新加坡國立大學：食品包裝要“光鮮”更要“保鮮”

【FBIF2016演講文稿（整理）】

演講嘉賓:田英山，工程學院機械工程系副教授，新加坡國立大學

圖為：田英山

演講視頻

今天的演講當中我想跟大家分享一下我們如何用殼聚糖葡萄柚籽提取物這個非常新的包裝材質來增長食物的貨架期。

我隨手摘錄了幾個新聞，第一個新聞是說一個很小的面包店，他導致了40個人的食物中毒，第二則新聞是牛肉末，因為受到了大腸桿菌O157的污染，被召回。還有一則新聞，一位年輕人因為食物中毒導致的疾病不得不截肢。我們看到很多這樣的新聞。其實食品安全是對人類健康挑戰的很大因素，如果食物沒有拓展的包裝或者運輸，它就會產生很大的危險物質和微生物。

現在在消費領域，包裝里面有很多的化學成份是為了能夠增加貨架期，這樣一來大家就會擔心這些加入的添加劑是否安全，還有就是人工防腐劑的問題。對于制造商來說他們希望增長貨架期，這樣能夠提高他們在成本方面的節省。他們也都在不斷的鼓勵廠商提高在這方面的安全措施，提高環保方面的要求，因為食物如果腐壞就必須扔掉，這點對于食品包裝也提出了更多的挑戰。

圖1

在2014年的食品安全報告里面，我們可以看美國的報告（圖1）。他們每年都有一個這樣的報告，里面會看到各種病菌的感染情況，包括大腸桿菌、李斯特菌、弧菌等各種細菌的情況。比如說彎曲霉菌是增長的，大腸桿菌是下降的，李斯特菌沒有太大的變化。我們其實可以看到差不多每年因此患病的人次可以達到7600萬，可能會導致325000人次入院，五千人死亡，這是和食品相關的疾病的情況。2001年到2013年新加坡的情況，我們可以看到在這張圖里（圖2），隨著時間的推移有一些疾病沒有特別大的變化，但這仍然是一個非常重要的問題，或者說很嚴峻的挑戰。因為我們看到這個速度是在加快的，因為這些問題，我們現在對于食品包裝上面的要求也要越來越嚴格。

圖2

包裝用的最多的是聚乙烯的材料，因為它在工業材料里面有最合理的特性，所有的特質非常容易被用來進行食物包裝。而且它的形狀容易成型，可以有不同的大小。就像前面所提到的，塑料的使用是最多的（圖3），但是因為這個包裝所造成的塑料浪費也是非常大的，差不多占到15.2%，從這些塑料的浪費的過程當中來說，如果說你能夠提升它的貨架期和其他的特性，在塑料的浪費上就會減少，你如果有更多的塑料浪費你就需要找到更多填埋的場地，政府就要有更多相應的政策。

我們再來看這張圖（圖3），前面已經提到這張圖，它是整個浪費或者說污染當中的主要的來源，差不多占40%，所以我們需要找到天然的可以生物降解的聚合物，這是重中之重。它有抗微生物的特性，然后同時又是可降解的材料，這是大家非常關注的。是否是天然的，是否是可降解的，是否會節省垃圾填埋的場地。我們使用新材料，一個是食品安全，是否能夠延緩食物的腐敗，能夠延長食物的貨架期。這就給了我們一方面的動力，另外一方面的動力來自于環保，我們為什么會使用我們所提到的殼聚糖的材料？殼聚糖其實是一種天然的聚合物，是在生物上可被兼容可抗微生物，可抗真菌無毒，同時可降解。非常重要的一點就是，如果你用這個東西做包裝的話，你可以延長貨架期，同時在最后扔掉這個包裝之后一段時間之后它就可以自己降解，所以這也被認為是一個非常環保的材料，不僅如此，這種產品還有抗微生物和抗真菌的作用，這是我們選擇殼聚糖這種材料做新的包裝材料研究的原因。

圖3

對于這個材料來講，確實是有一些抗微生物的特性，但是它有限，所以我們在這個過程當中呢，要提升它的抗微生物的特性，在這個時候呢我們就要選擇在里面添加其它的物質，我們選擇葡萄柚籽提取物，通過這種天然的物質的添加，他在這兩個性能上就會有很好的提升，提升了抗微生物和抗真菌的能力，這樣材料又可以進一步的提升食品的貨架期。前面介紹講到了這樣的新材料，這種新材料還有一些我們需要去研究的方面。這個研究的方向包含哪幾條？首先是薄膜的透明性，可以算是我們重點關注的三個。

講到透明度，我們也做了很多的測試，把它和其他的一些聚乙烯和其他的材料做一些對比，包括和PVDC聚酯材料都做了對比，實際上我們可以發現它的材料可以達到或者是接近其他的塑料的總材料，可以作為一個透明的材料使用，我們可以看到應該說有很多的食物包裝其實不需要透明，因為可能廠商反而希望不透明，但是如果說你想要有透明的包裝效果，那我認為比如說像一些新鮮產品，比如海鮮龍蝦貝殼魚類，特別是在亞洲，亞洲人應該說有這種趨勢或者說喜好。這時透明包裝的特性就有意義了。

對于殼聚糖，跟其他的PEPP這些塑料透明度相比，這個材料物理特征也很堅固。我們可以看到如果你把殼聚糖葡萄柚籽提取物的薄膜和PE薄膜去進行對比，在力學上的強度也是可媲美PE的，這方面我們也做了一些抗真菌的試驗。我們從超市買了面包，把這個面包切成小塊，大小相同的小塊，使用不同的薄膜，用PE的薄膜還有用殼聚糖的薄膜以及殼聚糖葡萄柚籽提取物復合薄膜。剛才講過了，為了能夠增強抗真菌的能力，所以說我們還往里面放了葡萄柚籽提取物。這里大家看到的是三份樣品（圖4），實驗證明這樣添加葡萄柚籽提取物確實能夠增強食物的貨架期，大家看到這個實驗，我們把這個面包包起來，7天之后你就可以看到區別了。7天之后PE和殼聚糖上都有一些霉菌，真菌已經開始長了，在殼聚糖葡萄柚籽提取物的樣本上沒有什么肉眼可見的真菌，肉眼可見的真菌你看到三種不同的包裝，PE包裝第三天肉眼就可以看到真菌了，如果說PE就是3天，然后純殼聚糖的薄膜包裝第5天你的肉眼就可以看到面包上長真菌。但是你如果使用殼聚糖葡萄柚籽提取物的薄膜，那么直到第10天你的肉眼才可以看到上面的真菌增長，所以我們得出結論就是說通過把葡萄柚籽提取物放到加入的薄膜當中，它可以增強食品的貨架期，增強包裝材質的抗真菌性，而且基本上是增強了一倍，把它的貨架期延長了一倍。

圖4

如果說你觀察更久的時間，比如到第20天可以看到PE薄膜包的面包已經是慘不忍睹，但是你看殼聚糖和葡萄柚籽提取物的包裝，肉眼還不太看的清楚上面有真菌。如果說你把殼聚糖和葡萄柚籽的比例進行一些調整，其實還能夠進一步的去加強抗真菌性，但是你在抗菌性和力學兼任性之間要做平衡，如果你想要更加抗真菌，可能在力學上要做出一些犧牲，所以說這個取決于你的需求，你究竟想要包裝更堅固還是保質期更長。

生產這種殼聚糖葡萄柚籽提取物包裝有幾個要點：首先這種材質足夠透明，可以肉眼透視包裝內的產品。在力學的堅固程度上，是堪比通用的塑料薄。抗真菌和抗菌方面確實能夠增強物品的貨架期。它能夠帶來哪些益處呢？首先殼聚糖是自然的材料，所以是非常環保的包裝解決方案，并且是生物可降解的，能夠減少化學防腐劑的添加，并且還能夠增加食物的安全，因為你可以通過使用這種包裝材質減緩真菌的滋生，這樣你就能夠增長食物的貨架期。

最后，我想感謝一下同仁和我們大學的學生，他們確實是功不可沒。感謝他們對這個項目的投入。

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