我国允许使用的食品包装材料比较多，由于塑料具有可塑性强、生产成本低、质量轻等特点在食品包装领域被广泛使用。大量的应用，使全世界每年产生的一次性塑料包装垃圾高达0.6亿t，而我国每年由塑料食品包装所产生的垃圾大约为280万t。塑料食品包装的使用极度浪费我国宝贵的石油资源，其废弃物也给环境保护带来了巨大的压力。目前，大量的塑料废弃物占据了我国本已贫瘠的土地资源，从而导致农作物产量下降，据统计，如果我国每亩土地塑料制品残留3.9kg，会导致大麦减产9%~10%、水稻减产8%~14%。同时，食品包装塑料在制备时会有单体或者分子量较低的物质出现，从而污染被包装的食品。另外，为了改善塑料的加工性能和使用性能，在其生产过程中也会加入稳定剂、抗静电剂、可塑剂等添加剂，它们在某些环境中会从包装材料向被包装的食品中迁移，危害消费者健康。故为了顺应世界对环境保护的潮流，对可降解及无毒包装的研究已经引起我国科研人员的高度重视，大力推广安全无毒的可生物降解食品包装材料已成为食品包装行业未来的发展趋势。
图表：生物降解食品包装材料
图表来源：公开资料整理
一、可生物降解食品包装塑料
可生物降解塑料是指在一定条件下，能被微生物本身或微生物的分泌物降解成低分子量物质的一种材料。美国食品药品管理局规定，除了生物降解塑料和极少的水降解塑料可用于食品包装领域外，其他的如光降解塑料或光、生物双降解塑料都未能满足作为食品包装材料的规定。可生物降解食品包装材料是以纤维素、蛋白质及多糖等可再生资源为原料，采用先进工艺和设备制备而来，具有降解性、安全性及选择通透性等特点。可生物降解食品包装材料主要包括可食性涂膜或内包装膜以及一次性外包装膜等。可生物降解塑料目前在糖果、瓶装水、酸奶、烘焙产品、新鲜果蔬及农副产品等领域被广泛使用。可生物降解食品包装材料不仅有利于解决环境污染问题，还能够避免由食品包装中有害物质迁移带来的安全性问题，对缓解我国资源短缺和环境恶化具有战略性意义。
二、可生物降解食品包装材料的研究进展
1、聚羟基脂肪酸酯（PHA）
PHA具有很好的生物可降解性、光学活性和热加工性，PHA的包装效果与其他可生物降解食品包装材料相比较为理想，是当前研究的热点。PHA具有优良的成膜性能，PHA单独或根据需要与其他材料复合可得到性能优良的包装薄膜。PHA广泛用于各种食品包装容器、生物降解食品包装薄膜等，但由于PHA成本较高、韧性和阻气性能较差的缺陷使其实际应用受限。
2、聚羟基丁酸酯（PHB）
PHB性能与聚丙烯相似，但PHB结晶度比聚丙烯高，故PHB物理性能较差，质硬而脆，耐冲击性差。但由于其具有生物降解性以及生物相容性，所以PHB具有较高的研究价值，常将PHB与聚乙烯醇、甲壳素及纤维素等其他可生物降解材料进行共混改性，以提高其力学性能。钱爽等将PHB与木质素酚进行共混并制备薄膜来提高PHB的力学性能，分析了木质素酚的用量及种类对力学性能的影响，并对PHB与木质素对甲酚复合膜的耐热性和吸水性进行分析，当木质素酚的添加量低于10%时，复合膜的性能最佳。
3、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）
PBS力学性能和耐热性能良好，可用于制备非常温使用的包装。PBS的加工性能很好，价格相对于PHB、PHA更为低廉。杨彪等将PBS与玉米淀粉直接湿法共混得到母粒，以甘油和水为增塑剂，用流延法制备PBS/淀粉薄膜。试验结果表明，增塑后的淀粉可在PBS基体中均匀分散，与淀粉的干法填充改性相比，其相容性得到明显改善，且薄膜的力学性能较好，能够满足食品包装使用的需求，并有效地降低了材料的成本。
4、聚碳酸亚丙酯（PPC）
参考观研天下发布《2018年中国生物降解食品包装材料行业分析报告-市场运营态势与发展前景研究》
PPC是一种脂肪族碳酸酯多元醇，本身无毒无害，具有良好的耐冲击性、阻水性以及半透明性。但PPC的机械性能相对较弱，低温寒冷条件下易变脆，高温炎热条件下易变柔软，这极大地制约了它在食品行业的应用[6,8]。王华山等用溶液铸膜工艺制备了纤维素/PPC复合膜，并对复合薄膜进行了表征和性能测试。研究表明：纤维素/PPC共混膜只发生了物理共混，其力学强度和透湿性在一定范围内随PPC含量的提高而提高，其中，当PPC的含量为30%时复合膜的力学强度最高，复合膜中PPC的含量为40%时透湿性能最好；复合膜的透气性则随着PPC含量的增加而降低，当但含量加到50%时，复合膜的透氧性能有所增加。
5、聚己内酯（PCL）
PCL是由不可再生原材料聚合得到的一种可生物降解材料。PCL具有良好的可加工性和耐性，熔点约为60℃。董俊秀等选用PCL与聚乳酸进行共混以改善包装用聚乳酸的韧性，并加入柠檬酸三丁酯对这两组分进行增容。通过溶液铸涂法制备不同含量的PCL/PLA共混薄膜，研究了PCL的加入对PLA包装薄膜结构以及性能的影响。结果表明：PCL的加入可提高PLA/PCL共混包装薄膜的相对结晶度，降低水蒸气和氧气的渗透性及透光率，其阻隔性能得到改善。
6、聚乳酸（PLA）
PLA是以乳酸为原料制备出的一种聚酯，可完全生物降解，环保，可回收，可堆肥，PLA薄膜具有较高的透明性，良好的阻隔性、加工成型性及力学性能。PLA目前已经被应用于食品包装及一次性餐具，还可将PLA吹塑成瓶用于包装水、汤和食用油等。李伟等用PLA薄膜包装西兰花，以PE薄膜包装和无包装为对照组，在20℃±3℃条件下研究PLA薄膜对西兰花的保鲜效果。试验结果表明：在三种包装情况在贮藏过程中，西兰花的叶绿素、VC含量均下降，但PLA组含量明显高于后两者，而过氧化物酶活性、相对电导率均上升，但PLA组明显低于后两者。可见，采用PLA组能抑制西兰花变黄，保持了西兰花的叶绿素、VC和可溶性固形物含量，并且降低了西兰花的POD活性。另外，PLA的气体选择透过性有助于在袋内形成低O2、高CO2贮藏环境，进而抑制西兰花的生命活动，减少有机物质的消耗，从而延长西兰花货架期。
7、聚乙烯醇（PVA）
PVA是一种主链仅通过C—C键相连的乙烯基聚合物，它具较好的黏度、溶解性、生物降解性、乳化性、分散力、拉伸强度及成膜性，PVA耐油、耐水以及溶剂，非常适合用于食品包装中。蒋硕等向PVA薄膜中添加抗菌剂制备PVA抗菌包装薄膜，对鳊鱼肉进行包装，贮藏温度为4℃±1℃。结果表明，PVA抗菌包装能延迟鳊鱼品质不良变化的发生，延缓鳊鱼白度、质构指标、持水率及感官的下降，降低鳊鱼pH、TBA值、TVB-N值以及菌落总数的增长。
8、淀粉
淀粉是一种天然可降解高分子材料，其降解性不受温度、湿度等外在环境影响，因其来源广泛、价格低、生长周期短，目前应用最为广泛。不论天然淀粉，还是改性淀粉，均在食品包装行业占据重要地位。淀粉薄膜具有较高的透明性，特别是较低的透氧率及对CO2的半透性，能够在降低生鲜食品呼吸强度、延长食品货架期方面起到极大作用。但淀粉薄膜由于具有亲水性较强、力学强度较差等缺陷，在实际应用中也受到了一定限制。
9、蛋白质
蛋白质是由20种氨基酸结合而形成的多肽化合物。多肽化合物几乎不能在自然环境下自发地（非酶地）降解，但是它们能够通过蛋白酶或肽酶而酶促降解。与合成膜相比，蛋白质膜的耐水性和机械强度较差，但其阻隔性优于普通多糖所形成的膜。不同种类的蛋白质，如大豆蛋白、玉米醇溶蛋白等被广泛用于制作食品的可食性内包装膜和可生物降解包装膜。
10、纤维素
纤维素是植物细胞壁的主要成分，具有良好的可降解性、生物相容性和安全性等特点[6,12]。高珊珊等利用不同种类的凝固浴，利用相转化的方法来制备氧气透过率较高的纤维素包装膜，并对包装膜的阻水性、阻气性以及力学性能进行比较。试验表明，应用醇类凝固浴能够使纤维素包装膜断面松散呈孔状，提高了纤维素包装膜的透氧性，其机械性能也有较大的提高。
11、壳聚糖
壳聚糖是一种碱性氨基类多糖，具有良好的抑菌作用和生物降解性，用它加工制备的包装材料具备良好的吸水性、化学稳定性、透气性、抗寒性及耐性等特性。壳聚糖基膜可分为可食品外直接涂膜以及食性食品包装膜，常作为食品内包装材料来对食品进行保鲜。
三、应用中面临的问题及发展趋势
由于材料的性能缺陷，导致食品包装膜的力学性能不足，多种材料形成的复合材料成为未来发展的趋势。如安胜男等通过在PHAs中添加植物纤维来制备复合材料，使材料的力学性能增强。另外，开发新型可用于食品包装的可生物降解材料也成为未来的发展趋势。运用纳米，开发纳米复合材料增强其机械强度、韧性和其他功能，研发聚氨基酸类的生物降解薄膜。如聚氨基酸类化合物中的聚谷氨酸（γ-PGA），它是自然界中微生物发酵产生的聚氨基酸。但由于在γ-PGA分子中有大量的亲水性羧基，其良好的水溶性导致这种材料制成的膜使用有一定的局限性，通常将γ-PGA与其他材料复合来提高它的性能，或使γ-PGA通过改性的方式来克服其水溶性。改性后的γ-PGA有非常适合做生物降解食品包装的优良性质。如果将γ-PGA与卤代烷反应，将其羧基部分酯化，得到相应的烷基γ-PGA，以得到强度、透明度、弹性均良好的膜。
可生物降解材料在食品包装领域受到越来越多的关注。虽然目前在总体上可生物降解食品包装材料还存在着价格较高、降解性能不易控制等问题有待解决，对材料降解性的评价国内也尚未做出标准，这使可生物降解食品包装材料课题的研发、推广、成果的鉴定等缺乏必要的依据。但相信随着高新技术的发展与应用，可生物降解食品包装材料存在的问题将逐步得到解决，使其应用前景更为广阔。
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