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菌/霉菌等微生物的繁殖和生長，從而延長食品的貨架壽命。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。

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）負載于其他無機粒子（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）單獨或組合制成。可食用抗菌涂膜的研究較廣泛，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，以延長食品的貨架期。

食品包裝用抗菌膜常用抗菌劑主要有無機抗菌劑、有機抗菌劑、天然抗菌劑。

1、無機抗菌劑

無機抗菌劑有兩類。一類是金屬（如銀、銅、鋅）或者其離子負載到一些多孔材料的制劑，在金屬系抗菌劑中，銀離子對微生物的殺菌作用極為顯著，銀離子的抑菌機制研究較多。其殺菌原理是金屬接觸到菌體之后，會使蛋白質(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，會產(chǎn)生很強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到抑菌能力。研究表明，無機納米 TiO2 粒子的加入可以大大改善膜的抑菌能力。

無機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，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。

在實際應(yīng)用中，也存在一些缺陷，例如無機抗菌劑的食品安全性需進行評估；抗菌劑從抗菌膜向食品中的遷移規(guī)律尚不明確；無機抗菌劑大多為接觸型抗菌劑，對未直接接觸部位的抗菌效果不明顯。

2、有機抗菌劑

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

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

有機抗菌劑具有抗菌效果較好、來源廣泛、容易與成膜基材混合等優(yōu)點，但也存在耐熱穩(wěn)定性較差、抗菌有效期不長、食品安全性不高、微生物容易對有機抗菌劑產(chǎn)生耐藥性等缺點，以上這些因素限制了有機抗菌劑在抗菌膜產(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、動物、微生物等來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源于食藥同源的植物，普遍認為其安全性較高。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，目前對它的抗菌機理有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屏障；②殼聚糖可以浸入細胞里面，吸收細胞里面含有陰離子的物質(zhì)，使細胞不能正常生理活動，從而死亡。

溶菌酶是一種堿性蛋白質(zhì)，在酸性環(huán)境下，溶菌酶對熱的穩(wěn)定性很強，廣泛存在于鳥類、家禽的蛋清中和哺乳動物的淚液、唾液、血漿、乳汁、胎盤，以及體液、組織細胞內(nèi)，其中在蛋清中含量最豐富。溶菌酶的抑菌機理是通過切斷細胞壁肽聚糖中的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，使細胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，導(dǎo)致細胞壁破裂，細菌裂解。

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

天然抗菌劑具有綠色環(huán)保、對人體安全性高、抗菌效果強、抗菌譜廣、來源廣泛等優(yōu)點，是近年來研究較多的一類抗菌劑。天然抗菌劑在加工和使用過程中也存在一些問題：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；植物精油類抗菌膜在自然條件下由于易揮發(fā)可能會造成抗菌效果降低；此外，部分天然抗菌劑的價格相對較高。

近年來，食品包裝用抗菌膜的研究取得了長足進步。由于存在技術(shù)、成本、安全等方面的問題，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、作用方式不夠?qū)嵱玫葐栴}，同時要對使用的抗菌劑和其他原輔料從食品安全角度進行風(fēng)險評估，并從產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面不斷改進生產(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.

作者簡介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。