抑霉菌效果好等优点；缺点是本身耐热性、安全性、稳定性较差，仅防霉作用好，对细菌作用相对较弱，容易产生耐药性。使有机抗菌剂的应用受到极大限制；而且有不少国家不允许在食品包装材料添加有机抗菌剂。天然抗菌剂是利用天然植物中的抗菌成分制成，主要有壳聚糖、日柏醇、盐酸盐等。其特点是毒性小、环保性能好；但使用寿命短、耐热性较差、不易加工，应用范围较窄，主要应用于食品包装袋等一次性使用的塑料制品。天然抗菌剂目前尚处于开发阶段，已开发成功的主要是壳聚糖抗菌防霉产品。
食品包装的杀菌方法
除了采用有效的抗菌包装外,在食品生产包装后还应采取杀菌措施。杀灭细菌的方法有很多。近年来，节省能源、安全可靠、效果好、成本低的包装食品杀菌技术相继得到开发和应用，大大促进了包装食品的生产与发展。
辐照杀菌技术是利用放射性同位素钴60、铯157产生的γ—射线或低能加速器放射出的β—射线对包装食品进行辐照处理。加拿大、以色列、法国、? 日本等国家普遍使用放射物质钴60，它放射出的强力γ射线可彻底摧毁细菌的遗传因子，彻底破坏他们的生机，使用高剂量时几乎可以消灭任何细菌。根据辐照剂量的不同，辐照杀菌又可分为辐照完全杀菌和辐照消毒杀菌。
辐照完全杀菌：将密封包装后的食品以2500～5000千拉德辐照，能使所有损坏食品的致病性微生物死灭，从而达到商品消毒目的。辐照前可在食品中加入食盐和三磷酸钠等，能减少食品的水分损失，又能增强射线对细菌的杀伤能力。经辐照完全杀菌法处理后的牛肉、鸡肉、火腿、猪肉、香肠、鱼虾等在常温(21℃～38℃)下能贮藏两年以上，色香味仍佳。
辐照消毒杀菌：剂量，100～1000千拉德，可有效地限制有损大众健康的生物及致败性微生物生长，能有效清除对高蛋白质食品如肉类、乳制品、蛋制品危害极大的沙门氏菌，用50万拉德照射，就能使之成亿倍减少，也能杀死冷冻食品深处的沙门氏菌。现全世界已有20多个国家批准应用辐照杀菌的食品供人类食用，如鸡肉、猪肉、鲜鱼、蘑菇、香料、土豆、大米、洋葱、小麦等。辐照食品安全可靠，经世界各国40多年实践证明，辐照食品从未发现有放射性物质残留，能保持原有质量和色香味。辐照食品的优点是保藏期长，照射一次可保鲜数年，既杀死细菌，又抑制与延缓食品本身的新陈代谢，消除了食品变质根源。辐照杀菌可节省大量能量，任何食物用辐照法杀菌后仅采用普通包装便可贮藏，省去大量制罐、冷冻、冷藏等材料以及能量，以辐照保藏已可代替部分冰箱。
紫外线照射杀菌即利用紫外线杀伤目标微生物的DNA，使之发生化学变化形成嘧啶二聚物，以破坏遗传因子而失去繁殖能力或死亡，杀菌效果以250～260nm最强。国外研制的强力紫外灯，照射强度达200mw／cm2，为高性能紫外线装置，对包装材料杀菌安全有效。
固体表面杀菌器即将包装好的食品通过传送带，送入照射轨道内，用杀菌灯灭菌处理，然后用传送带送出。适用于塑料薄膜包装的食品，要求包装材料用光线穿透率好的聚乙烯或聚丙烯塑料薄膜。
液体杀菌器可分两种，有外部照射的外部照射式和让水及液体从内部流过的内部照射式，杀菌效果可以从初始浓度经照射后达到零。
紫外线杀菌不需或只需少量添加杀菌剂和防腐剂，比加热处理及过滤杀菌法成本低、维护简便、使用安全可靠，杀菌后不损害食品香味及光泽等优点，应用较广泛。美国先后开发了系列产品，放射量比过去大数十倍的紫外灯已经实用化，已可逐渐用于透射。紫外线杀菌如配合加热、过氧化氢、热柠檬酸溶液、乙醇、超声波等处理方法，效果则更好。
微波杀菌就是用微波使水分子发生振动，利用分子产生的摩擦热进行杀菌。适用于导热不良的食品和因加热而易降低品质的食品。对于采用塑料包装材料的食品，能在包装原状下，短时间内从食品中心加热杀菌，还能防止二次污染。微波杀菌只适用于霉菌、酵母菌、大肠杆菌等不耐热的微生物，但对附着在食品背面，水分含量低的食品和无水分、诱导小的塑料或玻璃上的微生物，因温度不能充分提高，效果不显著。
以上是常用的抑菌除菌方法，但是在实际的食品包装中，? 由于内容物有不同的特性，从而使得实际的包装中采用不同的保鲜和杀菌方法。在实际应用的过程中，蔬菜水果和生鲜肉类是保鲜包装应用最为广泛的领域，其方式和效果也不尽相同。
蔬菜水果的保鲜包装
蔬菜水果在储存时是借助呼吸作用而维持生命的。在呼吸过程中，蔬菜水果吸进氧气，呼出二氧化碳，产生乙烯气体，并使水分降低。呼吸作用会造成内部成分消耗、肉质软化、营养价值降低；乙烯气体能促进蔬菜水果老化，并使呼吸作用加快；蔬菜水果中水分的含量高达85％～95％，如果水分丧失量达到5％，外观就会蔫萎，降低商品价值；如果变黄，维生素C的含量就会降低，可见呼吸作用是影响蔬菜水果鲜度的主要因素。另外，病原微生物的腐蚀作用是引起蔬菜鲜度降低的另一个因素。
食品的保鲜技术，就是保持食品鲜度、抑制食品劣化。蔬菜水果的保鲜主要是抑制它们的呼吸作用和细菌的增殖速度。蔬菜水果的呼吸作用及微生物的增值都与储藏的温度、湿度、气体成分有关。一般来说，低温、高湿度、低氧、高二氧化碳、低乙烯、无菌的环境有利于蔬菜水果的保鲜，因此保鲜的主要方法是保持低温、控制水分蒸发、调节气体环境、清除乙烯气体、杀菌和抗菌等。蔬菜水果保鲜的主要材料有功能型保鲜膜、新型瓦楞纸箱、功能型保鲜剂等。
传统的薄膜虽然能起到包装的作用，具有一定的保鲜效果，但已明显不能满足现代市场的保鲜需要，因此，大量的新型保鲜膜被研制出来。这些功能型保鲜膜不仅具有以往薄膜防止水分蒸发、简单控制气体的效应，而且进一步提高了蔬菜水果的鲜度。
乙烯吸附薄膜：乙烯吸附薄膜是为了除去有害的乙烯气体，在塑料薄膜(尤其是LDPE)中混入气体吸附性多孔物质，如凝灰石和沸石、石英石和硅石、粘土矿物、石粉等微粉末，其大部分能吸附乙烯或隔断远红外线辐射。吸附乙烯的机理，在于多孔无机物表面的孔能捕捉乙烯，而且，即使在高水分的情况下，在孔内存在的水分子能与乙烯置换。但气体吸附剂的添加量为3％～5％，因为乙烯气体的吸附能力是有限度的。目前在国外，凝灰石系的薄膜使用较多，主要是添加硅酐系陶瓷，效果较好。
防露薄膜：蔬菜水果用的保鲜膜，一般为气体透过性高的低密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物及聚氯乙烯等树脂制成的薄膜，但用这些薄膜包装的蔬菜水果产生的水蒸气在薄膜内面结露时，不仅使其透明性差，而且水滴聚集，使得细菌增殖快，造成蔬菜水果腐败。能解决这个问题的是防露薄膜，防露薄膜是使用界面活性剂处理聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料的内表面，可吸收过剩的水分，能适度维持包装内湿度，以达到保鲜的目的。
抗菌性薄膜：抗菌性薄膜是将具有抗菌性的银沸石混入膜内，银沸石为具有抗菌性的银与沸石结晶结构中的钠离子置换或银离子与用铝、硅为原料的合成疏松沸石的混合物。主要用PE、PP和PS作为基材。这种薄膜能够在一定程度上抑制细菌的增殖，起到保鲜作用。
保鲜瓦楞纸箱：瓦楞纸箱是目前主要被用于消费与生产之间的商品运输包装容器，在用于蔬菜水果的保鲜方面，引起人们极大的重视。具有隔热功能的瓦楞纸箱在低温下，不仅蔬菜水果的呼吸作用减弱，而且细菌的活性也大大降低，因此，低温储藏是最有效的手段，是保持食品鲜度的发展方向。具有隔热功能的瓦楞纸箱有很好的保鲜功能。这种瓦楞纸箱是在传统纸箱内、外包装衬上复合树脂和铝蒸镀膜，或在纸芯中加入发泡树脂，具有优良的隔热性，能防止流通途中蔬菜水果自身温度的升高。
为了增强蔬菜水果的保鲜效果，在使用上述包装材料的同时，可加入具有特定功能的物质，如保鲜片材、保鲜剂及蓄冷剂等。蔬菜水果的单个包装多用塑料浅盘和薄膜的复合制品，因此置于浅盘本体或上面的功能性片材具有保鲜功能。这些片材多具有调湿、防露、吸收乙烯气体、抗菌等一种或多种功能。其中，调湿吸水是由高吸水性树脂和无纺布、薄纸、吸水聚合物组成的多层结构；吸收乙烯气体多是利用活性炭的多孔性；抗菌性是由于在片材上添加了银沸石等具有抗菌性质的无机物或从植物中提取的抗菌配料。由于吸收乙烯气体的功能型膜的吸收作用受到用量的限制，所以，吸附乙烯气体的保鲜剂被广泛使用。将蔬菜水果与保鲜剂一起包装起来能够达到一定的抑制乙烯气体目的。目前使用的保鲜剂常采用高锰酸钾等氧化剂、活性炭与矿物粉末等气体吸附剂以及钯类催化剂。由于蔬菜水果在低温下保存有利于保持鲜度，因此蓄冷材料的使用就成为保鲜技术中的一个重要的手段。以聚丙烯酸聚合并交联而得到的高分子为主要成分的弹性凝胶状材料，是一种高性能蓄冷材料。如果将其与隔热箱一起使用，效果更好。
生鲜肉类的保鲜包装
新鲜肉类包装包括牛肉、羔羊肉、猪肉、小牛肉。新鲜肉类从屠宰场到消费者手中，大概需要1个月的保鲜期，一般均采用冷冻包装来防止肉类的腐败变质，为了更好地适应超级市场的销售需要，生肉都按顾客的需求分切成不同重量和动物不同位置分量分等级包装销售。通常使用可热封的涂布硝酸纤维素酯清漆的玻璃纸来包装，这种包装薄膜有良好的透明性，又有良好的冷冻保存性。但是这种包材的阻氧性差，尤其是容易吸湿，吸湿后，更易透过氧气，使之同紫色的还原肌红蛋白发生反应。结果，新鲜肉类的颜色发生变化，转变成光亮红色的氧肌红蛋白。如果新鲜的肉类进一步同氧接触而发生氧化，则生成棕褐色的正铁肌红蛋白。这时的肉类，在冷冻条件下，短时间存放仍可以食用。但是如果在氧和细菌均存在的条件下，这种肉很快就会腐败变质，不能再食用。为了保存新鲜的肉类，既需要有一定程度的氧气以保持肉的细胞的呼吸，不致于细胞因缺氧而死亡，还需要有一定的水分，因而使用具有一定氧和水蒸汽透过性，价格又比较便宜的PVC薄膜包装肉类较为合理。增塑了的PVC薄膜
有良好的耐冷冻性。目前，国内使用的冷冻条件下销售的肉类，大多采用可发性聚苯乙烯片材热成型的托盘，用PVC热收缩薄膜或PVC软质缠绕薄膜来包装。但关于增塑剂析出的问题应引起业内企业的注意。
超过一个月的远距离销售的新鲜肉类，以瓦楞纸箱为外包装，以EVA／PVDC／EVA的三层共挤复合热收缩薄膜作内包装，在包装肉类分切、运输过程中，如无细菌污染或损伤，可以有1个月以上到3个月的冷冻保鲜期，PVDC有良好的阻湿阻氧性。使用尼龙／PVDC或高强度的复合片材经热成型的托盘为底材，以同样的共挤薄膜为盖材的包装，虽然价较高，但用于远距离销售小块猪肉和牛肉，有良好的保鲜期。
生鲜的禽类包装同肉类包装有以下几点不同：(1)新鲜的红颜色对禽类来讲，不像肉类那样重要，常见的只有火鸡的肉色是红色的。(2)禽类包装要求的大型包装比较简单，标准的禽类包装在EPS托盘和PVC托盘，使用聚烯烃或PVC收缩薄膜作盖材热收缩包装即可，其保鲜期可达10～14天。如果使用PET、阻隔性树脂和聚烯烃热封树脂组成共挤盖材，在N2气和CO2气体中包装，则会有更长的保鲜期，可以作冷冻远距离运输包装销售。
此外，近距离销售的禽类包装还广泛采用拉链式PET袋冷冻包装，可以包装0.45～0.9kg重量的火鸡块。我国出口的鸡、鸭包装，常采用HDPE／EVA～瓦楞纸箱为出口外包装材料。使用BOPP／LDPE复包装也有良好的耐冷冻性。
鱼最好是吃刚捕捉到的活鱼宰杀清洗后烹任，时间愈久，鱼的新鲜度愈差，鱼肉中的细菌会对鱼产生腐败作用。最初，鱼的保鲜方法是把捕捉到的鱼立即用冰块冰冻起来，运输到销售点后，从冰中取出销售。无冷冻的鱼，一般只能放置3～4天，而深冷下冷冻了的鱼可以有一个月的适用期。目前国内鱼类在超市中的包装大多采用EPS或PVC片材热成型的托盘，用PVC或PE热收缩膜包装。国外使用涂布硝基纤维素的玻璃纸包装鱼类，以保持清洁和防止水分的丧失。在超市中，大量采用NC涂布了的玻璃纸为盖材、纸板为底盘的鱼类包装。但在我国，由于玻璃纸太贵，一般用PE热收缩膜替代。