陈俊聪 罗燕纯 杨婷 张跃龙

（1.广东省潮州市食品检验检测中心，潮州 5210112；2.广东省潮州市质量计量监督检测所，潮州 521011）

0. 前言

近年来，食品辐照技术的应用领域不断的扩大，广泛应用于各类食品的灭菌、保鲜，其商业化生产能力也得到飞速提升。食品辐照是利用射线对食品以及食品原材料进行照射，致使新鲜食物的一些生理过程延迟，从而达到延长保藏时间，稳定和提高食品卫生质量目的的操作过程。随着辐照技术，特别是高剂量辐照技术在食品灭菌、保鲜中的应用，食品包装材料在高剂量辐照下的稳定性的保证是此项技术能否得以应用和推广的关键。高剂量辐照条件下，包装材料和食品同时受到高能射线的作用，这种高能辐射作用一方面使得食品达到消毒、灭菌、保鲜的作用；另一方面也将导致包装材料发生交联和降解反应，导致整个包装材料的阻隔性、耐热性、热封性及保鲜防腐性能的下降[1]。

塑料薄膜包装的阻隔性，是指包装薄膜对其特定渗透对象由其一侧（通常为高浓度侧）渗透通过到达另一侧（通常为低浓度侧）的阻隔能力。阻隔性，是对包装材料关于某渗透对象渗透能力的评估，其是考量包装材料的一项重要指标，也是包装材料必须具备的一种基本功能，尤其是辐照食品对包装材料阻隔性的要求更高，其中水蒸气透过量是其中比较关键的性能[2]。

目前常用的食品接触材料有流延聚丙烯（CPP）薄膜和PE 吹塑薄膜，CPP 膜现行的国家标准是GB/T 27740-2011《流延聚丙烯（CPP）薄膜》[3]，PE 膜现行的国家标准是GB/T 4456-2008《包装用聚乙烯吹塑薄膜》[4]，标准中均对“水蒸气透过量”有指标要求。因此通过对食品接触材料CPP 膜和PE 膜进行不同剂量的辐照处理，研究和分析其对材料水蒸气透过量的影响，对食品的保质贮存、食品包装材料的选择及生产适用于辐照食品的塑料包装材料都具有重要的意义。

1. 材料与方法

1.1 仪器设备

水蒸汽透过率测试仪：广州西唐机电科技有限公司；测厚仪：济南兰光机电技术发展中心高能电子加速器辐照装置；广东雷大辐照中心

1.2 样品的处理

试验用样品为PE 膜和CPP 膜，来源于日常监督检验抽样及市场购样。分别选取两种不同厚度的PE 膜和CPP 膜，如表1 所示。

表1 试验样品规格

根据辐照食品行业采用的辐照剂量（0.05 kgy～50 kgy），本研究实验选择了5 kgy、10 kgy、15 kgy、20 kgy、30 kgy、40 kgy、50 kgy 七个辐照剂量点对试样进行处理。试样分为八组，其中七组分别进行不同剂量的辐照处理，一组为空白试样（0 kgy）。

1.3 样品的状态调节

按照产品标准规定的尺寸裁取试样，按照GB/T 2918-2018《塑料 试样状态调节和试验的标准环境》中要求的标准环境 23±2℃、50%±5%RH 进行状态调节，时间应不少于4 h[5]。

1.4 样品测试

本实验依据GB/T 4456-2008《包装用聚乙烯吹塑薄膜》对PE 膜进行水蒸气透过量的测试。本实验依据GB/T 27740-2011《流延聚丙烯（CPP）薄膜》对CPP 膜进行水蒸气透过量的测试。

测试依据的方法标准均为GB/T 1037-2021《塑料薄膜与薄片水蒸气透过性能测定 杯式增重与减重法》，采用常用的试验方法为增重法，试验条件为条件B（38.0±0.5℃、90±2%RH）[6]。

2. 结果分析与讨论

2.1 辐照剂量对PE 膜水蒸气透过量的影响

辐照剂量对PE 膜水蒸气透过量的影响，如图1 所示。

图1 不同辐照剂量对PE 膜水蒸气透过量的影响

从图1 中可以看出，①号和②号PE 膜经辐照处理后，在0～30 kgy 剂量辐照下均呈下降趋势，自30 kgy 增至40 kgy 时则随剂量的增大而增大，自40 kgy 增至50 kgy 时则随剂量的增大而减小，但仍小于未辐照样品。其中在30 kgy 剂量辐照时均出现最小值，与未辐照样品相比其水蒸气透过量下降了9.1%（①号PE 膜）和14.4%（②号PE 膜）。

由此可见，当辐照剂量不大于50 kgy 时，PE膜经辐照处理后，其水蒸气透过量均小于未辐照样品，并在30 kgy 剂量辐照时出现最小值，其中厚度较大的PE 膜下降变化率最大。

2.2 辐照剂量对CPP 膜水蒸气透过量的影响

辐照剂量对CPP 膜水蒸气透过量的影响，如图2 所示。

图2 不同辐照剂量对CPP 膜水蒸气透过量的影响

从图2 中可以看出，①号和②号CPP 膜经辐照处理后，在0～40 kgy 剂量辐照下均呈上升趋势，自40 kgy 增至50 kgy 时则随剂量的增大而减小。①号和②号CPP 膜均在40 kgy 剂量下出现最大值，与未辐照样品相比其水蒸气透过量增加了8.9%（①号CPP 膜）和1.6%（②号CPP 膜）。

由此可见，当辐照剂量不大于50 kgy 时，CPP膜经辐照处理后，在0～40 kgy 剂量辐照下其水蒸气透过量均呈上升趋势，并在40 kgy 剂量辐照时出现最大值，其中厚度较大的CPP 膜的变化率最大。

2.3 辐照剂量对食品接触材料PE 膜、CPP膜的水蒸气透过量的影响

目前，辐照在食品保藏上的应用，采用的是不大于50 kgy 的辐照剂量。一般来说，低剂量（0.05 kgy～1.00 kgy）的辐照处理用于抑制果蔬发芽，杀灭鲜果鲜肉中的害虫，推迟鲜果蔬的生理过程。中剂量（1 kgy～10 kgy）的辐照处理用于延长食品货架期，减少腐败和致病菌数量，改善食品品质。高剂量（10 kgy～50 kgy）的辐照处理用于肉、禽制品、水产品等加工食品的工业杀菌，也用于某些食品添加剂和香辛料的抗污染。

通过上述实验对食品接触材料进行了辐照剂量不大于50 kgy 的辐照处理，研究其辐照前后水蒸气透过量的变化，可以得出当辐照剂量不大于50 kgy 时，食品接触材料PE 膜和CPP 膜经辐照处理后，其水蒸气透过量均有明显的变化。其中PE 膜经辐照处理后，其水蒸气透过量均小于未辐照样品，并在30 kgy 剂量辐照时出现最小值，其中厚度较大的PE 膜下降变化率最大。而CPP 膜经辐照处理后，在0～40 kgy 剂量辐照下其水蒸气透过量均呈上升趋势，并在40 kgy 剂量辐照时出现最大值，其中厚度较大的CPP 膜的变化率最大。由此可见，PE 膜经0～50 kgy 辐照处理后，其水蒸气阻隔性有所提高。而CPP 膜经0～40 kgy辐照处理后，其水蒸气阻隔性呈下降的趋势。

影响产生的原因与材料的微观结构受辐照处理后产生的变化不同密切相关。推断可能是由于辐照是在有氧的环境下进行，高分子聚合物经辐照后其自由基被激活后和氧反应，使得材料的极性增加，水分子极性很强，由于极性相吸，就造成材料在辐照后水蒸气透过量变大[1]。

其中CPP 膜经0～40 kgy 的辐照剂量处理后，其材料的极性增大，使其水蒸气透过量变大。而PE 膜在0～50 kgy 辐照下，其材料极性无显著变化，但材料的微观结构产生的变化，使得其水蒸气透过量变小。

3. 结束语

本文根据目前辐照食品行业使用的辐照剂量（0.05 kgy～50 kgy）对食品接触材料PE 膜和CPP 膜进行辐照处理后，测试其辐照后水蒸气透过量，并与未辐照前的性能进行对比。研究得出当辐照剂量不大于50 kgy 时，PE 膜的水蒸气透过量均变小，水蒸气阻隔性有所提高。CPP 膜经0～40 kgy 剂量辐照处理后，其水蒸气透过量均呈上升趋势，水蒸气阻隔性呈下降的趋势。

由于辐照剂量不大于50 kgy的辐照处理对食品接触材料PE 膜的水蒸气阻隔性影响较小，建议使用以PE 膜材料为主的食品接触材料，从而能更好的保证辐照灭菌食品塑料包装优良的阻隔性能。