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PBS和PBSA薄膜在新鮮食品包裝中的應(yīng)用
在食品包裝領(lǐng)域，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)作為包裝材料展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。盡管前景廣闊，但目前針對(duì)它們?cè)趯?shí)際食品體系中的應(yīng)用研究仍較為匱乏，例如在肉類、家禽、蛋類和蔬菜等易腐食品中的應(yīng)用。通常，添加活性物質(zhì)的薄膜可通過抑制微生物生長(zhǎng)、減少食品的脂質(zhì)氧化以及阻止水分和氧氣透過薄膜等方式，延長(zhǎng)包裝食品的保質(zhì)期。
PBSA/PLA薄膜包裝，延長(zhǎng)雞胸肉的保質(zhì)期
Mohamad等人開發(fā)了一種基于PBSA/聚乳酸(PLA)的安全生物包裝薄膜，通過添加不同的抗菌劑(如香茅、咖喱和百里酚)來(lái)延長(zhǎng)雞胸肉在4±1°C儲(chǔ)存溫度下的保質(zhì)期。研究了這些薄膜對(duì)導(dǎo)致食品腐敗的常見食源性病原體(如大腸桿菌、巴西曲霉和金黃色葡萄球菌)的影響。
添加10%香茅和10%百里酚的薄膜對(duì)金黃色葡萄球菌產(chǎn)生了明顯的抑菌圈。由于革蘭氏陽(yáng)性菌(金黃色葡萄球菌)沒有外膜，疏水性活性化合物能夠直接穿透其細(xì)胞膜，因此比革蘭氏陰性菌(大腸桿菌)的抑制效果更強(qiáng)。
基于體內(nèi)直接食品接觸試驗(yàn)，用含15%香茅的PBS薄膜包裝的雞胸肉在儲(chǔ)存第六天時(shí)微生物數(shù)量最低，氣味較淡，且保持粉紅色、肉質(zhì)鮮嫩的新鮮狀態(tài)。然而，在儲(chǔ)存第8天時(shí)，含15%百里酚的薄膜比含15%香茅的薄膜表現(xiàn)出更好的抑菌效果。
未添加活性成分的薄膜包裝的樣品在第六天就出現(xiàn)強(qiáng)烈的異味，且樣品顏色發(fā)生變化。微生物對(duì)蛋白質(zhì)的降解會(huì)降低肌肽含量，而肌肽是維持肉類顏色的重要小分子肽，這是雞肉樣品顏色逐漸變化的主要原因。同樣，雙層PBS/PBSA薄膜能夠在15天內(nèi)保持禽肉的品質(zhì)，效果與聚酰胺/聚乙烯(PE)薄膜相當(dāng)。
PBSA/PLA薄膜包裝，延長(zhǎng)水產(chǎn)品的保質(zhì)期
PBSA基薄膜還可用于延長(zhǎng)水產(chǎn)品的保質(zhì)期。例如，Yang等人開發(fā)了添加百里酚或香芹酚的PBSA/PLA薄膜，以賦予共混薄膜活性功能。與對(duì)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團(tuán)是其具有抗氧化性能的原因。
研究人員對(duì)百里酚和香芹酚在三文魚樣品中的釋放情況進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在4°C條件下，釋放量隨時(shí)間逐漸減少，在48小時(shí)達(dá)到穩(wěn)定。
作者觀察到，將活性化合物釋放到三文魚等脂肪類食品中具有挑戰(zhàn)性，僅觀察到部分遷移。這可能是由于高水分含量阻礙了活性物質(zhì)的充分釋放，導(dǎo)致平衡時(shí)濃度較低?？偦罹鷶?shù)(TVC)是評(píng)估食品微生物質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)方法，在本研究中，活性薄膜包裝的樣品總活菌數(shù)低于對(duì)照樣品。
當(dāng)PBSA/PLA薄膜中的活性成分在平衡狀態(tài)下釋放到三文魚樣品表面時(shí)，活性化合物的抗菌作用抑制了細(xì)菌的生長(zhǎng)。
此外，活性物質(zhì)的添加提高了薄膜的抗氧化能力，防止了三文魚片的脂質(zhì)氧化。添加香芹酚的薄膜中脂質(zhì)氧化的終產(chǎn)物丙二醛含量最低，其次是添加百里酚的薄膜。這是因?yàn)榘倮锓雍拖闱鄯又械姆踊鶊F(tuán)有助于延長(zhǎng)包裝三文魚片的保質(zhì)期。因此，活性物質(zhì)的應(yīng)用減少了三文魚片的變質(zhì)和腐敗，使其在冷藏條件下的保質(zhì)期顯著延長(zhǎng)了3-4天。
PBSA/PLA薄膜包裝，延緩面包上霉菌的生長(zhǎng)
面包在烘焙后通常是無(wú)霉菌的，但在冷卻、包裝和儲(chǔ)存過程中接觸空氣會(huì)受到霉菌污染。添加山梨酸和丙酸等有機(jī)酸是防止面包霉菌生長(zhǎng)的傳統(tǒng)方法。然而，對(duì)無(wú)防腐劑食品的需求一直在不斷增加。
鑒于此，Suwanamornlert等人開發(fā)了一種面包包裝材料。如前所述，在這項(xiàng)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緩了面包上霉菌的生長(zhǎng)，使無(wú)霉菌期分別延長(zhǎng)至7天和9天。
相比之下，純PLA薄膜在第六天就出現(xiàn)了可見的霉菌生長(zhǎng)。用PLA包裝的面包表面，酵母和霉菌的數(shù)量顯著增加，而用抗真菌包裝薄膜(特別是添加6%百里酚的PBSA/PLA薄膜)包裝的面包，酵母和霉菌的數(shù)量顯著減少。在儲(chǔ)存14天后也觀察到了類似的結(jié)果，6%百里酚-PBSA/PLA包裝的面包中酵母和霉菌數(shù)量最低，其次是3%百里酚-PBSA/PLA和PLA包裝的面包。
此外，包裝頂空的二氧化碳濃度與霉菌和酵母的生長(zhǎng)高度相關(guān)。商用雙向拉伸聚丙烯(BOPP)包裝的面包頂空二氧化碳含量最高，而6%百里酚-PBSA/PLA和3%百里酚-PBSA/PLA包裝的面包頂空二氧化碳含量最低。然而，質(zhì)地分析表明，在整個(gè)測(cè)試期間，這些薄膜對(duì)面包屑的質(zhì)地沒有影響。百里酚的抗真菌性能與PBSA和PLA薄膜的阻隔性能共同作用，抑制了用抗真菌薄膜包裝的面包中酵母和霉菌的生長(zhǎng)。這使得面包的保質(zhì)期至少延長(zhǎng)至9天，而商用BOPP薄膜包裝的面包保質(zhì)期僅為3天。
PBS/PBAT薄膜包裝，延長(zhǎng)香蕉的保質(zhì)期
Varghese等人的研究表明，由于二氧化鈦的抗菌作用，添加二氧化鈦的PBS/聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBAT)基活性薄膜可以延長(zhǎng)香蕉的保質(zhì)期(圖12)。
圖(A)不同TiO?濃度的PBS/PBAT薄膜的抗菌效果；(B)自然狀態(tài)(無(wú)薄膜)香蕉與用PP薄膜及不同TiO?含量的PBAT/PBS薄膜包裹的香蕉的外觀對(duì)比[純薄膜(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的應(yīng)用能夠成功地用于新鮮食品的保鮮。雖然現(xiàn)有研究展示了它們延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的能力，但關(guān)于它們?cè)趯?shí)際食品應(yīng)用中的研究仍然有限。因此，這些聚合物的適應(yīng)性，以及它們的生物降解性和可堆肥性，使它們成為環(huán)保食品包裝的可行選擇。
下表列出了PBS和PBSA薄膜在實(shí)際食品體系中應(yīng)用的研究。
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