本文基于《Algal polysaccharides: structure, preparation and applications in food packaging》^[1]进行写作。

        当前，塑料污染问题逐渐成为仅次于气候变化的全球第二大焦点环境问题，给全球可持续发展带来极大挑战。我国是世界上最大的塑料生产国和消费国，以石油产品制成的合成塑料大量应用于食品包装行业，传统的塑料包装往往不具有回收性，无生物降解性，可重复使用性较差，导致塑料废物在垃圾填埋场和海洋中快速积累，造成严重的环境和健康问题。此外，微塑料和塑料中有毒的添加剂也会通过食物链进行积累。

        使用生物聚合物制作的生物可降解包装材料替代不可生物降解的石油基包装材料，能够减少环境污染。生物聚合物中，多糖具有含量丰富、成本低、无毒、可再生环境友好等特性。海藻多糖如卡拉胶、褐藻胶、琼胶、石莼多糖等具有抗病毒、抗菌、抗炎、抗氧化、抗肿瘤、调节免疫等生物活性，广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。同时海藻多糖成膜性好、有一定的机械强度、气体阻隔性能好，可用于开发生态友好型塑料包装，保证食品质量安全和微生物安全性。

        通常情况下，海藻多糖往往以多糖复合物的形式应用于食品包装材料中，多糖基聚合物的修饰方法有：多糖的化学修饰、加入天然或化学添加剂（如增塑剂、表面活性剂、抗褐变剂等）、与不同类型聚合物共混、多层膜的设计、加入纳米颗粒等。通过以上方法可得到多糖复合材料，用于开发新型食品包装。

        01可食用膜和涂层

        Thakur等人^[2]使用大米淀粉/ι-卡拉胶/硬脂酸/甘油/吐温20制作了一种具有强拉伸强度（116.5 N/m²）、适当溶解度（63.22%）和低水蒸气渗透率3.55×10^-11g·Pa^-1s^-1m^-1的可食用涂层，在水果表面形成可食用、具有保鲜作用的涂层。

        Peretto等人^[3]使用海藻酸钠/香芹酚/肉桂酸甲酯制作的可食用涂层，可以静电喷涂涂抹方法喷涂于新鲜草莓表面，与传统的非静电喷涂方法相比，可提高果实的硬度和其他机械性能，且具有较高的天然抗菌性能，更好的保证草莓的新鲜品质。

        02活性包装

        活性包装除了对外部条件提供惰性屏障外，还在食品保存和质量检测方面发挥重要作用。活性包装中的活性化合物可以去除食品或环境中的水分、二氧化碳、氧气、乙烯或具有抗菌、抗氧化、增香的效果。

图1 基于海藻多糖的活性包装食用薄膜和涂层^[1]

        由κ-和ι-卡拉胶、甘油和拉帕乔提取物制备的可食用膜具有良好的抗氧化活性，有助于延长果蔬的保质期^[4]。由琼胶和清酒乳杆菌细菌素制备的抗菌膜可代替凝乳奶酪包装传统的铝膜^[5]。将具有抗菌作用的金属纳米粒加入多糖复合膜中可显著提高抗菌效果，用普露兰/卡拉胶CuS纳米粒/D-柠檬烯开发的活性食品包装膜对食源性致病菌具有良好的抗菌活性^[6]。紫外光是促进食物老化和变质的主要因素。Yang等人^[7]通过将生物激发的多巴胺-黑色素固体纳米粒结合到海藻酸钠/聚乙烯醇膜中，开发了具有UV阻隔和隔热性能的活性膜。

        03智能包装

        智能包装可向消费者提供快速、无损、实时的包装食品质量和安全信息。

        其中，比色pH传感器膜是一种安全、无损检测的方法，可直观地评估食品储存期间的新鲜度。由ι-卡拉胶和天然混合染料开发的色度pH传感器膜在1.0-12.0的pH范围内显示出明显的颜色变化（红-紫-蓝-绿-黄），可用于检测食物的腐败程度^[8]。将树莓渣提取物加入果胶/海藻酸钠/黄原胶复合膜中制备的比色膜尤其在pH 5-10范围内表现出肉眼可见的粉红-红-棕-蓝-深绿色的颜色变化，用于检测富含蛋白质食品的新鲜度^[9]。

图2 智能包装和新鲜度指示器示意图^[1]

参考文献：

[1] Punniamoorthy Thiviya, Ashoka Gamage, Auradhi Liyanapathiranage, Madhubhashini akehelwala, R.S. Dassanayake, Asanga Manamperi, Othmane Merah, Sudhargar Mani, Janardhan Reddy Koduru, Terrence Madhujith, Algal polysaccharides: structure, preparation and applications in food packaging, Food Chemistry, 2022, 134903, ISSN 0308-8146.

[2] Thakur, R., Saberi, B., Pristijono, P., Golding, J., Stathopoulos, C., Scarlett, C., Bowyer, M., & Vuong, Q. (2016). Characterization of rice starch-ι-carrageenan biodegradable edible film. Effect of stearic acid on the film properties. International Journal of Biological Macromolecules, 93, 952–960.

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[4] Jancikova, S., Dordevic, D., Jamroz, E., Behalova, H., & Tremlova, B. (2020). Chemical and Physical Characteristics of Edible Films, Based on κ- and ι-Carrageenans with the Addition of Lapacho Tea Extract. Foods, 9(3), 357.

[5] Contessa, C. R., de Souza, N. B., Gonçalo, G. B., de Moura, C. M., da Rosa, G. S., & Moraes, C. C.(2021). Development of Active Packaging Based on Agar-Agar Incorporated with Bacteriocin of Lactobacillus sakei. Biomolecules, 11(12), 1869.

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[7] Yang, M., Li, L., Yu, S., Liu, J., & Shi, J. (2020). High performance of alginate/polyvinyl alcohol composite film based on natural original melanin nanoparticles used as food thermal insulating and UV–vis block. Carbohydrate Polymers, 233, 115884.

[8] Yang, J., Fan, Y., Cui, J., Yang, L., Su, H., Yang, P., & Pan, J. (2021). Colorimetric films based on pectin/sodium alginate/xanthan gum incorporated with raspberry pomace extract for monitoring protein-rich food freshness. International Journal of Biological Macromolecules, 185, 959–965.

[9] Avila, L. B., Barreto, E. R. C., Moraes, C. C., Morais, M. M., & Rosa, G. S. da. (2022). Promising New Material for Food Packaging: An Active and Intelligent Carrageenan Film with Natural Jaboticaba Additive. Foods, 11(6), 792.

作者：邵萌

审核：吕友晶，李全才