pbs和pbsa薄膜在新鲜食品包装中的应用
- 来源：生物塑料研究院
- 2025/8/4 10:02:00
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在食品包装领域，聚丁二酸丁二醇酯(pbs)和聚丁二酸己二酸丁二醇酯(pbsa)作为包装材料展现出了良好的应用前景。尽管前景广阔，但目前针对它们在实际食品体系中的应用研究仍较为匮乏，例如在肉类、家禽、蛋类和蔬菜等易腐食品中的应用。通常，添加活性物质的薄膜可通过抑制微生物生长、减少食品的脂质氧化以及阻止水分和氧气透过薄膜等方式，延长包装食品的保质期。
pbsa/薄膜包装，延长鸡胸肉的保质期
mohamad等人开发了一种基于pbsa/聚乳酸(pla)的安全生物，通过添加不同的(如香茅、咖喱和百里酚)来延长鸡胸肉在4±1°c储存温度下的保质期。研究了这些薄膜对导致食品腐败的常见食源性病原体(如大肠杆菌、巴西曲霉和金黄色葡萄球菌)的影响。
添加10%香茅和10%百里酚的薄膜对金黄色葡萄球菌产生了明显的抑菌圈。由于革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)没有外膜，疏水性活性化合物能够直接穿透其细胞膜，因此比革兰氏阴性菌(大肠杆菌)的抑制效果更强。
基于体内直接食品接触试验，用含15%香茅的pbs薄膜包装的鸡胸肉在储存第六天时微生物数量最低，气味较淡，且保持粉红色、肉质鲜嫩的新鲜状态。然而，在储存第8天时，含15%百里酚的薄膜比含15%香茅的薄膜表现出更好的抑菌效果。
未添加活性成分的薄膜包装的样品在第六天就出现强烈的异味，且样品颜色发生变化。微生物对蛋白质的降解会降低肌肽含量，而肌肽是维持肉类颜色的重要小分子肽，这是鸡肉样品颜色逐渐变化的主要原因。同样，双层pbs/pbsa薄膜能够在15天内保持禽肉的品质，效果与聚酰胺/聚乙烯(pe)薄膜相当。
pbsa/pla薄膜包装，延长水产品的保质期
pbsa基薄膜还可用于延长水产品的保质期。例如，yang等人开发了添加百里酚或香芹酚的pbsa/pla薄膜，以赋予共混薄膜活性功能。与对照薄膜相比，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团是其具有抗氧化性能的原因。
研究人员对百里酚和香芹酚在三文鱼样品中的释放情况进行了研究，发现在4°c条件下，释放量随时间逐渐减少，在48小时达到稳定。
作者观察到，将活性化合物释放到三文鱼等脂肪类食品中具有挑战性，仅观察到部分迁移。这可能是由于高水分含量阻碍了活性物质的充分释放，导致平衡时浓度较低。总活菌数(tvc)是评估食品微生物质量的标准方法，在本研究中，活性薄膜包装的样品总活菌数低于对照样品。
当pbsa/pla薄膜中的活性成分在平衡状态下释放到三文鱼样品表面时，活性化合物的抗菌作用抑制了细菌的生长。
此外，活性物质的添加提高了薄膜的抗氧化能力，防止了三文鱼片的脂质氧化。添加香芹酚的薄膜中脂质氧化的终产物丙二醛含量最低，其次是添加百里酚的薄膜。这是因为百里酚和香芹酚中的酚基团有助于延长包装三文鱼片的保质期。因此，活性物质的应用减少了三文鱼片的变质和腐败，使其在冷藏条件下的保质期显著延长了3-4天。
pbsa/pla薄膜包装，延缓面包上霉菌的生长
面包在烘焙后通常是无霉菌的，但在冷却、包装和储存过程中接触空气会受到霉菌污染。添加山梨酸和丙酸等有机酸是防止面包霉菌生长的传统方法。然而，对无防腐剂食品的需求一直在不断增加。
鉴于此，suwanamornlert等人开发了一种面包包装材料。如前所述，在这项研究中，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缓了面包上霉菌的生长，使无霉菌期分别延长至7天和9天。
相比之下，纯pla薄膜在第六天就出现了可见的霉菌生长。用pla包装的面包表面，酵母和霉菌的数量显著增加，而用抗真菌包装薄膜(特别是添加6%百里酚的pbsa/pla薄膜)包装的面包，酵母和霉菌的数量显著减少。在储存14天后也观察到了类似的结果，6%百里酚-pbsa/pla包装的面包中酵母和霉菌数量最低，其次是3%百里酚-pbsa/pla和pla包装的面包。
此外，包装顶空的二氧化碳浓度与霉菌和酵母的生长高度相关。商用双向拉伸聚丙烯(bopp)包装的面包顶空二氧化碳含量最高，而6%百里酚-pbsa/pla和3%百里酚-pbsa/pla包装的面包顶空二氧化碳含量最低。然而，质地分析表明，在整个测试期间，这些薄膜对面包屑的质地没有影响。百里酚的抗真菌性能与pbsa和pla薄膜的阻隔性能共同作用，抑制了用抗真菌薄膜包装的面包中酵母和霉菌的生长。这使得面包的保质期至少延长至9天，而商用bopp薄膜包装的面包保质期仅为3天。
pbs/pbat薄膜包装，延长香蕉的保质期
varghese等人的研究表明，由于二氧化钛的抗菌作用，添加二氧化钛的pbs/聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(pbat)基活性薄膜可以延长香蕉的保质期(图12)。
图(a)不同tio₂浓度的pbs/pbat薄膜的抗菌效果；(b)自然状态(无薄膜)香蕉与用pp薄膜及不同tio₂含量的pbat/pbs薄膜包裹的香蕉的外观对比[纯薄膜(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的应用能够成功地用于新鲜食品的保鲜。虽然现有研究展示了它们延长食品保质期的能力，但关于它们在实际食品应用中的研究仍然有限。因此，这些聚合物的适应性，以及它们的生物降解性和可堆肥性，使它们成为环保食品包装的可行选择。
下表列出了pbs和pbsa薄膜在实际食品体系中应用的研究。
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