摘要：精油的抗菌效果具有廣譜性，因此通過(guò)將精油添加至包裝系統中是現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(lái)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，但膜的機械性能變化卻存在不穩定性，這些因素制約著(zhù)精油包裝的應用。

　　關(guān)鍵詞：精油包裝，抗菌，水蒸氣透過(guò)率，拉伸強度

　　肉類(lèi)、乳制品、糕點(diǎn)、水產(chǎn)、果蔬等常見(jiàn)食品種類(lèi)含有非常豐富的營(yíng)養成分，如蛋白質(zhì)、脂肪等。這些也成為微生物生存的蕞佳養分。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，抗菌包裝的出現順應了食品工業(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(guò)延長(cháng)微生物增長(cháng)的遲緩期，減緩生長(cháng)速度或減少微生物成活數量，或者抑制腐敗菌的繁殖來(lái)保障食品的品質(zhì)和貨架期。其中，抗菌劑有無(wú)機抗菌劑如光催化型抗菌劑，有機抗菌劑如酚類(lèi)，以及天然抗菌劑之分。隨著(zhù)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(lái)越多的重視與研究，其中植物精油的研究與應用蕞為廣泛。

　　在眾多植物精油種類(lèi)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為是疏水性精油組分直接作用于微生物的疏水性細胞膜，使細胞膜的流動(dòng)性增加，破壞膜結構，導致細胞內物質(zhì)滲漏和微生物的酶系統損傷。多項研究表明，丁香精油對革蘭氏陰性菌如大腸桿菌、沙門(mén)氏菌、宋內氏志賀氏菌，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(jiàn)，丁香精油對多種微生物具有較強的抑制作用。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——具有強有力的抗氧化能力和對枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、綠膿桿菌的抑制效果；迷迭香精油對枯草芽孢桿菌、金黃葡萄球菌、沙門(mén)氏菌也表現出有效的抑制生長(cháng)作用。

精油抗菌包裝體系及作用機理

　　植物精油應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(guò)流延或共擠制成抗菌薄膜，如此既可以避免高溫對精油的影響，亦可降低精油與食品自身發(fā)生反應降低活性的可能。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(lái)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(guò)微孔逐漸擴散至膜材表面，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。對于魚(yú)、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(yú)、肉制品受到氧氣、光、熱的影響，會(huì )發(fā)生酸敗反應，分解出醛、酸、酮類(lèi)化合物，進(jìn)而導致魚(yú)、肉品質(zhì)的變化，因此氧氣也是是魚(yú)、肉變質(zhì)的重要誘因。對于焙烤類(lèi)食品或干制果蔬，水蒸氣透過(guò)包裝過(guò)量滲入容易造成內容物的潮解和霉變，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)所表現的力學(xué)特征，包括拉伸強度、斷裂伸長(cháng)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)際應用中，表現為包材的柔韌性、抗硬物刺穿能力以及復合膜的層間牢度等，因而是決定包裝材料合理應用的主導因素。

　　而當精油應用于抗菌包裝系統時(shí)，除了關(guān)注其抗菌效果外，首要面對的是精油與包裝膜材料的相容性問(wèn)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，包裝系統將會(huì )面臨破損、泄漏的風(fēng)險。為了更為直觀(guān)的了解精油的加入對包裝膜材料物理性能的影響，筆者在同一試驗條件下做了兩組水蒸氣透過(guò)率和拉伸強度試驗。第(分隔符)一組測試對象為同厚度的添加丁香精油和未添加精油的LDPE薄膜，第二組測試對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：

測試項目及方法：

　　水蒸氣透過(guò)率，利用濟南蘭光紅外法水蒸氣透過(guò)率測試系統，參照GB/T 26253-2010進(jìn)行測試。將無(wú)褶皺、折痕、針孔、厚度均勻的試樣放置于測試腔，將其隔為兩腔，一側為低濕腔，另一側置有一定蒸餾水，為高濕腔。由于存在一定的濕度差，水蒸氣從高濕腔通過(guò)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，當試驗達到穩定狀態(tài)后，通過(guò)輸出的電信號計算試樣的水蒸氣透過(guò)率。

　　拉伸強度，利用XLW（EC）智能電子拉力試驗機，參照GB/T 1040-2006進(jìn)行測試。將試樣裁剪為15mm X 150mm長(cháng)條狀夾于儀器上下夾頭上，參設定測試速度為50mm/min，夾距為_(kāi)50mm。系統自動(dòng)測試試樣的拉伸強度。

測試結果:

表1. LDPE薄膜水蒸氣透過(guò)率和拉伸強度

　　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，可視為對照試樣。隨著(zhù)丁香精油質(zhì)量分數的逐漸增大，LDPE薄膜的拉伸強度發(fā)生了小幅度的上升，但水蒸氣透過(guò)率卻呈現了下降趨勢。這一現象可能是由于丁香精油中的活性物質(zhì)加強了薄膜分子間的作用力，使其拉伸強度有所提升。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(guò)的難度。

表2. 殼聚糖薄膜水蒸氣透過(guò)率和拉伸強度

　　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，可視為對照試樣。隨著(zhù)薰衣草精油的質(zhì)量分數的增加，薄膜的水蒸氣透過(guò)率仍呈現下降趨勢，意味著(zhù)薄膜對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結果不同的是，殼聚糖薄膜的拉伸強度也出現了下降趨勢。根據相關(guān)研究結果，這可能是由于精油加入后膜中的一部分氫鍵消失，膜的拉伸強度遭到弱化。

總結

　　精油的抗菌效果已經(jīng)過(guò)大量的科學(xué)實(shí)驗所證實(shí)，因此通過(guò)將精油添加至包裝系統中是現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(lái)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，但膜的機械性能變化卻存在不穩定性，這些因素制約著(zhù)精油包裝的應用，應成為未來(lái)精油包裝研究的重點(diǎn)之一。