摘要：人类社会进展到有贸易活动的阶段时，食品包装逐渐登上了食品界的舞台。食品包装的作用包括便于食品的储存、销售等。传统的食品包装的材料多为聚氯乙烯、聚苯乙烯等塑料制品，这些材料都是不可降解的，丢弃后会成为固体废物，导致严重的环境污染。因此，寻找一种符合食品安全、食品包装安全、不会污染环境的包装材料是人们共同关注的热点。
关键词：高分子材料；生物可降解；食品包装；
人们的生活水平不断提升，因此，人们对于生活的品味和追求越来越高。如在食品方面，人们对于食品的品质和安全所提出的要求逐渐提高。这一现象促使食品包装层出不穷，丰富的食品包装在带给人们新鲜体验的同时，对环境带来了巨大的压力。在解决食品包装废弃物的问题上，生物可降解高分子材料的应用起到了十分重要的作用。
一、传统食品包装带来的危害
1.环境污染
传统的食品包装材料主要为塑料产品，虽然具有容易携带、运输、成本低廉等优势，但是由于塑料包装无法在自然环境中自行降解，会造成严重的环境污染。根据统计资料，现阶段，每年世界的塑料制品产量＞2亿吨，且产量仍以5%/年左右的速度持续增长。这些产品既然有生产，就会有废弃。大量无法降解的塑料产品随意地丢弃在居民区、车站、风景区……此外，对于塑料包装的处理也会对环境带来危害，因为处理方式主要为焚烧、填埋，长此以往，会对环境造成不可估量的破坏。
2.安全隐患
塑料包装的原料主要为石油，为了改变包装的性能，通常会添加增塑剂、稳定剂等，这些添加材料会对人体产生不良影响，例如增塑剂会改变人体分泌体系的正常功能。而这些有害物质又与食品直接接触，食用后进入人体，会对人们的健康带来不良的影响。
二、生物来源可降解高分子材料及其在食品包装领域的应用
1.淀粉
淀粉广泛存在于谷类和薯类等植物的种、根、茎组织中，是一种取之不尽、用之不竭的多糖化合物。淀粉在各种环境中均具有完全的生物降解性，且因价格低、再生周期短，成为目前最受欢迎的一类天然高分子可降解材料。淀粉可分为天然淀粉和改性淀粉，二者均在食品加工及包装领域中占据着重要的地位，例如作为调味料，可改善食品的质地、黏度、黏合性能、保湿性能，形成凝胶以及成膜。与众多可降解成膜材料相比，淀粉因其所制得的薄膜具有与合成高分子材料薄膜类似的物理性质而颇具魅力，如透明、无色无味、对CO2半透性以及低透氧性等。但是，淀粉膜与其他聚合物相比亦存在很多缺陷，如强亲水性特征和低机械性能，这又使得淀粉膜的实际应用受到了一些阻碍。为了弥补这一缺陷，许多研究致力于将淀粉与其他物质进行共混改性，例如将淀粉与聚己内酯（PCL）进行共混制备出淀粉/PCL基生物可降解薄膜提高了单膜的机械性能；将高直链玉米淀粉与壳聚糖共混制备出可食性复合膜，提高了复合膜的延展性和柔韧性。
2.蛋白质
蛋白质是由20个蛋白原氨基酸通过酯胺键结合形成的一种含有100多个氨基酸残基的多肽化合物。通常情况下，蛋白质必须经过热、酸、碱和溶剂等处理方法来延伸它的结构以达到成膜所需要的结构标准。与合成膜相比，蛋白质膜表现出较差的耐水性和较低的机械强度。但是，良好的阻隔性能又使它优于普通多糖所形成的膜。不同种类的蛋白质，如大豆蛋白、玉米醇溶蛋白、酪蛋白酸钠、面筋、豌豆蛋白、葵花蛋白和明胶等被广泛应用于食品加工行业制作可食性膜和生物可降解包装膜。胶原是一种天然蛋白质，亦是构成结缔组织极为重要的结构蛋白质，主要存在于动物蛋白质、骨和血管等组织中，大多呈白色透明状。胶原蛋白最主要的用途之一即被用于食品保鲜和防腐。它作为人造肠衣可以替代天然肠衣应用于香肠制品中；可合成纤维膜作为食品黏合剂用作肉类、鱼类等的包装纸；在果脯、蜜饯等食品的内包装膜应用方面，胶原蛋白也体现出其优良的应用价值。由于可食性胶原蛋白膜具有良好的拉伸强度、热封性、阻气性、阻油性和阻湿性能等，因此在各类食品保鲜中一直处于无可替代的地位。
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3.壳聚糖
壳聚糖是从虾蟹等的甲壳中提取出来的一种在天然多糖中唯一大量存在的碱性氨基类多糖，也是甲壳素N－脱乙酰基的产物，它无毒、生物相容性好、可生物降解，是一种可再生的环保型保鲜剂。壳聚糖有良好的抑菌作用，且无毒无污染，壳聚糖基膜可分为可食性膜和涂膜，且因成膜透明性和阻氧性良好，因此常作为食品内包装材料广泛应用于食品保鲜。将壳聚糖制成溶液喷涂于经清洗或剥除外皮的水果上，干后可形成一层无色无味的薄膜，无需清除便可食用。壳聚糖除了可以以单膜的形式用于食品保鲜外，还可与其他聚合物共混制备复合薄膜，例如用硼酸和三聚磷酸盐制备的壳聚糖/聚乙烯醇（CS/PVA）复合膜透明度良好，水蒸气阻隔性也大幅度提高；以壳聚糖、甲基纤维素和单甘脂为复合涂膜材料可将黄瓜的感官品质和硬度维持在一个良好的状态，且降低了黄瓜的失重率和呼吸强度；用壳聚糖改性聚丙烯薄膜并且制成壳聚糖/果胶多层包装延长了西红柿的保质期；将壳聚糖直接涂膜到用气调包装的鲜切莲藕上，有效抑制了鲜切莲藕的褐变程度且延长其保质期。
4.聚羟基脂肪酸酯（PHA）和聚羟基丁酸酯（PHB），聚羟基脂肪酸酯（PHA）在生物体内主要是作为碳源和能源贮藏性物质而存在的一种羟基烷的聚合物，是由300多种不同的细菌合成并积累的胞内聚酯。PHA不仅具有与化学合成高分子材料相似的性质，而且还有一般化学合成高分子材料不具备的性质，如生物可降解性、生物相容性、光学活性等特殊性质。因此，PHA可广泛用作各种绿色包装材料与容器、生物可降解薄膜等。PHA单独或与合成塑料或淀粉组合均可得到性能优良的食品包装薄膜，这均取决于其具有杰出的成膜性能和涂层性能，但是，
PHA的实际应用性却因其高成本、脆性和阻气性能较差的缺陷受到了限制。聚羟基丁酸酯（PHB）也是由细菌合成的生物降解性聚酯，因对环境友好而在食品包装领域中颇具魅力。然而PHB材料的结晶度较高，易脆且耐冲击性差，导致它不能像普通塑料一样被广泛使用。
5.其他
纤维素是植物细胞壁的主要成分，是世界上最丰富的天然有机物。纤维素具有良好的可降解性、生物相容性、原料来源广泛性、稳定性和安全性、且因无毒无害，成为制备生物可降解材料的首选原料之一。
三、微生物合成可降解材料
1.PLA，PLA即聚乳酸，是一种新型聚酯材料，其原料是乳酸。在PLA的几种光学异构对应体中应用最广泛的为左旋异构聚合体L-PLA。PLA对环境友好，具有完全生物降解、力学性能良好、易于加工成型等优势，被定义为目前最有发展前途的新型生物可降解包装材料。
2.PBS
PBS是聚丁二酸丁二醇，其本质是一种典型的脂肪族聚酯，具有良好的耐热性能和力学性能。资料显示，PBS的热形变温度接近100℃，适用于制备冷热饮的包装盒。而PBS的加工性能趋于可降解高分子材料之首。
3.PPC
PPC是聚碳酸亚丙酯，是CO2与环氧丙烷交替共聚合成的脂肪族碳酸酯多元酯，兼具了诸多的物化性质，PPC可以与众多成本低廉，可再生的天然降解聚合物共混制成符合食品包装标准的复合材料。
4.PCL
PCL即聚己内酯，是由不可再生原材料（原油等）聚合得到的半结晶型脂肪族聚酯，具有可生物降解（降解时间短）、生物相容性良好、渗透性好等优势，PCL的优良柔韧性和多样性使得其在生物材料应用领域中具有广阔的发展前景。目前，将PCL应用于食品加工领域的研究仍然较少，但是可利用PCL与淀粉共混制成价格低廉的垃圾袋。
越来越多的研究致力于通过生物可降解高分子材料与其他物质共混，提高其性能，降低成本。相信在不久的将来，能够替代不可降解材料成为主流的安全、绿色、环保的食品包装材料。
参考文献：
[1]徐燕.浅谈生物可降解高分子材料在食品包装中的应用.2016.
[2]戴玉婷.生物高分子纳米复合材料在食品包装中的应用.2017.
论文作者:罗佳烽1,王兆军2,钟奇3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/10
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