石潔，王雪嶸，徐朝陽(yáng)

食品包裝用殼聚糖薄膜的研究進(jìn)展

石潔，王雪嶸，徐朝陽(yáng)

（南京林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210037）

旨在通過(guò)系統(tǒng)綜述殼聚糖性質(zhì)、殼聚糖薄膜制備方法，以及殼聚糖薄膜在食品包裝上應(yīng)用的國(guó)內(nèi)外研究成果，為開(kāi)發(fā)可降解性、抗菌性、抗氧化性、阻隔性能以及力學(xué)性能均較優(yōu)秀的殼聚糖食品包裝膜提供方法指導(dǎo)。綜述殼聚糖性能特點(diǎn)、殼聚糖食品包裝膜的制備工藝和影響殼聚糖食品包裝膜性能的各種因素，重點(diǎn)探討國(guó)內(nèi)外殼聚糖食品包裝的研究現(xiàn)狀。向成膜配方中添加蛋白類(lèi)、酚類(lèi)以及其他天然提取物等助劑，可改善殼聚糖復(fù)合膜的物理力學(xué)性能、阻隔性能、抗氧化性能以及抗菌性能。殼聚糖基于自身的可降解性和抗菌性，在食品包裝膜領(lǐng)域具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景，但就目前的研究成果以及殼聚糖復(fù)合膜實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，殼聚糖食品包裝膜在生產(chǎn)工藝、綜合性能等方面還有待提高。

殼聚糖；包裝膜；力學(xué)性能；阻隔性；抗菌性；抗氧化性

食品包裝膜在日常生活中隨處可見(jiàn)，其主要作用是包裹在食品表面，將食品與外界細(xì)菌和污染物隔開(kāi)，以防止食品變質(zhì)。已有研究表明，殼聚糖是甲殼類(lèi)動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物和真菌細(xì)胞壁外骨骼核心部位的幾丁質(zhì)去乙?；瞥傻?。殼聚糖具有可生物降解性、生物活性、水汽阻隔性、低透氧性和優(yōu)良的成膜能力，使得其在食品安全包裝膜領(lǐng)域備受社會(huì)關(guān)注[1]。殼聚糖由于本身化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，其對(duì)真菌、腐敗微生物以及幾種致病菌具有獨(dú)特的食品防護(hù)功能。盡管如此，當(dāng)采用純殼聚糖膜來(lái)包裝食品時(shí)，它的力學(xué)性能、阻隔性能和抗氧化性能又無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際使用要求。目前的研究主要是通過(guò)改變薄膜成分的配方來(lái)增強(qiáng)殼聚糖包裝膜的各項(xiàng)性能，從而可以使其能在包裝材料研究領(lǐng)域有更好的應(yīng)用[2]。以下將分別從上述方面綜述近幾年國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)改善殼聚糖薄膜性能方面的研究進(jìn)展。

1 殼聚糖概述

1.1 分子式及簡(jiǎn)介

殼聚糖是一種天然高分子化合物，其化學(xué)名稱(chēng)為(1,4)-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖[3]，分子結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖1，顏色通常為白色或淡黃色，是通過(guò)甲殼素的過(guò)度脫乙酰作用制備的[4]。甲殼素在自然界中廣泛存在，是含量?jī)H次于纖維素的多糖[5]，其分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，因此從甲殼素中提取的殼聚糖是一類(lèi)巨大的潛在資源。如圖2所示，對(duì)比甲殼素，殼聚糖結(jié)構(gòu)上多出 —NH2基團(tuán)，該基團(tuán)可與大部分重金屬離子配位結(jié)合，從而可應(yīng)用于廢水處理，同時(shí)其天然活性的直鏈陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的抑菌效果，因此可適用于食品包裝。由于較高的結(jié)晶度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使得殼聚糖制成的材料力學(xué)性能不足，且氣體阻隔性與耐水性也不佳，大大減少了它在實(shí)際中應(yīng)用的可能性。對(duì)此常選擇將殼聚糖與別的材料進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)，得到新的性能優(yōu)越的殼聚糖衍生物，以此擴(kuò)大其應(yīng)用范圍[6]。

圖1 殼聚糖結(jié)構(gòu)式

圖2 甲殼素結(jié)構(gòu)式

1.2 特性簡(jiǎn)述

1.2.1 抗菌性

殼聚糖具有抗菌性，其抗菌機(jī)理主要為：殼聚糖分子鏈上具有帶正電的氨基基團(tuán)，當(dāng)其附著在微生物表面上時(shí)會(huì)形成一層薄膜，阻止了細(xì)胞內(nèi)外的分子運(yùn)輸，使微生物無(wú)法維持基本的新陳代謝，從而抑制微生物正常生長(zhǎng)；殼聚糖分子中帶正電荷的氨基會(huì)形成抑制帶，微生物帶負(fù)電荷的細(xì)胞壁會(huì)被帶正電荷的氨基所吸引，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂，從而喪失生理功能；殼聚糖表面上的氨基基團(tuán)還能與不同的重金屬離子結(jié)合，起到抑制微生物細(xì)胞生長(zhǎng)的作用[7-8]，因此殼聚糖包裝相較于傳統(tǒng)包裝的抗菌方法（在包裝表面涂覆抗菌劑或者在包裝袋中加入傳統(tǒng)防腐劑）更加綠色環(huán)保[9]。

1.2.2 可降解性

殼聚糖具有可降解性，原因是殼聚糖能在稀酸中溶解形成帶正電荷的黏稠狀電解質(zhì)液體，但是不穩(wěn)定，部分長(zhǎng)鏈會(huì)發(fā)生水解，其降解產(chǎn)物可為土壤環(huán)境提供碳元素和氮元素。殼聚糖水解后會(huì)形成粘度和分子量都降低的單糖，且當(dāng)脫乙酰度達(dá)到50%時(shí)，殼聚糖將變成一種水溶性物質(zhì)[10]，完全實(shí)現(xiàn)生物降解。降解殼聚糖的方法有物理降解、化學(xué)降解和生物降解三大類(lèi)。對(duì)殼聚糖進(jìn)行降解可以使其展現(xiàn)出異于高分子的某些特性，因此要想對(duì)殼聚糖進(jìn)行完整的研究就必須掌握合適的降解方法。對(duì)于環(huán)保型包裝材料來(lái)說(shuō)，降低對(duì)環(huán)境的污染是核心，因此在降解方法上要遵循工序簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn)物污染小的原則，通常采用生物降解。

1.2.3 成膜性

成膜性在殼聚糖的多種性能中比較突出。殼聚糖分子間氫鍵使分子鏈纏繞交聯(lián)形成3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)導(dǎo)致殼聚糖易成膜，同時(shí)使殼聚糖薄膜具有一定的耐堿性、韌性和拉伸強(qiáng)度[11]。殼聚糖的成膜性會(huì)受其本身濃度的影響，選擇的濃度越大時(shí)，殼聚糖形成膜的機(jī)械強(qiáng)度越高，但透明度會(huì)降低；同時(shí)殼聚糖自身的化學(xué)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，包括它的脫乙酰度、相對(duì)分子量和分子交聯(lián)度都會(huì)影響其成膜性，另一方面，殼聚糖的成膜性與某些外界條件，如環(huán)境pH值、增塑劑以及放置時(shí)間等因素都有關(guān)。

2 殼聚糖食品包裝膜的制備工藝

2.1 甲殼素的提取

殼聚糖主要來(lái)源于含量?jī)H次于纖維素的天然生物聚合物——甲殼素，甲殼素通常存在于蟹殼、蝦殼以及某些高等植物的細(xì)胞壁，較差的溶解性限制了殼聚糖的大規(guī)模應(yīng)用。目前，甲殼素的制備方法有如下幾種。

2.1.1 酸堿法

酸堿法提取甲殼素工藝是以蝦蟹殼為原料，在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，蝦殼和蟹殼的成分中大約含有10%～25%的甲殼素，且原料簡(jiǎn)單易得。提取過(guò)程可分為三大步：脫蛋白質(zhì)和油脂、脫無(wú)機(jī)鹽、脫除色素[12]。對(duì)于甲殼素的脫色有2種方法：日照和高錳酸鉀氧化。二者都存在缺陷：日照耗時(shí)較長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致甲殼素顏色偏黃；高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，需用還原劑還原，還原不徹底會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。

酸堿法的缺陷有：提取、純化技術(shù)工序過(guò)于復(fù)雜，浪費(fèi)時(shí)間的同時(shí)增加生產(chǎn)成本；產(chǎn)品制造過(guò)程中對(duì)酸堿的需求量太高，浪費(fèi)資源且對(duì)環(huán)境不友好；實(shí)際甲殼素分子脫乙?；谋嚷瘦^低，產(chǎn)生的殼聚糖品質(zhì)比較低劣[12]。

2.1.2 酶法脫蛋白

蛋白酶酶解及微生物發(fā)酵等生物處理技術(shù)的研究與應(yīng)用，或?qū)⒔鉀Q酸堿法制備甲殼素所帶來(lái)的一系列問(wèn)題。蛋白酶可以將甲殼動(dòng)物的外殼與存在于甲殼中的蛋白質(zhì)分離，并將殼聚糖的解聚作用和乙?；饔媒档阶畹?。已有研究表明，堿性蛋白酶對(duì)殼聚糖的分離效果最佳。此種方法的優(yōu)點(diǎn)有：殼聚糖產(chǎn)品純度高、反應(yīng)條件更加溫和、對(duì)環(huán)境友好等[13]?；谝陨蟽?yōu)勢(shì)，蛋白酶催化分離殼聚糖具有巨大潛力，但跟傳統(tǒng)化學(xué)脫蛋白法相比也存在一些不足：效率相對(duì)較低，會(huì)有部分蛋白質(zhì)殘留，需后續(xù)添加氫氧化鈉等試劑使純度提高；脫鹽需在酶法脫蛋白質(zhì)前，原因是礦物質(zhì)會(huì)降低蛋白酶的可及性從而影響效率[12]。

2.1.3 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵法生產(chǎn)甲殼素的原料主要來(lái)自蝦蟹殼，用來(lái)進(jìn)行發(fā)酵的菌種可以來(lái)自蝦蟹殼本身，也可從外界加入，其原理是利用菌種生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸用于甲殼脫鹽，產(chǎn)生的“酵素”用于除去蛋白質(zhì)。現(xiàn)有報(bào)道用于甲殼發(fā)酵的微生物有乳酸桿菌屬、假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、片球菌屬、黑曲霉等[14]?，F(xiàn)階段微生物發(fā)酵法制備甲殼素還停留在實(shí)驗(yàn)階段，并未投入生產(chǎn)，微生物發(fā)酵法或?qū)⒁欢ǔ潭壬辖鉀Q蛋白酶法效率低、耗時(shí)長(zhǎng)、脫蛋白質(zhì)不充分等缺點(diǎn)[15]。

2.2 殼聚糖的制備

2.2.1 堿液法

傳統(tǒng)的堿液法主要是通過(guò)氫氧化鈉溶液對(duì)甲殼素脫乙酰處理，以甲殼素、氫氧化鈉質(zhì)量比為1∶20，制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～60%的NaOH溶液。在90～100 ℃條件下，制備殼聚糖粗樣品。將上述殼聚糖粗樣品溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的醋酸溶液中，最終得到殼聚糖酸溶液，濾去溶液中的難溶性雜質(zhì)后，邊攪拌邊向?yàn)V液中緩慢滴入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的氫氧化鈉溶液，使溶液pH值升至8～9，水洗使樣品pH值降低至中性后進(jìn)行真空干燥，即可得到殼聚糖純品[16-17]。

2.2.2 微波法

在高濃度的堿性條件下，通過(guò)微波輻射技術(shù)將甲殼素從低溫加熱至高溫，可以使甲殼素發(fā)生脫乙?；磻?yīng)生成殼聚糖。研究表明，微波技術(shù)可加快甲殼素脫乙?；俣?，有效改善了傳統(tǒng)工藝中反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。除此之外，通過(guò)調(diào)整微波的波長(zhǎng)和時(shí)間，可以制備出不同脫乙酰度和分子量的殼聚糖，為殼聚糖的研究實(shí)驗(yàn)提供了快速獲得不同原料的途徑[18]。

2.2.3 微生物法

目前提取殼聚糖的主要原料包括甲殼動(dòng)物殼、蝦蟹殼、昆蟲(chóng)、真菌等。隨著研究的不斷深入，大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微生物發(fā)酵法可將產(chǎn)生殼聚糖的真菌作為原料發(fā)酵來(lái)制備殼聚糖，例如黑曲霉、酵母和根霉菌等真菌都已進(jìn)行相關(guān)測(cè)試研究[19]。對(duì)比傳統(tǒng)的堿法制備殼聚糖，微生物法制備的殼聚糖質(zhì)量和產(chǎn)量更優(yōu)化。原料多，不受季節(jié)地域限制，可進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)中無(wú)堿液等工業(yè)廢水以及對(duì)環(huán)境危害小等成為微生物法的顯著特點(diǎn)，有效提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[12]。

2.2.4 甲殼素脫乙酰酶法

甲殼素脫乙?；冈谂c甲殼素的底物結(jié)合后可以依次脫去甲殼素結(jié)構(gòu)單元中的乙?；?，從而可用于制備殼聚糖[20]。相較于傳統(tǒng)的酸堿法，甲殼素脫乙酰酶法提取殼聚糖的優(yōu)勢(shì)在于提取過(guò)程更可控，可以通過(guò)控制制備條件定向獲得想要的殼聚糖產(chǎn)物[21]。目前甲殼素脫乙酰酶基本源于產(chǎn)酶活性低的真菌，來(lái)源很窄，加上目前分離技術(shù)不夠成熟以及催化機(jī)理較少，使脫乙酰酶法無(wú)法在實(shí)際生活中大量應(yīng)用。

2.3 殼聚糖薄膜的制備工藝

2.3.1 流延法

通過(guò)乙酸溶液溶解殼聚糖，加入適量甘油以增強(qiáng)薄膜的柔韌性，最后進(jìn)行真空脫泡處理得到最終需要的殼聚糖溶液。將上述殼聚糖溶液通過(guò)流延法置于培養(yǎng)皿中，放入已設(shè)定好特定溫度的生化培養(yǎng)箱中，對(duì)其進(jìn)行抽真空處理使溶劑揮發(fā)，用堿液熱處理一段時(shí)間后用蒸餾水沖洗至pH值為7，干燥處理后即可制得不同品質(zhì)的殼聚糖薄膜[22]。

2.3.2 抄紙法

向殼聚糖醋酸水溶液中加入一定比例的聚乙烯基吡咯烷酮，再加入定量去離子水?dāng)嚢柚敝寥芤夯旌暇鶆?。將上述溶液置于一定溫度的水浴鍋中，用配制好的不同濃度的凝固液作為滴定液，?duì)得到的殼聚糖/聚乙烯基吡咯烷酮溶液進(jìn)行滴定，當(dāng)pH值達(dá)到7時(shí)停止滴定，此時(shí)溶液中已析出殼聚糖凝絮，通過(guò)使用漏網(wǎng)將凝絮緩慢均勻抄起后用去離子水洗凈，陰干[23]，制備所得的殼聚糖薄膜具備優(yōu)良的柔韌度。

3 殼聚糖作為食品包裝膜所具備的性能研究

3.1 力學(xué)性能

力學(xué)性能是作為包裝材料所必須具備的性能之一，強(qiáng)度和韌度是評(píng)價(jià)包裝材料力學(xué)性能的重要參考指標(biāo)，一個(gè)合格的包裝材料必須具備較強(qiáng)的拉伸能力來(lái)承受物流運(yùn)輸過(guò)程中的壓力。其中，殼聚糖的組成結(jié)構(gòu)、成膜材料的成分以及成膜工藝條件等是殼聚糖食品包裝膜的機(jī)械強(qiáng)度的主要影響因素[24-25]。

3.1.1 殼聚糖的組成結(jié)構(gòu)

相對(duì)分子量越大的殼聚糖制備的殼聚糖薄膜的拉伸強(qiáng)度越大，是因?yàn)橄鄬?duì)分子量大的殼聚糖為長(zhǎng)鏈，分子之間纏繞在一起的可能性更大，規(guī)整度不佳，因此薄膜抗拉強(qiáng)度較高[24,26]。使用脫乙?；幚須ぞ厶?，隨著乙?；臏p少，殼聚糖分子的柔順性先降低再增加，因此膜的拉伸強(qiáng)度相應(yīng)地先降低后提高。分子交聯(lián)度越高的殼聚糖薄膜的抗拉強(qiáng)度越高。由于純殼聚糖薄膜力學(xué)性能不佳，所以應(yīng)用范圍有所局限?，F(xiàn)有研究表明，可以通過(guò)加入蛋白質(zhì)、多糖等作為交聯(lián)劑來(lái)促進(jìn)殼聚糖分子之間的交聯(lián)，降低分子的移動(dòng)性，從而增強(qiáng)膜的抗拉伸強(qiáng)度[26-27]。

3.1.2 成膜材料的添加成分

3.1.2.1 增塑劑

增塑劑的作用原理是通過(guò)增加分子間的可塑性，改變膜結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)膜力學(xué)性能。常見(jiàn)增塑劑的種類(lèi)包括甘油、果糖、葡萄糖、山梨醇以及聚乙二醇 等[28]，其中甘油應(yīng)用最廣泛。研究表明，隨著甘油濃度的增加，殼聚糖薄膜的抗拉強(qiáng)度先增大，再降低[29]，因此甘油的用量需要嚴(yán)格控制，不宜過(guò)高。Li等[30]的研究表明，制備的甘油與殼聚糖復(fù)合膜中，當(dāng)甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，甘油/殼聚糖復(fù)合膜的力學(xué)性能最好。

3.1.2.2 蛋白類(lèi)

現(xiàn)有研究表明，蛋白類(lèi)化合物的添加對(duì)殼聚糖薄膜的力學(xué)性能有一定影響。將一定量的大豆分離蛋白加入到殼聚糖薄膜中，薄膜的斷裂伸長(zhǎng)率明顯提高。原因是大豆分離蛋白破壞了殼聚糖分子間的結(jié)合鍵使得分子間作用力減弱，導(dǎo)致薄膜的抗拉伸強(qiáng)度降低。ZHANG C等[31]研究發(fā)現(xiàn)，隨著殼聚糖-水解菜籽蛋白復(fù)合膜中菜籽蛋白的水解度不斷提高，抗拉伸強(qiáng)度也隨之提升。

3.1.2.3 多糖類(lèi)

多糖類(lèi)化合物多為大分子聚合物，殼聚糖分子與加入的多糖分子間會(huì)發(fā)生相互作用降低殼聚糖分子的流動(dòng)性，從而使膜的力學(xué)性能增強(qiáng)。由于靜電作用，加入黃原膠可以使薄膜的抗拉強(qiáng)度增強(qiáng)。用殼聚糖、甘油以及綠豆改性淀粉作為原料可以制得可食性復(fù)合膜，向復(fù)合膜中加入木薯改性淀粉，發(fā)現(xiàn)隨著木薯改性淀粉的加入，膜的抗拉強(qiáng)度有所加強(qiáng)。將硬葉燕麥淀粉加入殼聚糖薄膜中會(huì)使復(fù)合膜的抗拉強(qiáng)度增加，原因是硬葉燕麥中的OH－與殼聚糖分子中的NH3－可以形成氫鍵，根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)二者數(shù)量比為1∶1時(shí)，復(fù)合膜的抗拉強(qiáng)度將達(dá)到峰值[32]。

3.1.2.4 酚類(lèi)

向一定量的殼聚糖薄膜中加入約400 μg木質(zhì)素，會(huì)使殼聚糖薄膜的拉伸強(qiáng)度降低約30%[33]。原花青素結(jié)構(gòu)中含有多酚，該物質(zhì)可與殼聚糖的某些官能團(tuán)之間建立起共價(jià)鍵和氫鍵，減弱蛋白質(zhì)之間的作用從而使膜的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定。向一定質(zhì)量的魚(yú)膠-殼聚糖薄膜中加入質(zhì)量濃度為1.00 mg/mL的原花青素時(shí)，復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度降低了約20%，斷裂伸長(zhǎng)率提高了約10%。向殼聚糖薄膜中加入生育酚會(huì)使薄膜的抗拉強(qiáng)度降低約20 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率減少約30%，原因是生育酚使殼聚糖薄的膜結(jié)構(gòu)變得不連續(xù)，從而降低分子的移動(dòng)性，因此使薄膜的抗拉強(qiáng)度降低。

3.1.2.5 其他物質(zhì)

加入菜籽油可以使殼聚糖薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均有一定程度地降低，原因是菜籽油會(huì)對(duì)殼聚糖分子鏈產(chǎn)生影響，薄膜中氫鍵數(shù)量減少?gòu)亩档蜌ぞ厶枪羌軆?nèi)聚力[34]。向殼聚糖復(fù)合膜中加入表沒(méi)食子茶素納米顆粒，由于納米粒子的加入，殼聚糖高分子鏈之間的距離增大，鏈間離子和氫鍵的結(jié)合減少，因此納米粒子可增強(qiáng)殼聚糖薄膜的抗拉伸強(qiáng)度[35]。聚乙烯醇可以與殼聚糖分子中的—NH2和—OH結(jié)合形成氫鍵，改善了聚乙烯醇/殼聚糖復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度[36]。

3.1.3 成膜工藝條件

3.1.3.1 初始濃度

當(dāng)殼聚糖相對(duì)分子量固定時(shí)，殼聚糖溶液濃度越高，膜的抗拉伸強(qiáng)度越高。殼聚糖溶液的初始濃度增加，分子之間的間隙會(huì)減小，分子之間結(jié)合得會(huì)更緊密，殼聚糖結(jié)構(gòu)中的—NH2更易形成氫鍵，相互作用力越強(qiáng)，導(dǎo)致溶液粘度越大，因此薄膜的抗拉伸性能越好。殼聚糖濃度水平過(guò)高時(shí)，溶液體系粘度大、流動(dòng)性差、脫氣難度大，容易形成氣泡，導(dǎo)致厚度不均勻；當(dāng)殼聚糖溶液的初始濃度減小時(shí)，溶液的流動(dòng)性則會(huì)增大，膜厚度較薄，揭膜難度大，也會(huì)導(dǎo)致膜厚度不均勻。通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較，殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí)的膜有較佳狀態(tài)[29]。

3.1.3.2 干燥溫度

初始濃度保持一致，當(dāng)干燥膜需要的溫度越高時(shí)，制得的殼聚糖薄膜的拉伸性能越低。已有研究表明，當(dāng)干燥溫度較低（約為27～65 ℃）時(shí)，殼聚糖溶液流動(dòng)速率增加；當(dāng)溫度較高（大于70 ℃）時(shí)，溶液粘度無(wú)明顯變化。短時(shí)間對(duì)溶液加熱，溶液粘度的升降基本上是可逆過(guò)程；當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)溶液加熱時(shí)，部分殼聚糖高分子因受熱而降解，導(dǎo)致溶液粘度降低，該變化是不可逆的。若溫度過(guò)低，會(huì)使減緩殼聚糖分子運(yùn)動(dòng)速率，對(duì)分子形成有序結(jié)構(gòu)不利；若溫度高于80 ℃，成膜液的流動(dòng)性會(huì)大大增強(qiáng)，粘度明顯有所下降，水分蒸發(fā)速率加快，導(dǎo)致殼聚糖分子過(guò)早沉積，增加了形成氣泡的概率，因此薄膜力學(xué)性能較差。將干燥溫度控制在55 ℃左右，并且采用短時(shí)間加熱的殼聚糖薄膜達(dá)到最佳力學(xué)性能，原因是在此條件下水分蒸發(fā)速率相對(duì)適中，形成有序結(jié)構(gòu)的殼聚糖分子，所制備的殼聚糖薄膜的密度更高，進(jìn)而力學(xué)性能也更好[29]。

3.1.3.3 pH值

當(dāng)加入用于溶解殼聚糖的乙酸溶液越多時(shí)，即殼聚糖混合液的pH值越低，溶液的粘度會(huì)越大。隨著溶液酸性的增加，眾多的H+會(huì)與殼聚糖結(jié)構(gòu)中的—NH2基團(tuán)結(jié)合形成帶有正電荷的—NH3+，當(dāng)體系中整體的銨根離子增多時(shí)，這些帶正電荷的離子相互之間會(huì)發(fā)生排斥作用，因此賦予了殼聚糖較強(qiáng)的吸附力，溶液粘度進(jìn)一步加大進(jìn)而力學(xué)性能也隨之增強(qiáng)[29]。

3.2 阻隔性能

食品中水分的含量和活度以及食品周?chē)臍怏w濃度是影響食品品質(zhì)和儲(chǔ)藏期間穩(wěn)定性的主要因素。食品儲(chǔ)藏期間與變質(zhì)有關(guān)的生化反應(yīng)以及食品的組織結(jié)構(gòu)，均與食品以及包裝體系中水分含量的高低和活度有關(guān)，因此，阻隔性能良好的包裝膜對(duì)氣體和水分的阻隔作用對(duì)延長(zhǎng)食品保質(zhì)期具有重要意義。現(xiàn)有兩大類(lèi)方法可改變殼聚糖薄膜的阻隔性能，一類(lèi)是增加氣體在薄膜中的擴(kuò)散途徑，另一類(lèi)是向薄膜中引入極性或非極性基團(tuán)[9]。

3.2.1 增加氣體擴(kuò)散途徑

殼聚糖薄膜阻隔性能的提高可以通過(guò)增加氣體的擴(kuò)散途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。明膠和他拉膠的加入可以使殼聚糖復(fù)合膜的厚度和表面密度有一定程度的增加，薄膜的阻水性能提升從而降低食品因受潮而變質(zhì)的可能性[37]。蘋(píng)果多酚作為添加劑添加到殼聚糖薄膜中后，薄膜的密度與厚度增加，水分子的滲入時(shí)間延長(zhǎng)，起到隔絕水分的作用，因此，蘋(píng)果多酚同樣可以起到降低薄膜水蒸氣透過(guò)率的作用。Sun L等[38]通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得到，在一定范圍內(nèi)，加入蘋(píng)果多酚的含量與制得的復(fù)合膜的水蒸氣透過(guò)率呈負(fù)相關(guān)，蘋(píng)果多酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)每增加1%，水蒸氣透過(guò)率都會(huì)降低30%。菜籽油等疏水性油脂常被用于改善高聚材料的阻水性能，改善機(jī)理是加入疏水性油脂會(huì)降低薄膜中親水性物質(zhì)的含量，并且均勻分布在殼聚糖薄膜分子空隙中的油滴，降低了薄膜的水蒸氣透過(guò)率。在上述研究中證明，當(dāng)菜籽油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%時(shí)，殼聚糖薄膜的水蒸氣透過(guò)率下降近20%。茶多酚降低聚乙烯醇-殼聚糖復(fù)合膜氧氣透過(guò)率的作用機(jī)理是茶多酚加入可以加強(qiáng)復(fù)合膜中分子間的作用力，使其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為緊密，氧氣的透過(guò)時(shí)間增長(zhǎng)，從而增強(qiáng)了阻隔性能。當(dāng)加入茶多酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，薄膜氧氣透過(guò)率最小，為6.33 cm3/(m2·d)[39]。

3.2.2 引入基團(tuán)

在薄膜中引入極性基團(tuán)與非極性基團(tuán)，分別可以提高對(duì)氧氣等非極性分子和水蒸氣的阻隔作用。對(duì)加入薄膜中的濃縮乳清蛋白進(jìn)行超聲波處理可以增強(qiáng)薄膜的阻隔性能，其作用機(jī)理是超聲波將大分子分解為小分子，在各個(gè)方向上小分子進(jìn)行無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一定摩擦，逐漸將乳清蛋白分子上的—OH、—SH等疏水基團(tuán)暴露出來(lái)。此時(shí)，由于疏水基團(tuán)的作用，使復(fù)合薄膜的水接觸角降低，其水蒸氣透過(guò)率也降低，羥基苯甲酸接枝共聚物可以增強(qiáng)殼聚糖薄膜對(duì)水蒸氣的阻隔作用。向殼聚糖薄膜中加入聚乙烯醇能夠降低薄膜中的氧氣透過(guò)率[40]。甘油的加入會(huì)使得殼聚糖薄膜的透水性能增強(qiáng)，原因是甘油分子不易揮發(fā)，加入甘油使薄膜的分子結(jié)構(gòu)松散，因此薄膜的透水性能增強(qiáng)；甘油作為一種塑化劑，它能與殼聚糖分子形成氫鍵，導(dǎo)致水分子難以插入與薄膜結(jié)合，大部分只能透過(guò)復(fù)合膜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此薄膜的吸水性能降低，透水性能增大[41]。

3.3 抗菌性能

由于分子結(jié)構(gòu)，使殼聚糖具有抗菌性能從而在食品包裝上具有很大優(yōu)勢(shì)，殼聚糖薄膜的抗菌性能受到殼聚糖濃度、脫乙酰度、晶體形狀、pH值以及其添加成分的影響。

3.3.1 殼聚糖濃度、脫乙酰度、晶體形狀、pH值對(duì)薄膜抗菌性能的影響

對(duì)不同含量的殼聚糖薄膜進(jìn)行抗菌性能測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溶液濃度過(guò)高不利于提高殼聚糖薄膜的抗菌性。溶液濃度處于較低或一般水平時(shí)，由于氨基基團(tuán)帶正電會(huì)吸附帶負(fù)電荷的細(xì)菌，二者結(jié)合在一起之后質(zhì)量體積增大從而發(fā)生凝聚，抑制了細(xì)菌與外界的物質(zhì)交換，從而抑制其生長(zhǎng)[42]；溶液濃度過(guò)高時(shí)，大量的殼聚糖分子會(huì)直接附著在細(xì)菌微生物細(xì)胞壁表面，形成一層致密包裹層，降低了細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)泄漏量，從而使抑菌效果下降。當(dāng)脫乙酰化殼聚糖的氨基含量增加時(shí)，它與帶負(fù)電荷的細(xì)菌相遇的概率也增加，增強(qiáng)了殺菌效果。影響殼聚糖抗菌性能的另一因素是殼聚糖的分子晶形，殼聚糖的晶形大致可分為α、β和γ 3種，其中β晶形的殼聚糖抗菌性最好。殼聚糖在弱酸的環(huán)境下抑菌性最好，此時(shí)殼聚糖結(jié)構(gòu)中的—NH2與酸性溶液中的H+聯(lián)結(jié)形成帶正電荷的—NH3+，吸引帶負(fù)電荷的細(xì)菌聚集從而抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。當(dāng)pH過(guò)低時(shí)，H+與—NH3+在細(xì)菌表面競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合；當(dāng)pH過(guò)高時(shí)，形成的—NH3+也會(huì)減少，導(dǎo)致抗菌效果均不理想[43]。

3.3.2 添加成分

將檸檬精油與殼聚糖復(fù)配，兩者選取配置的比例不同，復(fù)合膜對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抑制效果也不同。當(dāng)二者體積比為1︰1時(shí)，具有協(xié)同抗菌效果，此時(shí)抗菌性能最佳[44]。Sun X等[45]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入殼聚糖薄膜內(nèi)的沒(méi)食子酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí)，薄膜對(duì)大腸桿菌的抑制活性最強(qiáng)。在奎奴亞藜蛋白-殼聚糖復(fù)合膜中添加一定量的百里酚納米乳液，在食品保存7 d后仍表現(xiàn)出對(duì)真菌的抑制作用[46]。聚乙烯醇?xì)ぞ厶菑?fù)合膜具有一定的抗菌性能，當(dāng)二者質(zhì)量比為2.5時(shí)，可以最大程度地抑制金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的生長(zhǎng)[47]。向聚乙烯醇-殼聚糖復(fù)合膜中加入海南蒲桃葉提取物，可抑制銅綠假單胞菌以及大腸桿菌等細(xì)菌的生長(zhǎng)[48]。木質(zhì)素與殼聚糖結(jié)合時(shí)表現(xiàn)為協(xié)同抑菌作用，原因是在酸性條件下，一些疏水性、親脂性和疏水化合物可以與微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)合，從而可以達(dá)到阻止微生物細(xì)胞生長(zhǎng)的目的[49]。向殼聚糖薄膜中加入橙皮精油能提高薄膜的抗菌性能，當(dāng)殼聚糖薄膜中橙皮精油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2%時(shí)，對(duì)白念珠菌有最好的抑制效果[50]。將蘋(píng)果多酚加入到殼聚糖薄膜中制成蘋(píng)果多酚-殼聚糖復(fù)合膜，實(shí)驗(yàn)對(duì)比該復(fù)合膜對(duì)多種菌種的抑制能力，研究發(fā)現(xiàn)，有最好抑制效果的菌種是霉菌和細(xì)菌，作用效果最不明顯的是酵母[47]。Wang等[51]發(fā)現(xiàn)向殼聚糖溶液里加入比例不同的金銀花提取物后，制成的復(fù)合膜對(duì)大腸桿菌的抑制效果均有所提升，并且當(dāng)金銀花提取物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)抑菌效果最好，原因是提取物中含有的綠原酸對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)有較好的抑制作用。

3.4 抗氧化性能

單一殼聚糖溶液制成薄膜的抗氧化性能較差，因此對(duì)其進(jìn)行功能化改性以擴(kuò)大其在食品包裝中的應(yīng)用很有必要。清除自由基是抗氧化機(jī)制中的主要方式之一，含有苯氧基的物質(zhì)可通過(guò)清除自由基的方式影響殼聚糖薄膜的抗氧化性能[52]。

Yang等[53]發(fā)現(xiàn)，花青素的加入可起到提高明膠殼聚糖復(fù)合膜抗氧化性能的作用，原因是花青素中含有的酚類(lèi)物質(zhì)可以形成苯氧基來(lái)消除自由基。將濃度不同的橙皮精油加入到殼聚糖薄膜中，通過(guò)測(cè)定自由基清除活性，發(fā)現(xiàn)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的橙皮精油時(shí)，殼聚糖薄膜的抗氧化性最佳。Sun L等[37]研究發(fā)現(xiàn)，與純殼聚糖膜相比，殼聚糖/蘋(píng)果多酚復(fù)合膜的抗氧化性能會(huì)提升將近3倍。Liu J等[54]發(fā)現(xiàn)，原兒茶酸可以提高殼聚糖薄膜的自由基清除活性，從而提高薄膜的抗氧化性。Kaya M等[55]發(fā)現(xiàn)，加入孢子花粉素可以明顯增強(qiáng)薄膜的抗氧化性能，并且當(dāng)加入孢子花粉素的質(zhì)量達(dá)到20 mg時(shí)，薄膜具有最優(yōu)的抗氧化性能。Crizel T D M等[56]發(fā)現(xiàn)，橄欖粉末可增強(qiáng)殼聚糖薄膜的抗氧化性能，且當(dāng)橄欖粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)抗氧化效果最佳。

4 結(jié)語(yǔ)

殼聚糖基于其具有優(yōu)良的可降解性、抗菌性、抗氧化性能等，在食品包裝領(lǐng)域已開(kāi)展眾多研究。從目前的研究結(jié)果來(lái)看，由于殼聚糖食品包裝膜在綜合性能、加工工藝、生產(chǎn)成本等方面還存在一些技術(shù)難題，使得它在實(shí)際應(yīng)用于食品包裝的過(guò)程中還有很長(zhǎng)一段路要走，因而殼聚糖食品包裝膜未來(lái)的研究方向應(yīng)著眼于以下幾點(diǎn)：通過(guò)改進(jìn)配方、引入基團(tuán)、超聲波處理、抗菌劑以及抗氧化劑的添加，制備出在力學(xué)性能、氣體阻隔性、抗氧化性能以及抗菌性能上都具有出色表現(xiàn)的新的復(fù)合膜；目前殼聚糖食品包裝膜的生產(chǎn)成本較高，因此尋找一個(gè)成本較低且能增強(qiáng)膜的力學(xué)性能、抗菌性能和抗氧化性能的方法，使殼聚糖食品包裝膜的制造投入大規(guī)模生產(chǎn)顯得十分重要；生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境友好，即生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有危害的物質(zhì)將是未來(lái)食品包裝膜研發(fā)過(guò)程中需要關(guān)注的問(wèn)題。

[1] 吳憲玲, 吳爽, 周瑤. 可生物降解食品包裝材料研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備, 2021(3): 54-55.

WU Xian-ling, WU Shuang, ZHOU Yao. Research Progress on Biodegradable Food Packaging Materials[J]. Agricultural Science & Technology and Equipment, 2021(3): 54-55.

[2] 李金星, 沈春紅, 黎先發(fā). 改性殼聚糖復(fù)合膜的制備及優(yōu)化[J]. 食品工業(yè)科技, 2021, 42(8): 144-151.

LI Jin-xing, SHEN Chun-hong, LI Xian-fa. Preparation and Optimization of Modified Chitosan Composite Film[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(8): 144-151.

[3] HEBA G. 果膠/殼聚糖膜的理化特性及其在蘋(píng)果涂膜中的應(yīng)用[D]. 重慶: 西南大學(xué), 2020: 5-6.

HEBA G. Physical and Chemical Characteristics of Heba G Pectin/Chitosan Film and Its Application in Apple Application Film[D]. Chongqing: Southwest University, 2020: 5-6.

[4] Dutta P, Tripathi S, Mehrotra G, et al. Perspectives for Chitosan Based antimicrobial films in food applications[J]. Food Chemistry, 2009, 114(4): 1173-1182.

[5] 望運(yùn)滔, 楊紡, 李斌, 等. 甲殼素在食品領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展[J]. 食品與機(jī)械, 2020, 36(7): 221-226.

WANG Yun-tao, YANG Fang, LI Bin, et al. Recent Advance in Research of Chitin in the Field of Food Science[J]. Food & Machinery, 2020, 36(7): 221-226.

[6] Dresvyanina E N, KodolovaChukhontseva V V, BYSTROV S G, et al. Influence of surface morphology of chitosan films modified by chitinnanofibrils on their biological properties[J]. Carbohydrate Polymers, 2021, 262: 117917.

[7] 劉文毅, 周天揚(yáng), 施冬健, 等. 殼聚糖-氧化鋅雜化抗菌材料的制備與性能研究[J]. 化工新型材料, 2021(4): 275-279.

LIU Wen-yi, ZHOU Tian-yang, SHI Dong-jian, et al. Preparation and Characterization of CS-ZnO Based Hybrid Antibacterial Material[J]. New Chemical Materials, 2021(4): 275-279.

[8] 張立挺, 蔣子文, 高磊, 等. 殼聚糖明膠可食用復(fù)合膜的制備與抗菌性能研究[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā), 2020, 41(6): 106-111.

ZHANG Li-ting, JIANG Zi-wen, GAO Lei, et al. Preparation and Antimicrobial Properties of the Edible Food Packaging Film Composited by Chitosan and Gelatin[J]. Food Research and Development, 2020, 41(6): 106-111.

[9] 王子璇, 謝晶, 薛斌, 等. 殼聚糖食品包裝膜研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技, 2019, 40(6): 303-307.

WANG Zi-xuan, XIE Jing, XUE Bin, et al. Research Progress of Chitosan Food Packaging Film[J]. Science and Technology of Food Industry, 2019, 40(6): 303-307.

[10] 歐陽(yáng)銳, 盛瀟瀟, 王燕珈, 等. 生物可降解殼聚糖復(fù)合膜的制備及其在雞胸肉中的保鮮應(yīng)用[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā), 2020, 41(21): 123-128.

OUYANG Rui, SHENG Xiao-xiao, WANG Yan-jia, et al. Preparation of Biodegradable Chitosan Composite Film and Its Fresh-Keeping Application in Chicken Breast[J]. Food Research and Development, 2020, 41(21): 123-128.

[11] 王珊慧. 殼聚糖/蒙脫土復(fù)合材料成膜性和滲透性的研究及應(yīng)用[D]. 南京: 南京林業(yè)大學(xué), 2018: 19-21.

WANG Shan-hui. Research and Application of Membranicity and Impermeability of Chitosan / Montmortification Complex[D]. Nanjing: Nanjing Forestry University, 2018: 19-21.

[12] 胡曉冰. 生物法制備甲殼素與殼聚糖探討[J]. 黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2013, 25(4): 39-41.

HU Xiao-bing. Preparation of Crustacein and Chitosan by Biological Method[J]. Journal of Yellow River Conservancy Technical Institute, 2013, 25(4): 39-41.

[13] 姜紅鷹, 周玉玲, 張桂敏, 等. 酶法制備甲殼素系列衍生物的研究進(jìn)展[J]. 氨基酸和生物資源, 2016(4): 71-76.

JIANG Hong-ying, ZHOU Yu-ling, ZHANG Gui-min, et al. Research Progress on Production of Chitin and Its Derivatives through Enzymatic Hydrolysis[J]. Amino Acids & Biotic Resources, 2016(4): 71-76.

[14] Arbia W, Arbia L, Adour L, et al. Chitin extraction from crustacean shells using biological methods-A review[J]. Food Technology & Biotechnology, 2013, 51(1): 12—25

[15] 楊錫洪, 辛榮玉, 宋琳, 等. 蝦蟹殼中甲殼素綠色提取技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2020, 36(7): 344-350.

YANG Xi-hong, XIN Rong-yu, SONG Lin, et al. Green Extraction Technology of Chitin from Shrimp Shells and Crab Shells: A Review[J]. Modern Food Science & Technology, 2020, 36(7): 344-350.

[16] Jiang Z, Li N, Li P, et al. One-Step Preparation of Chitosan-Based Magnetic Adsorbent and Its Application to the Adsorption of Inorganic Arsenic in Water[J]. Molecules (Basel, Switzerland), 2021, 26(6): 1785.

[17] Yanat M, Schro?n K. Preparation methods and applications of chitosan nanoparticles, with an outlook toward reinforcement of biodegradable packaging[J]. Reactive and Functional Polymers, 2021, 161: 104849.

[18] 紀(jì)蕾, 劉天紅, 王穎, 等. 殼聚糖制備方法比較及其性能研究[J]. 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào), 2021, 12(3): 951-959.

JI Lei, LIU Tian-hong, WANG Ying, et al. Comparison of Preparation Methods and Properties of Chitosan[J]. Journal of Food Safety & Quality, 2021, 12(3): 951-959.

[19] 竇勇, 胡佩紅. 超聲協(xié)同CDA酶法制備龍蝦殼聚糖[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2014(11): 127-131.

DOU Yong, HU Pei-hong. Ultrasound-Assisted CDA Enzymatic Method for Preparation of Freshwater Crayfish Shell Chitosan[J]. Food and Fermentation Industries, 2014(11): 127-131.

[20] 郭依依, 蔡俊. 甲殼素脫乙酰酶的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)釀造, 2021, 40(1): 18-23.

GUO Yi-yi, CAI Jun. Research Progress of Chitin Deacetylase[J]. China Brewing, 2021, 40(1): 18-23.

[21] KOU S G, PETERS L M, MUCALO M R. Chitosan: A Review of Sources and Preparation Methods[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 169: 85-94.

[22] 李群, 周文琴, 李超群, 等. 流延法制備納米纖維素/殼聚糖/聚乙烯醇復(fù)合膜及其在生物抗菌膜中的應(yīng)用[J]. 天津造紙, 2018, 40(4): 24-26.

LI Qun, ZHOU Wen-qin, LI Chao-qun, et al. Preparation of Nanofellulose / Chitosan / Polyvinyl Alcohol Composite Film and Its Application in Biological Antibacterial Membrane[J]. Tianjin Paper Making, 2018, 40(4): 24-26.

[23] 趙宏霞, 金花, 蔡繼業(yè). 不同干燥條件下殼聚糖膜表面的微觀結(jié)構(gòu)及微觀力學(xué)性能[J]. 物理化學(xué)學(xué)報(bào), 2010(3): 649-653.

ZHAO Hong-xia, JIN Hua, CAI Ji-ye. Microstructure and Micromechanical Properties of Chitosan Films under Different Drying Conditions[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2010(3): 649-653.

[24] 胡飛, 孫濤, 謝晶, 等. 殼聚糖—多酚復(fù)合膜研究進(jìn)展[J]. 食品與機(jī)械, 2019(6): 227-231.

HU Fei, SUN Tao, XIE Jing, et al. Research Progress of Chitosan Phenolic Complex Film[J]. Food & Machinery, 2019(6): 227-231.

[25] 陳志周, 牟建樓, 臧蕊, 等. 殼聚糖的成膜性及其在食品保鮮、包裝上的應(yīng)用[J]. 纖維素科學(xué)與技術(shù), 2004, 12(3): 43-47.

CHEN Zhi-zhou, MOU Jian-lou, ZANG Rui, et al. Chitosan Filming and Its Applications in Food Storage and Packaging[J]. Journal of Cellulose Science and Technology, 2004, 12(3): 43-47.

[26] LEI Y, MAO L, YAO J, et al. Improved Mechanical, Antibacterial and UV Barrier Properties of Catechol-Functionalized Chitosan/Polyvinyl Alcohol Biodegradable Composites for Active Food Packaging[J]. Carbohydrate Polymers, 2021, 264: 117997.

[27] NARASAGOUDR S S, HEGDE V G, CHOUGALE R B, et al. Influence of Boswellic Acid on Multifunctional Properties of Chitosan/Poly(Vinyl Alcohol) Films for Active Food Packaging[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2020, 154: 48-61.

[28] Maria V, Aris G, Petros K, et al. On the efficiency of oleic acid as plasticizer of chitosan/clay nanocomposites and its role on thermo-mechanical, barrier and antimicrobial properties-Comparison with glycerol[J]. Food Hydrocolloids, 2016, 57: 10-19.

[29] 岳曉華, 沈月新. 可食性殼聚糖薄膜性能的研究[J]. 食品科學(xué), 2002, 23(8): 62-67.

Yue Xiao-hua, Shen Yue-xin. Study on the properties of edible Chitosan films[J]. Food Science, 2002, 23(8): 62-67.

[30] Montoille L, Morales V, Fontalba D, et al. Study of the effect of the addition of plasticizers on the physical properties of biodegradable films based on kefiran for potential application as food packaging[J]. Food Chemistry, 2021, 360: 129966.

[31] ZHANG C, WANG Z, LI Y, et al. The Preparation and Physiochemical Characterization of Rapeseed Protein Hydrolysate-Chitosan Composite Films[J]. Food Chemistry, 2019, 272: 694-701.

[32] ZHENG K, LI W, FU B, et al. Physical, Antibacterial and Antioxidant Properties of Chitosan Films Containing Hardleaf Oatchestnut Starch and Litsea Cubeba Oil[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2018, 118: 707-715.

[33] IZAGUIRRE N, GORDOBIL O, ROBLES E, et al. Enhancement of UV Absorbance and Mechanical Properties of Chitosan Films by the Incorporation of Solvolytically Fractionated Lignins[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2020, 155: 447-455.

[34] 鄭科旺, 付梅芳, 余曉華, 等. 殼聚糖包裹茶籽油復(fù)合膜的制備[J]. 湖北工程學(xué)院學(xué)報(bào), 2016, 36(6): 5-9.

ZHENG Ke-wang, FU Mei-fang, YU Xiao-hua, et al. Preparation of Chitosan-Tea Seed Oil Composite Films[J]. Journal of Hubei Engineering University, 2016, 36(6): 5-9.

[35] LIANG J, YAN H, ZHANG J, et al. Preparation and Characterization of Antioxidant Edible Chitosan Films Incorporated with Epigallocatechin Gallate Nanocapsules[J]. Carbohydrate Polymers, 2017, 171: 300-306.

[36] Abdelghany A, Menazea A, Ismail A. Synthesis, characterization and antimicrobial activity of Chitosan/Polyvinyl Alcohol blend doped with Hibiscus Sabdariffa L Extract[J]. Journal of Molecular Structure, 2019, 1197: 603-609.

[37] RIAZ A, LAGNIKA C, ABDIN M, et al. Preparation and Characterization of Chitosan/Gelatin-Based Active Food Packaging Films Containing Apple Peel Nanoparticles[J]. Journal of Polymers and the Environment, 2020, 28(2): 411-420.

[38] SUN L, SUN J, CHEN L, et al. Preparation and Characterization of Chitosan Film Incorporated with Thinned Young Apple Polyphenols as an Active Packaging Material[J]. Carbohydrate Polymers, 2017, 163: 81-91.

[39] 劉雅云. 基于茶多酚-殼聚糖納米緩釋體系的納米纖維素/淀粉活性包裝膜的研究[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2019: 18-20.

LIU Ya-yun. Study of Nanocellulolose/Starch Active Packaging Film Based on Tea Polyphenols-Chitosan Nano Slow Release System[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2019: 18-10.

[40] YU Z, LI B, CHU J, et al. Silica in Situ Enhanced PVA/Chitosan Biodegradable Films for Food Packages[J]. Carbohydrate Polymers, 2018, 184: 214-220.

[41] 王君, 喬翼嬌, 胡文. 可食性殼聚糖薄膜的制備及功能特性研究[J]. 包裝與食品機(jī)械, 2019, 37(4): 15-18.

WANG Jun, Qiao Yi-jiao, Hu Wen. Study on the Preparation and Functional Characteristics of Edible Chitosan Film[J]. Packaging and Food Machinery, 2019, 37(4): 15-18.

[42] XU Dan, CHEN Ting, LIU Yu-mei. The Physical Properties, Antioxidant and Antimicrobial Activity of Chitosan-Gelatin Edible Films Incorporated with the Extract from Hop Plant[J]. Polymer Bulletin, 2021, 78(7): 3607-3624.

[43] 薛文曼, 王飛, 王慧芳, 等. 殼聚糖的改性及其抗菌性能研究進(jìn)展[J]. 化工新型材料, 2020, 48(11): 49-53.

XUE Wen-man, WANG Fei, WANG Hui-fang, et al. Research Progress on Chitosan Modification and Its Antibacterial Property[J]. New Chemical Materials, 2020, 48(11): 49-53.

[44] 鐘樂(lè), 曾綺穎, 肖乃玉, 等. 聚乙烯/殼聚糖-檸檬精油抗菌膜的制備及應(yīng)用[J]. 包裝工程, 2019, 40(13): 58-66.

ZHONG Le, ZENG Qi-ying, XIAO Nai-yu, et al. Preparation and Application of Polyethylene/Chitosan- Lemon Essential Oil Antibacterial Film[J]. Packaging Engineering, 2019, 40(13): 58-66.

[45] Sun X, Wang Z, Kadouh H, et al. The antimicrobial, mechanical, physical and structural properties of chitosan-gallic acid films[J]. LWT-Food Science and Technology, 2014, 57(1): 83-89.

[46] ROBLEDO N, VERA P, LóPEZ L, et al. Thymol Nanoemulsions Incorporated in Quinoa Protein/Chitosan Edible Films; Antifungal Effect in Cherry Tomatoes[J]. Food Chemistry, 2018, 246: 211-219.

[47] LIU Y, WANG S, LAN W. Fabrication of Antibacterial Chitosan-PVA Blended Film Using Electrospray Technique for Food Packaging Applications[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2018, 107: 848-854.

[48] Kasai D, Chougale R, Masti S, et al. Influence of Syzygium cumini leaves extract on morphological, thermal, mechanical and antimicrobial properties of PVA and PVA/chitosan blend films[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2018, 135(17): 46188.

[49] Pradip K D, Gopal K M, Sudheer R. Lignin incorporated antimicrobial chitosan film for food packaging application[J]. Journal of Polymer Materials, 2017, 34(1): 171-183.

[50] LI Yan-jie, TANG Chun-ming, HE Qing-feng. Effect of Orange (Citrus Sinensis L) Peel Essential Oil on Characteristics of Blend Films Based on Chitosan and Fish Skin Gelatin[J]. Food Bioscience, 2021, 41: 100927.

[51] Wang L, Wang Q, Tong J, et al. Physicochemical properties of chitosan films incorporated with honeysuckle flower extract for active food packaging[J]. Journal of Food Process Engineering, 2017, 40(1): 12305.

[52] BENBETTA?EB N, MAHFOUDH R, MOUNDANGA S, et al. Modeling of the Release Kinetics of Phenolic Acids Embedded in Gelatin/Chitosan Bioactive-Packaging Films: Influence of both Water Activity and Viscosity of the Food Simulant on the Film Structure and Antioxidant Activity[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2020, 160: 780-794.

[53] YANG Jun, LIU Rui-hai. Synergistic Effect of Apple Extracts and Quercetin 3-β-d-Glucoside Combination on Antiproliferative Activity in MCF-7 Human Breast Cancer Cells in Vitro[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2009, 57(18): 8581-8586.

[54] Liu J, Meng C, Liu S, et al. Preparation and characterization of protocatechuic acid grafted chitosan films with antioxidant activity[J]. Food Hydrocolloids, 2017, 63(2): 457-466.

[55] Kaya M, Akyuz L, Sargin I, et al. Incorporation of sporopollenin enhances Acid-base durability, hydrophobicity, and mechanical, antifungal and antioxidant properties of chitosan films[J]. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2017, 47: 236-245.

[56] Crizel T D M, Rios A D O, Alves V D, et al. Active food packaging prepared with chitosan and olive pomace[J]. Food Hydrocolloids, 2018, 74: 139-150.

Research Progress of Chitosan Films for Food Packaging

SHI Jie, WANG Xue-rong, XU Zhao-yang

(College of Materials Science and Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)

The work aims to systematically review the properties of chitosan, the preparation methods of chitosan films, and the research results of the application of chitosan films in food packaging at home and abroad, so as to provide method guidance for the development of chitosan food packaging films with excellent degradability, antibacterial properties, oxidation resistance, barrier properties and mechanical properties. The properties of chitosan, the preparation technology of chitosan food packaging film and the factors that affect the performance of chitosan food packaging film were summarized. The research status of chitosan food packaging in China was mainly discussed. The results showed that adding proteins, phenols and other natural extracts to the film formulation could improve the physical and mechanical properties, barrier properties, oxidation resistance and antibacterial properties of chitosan composite film. Chitosan has a good development and application prospect in the field of food packaging film based on its own degradability and antibacterial properties. However, according to the current research results and the problems in the practical application of chitosan composite film, the production process and comprehensive performance of chitosan food packaging film still need to be improved.

chitosan; packaging film; mechanical properties; barrier properties; antibacterial properties; oxidation resistance

TB484

A

1001-3563(2022)03-0042-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.006

2021-06-16

國(guó)家自然科學(xué)基金（32171706）；江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃（202010298001Z）

石潔（2000—），女，南京林業(yè)大學(xué)本科生，主攻可降解包裝材料。

徐朝陽(yáng)（1979—），男，南京林業(yè)大學(xué)教授，主要研究方向?yàn)樯镔|(zhì)復(fù)合材料。