包裝可以通過阻隔氧氣和油脂從而延長高脂肪和高不飽和脂肪含量食品的保質(zhì)期。由于高不飽和脂肪含量的食品既需要阻隔氧氣也需要一定防油性，因此，包裝的氧氣和油脂阻隔性通常會被一起考量。阻隔油脂還能保持食品的風(fēng)味、質(zhì)地和口感。當(dāng)氧氣、油脂阻隔性更好時，就需要更少的包裝材料來達到相同的保護效果。

生產(chǎn)加工和處理更少的包裝材料可以減少成本和環(huán)境影響。材料科學(xué)的其中一個應(yīng)用就是改進現(xiàn)有包裝材料的氧氣和油脂阻隔特性。為了提供更優(yōu)越的油脂阻隔，市場上也出現(xiàn)了新的替代氧氣阻隔材料，同時還能避免使用諸如PFAS這類致癌性的化學(xué)物質(zhì)。

包裝的氧氣阻隔性

要完全理解氧氣阻隔的改進策略，必須考慮滲透動力學(xué)。氧氣會在不同程度上被材料吸收，當(dāng)吸附率較低時，可通過包裝擴散的氧氣就較少。例如，鋼鐵和鋁以及玻璃的氧氣吸附率很低，而聚合物的氧氣吸附率較高且不同。吸附之后是滲透，而這是由包裝材料的固有屬性所決定。當(dāng)包裝材料暴露于高溫的食品加工或儲存溫度時，它們可以經(jīng)歷玻璃化轉(zhuǎn)變，這導(dǎo)致它們從低滲透性的結(jié)晶態(tài)變?yōu)闈B透性顯著增高的非晶聚合物。

另一方面，鋁箔包裝的氧氣透過性不受冷凍與冷藏溫度的影響，因為它的物理狀態(tài)在這些條件下不改變。對于其他材料，那些玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）高于存儲溫度的聚合物會提供更佳的氧氣阻隔效果。

為了準(zhǔn)確評估氧氣透過率，需要理解溫度、氧氣透過率和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）之間的關(guān)系?，F(xiàn)有的氧氣傳輸率標(biāo)準(zhǔn)如ASTM D3985可能不會反映實際的冷藏或冷凍條件，因此應(yīng)在預(yù)期儲存溫度范圍內(nèi)的三到五個溫度下確定潛在包裝的氧氣滲透性。此外也可使用OxySense這樣的非侵入式氧氣測量儀在不同條件下測量整個包裝。通過使用材料化學(xué)來減少吸收和擴散的量和速率，可以提升阻隔性。目前主要的替代方案是材料科學(xué)和迂回性，其次是活性包裝。

解決方案包括通過官能團的改變來顯著增強氧氣阻隔性能，例如通過增加聚合物的結(jié)晶度或添加金屬化涂層來達到高阻隔。此外，具有天然高抗氧吸收性的涂層能有效減少包裝材料內(nèi)氧氣的溶解度。例如用二氧化硅涂層的玻璃等都可以減少氧氣吸附。增加迂回性是改變材料化學(xué)性質(zhì)的另一種方式。使用迂回性來延長聚合物如尼龍-MXD6中的擴散路徑可以使氧氣屏障增加10倍。

包裝的油脂阻隔性

同樣，抗油脂包裝是紙板和塑料工業(yè)的重要發(fā)展領(lǐng)域。油脂通常與動物脂肪烹飪副產(chǎn)品有關(guān)，而油類則源自植物。油脂阻隔的提高依賴于材料的選擇和表面處理。例如選擇固有抗油脂性更好的材料，或增加紙板密度和改進纖維化學(xué)處理來增強其抗油脂性。使用強酸來破壞濕紙纖維中纖維素現(xiàn)有鍵合的紙張化學(xué)方法效果也不錯，因為這樣會產(chǎn)生纖維素凝膠，在干燥成型后形成一個防水和抗油脂的屏障。

PFAS曾被廣泛用于抗油脂涂層，但由于環(huán)境和健康問題，現(xiàn)在正逐步被其他非生物積累的物質(zhì)如分散體、粘土和各種聚合物所替代。盡管替代品可能面臨涂層開裂的問題，但通過改進涂層配方和應(yīng)用策略（如在產(chǎn)品裝填前噴涂）可以減少這種情況。重要的是，這些涂層必須符合食品安全規(guī)定并可回收。

結(jié)語

抗油脂食品包裝解決方案不應(yīng)是會讓人后悔的替代品，而應(yīng)與當(dāng)前已知的毒理知識和對食品包裝作為間接食品添加劑預(yù)計的限制保持一致。而從包裝中去除例如PFAS等有害化學(xué)物質(zhì)也可以推動社會安全且經(jīng)濟有效地重復(fù)使用回收、再生或再利用包裝。

Reference:

https://www.ift.org/news-and-publications/food-technology-magazine/issues/2023/november/columns/packaging-better-oxygen-and-grease-oil-barriers-longer-life

作者簡介：

Seattle，美國食品工程碩士，Certified Food Scientist, 海外食品行業(yè)從業(yè)6年，曾供職于美國知名嬰幼兒食品企業(yè)，現(xiàn)今從事食品包裝研發(fā)工作。