TK生物基材料报道，在我们的印象中，包装材料大多是不可食用的，哪怕是天然来源的纸质材料，也因为后期有漂白，加各种助剂难以直接食用，而且口感极差。
但可食性膜的使用在我国却可以追溯到12世纪，早在12世纪，我们的祖先就用打蜡的方法延长柑橘的保质期。可食性香肠肠衣和糯米纸也是我国应用最早的典型可食性包装。
按照科学定义，可食性膜是指由可食性材料形成的复合膜, 它主要由脂质、蛋白质和多糖等天然大分子物质构成。成膜材料按功能特性可分为: 主剂 ( 多糖类、蛋白质) 、疏水剂 ( 蜡质、脂肪酸等)和增塑剂 ( 多元醇及脂类) 。
与合成包装材料相比，可食性膜能被生物降解, 无任何污染。它还可以作为食品风味料、营养强化剂、抗氧化剂、抗微生物制剂的载体。
目前，我国的可食性涂膜和可食性包装膜主要应用在水果、蔬菜、糖果、坚果和糕点等食品中。按原料分类划分, 可食性膜大体上可分为多糖类可食性膜、蛋白质类可食性膜、类脂可食性膜和复合型可食性膜四个类别。下面是对各类薄膜的逐一介绍。多糖类可食性膜是以淀粉、变性淀粉、食用胶、及纤维衍生物等为主要原料而制成的。由于多糖特殊的长链螺旋分子结构, 其化学性质稳定, 适应于长时间储存及各种储存环境, 但它们都属亲水性聚合物, 阻湿性一般很小, 在多糖类物质形成过程中, 分子间氢键和分子内氢键起到了重要的作用。近年来, 世界各国对改性纤维素可食性包装膜的 研究开发极为重视。我国新疆开发的易降解复合植物 纤维一次性食品和饮食包装材料的生产已经商品化。 刘邻渭等人以甲基纤维素和羧甲基纤维素为原 料, 以硬脂酸、软脂酸、蜂蜡和琼脂为增塑剂、增强 剂, 制得半透明、柔软、光滑、入口即化的包装膜, 具有较高的拉伸强度、较小透湿性和透气性的特点。李梦芹等人以研制小麦面筋蛋白膜为目的, 进行 了小麦面筋蛋白膜及其耐湿性改善的研究, 通过单因 素试验和正交试验, 确定了影响小麦面筋蛋白成膜的 主要因素和最佳工艺条件, 并进一步通过添加硬脂酸 和石蜡来提高膜的耐湿性。结果表明, 添加石蜡的膜 比添加硬脂酸的膜耐湿性约高 10%。淀粉类可食性膜是以淀粉为主要原料制成的。淀 粉类可食性膜的原料有玉米、小麦、红薯、土豆及魔 芋等淀粉, 使用的胶粘剂多为天然无毒的植物胶或动 物胶, 如明胶、琼脂和天然树脂胶等。20 世纪 60 年代后期, 国外对可食性膜进行了广 泛的研究, 而国内则起步较晚。美国南卡罗来纳州克 雷母逊大学研制的谷类薄膜, 以玉米、大豆和小麦为原料, 制成纸状膜, 用于香肠等食品的包装, 并可供食用。Maria A Garcia 等人对淀粉膜的应用作了初步的探讨。用稀碱溶液对淀粉进行改性处理, 并加入甘油作为增塑剂, 用这种配制好的涂膜液处理新鲜草莓, 在温度为 0℃和相对湿度 84.8%的条件下贮存。结果表明, 处理过的草莓在失水率、硬度和腐败率等指标上都优于对照组。在动物和植物胶可食性膜的开发应用上, 日本一 直走在世界前列。这类可食性膜以动物胶 ( 如骨胶和 虫胶) 、植物胶 ( 如葡甘聚糖、角义胶、果胶、海藻酸钠等) 为基质, 以甘油、多元醇、山梨酸酯等为增 塑剂, 制成可食性膜。它具有透明度好、强度高, 印刷性、热封性、阻气性和耐水耐湿性较好的特点, 已 用于调味品、甜味剂、汤料和油脂等食品的包装, 还 可用于冷冻食品、糖果及果脯等的包膜, 以防粘连。美国“ 纳蒂克”开发的胶原薄膜, 用动物蛋白质 胶原制成。该膜强度高, 耐水性和隔气性好, 用于包装肉类食品, 可保持其风味。以多糖为基础的生物膜在医药领域有广泛的应 用, 如以再生纤维素制备的膜可用于血液透析、血浆分离和除去病毒; 以几丁质为材料的膜可作为人工皮肤或手术用线, 用于伤口愈合或止血, 其优点在于几丁质可被机体降解和吸收, 并可促进伤口愈合。甲壳素与壳聚糖具有很好的成膜性和生物降解 性, 非常适合制造可食性包装材料。Caner 等人研究 了不同种类的酸 ( 乙酸、甲酸、乳酸、丙酸) 对壳聚糖膜性能的影响, 发现乳酸壳聚糖膜具有良好的阻氧性、阻湿性和延伸性。Brandenburg A H 等人在淀粉类物质的水溶液中加入甲壳素与壳聚糖, 混匀制膜, 膜干后用碱处理, 制得一种淀粉 + 甲壳素 + 壳聚糖的复合膜, 此膜耐 油, 不溶于水, 抗张强度高, 可用于包装固体、半固体或液体食品。Kim Y J 等人以玉米淀粉为基料, 分别加入甲壳素与壳聚糖, 再配以一定量的增塑剂、增黏剂加工而 成复合包装纸, 其主要特点是具有较高的抗张强度和延伸率, 且耐水性强, 即使在沸水中浸泡 l0min, 其性能也几乎没有多大改变。蛋白质类可食性膜以动物分离蛋白和植物分离蛋 白为主要原料, 如乳清蛋白、谷蛋白和玉米醇溶蛋白 等 。在成膜过程中 , 蛋白薄膜主要依靠 二 硫 键 ( S- S) 的作用, 首先通过 S- S 键还原裂解成巯基, 在溶剂中扩散开来, 使多肽分子降低, 然后扩散开的蛋白质分子在空气中又被氧化, 重新形成 S- S 键, 形成薄膜结构。常见的蛋白质类可食性膜主要有大豆分离蛋白膜、乳清蛋白膜、小麦面筋蛋白膜和玉米醇 溶蛋白膜。该膜以大豆分离蛋白为主要原料, 添加甘油, 分 别在酸性和碱性两种条件下制成可食性膜。大豆分离蛋白膜具有良好的机械性能及耐湿性能。邓扬悟等人 对大豆分离蛋白的成膜性进行研究后得出, 在大豆分 离蛋白与甘油的配比为 2.5∶1, 膜溶液 pH 值为 7, 膜制备温度为 90℃的条件下, 可制得具有较好抗拉 强度及延伸率的可食性包装保鲜膜。小麦面筋主要由麦谷蛋白和麦醇蛋白组成, 其中麦谷蛋白含量占 30%~40%, 麦醇蛋白含量占40% ~50%。由于麦谷蛋白具有弹性, 麦醇蛋白具有延伸性, 能与水形成网络结构, 从而具有优良的黏弹性、 延伸性、吸水性、吸脂乳化性和成膜性等独特的物理特性。孟陆丽等人研究了脂质对小麦蛋白膜机械性和通透性等性能的影响。结果表明, 由于脂质的疏水性能 可有效地阻止水分迁移, 将其与蛋白质复合, 能改善蛋白膜的阻湿性。另外, 小麦蛋白膜的机械性能、水 溶性等也随着脂质的种类和用量的不同而有所不同[23]。玉米醇溶蛋白具有其他蛋白膜所没有的良好疏水特性, 易于成膜, 其在醇—水溶液中形成无规则线团结构, 溶剂蒸发后可制成一种透明、有光泽的薄膜, 具有防潮、隔氧、抗紫外线、保香、阻油和防静电等特性, 且对细菌有一定抑制作用, 能延长食品货架寿命。闫景坤等人研究表明, 随着冷藏和冻藏时间的增加, 蛋白膜抗拉强度和延伸率都呈下降趋势; 冷藏条 件下, 蛋白膜机械特性较冻藏条件下为好;花生分离蛋白具有较好的成膜性能。花生分离蛋白膜具有一定的抗拉强度, 还具有一定的阻止水蒸气迁移的能力, 是一种很有发展前景的可食性膜。Jangchud 研究了甘油、山梨醇、聚乙二醇、丙二 醇对花生蛋白膜的影响。结果显示, 甘油作为增塑剂的效果最好, 甘油与蛋白质的质量比为 0.67~1.67g/g 时, 不会影响水分的渗透性和氧渗透性, 却能够使断裂伸长率明显提高。谢瑞娟和李明忠以环氧树脂作为交联剂制备具有 一定力学性能的丝胶蛋白膜, 使其物理性能得到很好的改善, 加入30%左右的交联剂 PEGO10 所制得丝胶蛋白膜的拉伸断裂强度和断裂伸长率都比较好。陈建勇等人用溶胶凝胶法制备纳米 TiO2 改性再生蚕丝丝素蛋白膜。使该丝素膜的机械强度提高, 在水中的溶失率下降。Orliac 研究了甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇和 丙二醇对热模而成的葵花蛋白膜特性的影响, 指出三 甘醇和甘油是最适合于葵花蛋白质的增塑剂。7. 肌原蛋白膜 美国纳蒂克研究所采用动物蛋白胶原制成的可食性包装膜来包装肉类, 其特点是强度高、耐水性和隔 绝水蒸气性能好, 胶原薄膜解冻时可溶化, 亦可食 用, 对人体无害。同时, 也解决了食品包装塑料给海 洋造成的污染问题。将多糖、蛋白质、脂肪酸以不同的配比结合在一 起, 制成可食性膜, 通过改变复合膜中多糖、蛋白质 的种类和含量, 可以改善膜的机械强度、透光性、透气性和持水性等, 以达到满足不同食品包装的需要。李梦琴研究了交联剂氯化钙对小麦谷朊粉复合膜 性能的影响, 得到氯化钙的最佳添加量为 0.67%, 在此条件下制得的复合膜, 其拉伸强度提高了 13.4%, 水蒸气透过系数降低了 7.3%, 应用氯化钙交联可以明显提高可食性膜的强度, 改善复合膜的机械性能。Genndios 使用大豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白与小 麦面筋蛋白混合制膜, 结果表明, 当小麦面筋与玉米 醇溶蛋白以 4∶1 的配比成膜时, 膜的阻水性显著强 于单纯小麦面筋蛋白膜。Mau- Chang Chen 对甲基纤维素与硬脂酸复合膜 的研究表明, 当硬脂酸分馏物的体积分数提高至 22% 时, 就会显著地降低甲基纤维, 若进一步增加硬脂酸 分馏物的含量, 反而会使膜的水蒸气透过系数升高。
