食品安全的关键技术食品控氧塑料包装材料研究与应用（以饮料包装为例）

■文/ 杨福馨 李立 陈晨伟 上海海洋大学食品学院

一、前言

鱼为什么能够在水里存活？

因为鱼能够通过鳃把溶解在水里的氧（叫溶氧）分离出来供鱼呼吸。在此基础上，科学家们开发出了一种能够从水里分离溶氧的膜，称为“人工腮”。此外，还研制出了一种氧合膜，用于制造“人工肺”，摄取氧气、排出二氧化碳 。这种方法可以用于控氧包装新材料开发，应用于饮料包装。

饮料的包装材料主要有塑料瓶、金属罐、玻璃瓶、纸盒、塑料袋等几种包装形式。

与传统的饮料包装材料相比，控氧包装材料可以降低包装内的氧气含量及饮料中的溶解氧含量，进一步使包装内部形成无氧环境，延缓饮料的褐变和风味的改变。

1、食品饮料变质形式

饮料，大都是pH值在6.5～7.5之间的中性饮料，而且饮料中水分的含量往往高达80%甚至90%以上，这给氧气产生氧化和微生物生长繁殖创造了良好的环境。

饮料经常出现分层，氧化、腐败等等变质，主要是由氧气和微生物引起的。

以蛋白质饮料（如：甜牛奶、杏仁奶、花生奶、核桃奶等 ）为例：本身就是优良的微生物培养基。

消除包装饮料中的氧气成为饮料品质保护的重要措施。

2、食品和饮料允许最大吸氧量

食品和饮料产品允许最大吸氧量（mg/g——每克产品中的含氧量）啤酒 0.001-0.004葡萄酒 0.003果汁饮料 0.02苏打饮料 0.04咖啡 0.11奶酪 0.42牛奶和类似产品如调味料、肉制品、蔬菜和干果 0.015

二、吸氧材料

吸氧型阻隔性包装薄膜，也称脱氧型阻隔性包装薄膜或除氧型阻隔性包装薄膜，或者活性阻隔性包装薄膜。

吸氧型阻隔性包装薄膜是吸氧性塑料和阻隔性塑料的巧妙组合，而且具有很大的潜在市场。

新型吸氧包装材料高效、安全，可以结合真空包装和气调包装技术，延长吸氧包装材料达到吸氧饱和的时间，能更好地延长食品保质期，提高食品的保存质量。

三、溶氧包装材料

多层溶氧塑料大都由3层或5层构成，外层为气体阻隔层，用以阻止外部气体向内渗透；中问层为溶氧层，由改性后具有溶氧功能的树酯与其它树酯的共混物构成；内层为气体渗透层，其主要作用是将被包装物与溶氧层隔开。

包装材料的溶氧层能有效将被包装的饮料中的氧气去除，使溶氧层形成长效吸氧状态。

可应用于含脂饮料，如：豆奶、牛奶等饮料的包装中。

四、单向滤氧材料

单向滤氧包装材料是一种在加工过程中经过特殊处理，使氧气只能单方向滤过的材料，若研发出此种材料应用在饮料包装中，可有效去除饮料包装瓶或包装袋中间隙及饮料本身所含有的氧。

五、抗氧化途径

途径：

在膜中添加能够调节包装内微环境的物质。

利用膜的选择透过性来调节内微环境。

调节包装内氧气的含量实现其抗氧化功能。

六、控氧包装材料的技术研究

1、通过对塑料树脂改性使包装薄膜形成单向“分子筛”

通过改性使塑料包装薄膜具有对不同气体实现选择性的保留或抑制。这是因为不同的气体分子直径是不一样的。N2直径为0.364、 O2直径为0.346、CO2直径为0.33。

改性目的：最大限度的阻隔氮气（N2），而让氧气（O2）、氨气从包装内部透过而排出，最终达到抗氧化保鲜保色的效果。

2、研究与试验方法

将常用的塑料包装树脂进行改性。

图:塑料包装改性树脂

这种塑料包装树脂成分主要为PET和PE与PP， 对 于PE透气性比较好，PET 阻 隔性好，但阻隔性好的PET会使氧气和氨气（腐败气体）也阻止在包装内，从而导致包装内的食品饮料品质腐烂 ，因此 也需对PET部分进行改性。

改性的技术方法：主要是利用电子冲击波对PET树脂处理，使之内部分子距离加大，从而使氨气和氧气得以排出。特别是形成单向阀。

3、具有典型的两大类塑料包装技术及设备：挤出吹塑和流延成型设备

图：自行研制的涂布流延设备

图：挤出吹塑设备

七、抗氧化研究成果

1、研究获得了具有“分子筛”功能的塑料包装薄膜和单向呼吸的功能塑料包装薄膜。

2、将上述功能塑料包装薄膜用于易氧化生鲜食品包装，很好地延长生鲜食品的货架期，例如大闸蟹、鲜肉、金针菇类等。

3、新型功能塑料包装材料，可以降低食品添加剂用量或者取代饮料中的抗氧化剂，确保食品安全。

图：203-305的肉品保鲜效果

图:112-305的肉品保鲜效果

图：112-305的肉品保鲜效果（保鲜膜）