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PBS和PBSA薄膜在新鮮食品包裝中的應(yīng)用

2025-08-04 10:02:00 來源：生物塑料研究院 閱讀量：2349 評論
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　　在食品包裝領(lǐng)域，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)作為包裝材料展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。盡管前景廣闊，但目前針對它們在實際食品體系中的應(yīng)用研究仍較為匱乏，例如在肉類、家禽、蛋類和蔬菜等易腐食品中的應(yīng)用。通常，添加活性物質(zhì)的薄膜可通過抑制微生物生長、減少食品的脂質(zhì)氧化以及阻止水分和氧氣透過薄膜等方式，延長包裝食品的保質(zhì)期。
 
　　PBSA/PLA薄膜包裝，延長雞胸肉的保質(zhì)期
 
　　Mohamad等人開發(fā)了一種基于PBSA/聚乳酸(PLA)的安全生物包裝薄膜，通過添加不同的抗菌劑(如香茅、咖喱和百里酚)來延長雞胸肉在4±1°C儲存溫度下的保質(zhì)期。研究了這些薄膜對導(dǎo)致食品腐敗的常見食源性病原體(如大腸桿菌、巴西曲霉和金黃色葡萄球菌)的影響。
 
　　添加10%香茅和10%百里酚的薄膜對金黃色葡萄球菌產(chǎn)生了明顯的抑菌圈。由于革蘭氏陽性菌(金黃色葡萄球菌)沒有外膜，疏水性活性化合物能夠直接穿透其細(xì)胞膜，因此比革蘭氏陰性菌(大腸桿菌)的抑制效果更強。
 
　　基于體內(nèi)直接食品接觸試驗，用含15%香茅的PBS薄膜包裝的雞胸肉在儲存第六天時微生物數(shù)量最低，氣味較淡，且保持粉紅色、肉質(zhì)鮮嫩的新鮮狀態(tài)。然而，在儲存第8天時，含15%百里酚的薄膜比含15%香茅的薄膜表現(xiàn)出更好的抑菌效果。
 
　　未添加活性成分的薄膜包裝的樣品在第六天就出現(xiàn)強烈的異味，且樣品顏色發(fā)生變化。微生物對蛋白質(zhì)的降解會降低肌肽含量，而肌肽是維持肉類顏色的重要小分子肽，這是雞肉樣品顏色逐漸變化的主要原因。同樣，雙層PBS/PBSA薄膜能夠在15天內(nèi)保持禽肉的品質(zhì)，效果與聚酰胺/聚乙烯(PE)薄膜相當(dāng)。
 
　　PBSA/PLA薄膜包裝，延長水產(chǎn)品的保質(zhì)期
 
　　PBSA基薄膜還可用于延長水產(chǎn)品的保質(zhì)期。例如，Yang等人開發(fā)了添加百里酚或香芹酚的PBSA/PLA薄膜，以賦予共混薄膜活性功能。與對照薄膜相比，添加精油使薄膜的抗氧化性能最大提升了262%。香芹酚和百里酚分子中的酚基團是其具有抗氧化性能的原因。
 
　　研究人員對百里酚和香芹酚在三文魚樣品中的釋放情況進行了研究，發(fā)現(xiàn)在4°C條件下，釋放量隨時間逐漸減少，在48小時達(dá)到穩(wěn)定。
 
　　作者觀察到，將活性化合物釋放到三文魚等脂肪類食品中具有挑戰(zhàn)性，僅觀察到部分遷移。這可能是由于高水分含量阻礙了活性物質(zhì)的充分釋放，導(dǎo)致平衡時濃度較低?？偦罹鷶?shù)(TVC)是評估食品微生物質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)方法，在本研究中，活性薄膜包裝的樣品總活菌數(shù)低于對照樣品。
 
　　當(dāng)PBSA/PLA薄膜中的活性成分在平衡狀態(tài)下釋放到三文魚樣品表面時，活性化合物的抗菌作用抑制了細(xì)菌的生長。
 
　　此外，活性物質(zhì)的添加提高了薄膜的抗氧化能力，防止了三文魚片的脂質(zhì)氧化。添加香芹酚的薄膜中脂質(zhì)氧化的終產(chǎn)物丙二醛含量最低，其次是添加百里酚的薄膜。這是因為百里酚和香芹酚中的酚基團有助于延長包裝三文魚片的保質(zhì)期。因此，活性物質(zhì)的應(yīng)用減少了三文魚片的變質(zhì)和腐敗，使其在冷藏條件下的保質(zhì)期顯著延長了3-4天。
 
　　PBSA/PLA薄膜包裝，延緩面包上霉菌的生長
 
　　面包在烘焙后通常是無霉菌的，但在冷卻、包裝和儲存過程中接觸空氣會受到霉菌污染。添加山梨酸和丙酸等有機酸是防止面包霉菌生長的傳統(tǒng)方法。然而，對無防腐劑食品的需求一直在不斷增加。
 
　　鑒于此，Suwanamornlert等人開發(fā)了一種面包包裝材料。如前所述，在這項研究中，PBSA/PLA薄膜中添加了百里酚，百里酚的加入改善了薄膜的阻隔性能，并使薄膜具有抗真菌性能。添加3%和6%(重量百分比)百里酚的薄膜有效延緩了面包上霉菌的生長，使無霉菌期分別延長至7天和9天。
 
　　相比之下，純PLA薄膜在第六天就出現(xiàn)了可見的霉菌生長。用PLA包裝的面包表面，酵母和霉菌的數(shù)量顯著增加，而用抗真菌包裝薄膜(特別是添加6%百里酚的PBSA/PLA薄膜)包裝的面包，酵母和霉菌的數(shù)量顯著減少。在儲存14天后也觀察到了類似的結(jié)果，6%百里酚-PBSA/PLA包裝的面包中酵母和霉菌數(shù)量最低，其次是3%百里酚-PBSA/PLA和PLA包裝的面包。
 
　　此外，包裝頂空的二氧化碳濃度與霉菌和酵母的生長高度相關(guān)。商用雙向拉伸聚丙烯(BOPP)包裝的面包頂空二氧化碳含量最高，而6%百里酚-PBSA/PLA和3%百里酚-PBSA/PLA包裝的面包頂空二氧化碳含量最低。然而，質(zhì)地分析表明，在整個測試期間，這些薄膜對面包屑的質(zhì)地沒有影響。百里酚的抗真菌性能與PBSA和PLA薄膜的阻隔性能共同作用，抑制了用抗真菌薄膜包裝的面包中酵母和霉菌的生長。這使得面包的保質(zhì)期至少延長至9天，而商用BOPP薄膜包裝的面包保質(zhì)期僅為3天。
 
　　PBS/PBAT薄膜包裝，延長香蕉的保質(zhì)期
 
　　Varghese等人的研究表明，由于二氧化鈦的抗菌作用，添加二氧化鈦的PBS/聚己二酸對苯二甲酸丁二酯(PBAT)基活性薄膜可以延長香蕉的保質(zhì)期(圖12)。
 
　　圖(A)不同TiO?濃度的PBS/PBAT薄膜的抗菌效果；(B)自然狀態(tài)(無薄膜)香蕉與用PP薄膜及不同TiO?含量的PBAT/PBS薄膜包裹的香蕉的外觀對比[純薄膜(0.9%)、(T2)1.8%、(T3)2.7%、(T4)3.6%和(T5)4.5%]。
 
　　因此，如上述研究所示，PBS和PBSA的應(yīng)用能夠成功地用于新鮮食品的保鮮。雖然現(xiàn)有研究展示了它們延長食品保質(zhì)期的能力，但關(guān)于它們在實際食品應(yīng)用中的研究仍然有限。因此，這些聚合物的適應(yīng)性，以及它們的生物降解性和可堆肥性，使它們成為環(huán)保食品包裝的可行選擇。
 
　　下表列出了PBS和PBSA薄膜在實際食品體系中應(yīng)用的研究。
 

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