丰瑞 苏梦瑶 高泽茜 刘奕杭 李占超 高晓平

近年来，随着人们生活质量不断地提高，对食品包装材料的要求也逐渐趋于环保性和安全性。目前，常用的各类食品包装不仅极易造成环境的二次污染，对人们的身体健康也是一种间接威胁。可降解绿色食品包装材料不会影响和破坏生态环境，可以循环使用和再生，具有非常重要的社会意义和经济效益。本文概述了现有的可降解绿色食品包装材料，综合分析可降解绿色食品包装材料的基本现状以及近几年来可降解绿色食品包装材料的研究进展，并分析比较不同类型包装材料的优势及弊端，对可降解绿色食品包装材料的发展趋势做出展望，为人们对包装材料的选用提供参考。

1. 可降解绿色食品包装材料

1.1 可生物降解材料

可生物降解材料按照其定义解释即这类材料在自然界可以随着微生物作用分解为H2O和CO2。生物降解的过程大致可分为三个步骤：1. 高分子材料的表面被自然界中的微生物所附着，材料表面受到损坏。2. 高分子材料在微生物分泌的分解酶的作用下分解成小分子化合物。3. 在微生物生理代谢过程中会进一步把小分子化合物转化为H2O和CO2。这类生物可降解性包装材料按照原料可分为四种——化学合成可降解材料、混合型可降解材料、微生物合成型可降解材料和天然材料。

1.2 光降解材料

光降解材料是指可以在特定的环境条件下分子快速断裂而产生降解效果的材料。普遍来说，塑料类材料中的电子活性是与可吸收光譜中的紫外线部分产生的较高能量的辐射相关的，这也与材料的一些性能挂钩。比如，裂解性、氧化性、降解性等。光降解材料作为包装材料主要用于制作塑料，通过加入催化剂使塑料材料产生可光降解的特性，使得这些材料可以在光照的条件下发生反应，产生降解效果。光降解塑料相比于传统的塑料，其生产过程简便、可在特定情况下降解、所需成本较低，是一种很好的包装材料。

1.3 热降解材料

热降解材料是指高分子材料经过高温加热后被分解为小分子材料。热降解材料按照其反应机理可分为解聚型和随机断裂型两种。解聚型热降解反应是在高温条件下，导致大分子末端裂解，产生自由基;其次再按照链式机理进一步的分离单体而发生降解，单体分离后，在一定时间内留在材料中的分子量不会产生较大的变化。随机断裂型便是由高分子长链经过裂解变成短链的自由基，而短链的自由基与高分子长链发生反应产生了各种小分子产物。

1.4 机械降解材料

机械降解材料是指某些材料通过处理过程中受到的机械外力作用，导致材料受力的部分会产生热量和部分自由基而产生降解。虽说这一降解方法程序简单，但若处理不当，会导致其他的降解反应发生。大部分的可降解材料可以通过机械降解的方式进行降解。

1.5 可食性包装材料

可食性包装材料是指可加工的可食性原料。比如，糖类、纤维素类、脂类以及蛋白质类等，将其中的分子互相结合产生一种新的网状结构的食品包装材料。这种材料不仅无毒无害、成本较低，并且不会造成环境污染，而且可食性包装材料在市场上因其新奇的特性（可食用）也被广大民众所喜欢。近年来，可食性包装材料在食品行业已经被广泛使用。比如，糖葫芦的外衣、年糕制品以及雪糕类的外包装，而且样式繁多，更具新意。虽说这种包装材料应用范围有限，但其作为食品包装材料的意义十分重大。

1.6 纳米包装材料

纳米包装材料是指对原材料本身进行纳米改性，增强其各项性能（耐热性、防潮性、阻气性、抗菌性、降解性、机械强度），还可以赋予其本身不具备的性能。纳米包装材料大致分为三种：高温阻隔性材料、抗菌性材料、保鲜性材料。

1.7 天然材料

天然材料是指在自然界中已经存在的材料，这类材料有些可以不用经过加工处理便可使用，有些材料需要经过一系列的加工工序和质量检测后才可以进行使用，天然材料在市场上大多属于植物型。

2. 可降解食品包装材料研究进展

2.1 现有可降解绿色食品包装材料

2.1.1  淀粉基塑料

淀粉基塑料是指由淀粉和其他材料进行复合产生的一种包装材料。由于淀粉类原料造价较低、可降解性良好、塑造性能优异且来源广泛，导致这种材料成为了如今最受欢迎的可降解性绿色材料。但这类材料存在耐水性较差、品质较脆、不耐高温等缺点，大多数产品是用淀粉和一些材料进行复合制成可使用的材料。淀粉基塑料经历了填充型、共混型和全淀粉型塑料三代演变过程，且淀粉的添加量也在不断的加大。

2.1.2 聚乳酸（PLA）

聚乳酸（PLA）是以乳酸为主要原料进行聚合得到的一种可再生、生物全降解聚合物，具有高强度、高模量和生物相容性等优点，广泛应用于包装材料和商品材料等领域。然而，由于PLA具有脆性大、热稳定性差和结晶度低等缺点，使其在高机械强度和耐高温等领域的应用受到限制。

张庆法、李凯等人将玉米酪蛋白与聚乳酸进行复合制出了一种新的复合材料，这种复合材料保留聚乳酸的特性的同时，还增加了材料的机械性、弹性，其弯曲强度、冲击强度等也有小量的提升。查玉莹将聚乳酸与复合材料MCC共混，同时加入了阻燃剂M-IFR，制成的复合材料在水中和土中的降解速度明显加快，而且还增加了其热降解的性能，使其在高温下更容易降解。

2.1.3 壳聚糖（CS）

壳聚糖（CS）是自然界中唯一的天然碱性多糖，具有亲水性、安全、无毒、生物可降解性等特性，其特殊结构和功能使之作为抗菌包装膜材料而备受关注。然而，CS包装膜存在成本高、力学性能差、抗菌性能差、抑菌谱窄等缺点，限制了其在食品保鲜方面的应用。张莉通过溶液浇铸法制备了壳聚糖原花青素共混膜，增强了其拉伸强度，抑菌性及抗氧化性，降低了水蒸气和氧气透过量。谢东宏选用淀粉、羧甲基淀粉和纳米氧化锌作为添加剂，无需使用增塑剂，采用溶液共混流延成膜的方法，制备了一系列兼具良好力学性能、防雾性能和抗菌性能的多功能壳聚糖基复合膜。

2.1.4 聚己内酯（PCL）

聚己内酯（PCL）是一种可生物降解的半结晶热塑性塑料，具有柔韧性好、热稳定性强和生物相容性等优点，但PCL的低刚度和低强度限制了其应用范围。李亚滨等在聚已内酯树脂中添加了少量的竹纤维，这种复合材料不仅减少了断裂伸长率，还增加了拉伸强度、机械强度等各种性能。雷白鸽研究使用共混静电纺丝的方式制造出了玉米醇溶蛋白—PCL复合纤维膜。实验数据指出，当PCL的添加量增加，复合纤维膜的力学强度也相对增加。

2.1.5 聚羟基脂肪酸酯（PHA）类

聚羟基脂肪酸酯（PHA）是部分微生物在营养或代谢不平衡的条件下合成的一类高分子聚酯的统称，具有良好的生物可降解性和生物相容性，被公认为绿色环保型高分子材料。

赵晨将棉纤维作为基材与聚羟基脂肪酸酯通过浸渍吸附，使用BPO当做引发剂制成一种纤维素/PHA复合吸油纸，这种复合材料拥有良好的吸油性、疏水性，并且还保留两种材料原本的性质，不仅可降解，还可回收利用，是一种非常具有潜力的复合材料。于跃、郭静等人利用烷基糖苷将PHA与海藻酸钠进行复合制成一种稳定的PHA/SA复合材料，不仅无毒、无害，还有较为优异的生物相容性，可以在各个领域进行使用。

2.1.6 对苯二甲酸一己二酸丁二醇酯（PBAT）

PBAT是一种比较新型的可降解生物材料，具有可生物降解的性能，但成本较高，应用并不广泛。Liu Tong 等通过振荡剪切流场（LOPPM）技术制备了具有分级晶体结构、高力学性能的PLA/PBAT原位纳米纤维复合材料。研究发现，LOPPM技术在调节和控制晶体结构方面具有很大的优势。在振荡剪切流场的作用下，韧性和柔性的PBAT液滴最初被拉伸和变形为纳米纤维，然后在其表面诱导PLA薄片生长，使得复合材料的结晶度、强度、韧性、耐热性和热稳定性大大提高。

2.2 新型可降解绿色食品包装材料

2.2.1 抗菌包装材料

抗菌包装材料是指将一种或多种抗菌剂添加到高分子材料里，使其产生抗菌性。根据需要抑制的微生物种类可添加相应的抑菌剂。由于有抗菌剂的加入，还可提升包装材料的韧性及弹性强度。这种包装材料的制作工艺流程简单，且操作便易，成本不高，非常适合应用在鲜果、蔬菜的保鲜上，增加其保质期。根据复合材料中抗菌物质的种类，可分为无机类抗菌材料、有机类抗菌材料和生物提取类活性抗菌材料。

2.2.2 气调包装材料

气调包装材料是指包装材料在密封条件下可实现控制包装内部温度、各种气体浓度、湿度等环境条件来增加食品包装期，延缓食品变质腐败。这种材料的应用较多，且价格昂贵，适合集中保存食品。气调包装可分为自发气调包装（MAP）和控制气调包装（CAP）。

2.2.3 控释包装材料

控制包裝材料是材料自身能够通过感应外界的环境条件。比如，（湿度、温度、光、磁场）来调控材料的各种功效，进而实现食品保鲜。

李晨将含醛基纳米微球-Nisin缀合物与聚乙烯醇膜进行复合，形成具有智能控释性能的食品抗菌包装膜。这种包装材料是通过检查食物本身的酸度变化来控制抗菌物质进入，从而抑制食品腐败。一般可延长一到两个星期，可以有效减少食品生产加工过程中使用防腐剂的含量，这将会是一种被人们广泛接受和认可的材料。

2.2.4 智能包装材料

智能包装材料是指能够检测到食品在运输流通及储存过程中包装里的气体浓度和其他环境条件的包装材料，然后将数据传达给控制装置，并进行记录和保存。智能包装的数据可以实时传输，不论是消费者，还是商家都能够准确的了解到包装内部的食品变化。Chau Hai 等通过引入天然角叉菜胶，研制了一种抗染料浸出的UV活性氧指示剂膜。这种UV活性氧指示剂膜可用于验证包装中氧气是否被清除，也可用于气调包装的密封检漏，能够发展为一种有潜力的智能食品包装材料。

3. 总结与展望

尽管我国在绿色包装材料的研究和应用上取得了一定的成绩，但也存在着一些不足，如文中提到的部分可降解绿色材料存在脆性大、热稳定性差和生产成本高等问题。所以，今后的研究重点将是对现有的绿色包装材料进行改性、降低成本和研发新型绿色包装材料。

对于食品包装行业来说，可降解绿色包装材料的应用与推广应该成为行业发展的方向，国内外的研究学者应该把可降解绿色包装材料作为未来的“钥匙”看待，加大对其研究与创新。由于可降解绿色包装材料的种类各式各样，所生产出的产品性能也各不相同，这表明了可降解绿色包装材料可以在各种条件和环境下使用。随着我国对可降解绿色包装材料越来越重视和人们环保意识的不断加强，可降解绿色包装材料将会更多的运用到人们生产生活的方方面面。