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超高压处理对食品软包装材料性能的影响

摘 要:中低温杀菌中的超高压杀菌己被认为是目前国际上食品领域的高新技术,其产品得以最大限度的保持了食品的营养成分,开始为广大消费者所接受,此技术也己被应用于商业化的生产.本文综述了超高压的概念,用于超高压杀菌中食品预包装材料的选材,及杀菌后包装材料的阻隔性能及机械性能的变化,最后总结了对这方面的研究并提出了一个较新的探讨方向.

关键词:超高压杀菌 包装材料 阻隔性能 机械性能

超高压处理(HPP)己被认为是较新的食品保藏方法。食品经300～800MPa的高压处理后，能最大限度的保持食品的感官品质和营养成分， 而使食品的质量损失最小，获得更好的产品品质，而又延长了货架期。非热杀菌中的超高压处理，由于静压的均匀分布，亦能大量的减少食品原料的微生物，在相对低的温度下，高压也能使酶失活或达到灭酶的目的 。目前， 世界范围内己有多种食品用于商业化的超高压生产，如鳄梨调味酱、番茄酱、果酱、果汁和肉制品等，但主要还是在美国、欧洲和日本。液态或固态食品都能在包装前和包装后进行处理， 但预包装

比在超高压处理后包装更简单， 因为它不用控制精度不会差花费额外的费用对包装材料进行杀菌。通常将装好食品的包装袋放置在一个以水作为压力传质的高压容器内，对预包装的食品进行超高压处理。当然，除水以外，还可用其它的流体代替，只是由于水的方便性和良好的兼容性，用得更多 。

1 包装材料的选择

为保证食品和包装的完整性， 包装材料应有足够的韧性耐受力， 所以对食品的包装材料进行选择很重要。由于金属罐和玻璃瓶的不可逆性变形和容易破碎而不适用于超高压食品的包装，相似地，纸基包装材料由于它们的变形性也不能用于超高压食品的预包装 。

塑料软包装材料被广泛地应用于超高压食品的预包装， 良好的热封性能有利于保持随后再污染的发生。但由于包装袋的表面有闭合处，因此，泄漏通常发生在缝合处或是热封的区域。理论上，超高压处理并不会影响包装的完好性。然而，目前的研究己经显示， 超高压处理至少会改变软包装材料的一些结构性能。根据Le Chatalier的高压会影响化学反应的原则，在平衡条件下，随压力的增大，会使体积减小于1。但水即使在很高的压力下，体积的减小也是非常有限的。从包装的角度来说，这一点很重要。整个包装对压力的可逆性是超高压处理的关键。产品会依压力大小的不同，体积的减小会达到12％。包装应能经受住这样一个体积的变化，并在压力释放之后恢复到压力前的体积。因此，包装材料应有足够的柔软性和弹性去适应体积的变化，以防止不可逆变形的发生。基于以上的原因，软塑料由于具有弹性和能够恢复原状，最适合用于超高压处理食品的包装阐。当塑料和金属箔或无机涂层复合时， 条件的改变可能产生不可靠注浆机的结构变形。

尽管超高压是非热处理，但在高压下，分子之间的摩擦还是会产生足够的热， 能够升高食物— — 包装体系的温度。所以，绝热加热就发生在大部分的食品原料里，和食品的可压缩程度是成比例的。因为食品中都含有气体， 而气体是极易压缩的， 每增加100MPa的压力，食物的温度会上升2～3℃，具体的数值还会依食物的成分不同而异J 。

同样，温度的升高也会影响到包装，所以包装材料在经受超高压处理中，应能够耐受体积的减小和温度升高的双重作用；对于选定的聚合物材料，在超高压处理中，各种性能的变化应在聚合物能够发生可逆变形的范围内；压力一一温度变化所致的材料变化不应该影响到包装的阻隔性能、机械性能等的变化。

2 包装材料的阻隔性能的变化

Masuda等人l】 指出，柔软塑料包装材料的阻隔性能不会因为超高压处理而受到很大的影响。研究者对PP／EVOH／PP，OPP／EVOH／PE，PVDC+coated／OPP／CPP和PET／A1／CPP 的渗透性进行了研究，薄膜分别经过400、600MPa，lOmin的处理， 并在40℃，湿度为90％的条件下测试了水蒸汽的透过性。在温度为23℃ ， 湿度为90％ 的条件下测试了氧气的透过性，发现，超高压处理并没有改变包装材料最初对水蒸汽和氧气的阻隔性能。

Caner等人[61对复合包装膜PErr／Si0x／LDPE，PET／AI 0 LDPE，PET／PVDC／nylon／HDPE／PE，PE／ylon／EVOH／PE，PE／nvlorL／PE，Met—PE I1／EVA／LLDPE，PP／nylon／PP和PET／EVA／PET进行超高压处理后的阻隔性能的研究， 在45oC，600MPa和800MPa的压力下分别处理5、10、20min，后测试其O2、CO：和水蒸海参养殖汽的渗透值。结果显示，除了Met—PET膜外，经过超高压处理后， 其他膜的阻隔性能都没有发生显著的变化，Met—PET／EVA／LLDPE 的透过性增力Ⅱ了15％ ，尤为突出的是水蒸汽的透过性。

Lambert等人? 也评价了用重量约为1650磅6种不同薄膜复合而成的包装袋的透过性能。a为PA／，MDPE／，b为PA／LI_3)PE，c 为PA／PE，d 为PE I卯VDC／PE，e 为Surlyn,f为PA／PP／PE，里面分别装进25mL的食品摸拟物(蒸馏水，15％ 乙醇，3％ 乙醇， 橄榄油)。在室温下经200、350、500MPa的压力处理30rain， 结果显示，b、d、f的氧气透过性的变化稍偏离12％ ，a和e的氧气透过性分别增大了25％和16％ ，水蒸汽透过性的变化比氧气更大。也有人研究了高压处理后芳香化合物对薄膜的透过性，球状粒状物的转移效果，以及食品中化学成分的吸咐，包装材料中的单体分子向食品中的迁移。数据表明，其值都会因为不同处理参数而有所不同。

3 包装材料机械性能的变化

Mertens研究了超高压处理后的软包装薄膜的机械性能的变化，被测试的三种薄膜分别为LLDPE／EVA，EV0H／EVA／LLDPE和PET／A1／PP．在400MPa，60℃下处理30min，对它们进行拉伸强度和拉伸水泥设备率的测试，并跟对照样对比，发现经超高压处理后这些性能都没有发生变化。

Caned” 也评价了超高压对PET／SiOx／LDPE，PET／Al20yLDPE，PET／PVDC／nylon／HDPE／PE，PE／nylon／EVOH／PE，PE／nylon／PE，Met —PET／EVA／LLDPE／PP／nylon／PP和PET／EVA／PET袋的机械性能。袋内都装入水， 在45℃ ，600MPa和800MPa下分别处理5、l0、20min，测试的数据显示机械性能方面没有一个薄膜表现出有明显的变化， 但有一些会发生表面分层现象。如用SEM 和C-SAM 结构扫描发现一些薄膜发生了物理性的损坏，尤其是Met—PErr／EVA／LLDPE。

4 小结

这方面的研究虽然还并不塑料作为210世纪最伟大的发明多，但很重要，己初步的反映了超高压处理与塑料食品包装材料结构变化的关系。己证明软包装袋的结构能和八木天线高压处理中产生的机械力相适应， 超高压处理后包装材料的阻隔性能和机械性能虽有轻微的改变，但并不明显。阻隔性和机械性能是保证食品包装品质的最重要的参数，从而也给我们提供了一个思路，就是用常用的杀菌方法，如超高压、辐照杀菌、高温蒸煮等对包装材料性能的变化，会不会对食品的货架期有什么影响，这方面的研究目前仍无人做过。

丘苑新[1] 叶盛英[1] 徐尚和[2] 李征[1]

[1]华南农业大学食品学院[2]味可美（广州）食品有限公司