可食用包装专利技术分析

唐惠敏

（国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京 100160）

食品包装不仅可以对加工食品起到保护、保鲜的作用，同时也是品牌和产品核心信息的载体。随着食品加工行业的迅速发展，包装自身起到的作用越来越大，对包装材料的需求也越来越多。传统塑料和纸张材料在包装材料中占比相对较大，引发的环境问题也成为各界关注的焦点，如何减少包装材料对环境的污染已经成为急需解决的问题。2015年9月，联合国可持续发展峰会在纽约总部召开，联合国193个成员国在峰会上正式通过17个可持续发展目标[1]。艾伦麦克阿瑟基金会（Ellen MacArthur Foundation）新塑料经济理论[2]，正号召通过以下3个行动准则为环保尽一份力：①去除所有有问题和不必要的塑料；②通过创新，确保所需塑料是可回收的或者可堆肥的；③循环起来，将所用塑料留在经济贡献当中，而不是自然界。

利用可食用的包装材料取代不可降解塑料成为了目前研究的热点。本文对2003—2022年在中国申请的可食用包装专利进行了检索统计，并结合一些研究文献对可食用包装的技术发展进行了分析。

1 可食用包装简介

可食用包装通常包括可食用膜和可食用涂层两种工艺。干燥后的可食用膜厚度一般为50～250 μm，可食用膜可以用来直接包裹产品、制成包装袋或者用于产品之间的分隔。涂层指喷洒、涂布、浸渍在产品表面而形成的薄层，经过干燥形成产品的可食用包装。可食用膜和可食用涂层不仅可以提高材料阻气、阻水性能，还能通过提高机械、化学和抗微生物污染的性能来保护产品不被破坏，同时也有助于提高产品的感官表现，延长产品货架期。还可以通过在可食用膜和可食用涂层中添加活性成分，如维生素、矿物质和多酚等以赋予产品相应的保健功效。

可食用包装的原材料主要来自各种可再生资源，对环境友好，在使用时不用去除，使用后也不需要丢弃。目前，可食用包装的应用领域主要涉及香肠肠衣、软糖表面的熟化肠衣、花生糖或者糖葫芦表面的糯米纸、固体速溶汤的内包装以及蔬菜纸制备的包装等。

2 可食用包装组成及其专利申请

可食用包装至少由两部分组成，即生物聚合物基质和溶剂，其中生物聚合物基质可以形成内聚结构，溶剂通常是水。生物聚合物基质主要来自于生物材料中提取的淀粉、蛋白质、多糖和胶体，在配方中可以通过加入添加剂来改善产品的机械、功能、感官和营养特性。例如，通过增塑剂来改善材料柔韧性，通过抗氧化剂和抗菌剂来延长产品保质期，通过风味调节剂和着色剂来增强感官特性，通过添加益生元、维生素、矿物质等来强化营养特性[3]。

2.1 淀粉类

淀粉类可食用包装材料是以玉米淀粉、红薯粉、土豆粉、魔芋粉以及小麦粉等为主要原料，将淀粉成型剂与植物胶或动物胶黏剂按一定比例配制，再通过热压等方式加工制成包装薄膜或具有一定刚性的包装容器[4]。洪雁等[5]在CN104059248B中公开了一种通过在普通天然淀粉中添加亲水胶体CMC来改善淀粉基性能制成的可食用包装膜，该可食用膜具有良好的柔韧性，可取代采用直链淀粉制成的淀粉膜。张明[6]在CN105315506A中公开了一种可食用包装膜，将菊粉、木薯淀粉和茶多酚进行充分融合，在果胶、果糖和褐藻酸钠的共同作用下制备了可食用包装膜，该包装膜不仅降解速度快，还具有良好的抗拉伸强度、断裂伸长率和保水性。

2.2 蛋白质类

蛋白质类可食用包装性材料[4]是以蛋白质为基料，利用蛋白质的胶体性质，加入其他添加剂改变胶体的亲水性而制得的包装材料，多以薄膜形式存在。冷小京等[7]在CN101502295B中公开了一种利用生产干酪的副产品乳清液制成的可食用膜，将乳清液中的乳清蛋白变性处理后，与喷雾干燥后得到的含钙粒子和增塑剂混合制成含钙乳清蛋白食用膜，该可食用膜兼具良好的营养特性和成膜能力，还具有优良的阻氧和阻油性能。孟颖等[8]在CN110250286A中公开了一种腐竹膜的制备方法，豆类经打浆、加入谷氨酰胺转氨酶进行酶解、煮浆、恒温加热、揭膜、干燥及热处理制备腐竹膜，研究发现所获得的腐竹膜具有良好的机械性能及水分阻隔性能，可作为可食用包装材料使用。

2.3 多糖类

多糖类可食用包装材料是利用多糖的凝胶作用，以多糖为基料制得[4]。好时公司[9]在CN101146457B中公开了一种可食用薄膜包装袋，主要由羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素和保湿剂制成薄膜，并在加热和压力下密封成型，该可食用薄膜包装物在室温下具有稳定的性质。童群义等[10]在CN101096236B中公开了一种以普鲁兰多糖为成膜剂、海藻酸钠和羧甲基纤维素钠为辅助成膜剂制备成的可食用方便面辅料包装袋，该包装袋在热水中能快速溶解，在室温下具有良好的阻油、阻气和机械性能。何宛宸等[11]在CN111808333A中公开了一种高抗拉强度的复合多糖可食用膜，该可食用膜是在干基马铃薯淀粉和去离子水制作的马铃薯糊化淀粉中加入海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、琥珀酸酐调成糊浆，再使用超声仪进行超声处理、经模具成型而制成。黄怀明[12]在CN108976486A中公开了一种利用普鲁兰多糖制备的可食用包装膜，该可食用包装膜具有良好的隔氧性，可用于密封容易氧化变质的食品。

2.4 胶体类

胶体类可食用包装材料是以胶体为基料制得的可食用包装膜[4]。不同于传统的以胶原蛋白制成的肠衣，艾伯特·托马斯·米勒[13]在CN1076170C中公开了一种使用水样的明胶组合物制成的肠衣，该组合物中包含脱乙酰壳聚糖和/或羟丙基纤维素，以及可任选添加的交联剂、着色剂、调味剂、防腐剂和/或抗氧化剂。仇颖超等[14]在CN105348571A中公开了一种改性结冷胶可食用调料包装材料，该可食用调料包装材料由改性结冷胶与海藻酸钠混合膜原液制成，作为代替塑料的调料包装材料使用时，可以防止微生物引起的食品腐败变质，经水浸泡后可自行降解。郁迪等[15]在CN104844840A中公开了一种鱼皮复合可食用膜，以马面鲀鱼的副产品鱼皮为主要原料提炼明胶，再制备成明胶-壳聚糖纳米微球复合可食用膜，该可食用膜具有抗氧化活性和海藻风味，可应用于防止脂质抗氧化的食品包装。

2.5 复合类

复合类可食用包装材料是利用多种基材组合，采用不同的加工工艺制得的包装材料，其基材包括淀粉、蛋白质、多糖物质、胶体及其他必需的添加剂。袁超等[16]在CN111116949A中公开了一种具有慢消化特性的双酶改性复合可食用膜的制备方法，实验中采用α-淀粉酶和普鲁兰酶酶解玉米淀粉，然后与魔芋胶复合制成可食用包装膜，该可食用包装膜是一种具有良好阻隔性、机械性、成膜性的绿色天然可食用膜。焦晶晶等[17-18]在CN103224650A和CN103224651A中，章宇[19]在CN103224652A中分别公开了一种以淀粉、甘油和羧甲基纤维素钠或海藻酸钠等为原料制作的可食用方便面粉包、油包和蔬菜包的包装膜，结果表明该包装膜具有良好的机械性、阻油性、热封性和抗老化性能，可以直接投入方便面中使用，用热水冲泡即可食用。李硕等[20]在CN113974120A中公开了一种包裹油性风味料包的可食用包装，主要由明胶、甘油、普鲁兰多糖、海藻酸钠和三聚磷酸钠制成，该包装材料可食用、易溶解，能有效延长风味料的保质期。

2.6 增塑剂

可食用的薄膜和涂层脆性非常大，聚合物链之间由于氢键、疏水基团、二硫化物和静电作用，不方便加工，可以通过增塑剂增加聚合物之间的相互作用，有助于保持薄膜或涂层的完整性。不使用增塑剂制备的薄膜通常具有较高的硬度，且脆性较大，而增塑剂的使用提高了包装材料的拉伸性能和韧性，常用的食品级增塑剂有单糖、二糖或低聚糖、多元醇、脂质及其衍生物等。

2.7 抗菌剂

许庆龙等[21]在CN106810725A中公开了一种抗菌可食用包装纸的制备方法，是将可食性基材与天然抗菌剂ε-聚赖氨酸(盐)、壳聚糖和瓜尔胶共同作用制备成抗菌可食用包装纸，其具有良好的抗菌性和成膜性。朱敬萍等[22]在CN108894057B中公开了一种可抗菌防腐、环保无毒且不污染环境的可食性海藻食用包装纸，主要由膳食纤维层、蛋白液、抗菌防腐层以及食用包装纸制备而成。赵黎明等[23]在CN113402747A中公开了一种可食用抗菌包装膜的制备方法，是以壳聚糖与羧甲基纤维素为膜基质，添加维生素C、甘油、柠檬酸等抗氧化剂以及壳寡糖、香芹酚、儿茶酚等抗菌剂制备而成，能够有效提高可食用包装膜的耐用性及抗菌性。

2.8 抗光氧化剂

梁蓉等[24]在CN106750556A中公开了一种抗光氧化的可食用包装膜，通过改变成膜基质和天然色素的种类及比例，获得不同颜色及抗氧化能力的可食用包装膜材料，该包装膜在光照或避光条件下均表现出稳定的抗光氧化能力，可满足不同食品体系对抑制光氧化的需求。陈海霞等[25]在CN111234322A中公开了一种高抗氧化性可食用包装薄膜，该薄膜是将覆盆子醇提物制成混悬液，加入大孔树脂中经洗脱、减压浓缩得到大孔树脂洗脱物，再加入凝胶柱中经洗脱、减压浓缩干燥得到覆盆子鞣花单宁富集物，与低甲氧基果胶、塔拉胶混合溶解后加入氯化钙和甘油制成。

3 结语

随着食品加工业的迅猛发展以及对包装材料可持续性发展的迫切需求，用可食用包装材料替代不可降解的塑料具有广阔的应用前景。用于制作可食用包装材料的原材料中，有很多都是来自于生物材料，特别是一些粮食作物的副产品，因此发展可食用包装对于对减少粮食资源浪费也具有重要意义。可食用包装材料的机械性能、阻气和阻水性能、抗菌性能等仍是目前的研究热点，相信随着科研人员的不断努力以及技术的进一步提高，可食用包装的应用前景也会越来越好。希望通过本文的分析，为可食用包装今后的技术发展提供一定的借鉴。