在全球環(huán)保浪潮的推動下，一場靜悄悄的包裝革命正在食品工業(yè)領域悄然興起。日前，河南農(nóng)業(yè)大學教授黃現(xiàn)青團隊研發(fā)了果蔬汁改性馬鈴薯淀粉基可食用包裝膜技術，為解決傳統(tǒng)塑料污染問題提供了創(chuàng)新方案。這不僅標志著我國在食品生物技術領域取得了重要進展，更為未來食品包裝的可持續(xù)發(fā)展開辟了新路徑。相關研究成果近日發(fā)表在國際食品領域期刊《食品包裝和保質(zhì)期》上。
用果蔬汁改性馬鈴薯淀粉基可食用包裝膜技術制作的菜包外包裝。
孫新玉（右）在實驗室指導學生做實驗。 受訪者供圖 破解白色污染的綠色密鑰
在食品包裝行業(yè)，一組觸目驚心的數(shù)據(jù)揭示了傳統(tǒng)塑料的困境：2023年，全球包裝市場規(guī)模達1.17萬億美元，其中塑料占比超50%；我國包裝行業(yè)規(guī)模約為1670億美元，食品飲料軟包裝市場已達172.6億美元。這些看似繁榮的數(shù)字背后，是不可降解塑料引發(fā)的白色污染危機。
“不僅如此，塑料包裝尤其是與食品直接接觸的塑料包裝材料，如果存在潛在危害物，這些物質(zhì)還會向接觸的食品基質(zhì)中遷移，進而影響食品的品質(zhì)和安全性，威脅人類健康?！秉S現(xiàn)青說。
那么有沒有一種新型包裝材料可以避免塑料包裝材料的這些弊端呢？
團隊骨干成員、河南農(nóng)業(yè)大學博士孫新玉說：“作為對人體無害且可直接食用的新型包裝材料，可食用包裝膜（EPFs）主要由食源性的天然多糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等生物聚合物構成?！迸c傳統(tǒng)塑料相比，EPFs的優(yōu)勢體現(xiàn)在三個維度：在環(huán)保性能方面，EPFs具備完全生物降解特性，使用后可在自然環(huán)境中快速分解，從根源上避免了塑料污染；在功能特性上，這類材料不僅能維持食品水分活度、調(diào)控貯藏傳質(zhì)過程，還可作為生物活性成分的輸送載體；更重要的是食源成分的包裝材料更加健康安全。
“全球科研界對EPFs的探索始于上世紀90年代，但EPFs真正迎來爆發(fā)式發(fā)展是在近五年。”黃現(xiàn)青介紹。數(shù)據(jù)顯示，可降解材料市場份額年增長率已達傳統(tǒng)塑料的3倍，其中食品包裝領域占比超過40%。這種轉(zhuǎn)變既源于各國環(huán)保政策的倒逼，也源于消費者環(huán)保意識的覺醒。
放眼全球，EPFs研發(fā)呈現(xiàn)百花齊放態(tài)勢。加拿大團隊開發(fā)的乳清蛋白基水溶膜已用于茶包生產(chǎn)，日本企業(yè)推出了海藻酸鈉基可食用壽司包裝膜，歐洲科研機構則致力于開發(fā)脂質(zhì)基巧克力涂層膜……這些創(chuàng)新產(chǎn)品共同指向三大應用方向：方便食品內(nèi)包裝、生鮮食品保鮮膜、功能性營養(yǎng)載體。
將食品延伸成為包裝
中國科學家也正在EPFs研發(fā)領域進行探索，黃現(xiàn)青團隊就是其中之一。
為尋求破解白色污染的綠色密鑰，團隊長期致力于開發(fā)食源生物聚合物基的EPFs，用于部分代替現(xiàn)有的塑料食品包裝，緩解塑料包裝帶來的白色污染問題。
黃現(xiàn)青說，日常食用的食物原料中存在大量的生物基聚合物，具有很好的成膜和凝膠特性，這給團隊帶來了啟發(fā)。
在河南農(nóng)業(yè)大學的實驗室里，記者見到了用果蔬汁改性馬鈴薯淀粉基可食用包裝膜技術制成的薄膜。孫新玉介紹，他們選擇馬鈴薯淀粉作為成膜基質(zhì)，基于三重考量：原料年產(chǎn)量超8000萬噸的產(chǎn)業(yè)基礎、淀粉特有的糊化凝膠特性，以及其作為主食成分的安全性優(yōu)勢。
然而，純淀粉膜的脆性缺陷成為技術瓶頸。為攻克這一難題，團隊創(chuàng)造性地引入雙重改良方案：一方面，采用果蔬汁作為天然填料，既利用其中酚類物質(zhì)增強抗氧化性，又通過色素成分實現(xiàn)視覺優(yōu)化；另一方面，添加海藻酸鈉形成交聯(lián)網(wǎng)絡，使薄膜拉伸強度提高45%，水蒸氣阻隔性達到傳統(tǒng)塑料膜的85%。
黃現(xiàn)青介紹，這項技術的核心突破在于“澆鑄成膜法”工藝創(chuàng)新?？蒲腥藛T通過精準控制糊化溫度和干燥條件，成功制備出厚度在0.05到0.10毫米之間的均勻薄膜，且厚度可以調(diào)控。相比傳統(tǒng)流延法，該工藝能耗降低30%，且無需復雜設備，特別適合現(xiàn)有食品企業(yè)的技術改造。
孫新玉說，與同類產(chǎn)品相比，該成果展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢：抗氧化性能超越市面上90%的合成保鮮膜，色彩選擇多達12種天然色系，成本僅為蛋白質(zhì)基膜的1/3。更關鍵的是，其原料全部來自食品級組分，可直接應用于方便面調(diào)料包等即食產(chǎn)品內(nèi)包裝，實現(xiàn)“包裝即食材”的顛覆性創(chuàng)新。
產(chǎn)業(yè)化需多學科協(xié)同創(chuàng)新
我國EPFs市場潛力巨大。僅方便食品調(diào)料包領域，年需求量就超過200億個。若將30%替換為EPFs，每年可減少塑料使用1.5萬噸。在生鮮領域，EPFs可延長草莓貨架期3至5天，減少20%的損耗。更長遠來看，EPFs或?qū)⒊蔀椤盎钚园b”載體，搭載益生菌、維生素等營養(yǎng)組分。
但EPFs的產(chǎn)業(yè)化道路仍存技術鴻溝?！耙晕覀兊墓咧男择R鈴薯淀粉基可食用包裝膜技術產(chǎn)業(yè)化為例，其存在三大挑戰(zhàn)：一是連續(xù)化生產(chǎn)工藝的適配問題，實驗室單次成膜需要24小時，而生產(chǎn)線要求每分鐘產(chǎn)出20米，生產(chǎn)效率亟待提升；二是機械性能需對標工業(yè)標準，目前成膜的拉伸強度僅達到聚乙烯膜的60%，尚難以滿足工業(yè)應用的需求；三是成本控制難題，當前成膜的成本為0.8元/平方米，需降至0.3元/平方米以下才能具有市場競爭力?！秉S現(xiàn)青指出，這些難題的解決需要材料科學、食品工程、機械制造等多學科協(xié)同創(chuàng)新。
針對這些瓶頸，河南農(nóng)業(yè)大學團隊已啟動產(chǎn)學研深度合作。他們正與設備制造商聯(lián)合開發(fā)輥壓式連續(xù)成膜裝置，嘗試通過微波預處理技術將干燥時間縮短至30分鐘，并探索淀粉納米晶增強技術以提升機械性能?！皥F隊成員到企業(yè)參觀了休閑食品加工的產(chǎn)業(yè)鏈條，學習了企業(yè)的包裝流程，希望能把我們的可食用包裝膜技術應用到生產(chǎn)實踐中去。我們的目標是三年內(nèi)建成示范生產(chǎn)線，讓產(chǎn)品成本接近傳統(tǒng)塑料?！秉S現(xiàn)青說。
在環(huán)保與發(fā)展的天平上，黃現(xiàn)青團隊研發(fā)的可食用包裝膜技術給出了“中國方案”。這項源自食品、回歸食品的創(chuàng)新，不僅承載著科研工作者的智慧，更寄托著人類對綠色未來的期待。當包裝不再是被丟棄的垃圾，而成為食品的有機組成部分，這場靜悄悄的綠色革命，正在重新定義人與自然的相處之道。
本文鏈接：http://m.enbeike.cn/news-8-5282-0.html可食用生物基膜：從食品來，到食品去
聲明：本網(wǎng)頁內(nèi)容由互聯(lián)網(wǎng)博主自發(fā)貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將在第一時間刪除處理。
點擊右上角
微信好友
朋友圈
點擊瀏覽器下方“
”分享微信好友Safari瀏覽器請點擊“
”按鈕
點擊右上角
QQ
點擊瀏覽器下方“”分享QQ好友Safari瀏覽器請點擊“”按鈕
