食品包裝抗菌膜是將抗菌劑、抗氧化劑等各種活性物質(zhì)添加到薄膜基材中制成的食品包裝膜，可有效減少食品中致腐細(xì)菌/霉菌等微生物的繁殖和生長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)食品的貨架壽命。在抗菌膜中，膜是抗菌物質(zhì)的載體，抗菌膜可分為有聚烯烴基材抗菌膜、可降解抗菌膜和可食用抗菌涂膜3類(lèi)。

1）聚烯烴基材抗菌膜。聚烯烴基材抗菌膜主要指以聚烯烴為基材，通過(guò)加入抗菌劑制得的抗菌薄膜，目前研究較多的基材主要有聚乙烯、聚丙烯等。聚烯烴基材抗菌膜的生產(chǎn)加工方法主要有2種：一種是將抑菌劑（如納米銀或納米 ZnO 等）負(fù)載于其他無(wú)機(jī)粒子（如沸石）中，然后將其與聚烯烴顆粒混合、均勻分散、吹膜制得抗菌薄膜；另一種是將抗菌單體采用接枝法負(fù)載于聚烯烴薄膜表面制備抗菌膜。

2）可降解抗菌膜。可降解抗菌膜通常指將抗菌劑與可降解成膜材料混合制備而成的抗菌薄膜。目前研究較多的可降解抗菌膜的基材主要有殼聚糖、聚乳酸（PLA）、淀粉、纖維素等，其制備方法主要有溶液澆鑄法、流延法等。

3）可食用抗菌涂膜。可食用抗菌涂膜與傳統(tǒng)意義上的包裝抗菌膜有所區(qū)別， 是一層附著在食品表面很薄的抗菌膜，其成膜基材通常由生物聚合物（如多糖、蛋白質(zhì)等）單獨(dú)或組合制成?？墒秤每咕磕さ难芯枯^廣泛，其制備方法大多為將抗菌劑、成膜物質(zhì)和各種助劑制備成具有抗菌功能、質(zhì)地均勻的乳液，然后將乳液涂覆于食品表面，以延長(zhǎng)食品的貨架期。

食品包裝用抗菌膜常用抗菌劑主要有無(wú)機(jī)抗菌劑、有機(jī)抗菌劑、天然抗菌劑。

1、無(wú)機(jī)抗菌劑

無(wú)機(jī)抗菌劑有兩類(lèi)。一類(lèi)是金屬（如銀、銅、鋅）或者其離子負(fù)載到一些多孔材料的制劑，在金屬系抗菌劑中，銀離子對(duì)微生物的殺菌作用極為顯著，銀離子的抑菌機(jī)制研究較多。其殺菌原理是金屬接觸到菌體之后，會(huì)使蛋白質(zhì)變性，讓微生物生理功能受到破壞，從而導(dǎo)致菌體死亡。

另一類(lèi)是被光子激活的半導(dǎo)體氧化物（如 TiO2，ZnO，ZrO2 等），這種抗菌劑的加入會(huì)使材料表面附著金屬，可以催化活性中心激活吸附在材料表面的空氣或水中的氧氣，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)具有氧化還原能力羥自由基和活性氧中心，破壞微生物的正常生理達(dá)到抑菌能力。研究表明，無(wú)機(jī)納米 TiO2 粒子的加入可以大大改善膜的抑菌能力。

無(wú)機(jī)抗菌劑由于具有抗菌能力不易失效、 耐熱穩(wěn)定性較好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于制備食品包裝用抗菌膜，尤其適用于加工溫度較高的制備工藝（如擠出吹塑等）中。

在實(shí)際應(yīng)用中，也存在一些缺陷，例如無(wú)機(jī)抗菌劑的食品安全性需進(jìn)行評(píng)估；抗菌劑從抗菌膜向食品中的遷移規(guī)律尚不明確；無(wú)機(jī)抗菌劑大多為接觸型抗菌劑，對(duì)未直接接觸部位的抗菌效果不明顯。

2、有機(jī)抗菌劑

食品包裝用抗菌膜常用有機(jī)抗菌劑分為低分子有機(jī)抗菌劑和高分子有機(jī)抗菌劑，低分子有機(jī)抗菌劑有季銨鹽類(lèi)、有機(jī)酸類(lèi)、季鏻鹽類(lèi)、雙胍類(lèi)等，高分子有機(jī)抗菌劑，一般由高分子聚合物結(jié)合抗菌基團(tuán)，多以均聚、共聚、接枝等方式引入制得。

在有機(jī)抗菌劑中，季銨鹽類(lèi)抗菌劑使用最廣泛。目前，一般認(rèn)為季銨鹽的抑菌機(jī)制為單鏈和雙鏈季銨鹽均可破壞微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的完整性，還可抑制酶的活性，并影響細(xì)胞代謝。雙鏈季銨鹽處理微生物時(shí)還可阻礙微生物核酸和蛋白質(zhì)的合成。聚合季銨鹽對(duì)微生物的主要作用方式是破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，引起細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)泄漏，導(dǎo)致微生物細(xì)胞死亡。

有機(jī)抗菌劑具有抗菌效果較好、來(lái)源廣泛、容易與成膜基材混合等優(yōu)點(diǎn)，但也存在耐熱穩(wěn)定性較差、抗菌有效期不長(zhǎng)、食品安全性不高、微生物容易對(duì)有機(jī)抗菌劑產(chǎn)生耐藥性等缺點(diǎn)，以上這些因素限制了有機(jī)抗菌劑在抗菌膜產(chǎn)品中的應(yīng)用。

3、天然抗菌劑

天然抗菌劑一般是指從植物、動(dòng)物、微生物等來(lái)源獲得的具有抗菌活性的成分。目前在食品包裝用抗菌膜制備過(guò)程中常用的天然抗菌劑主要有植物精油和殼聚糖、溶菌酶、細(xì)菌素等。

在植物精油中，代表性抑菌活性成分主要有百里香酚、香芹酚、反式肉桂醛、丁香酚、香茅醛等。由于植物精油大多來(lái)源于食藥同源的植物，普遍認(rèn)為其安全性較高。由于植物精油具有優(yōu)異的抑菌性能，使得它在食品包裝中的研究比較廣泛。

殼聚糖具有較好的成膜特性、抗菌能力和生物降解性，是一種良好的抗菌包裝候選材料，目前對(duì)它的抗菌機(jī)理有2種：①殼聚糖可以成膜，讓物質(zhì)與外界隔離，形成一種天然的保護(hù)屏障；②殼聚糖可以浸入細(xì)胞里面，吸收細(xì)胞里面含有陰離子的物質(zhì)，使細(xì)胞不能正常生理活動(dòng)，從而死亡。

溶菌酶是一種堿性蛋白質(zhì)，在酸性環(huán)境下，溶菌酶對(duì)熱的穩(wěn)定性很強(qiáng)，廣泛存在于鳥(niǎo)類(lèi)、家禽的蛋清中和哺乳動(dòng)物的淚液、唾液、血漿、乳汁、胎盤(pán)，以及體液、組織細(xì)胞內(nèi)，其中在蛋清中含量最豐富。溶菌酶的抑菌機(jī)理是通過(guò)切斷細(xì)胞壁肽聚糖中的N-乙酰胞壁酸（NAG）和N-乙酰葡萄糖胺（NAM）之間的β- 1,4 糖苷鍵，使細(xì)胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂，細(xì)菌裂解。

細(xì)菌素是細(xì)菌產(chǎn)生的抗菌肽，具有一定的殺菌和抑菌作用。細(xì)菌素的作用模式一般分2類(lèi)，一類(lèi)為能量依賴(lài)性的，一類(lèi)為非能量依賴(lài)性的。前者可以電位吸附細(xì)菌的細(xì)胞表面，讓細(xì)胞自溶死亡；后者可以使受體蛋白位于敏感菌細(xì)胞膜上并形成親水通道，使細(xì)胞膜破裂。

天然抗菌劑具有綠色環(huán)保、對(duì)人體安全性高、抗菌效果強(qiáng)、抗菌譜廣、來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)，是近年來(lái)研究較多的一類(lèi)抗菌劑。天然抗菌劑在加工和使用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題：部分天然抗菌劑的熱穩(wěn)定性較差，在較高溫度的加工過(guò)程中容易分解/揮發(fā)從而導(dǎo)致抗菌效果下降；植物精油類(lèi)抗菌膜在自然條件下由于易揮發(fā)可能會(huì)造成抗菌效果降低；此外，部分天然抗菌劑的價(jià)格相對(duì)較高。

近年來(lái)，食品包裝用抗菌膜的研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。由于存在技術(shù)、成本、安全等方面的問(wèn)題，目前食品包裝用抗菌膜距離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍有一段距離，需廣大科研工作者從技術(shù)上攻克食品包裝用抗菌膜抑菌效果不夠強(qiáng)、作用方式不夠?qū)嵱玫葐?wèn)題，同時(shí)要對(duì)使用的抗菌劑和其他原輔料從食品安全角度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并從產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本。

參考資料：

[1]柴三中,趙亞珠.食品包裝用抗菌膜研究進(jìn)展[J].包裝工程,2022,43(15):178-185.DOI:10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.020.

[2]成淑君,余倩,劉悅.可食性抗菌膜研究進(jìn)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2018(15):71-76.DOI:10.16693/j.cnki.1671-9646(X).2018.08.023.

作者簡(jiǎn)介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)食品的開(kāi)發(fā)與研究。