抗菌包装系统的作用机制详解

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：可以证明在聚乙烯食品包装薄膜和聚乙烯或聚丙烯砧板、台面、垃圾桶和运输箱材料中添加使用抗菌剂是非常有效的。虽然必须对用于食品和食品服务的包装进行更多深入的研究，但工业上已经成功地将其专有技术应用于聚乙烯和聚丙烯吹塑、流延薄膜以及其他聚合物中。气体释放系统消除了香囊包意外破裂和被误食的风险。气体释放抗菌包装系统的一个应用就是将一种特定的气体成分用在浆果和葡萄包装盒内，可以保鲜和控制霉变的产生。

1．抗菌剂加入聚合物基体

如图3-1所示，将抗菌剂加入聚合物（柔性薄膜和硬质塑料）中。这样材料中就具有亚微米大小的细胞壁的渗透剂，用于扰乱薄壁微生物（如细菌、酵母和真菌）的代谢功能。这种机制已经由许多研究者进行了验证。由于真空包装材料与真空包装食品表面有密切接触，所以这些内置抗菌剂的方法最适合真空包装。抗菌剂只有在食物表面达到足够的浓度才能够发挥抑制微生物生长的作用。此外，采用加入抗菌剂的方法时，聚合物基材（塑料薄膜）必须具有良好的热稳定性。

pagenumber_ebook=68,pagenumber_book=58

图3-1　食品包装系统与迁移现象

这种方法的潜在用途包括餐饮服务和食品生产加工过程。当这些抗菌剂加入聚合物的分子结构中后，可以消灭有害生物和破坏其生长和繁殖能力。可以连续控制许多种的革兰阳性细菌（如金黄色葡萄球菌）和革兰阴性菌（如大肠埃希菌）。通过专有的工艺方法将抗菌剂添加到聚合物基体的间隙空间中，不影响塑料的物理性能（图3-1）。这些空的间隙作为抗菌剂的蓄水池，当需要的时候，它们会到达污染物的表面。发挥其功能的关键是抗菌剂攻击薄壁细胞的能力。厚壁细胞（如人和动物的细胞）不受抗菌剂的影响。比如在美国，需要证明与人类皮肤接触是安全的抗菌剂才可以在美国环境保护局（EPA）注册，并在FDA 获得特定的最终用途。这项技术可用于流延成型、共挤成型、注射成型、滚塑成型或吹塑制品。可以证明在聚乙烯食品包装薄膜和聚乙烯或聚丙烯砧板、台面、垃圾桶和运输箱材料中添加使用抗菌剂是非常有效的。虽然必须对用于食品和食品服务的包装进行更多深入的研究，但工业上已经成功地将其专有技术应用于聚乙烯和聚丙烯吹塑、流延薄膜以及其他聚合物中。

2．抗菌剂包装的表面改性

表面改性不仅可以采用抗菌涂层的直接涂覆/铸渗层法，还可以在包装表面涂覆抗菌涂层的固化层。这种方法使抗菌剂与食物直接接触，可以抑制细菌的生长，其作用机制如图3-2所示。一些抗菌包装使用共价结合的抗菌素或杀菌剂。在这种情况下，通过固定非食品级抗菌物质来抑制微生物生长的表面不发生扩散传质。固化层的抗菌活性需要在抗菌剂和聚合物上存在官能团。具有官能团的抗菌剂有肽、酶、多胺和有机酸。图3-2还显示了固化方法在其传质方面不同于其他抗菌活性的机制。(https://www.chuimin.cn)

pagenumber_ebook=69,pagenumber_book=59

图3-2　活性物质的迁移过程示意

3．基于气体的抗菌系统

基于气体的抗菌系统分为两类：一类是使用香囊包/垫；另一类是依赖于散发/释放出所选择的气体来抑制微生物生长。这些系统是迄今为止应用最广泛和最成功的抗菌包装系统。香囊包/垫可以改变包装内的气体成分。它们可能含有脱氧剂、吸湿器、乙醇蒸气发生器、有机酸和表面活性剂。这类系统可用于诸如面包、面食、蔬菜和肉类产品包装中，以抑制氧化和水分冷凝。它们可能会导致AW 和O2 的减少，从而降低包装内细菌的生长。有报道称，二氧化氯香囊包与气调技术结合是控制鲜鸡胸肉质量非常有效的方法。额外的好处是减少了产生消费者负面反应的概率以及有增加产品销售的潜在经济优势。气体释放系统消除了香囊包意外破裂和被误食的风险。气体释放抗菌包装系统的一个应用就是将一种特定的气体成分用在浆果和葡萄包装盒内，可以保鲜和控制霉变的产生。

4．固有的抗菌聚合物

有些聚合物本质上就具有抗菌的特性，已被人们用于生产薄膜和涂料。其中还有一些聚合物也增强了阻隔性能。据报道，壳聚糖具有不同的分子量分布从而表现出不同的抗菌活性以及不同的抗氧化活性。其他阳离子聚合物（如聚赖氨酸）能够促进细胞黏附，这是因为带电胺与细胞膜上的负电荷相互作用，造成细胞内成分的漏出。

抗菌包装系统的作用机制详解

相关推荐