摘要：精油的抗菌效果具有廣譜性，因此通過將精油添加至包裝系統(tǒng)中是現(xiàn)代抗菌包裝的重要發(fā)展形式。但從包裝的物理性能角度來看，加入精油的包裝薄膜，其水蒸氣阻隔性在一定程度上得到提升，但膜的機(jī)械性能變化卻存在不穩(wěn)定性，這些因素制約著精油包裝的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：精油包裝，抗菌，水蒸氣透過率，拉伸強(qiáng)度

　　肉類、乳制品、糕點(diǎn)、水產(chǎn)、果蔬等常見食品種類含有非常豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，如蛋白質(zhì)、脂肪等。這些也成為微生物生存的蕞佳養(yǎng)分。在適宜的溫濕度條件下，微生物將會(huì)大量繁殖，造成食品的加速腐敗，不僅改變食品的風(fēng)味、質(zhì)地，還會(huì)造成食用者的健康威脅。因此，抗菌包裝的出現(xiàn)順應(yīng)了食品工業(yè)發(fā)展的時(shí)代要求。

精油抗菌包裝

　　抗菌包裝是在原有包裝體系中加入抗菌劑，通過延長(zhǎng)微生物增長(zhǎng)的遲緩期，減緩生長(zhǎng)速度或減少微生物成活數(shù)量，或者抑制腐敗菌的繁殖來保障食品的品質(zhì)和貨架期。其中，抗菌劑有無(wú)機(jī)抗菌劑如光催化型抗菌劑，有機(jī)抗菌劑如酚類，以及天然抗菌劑之分。隨著食品綠色、安全、環(huán)保要求的提升，以植物提取物為代表的天然抗菌劑受到越來越多的重視與研究，其中植物精油的研究與應(yīng)用蕞為廣泛。

　　在眾多植物精油種類中，丁香精油、迷迭香精油、葡萄籽精油、大蒜油、孜然籽油、草果油、肉桂油、廣藿香油皆具有不同程度的抑菌效果，其抑菌原理通常被認(rèn)為是疏水性精油組分直接作用于微生物的疏水性細(xì)胞膜，使細(xì)胞膜的流動(dòng)性增加，破壞膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)滲漏和微生物的酶系統(tǒng)損傷。多項(xiàng)研究表明，丁香精油對(duì)革蘭氏陰性菌如大腸桿菌、沙門氏菌、宋內(nèi)氏志賀氏菌，以及革蘭氏陽(yáng)性菌如枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、李斯特菌、蠟樣芽孢桿菌的抑菌圈直徑均在20mm以上，可見，丁香精油對(duì)多種微生物具有較強(qiáng)的抑制作用。除此之外，葡萄籽油，一種由葡萄籽提煉分離制成的天然植物精油制品——具有強(qiáng)有力的抗氧化能力和對(duì)枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、綠膿桿菌的抑制效果；迷迭香精油對(duì)枯草芽孢桿菌、金黃葡萄球菌、沙門氏菌也表現(xiàn)出有效的抑制生長(zhǎng)作用。

精油抗菌包裝體系及作用機(jī)理

　　植物精油應(yīng)用于抗菌包裝體系中，由于其易揮發(fā)的性質(zhì)，通常將其添加到膜液中通過流延或共擠制成抗菌薄膜，如此既可以避免高溫對(duì)精油的影響，亦可降低精油與食品自身發(fā)生反應(yīng)降低活性的可能。成膜材料的選用目前多集中在EVOH、PVA、LDPE等高分子聚合物材料，未來可降解環(huán)保性的天然聚合物材料也將成為一大主力。精油抗菌包裝體系中，精油分子存在于包材膜中，薄膜是具有無(wú)數(shù)微孔的材料，精油分子中具有抑菌作用的活性物質(zhì)進(jìn)入薄膜材料中，通過微孔逐漸擴(kuò)散至膜材表面，進(jìn)而與食品接觸發(fā)揮作用。

精油抗菌包裝物理性能的變化

　　物理性能，是包裝材料的基本性能，包括阻隔性、力學(xué)性能、厚度等，是保障包裝系統(tǒng)正常發(fā)揮保藏、保質(zhì)、抗菌等效果的前提。

　　阻隔性，即包裝材料阻隔氣體、水蒸氣的能力。對(duì)于魚、肉等新鮮肉制品食品，非常容易受到微生物的侵入和繁殖，分解蛋白質(zhì)、氨基酸等含氮物質(zhì)，發(fā)生腐敗，生成有毒物質(zhì)。此外，新鮮魚、肉制品受到氧氣、光、熱的影響，會(huì)發(fā)生酸敗反應(yīng)，分解出醛、酸、酮類化合物，進(jìn)而導(dǎo)致魚、肉品質(zhì)的變化，因此氧氣也是是魚、肉變質(zhì)的重要誘因。對(duì)于焙烤類食品或干制果蔬，水蒸氣透過包裝過量滲入容易造成內(nèi)容物的潮解和霉變，也會(huì)造成食品的品質(zhì)劣變。力學(xué)性能，是包裝材料在不同溫濕度條件下，承受各種外加載荷時(shí)所表現(xiàn)的力學(xué)特征，包括拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、剝離力、撕裂性能等。包裝材料力學(xué)性能的差異反映在實(shí)際應(yīng)用中，表現(xiàn)為包材的柔韌性、抗硬物刺穿能力以及復(fù)合膜的層間牢度等，因而是決定包裝材料合理應(yīng)用的主導(dǎo)因素。

　　而當(dāng)精油應(yīng)用于抗菌包裝系統(tǒng)時(shí)，除了關(guān)注其抗菌效果外，首要面對(duì)的是精油與包裝膜材料的相容性問題，即精油的添加是否會(huì)影響包裝膜材料的正常物理性能。否則，包裝系統(tǒng)將會(huì)面臨破損、泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。為了更為直觀的了解精油的加入對(duì)包裝膜材料物理性能的影響，筆者在同一試驗(yàn)條件下做了兩組水蒸氣透過率和拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)。第(分隔符)一組測(cè)試對(duì)象為同厚度的添加丁香精油和未添加精油的LDPE薄膜，第二組測(cè)試對(duì)象為同厚度的添加薰衣草精油和未添加精油的殼聚糖薄膜。具體如下：

測(cè)試項(xiàng)目及方法：

　　水蒸氣透過率，利用濟(jì)南蘭光紅外法水蒸氣透過率測(cè)試系統(tǒng)，參照GB/T 26253-2010進(jìn)行測(cè)試。將無(wú)褶皺、折痕、針孔、厚度均勻的試樣放置于測(cè)試腔，將其隔為兩腔，一側(cè)為低濕腔，另一側(cè)置有一定蒸餾水，為高濕腔。由于存在一定的濕度差，水蒸氣從高濕腔通過試樣滲透到低濕腔，由載氣傳送到紅外傳感器產(chǎn)生一定量的電信號(hào)，當(dāng)試驗(yàn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，通過輸出的電信號(hào)計(jì)算試樣的水蒸氣透過率。

　　拉伸強(qiáng)度，利用XLW（EC）智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)，參照GB/T 1040-2006進(jìn)行測(cè)試。將試樣裁剪為15mm X 150mm長(zhǎng)條狀?yuàn)A于儀器上下夾頭上，參設(shè)定測(cè)試速度為50mm/min，夾距為_50mm。系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試試樣的拉伸強(qiáng)度。

測(cè)試結(jié)果:

表1. LDPE薄膜水蒸氣透過率和拉伸強(qiáng)度

　　表1中，試樣1丁香精油含量為0，即為未添加精油的LDPE薄膜，可視為對(duì)照試樣。隨著丁香精油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的逐漸增大，LDPE薄膜的拉伸強(qiáng)度發(fā)生了小幅度的上升，但水蒸氣透過率卻呈現(xiàn)了下降趨勢(shì)。這一現(xiàn)象可能是由于丁香精油中的活性物質(zhì)加強(qiáng)了薄膜分子間的作用力，使其拉伸強(qiáng)度有所提升。同時(shí)，分子鏈間更加緊密，在一定程度上增加了水分子通過的難度。

表2. 殼聚糖薄膜水蒸氣透過率和拉伸強(qiáng)度

　　表2中，試樣1薰衣草精油含量為0，即為未添加精油的殼聚糖薄膜，可視為對(duì)照試樣。隨著薰衣草精油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，薄膜的水蒸氣透過率仍呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，意味著薄膜對(duì)水蒸氣的阻隔性能有所提升。但是，與第(分隔符)一組丁香精油薄膜試驗(yàn)結(jié)果不同的是，殼聚糖薄膜的拉伸強(qiáng)度也出現(xiàn)了下降趨勢(shì)。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，這可能是由于精油加入后膜中的一部分氫鍵消失，膜的拉伸強(qiáng)度遭到弱化。

總結(jié)

　　精油的抗菌效果已經(jīng)過大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，因此通過將精油添加至包裝系統(tǒng)中是現(xiàn)代抗菌包裝的重要發(fā)展形式。但從包裝的物理性能角度來看，加入精油的包裝薄膜，其水蒸氣阻隔性在一定程度上得到提升，但膜的機(jī)械性能變化卻存在不穩(wěn)定性，這些因素制約著精油包裝的應(yīng)用，應(yīng)成為未來精油包裝研究的重點(diǎn)之一。