座人软包装行业中的抗菌技术及其应用进展下

软包装行业中的抗菌技术及其应用进展(下)

1.2 有机抗菌剂

目前，有机抗菌剂仍是世界抗菌剂的主流产品，尤其在欧美国家。有机抗菌剂的种类很多，有胺类、季铵盐类化合物、酚类、吡啶类、咪唑类、腈类、醇类、羧酸类等。

有机抗菌剂的灭菌原理不尽相同，有的是阻碍微生物细胞的能量代谢，有的是阻碍微生物细胞的蛋白质合成（DNA合成），有的阻碍微生物细胞壁的合成等。如季铵盐类有机抗菌剂就是由于季铵盐中的氮原子产生出阳离子，吸附细胞膜表层的电子后，致使细胞膜表层的电荷处于不稳定状态，影响细胞膜的酶的代谢功能，直至破坏细胞膜，露出细胞质，使细胞死亡。

有机抗菌剂的优点是灭菌速度快，能有效杀抑细菌或霉菌，且能在材料中均匀分散，技术成熟，价格相对比较便宜。但它的化学稳定性差、不耐热、易分解、易溶出或挥发和变色，难以实现长效抗菌性。

近年来报道的食品包装中的有机抗菌剂包括：有机酸及其盐，（如山梨酸盐、丙酸盐、苯甲酸盐）；抗菌素（如乳链球菌肽），酶（如溶菌酶），金属和杀真菌剂（如抑霉唑）。含抑霉唑的LDPE膜可作为胡椒和cheddar奶酪的包装材料。含抑霉唑的离子交联聚合物膜具有抗菌性能，能控制奶酪和胡椒的微生物污染。表2列出了常见的抗菌抗菌食品包装及应用。

表2. 抗菌食品包装的应用

抗菌剂 包装材料 食品

山梨醇钾 LLDPE 奶酪

淀粉/甘油 鸡脯

山梨酸钙 CMC/纸 面包

丙酸 壳聚糖 水

乙酸 壳聚糖 水

苯甲酸酐 PE 鱼片

抑霉唑 LLDPE 奶酪

葡萄糖氧化酶 海藻酸盐 鱼

抗菌剂的应用也受到许多条件的限制，如许多的抗菌物质不允许在食品中应用，抗菌物质与包装材料的相容性和其在材料挤压过程中的耐热性等因素都影响其在包装中的应用。如山梨酸可应用于天然奶酪的蜡层、包装纸上的湿蜡层以及中等湿度食品表面的可溶性蛋白膜中。研究发现山梨酸在这些包装材料中的释放不能精确控制。含有1％山梨酸的LLDPE可抑制酵母的生长。抑霉唑可以作为塑料膜中的抗菌活性物质来抑制霉菌的生长。

含有抗菌剂的包装存在着抗菌剂向食品扩散的问题。抗菌剂的安全性也是限制性的因素。一些研究表明，通过化学修饰将一些功能性基团引入并使其固定在聚合物膜的表面，可避免抗菌物质扩散到食品上，提高了食品的安全性。如用电子辐射修饰聚合物，使其产生具有抗菌作用的胺基。UV激态原子激光在空气中193nm下辐照尼龙膜，能将聚合物的酰胺基转化为具有抗菌作用的胺基，激光的波长影响膜获得的抗菌性能。在这种处理的膜上对肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）进行抗菌实验，1h内抗菌率达到99.99％[5]。

1.3无机抗菌剂

无机抗菌剂是上个世纪八十年代中期才开发成功的新型抗菌剂，它代表了抗菌剂的发展方向，有巨大的开发应用潜力和良好的发展前途。在短短的十几年的时间里，无机抗菌剂的发展经过了几个阶段：直接添加抗菌金属、使用光触媒型无机抗菌剂、接触型无机抗菌剂、溶出型无机抗菌剂等。

无机抗菌剂主要依赖金属离子的抗菌活性。这些抗菌离子是银、铜、锌和钛等，它们以离子的状态存在，通过离子交换或直接合成，以制剂的形式与无机质多孔性材料载体结合。由于银或铜等金属离子有着与细菌或霉菌的活性酶中心强有力的结合能力，而具有抗菌作用。在古代人们就知道，为了防止水和食物的腐败以及能够安全地饮用和食用，而采用银和铜为材料制成的容器。此类抗菌剂的特点是长效广谱抗菌、抗菌制品理化性能稳定，广泛应用于皮革、塑料、木材、涂料等，用于食品方面的要求符合食品添加剂的标准，以达到高标准安全性的要求。

无机抗菌剂应用非常广泛，几乎可以和任何高分子材料熔融共混制备抗菌材料，产品可以遍及人们生活中的各个方面，特别是在包装材料中的应用。近年来随着人们对抗菌性包装材料需求量的增大，采用无机抗菌剂制备高质量的抗菌包装材料是现今研究的重点，并且已取得了较大进展，产品已在处于实际应用阶段。如西南交通大学材料科学与工程学院在成功研制出ZnO晶态复合抗菌剂的基础上，将其应用于塑料包装材料中，研制开发出抗菌率达99％以上的抗菌包装袋。由干ZnO晶态复合抗菌剂独有的无色特性，加入基材中不会改变基体的颜色，因此可制成透明的聚碳、聚乙烯抗菌材料。除此之外，由干ZnO晶态本身的多功能特性，加入ZnO晶态复合抗菌剂后的塑料包装材料还具有强度高、保鲜性好等特性。除塑料包装外，它还可用于纸类包装及金属包装物的表面涂刷。广州擎天新材料公司也在开发了无机载银抗菌剂的基础上研制出了PE食品抗菌保鲜膜。日本日立公司开发了防止食品杂菌污染的抗菌性食品包装薄膜。该制品通过优良树脂配合技术与特殊银类无机抗菌剂配合，使附在包装薄膜上大肠杆菌和黄色葡萄球菌等细菌在15小时内减少99％以上。抗菌剂经急性毒性实验、变异原实验、皮肤刺激性实验，确认其安全性，与常规薄膜一样，从微波食品到冷冻食品均可使用。

日本的防霉剂/抗菌剂市场已由快速增长转向平稳发展。日本已制定了工业标准（JIS）用于抗菌的产品，标准包含各种塑料品，并应有检验抗菌效果、使用寿命和安全的特定方法。这将给无机抗菌剂带来发展优势，无疑也给我国无机抗菌剂的发展带来了更大的机遇。此外，美国食品和药物管理局（FDA）已批准某些无机抗菌剂可用于食品包装材料。因此，预计日本这种产品向美国的出口会增加。例如，东亚合成（Toa Gosei）化工公司生产的无机抗菌产品已获FDA批准可用于食品包装材料。

2.分子组装法

分子组装抗菌技术属于第三代抗菌技术，这种技术不需要加入任何抗菌剂，而是在部分基体树脂的分子链上，组装上经过优选的抗菌功能基团，使这部分树脂自身就成为抗菌的今年来其市场份额已逐步被反应型复合聚氨酯胶粘剂所替换组成部分，从而避免了重金属污染，耐热性差、药效持续时间短等弊端，具有高效广谱、安全无毒，效果持久，成本低等特点，与树脂良好的相容性、优良的加工性、价格优势等方面都是国内外目前抗菌功能材料所不能比拟的，属于最新一代抗菌功能化专用料。

塑料包装薄膜被广泛地用于电子器件、药品、食品及其它产品的包装，在世界和我国的年消耗量都很大，仅BOPP国内产量就达90万吨,据专家预测，到2005年国内需求量就将达到63～65万吨。随着包装要求的提高，相当部分用于药品和食品的包装都要求采用具有抗菌防霉性能的薄膜，特别是日本、新加坡等国家和我国台湾省都指定要求抗菌防霉级薄膜。采用有机抗菌剂直接混入高分子基体的方法，低分子机抗菌或杀菌剂很容易溶出，影响使用的持久性，更重要的是将对人体的安全性造成较大威胁；如使用无机抗菌剂混入树脂基体的方法，有可能会产生金属离子污染。而分子组装抗菌材料不含任何重金属，对真菌、霉菌都有较高的抑制效果，而且无溶出现象，保证了长效抗菌性。实验证明，分子组装抗菌化技术可以达到BOPP苛刻的工艺要求，不仅赋予BOPP薄膜以优异的抗菌防霉性能，而且由于组装的官能团具有很强的极性，还在美国国会参议院财政委员会召开的1场听证会上赋予塑料包装薄膜优良的抗静电性能，可取代抗静电剂的使用。可见分子组装抗菌化技术在塑料包装领域有着极为广泛的应用前景。

2002年，石家庄神威包装有限公司采用分子组装抗菌技术研制成功了抗菌塑料瓶，可用于食品、化妆品、药品等多种包装领域的抗菌塑料瓶。该抗菌技术能有效防止细菌的污染和交叉污染，在包装领域尤其是食品和药品的包装上具有很好的应用前景。

3. 接枝法

接枝技术也是制备抗菌材料的一种有效的方法。接枝方法包括化学接枝和辐射接枝。化学接枝方法是采用配位键将有机抗菌基团固定在高分子材料基体上，而辐射接枝是通过辐射在聚烯烃链上引入抗菌功能基团，辐射的方式主要有光照、放射线照射、紫外线辐射及等离子照射等。接入的抗菌性的基团可以是季铵盐、吡啶鎓盐、缩氨酸等有机基团[6]，也可以是带有金属离子的活性基团[7]。该方法不产生溶出现象，稳定性和安全性高。但受到接枝工艺及效率的影响，应用有一定的局限性。

目前，该技术主要用在纤维的抗菌改性上，而关于食品包装薄膜表面抗菌接枝改性的报道较少”2012年的中共108大上[8]，值得进一步研究和开发应用。

4. 表面喷涂法

该方法主要是将溶液型抗菌剂或抗菌溶液均匀喷涂在要求抗菌性材料的表面上，在表面上形成一层抗菌薄层，以达到抗菌的目的。但由于此法形成的抗菌层与材料表面固定不牢，抗菌成分容易从表面脱落，不能达到长久抗菌，且抗菌成分容易混入被包装物中，造成污染，对人具有一定的危害性。所以，表面喷涂法一般用在要求速效短期抗菌性的材料上。最近也有人通过烧结的方法在陶瓷表面喷涂上一层无机抗菌层，克服了上述缺点，并在抗菌陶瓷中开始应用。

综上所述，每种抗菌改性技术都有其优缺点，要制得符合实用要求的抗菌包装材料，就必须根据不同产品的要求和抗菌剂的特性，来选择合适的抗菌处理方法。万能试验机变形测量的工作原理

来源:中华包装机械