包装与风间的相互作用.doc

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1、包装与风味间的相互作用J.P.H.Linssen,R.W.G.vanWillige&M.Dekker,WageningenUniversity,荷兰8.1引言包装体系中各成分间的相互作用是指被包装的食品、包装材料与外部环境三者间的质量与能力交换。因此，食品与包装间的相互作用可以定义为“食品、包装与影响食品或包装的外部环境三者之间的相互作用”（Hotchkiss,1997）。包装体系中的质量传递过程通常是指渗透、迁移和吸收（图8.1）。渗透过程包含2个基本机制：通过包装膜的分子扩散和来自/进入内部/外部气体环境的吸收/解吸。迁移是指塑料包装

2、材料中的化合物释放到产品中去的过程（Hernandez&gavara，1999）。在研究相互作用时，首要问题就是化合物从聚合物包装材料向食品中的迁移，其原因在于，人们担心来自与聚合物包装材料（如单体、低聚物、溶剂）、添加剂（如增塑剂、色素、UV稳定剂、抗氧化剂）和油墨的渗滤溶解物有可能会危害人类的健康。另一个值得注意的问题就是，包装材料对产品中一些组分的吸收和吸附作用。产品组分向包装材料组织中的渗透会造成产品香气的损失、阻隔材料机械性能的变化以及产品感官品质的下降（Johansson，1993）。环境聚合物膜食品渗透的物质造成的后果⑴渗透

3、氧气⑴氧化水蒸气细菌的生长二氧化碳霉菌的生长其他气体异味⑵⑵脱水、脱酸迁移单体异味添加剂安全性问题吸收香气化合物香气的流失（吸附）油脂个别风味的不平衡有机酸包装的损坏色素图8.1食品、聚合物膜及环境间的相互作用引自NielsenandJagerstad，1994包装体系中组分迁移的基本驱动力是化学势能（Hernandez&gavara，1999）。我们通常认为，透过包装材料的质量传递是一个多级过程。首先，分子碰撞聚合物表面；接着它们被吸收并溶解到聚合物中。在聚合物薄膜里，分子“跳跃”或呈无规则的扩散，凭借分子自身的动能使它们从一个空位移动

4、到另一个空位，就像聚合物链在运动一样。分子的运动取决于聚合物膜内的空位或“洞”的多少，这些“洞”是因热量不均引起聚合物中大链段相互滑移而形成的。这种无规则扩散的结果，形成从接触高浓度或高渗透压的聚合物膜一侧向接触低浓度或低渗透压的聚合物膜一侧的绝对运动。最后一步是在薄膜下游表面的分子的解吸和蒸发作用（Singt&Heldman,1993）。吸收过程包含上述过程的前两步，也就是吸收和扩散，而渗透则包括全部3个步骤(Delassus，1997)。8.2影响风味吸收的因素随着聚合物包装材料越来越广泛地用于直接与食品相接触，我们必须考虑到产品与包

5、装材料的相容性。风味的吸收或风味物质的吸收是最重要的相容性问题之一。人们认知到塑料包装存在吸收香气的问题已经有很长时间（Johansson，1993），世界各国科研人员对风味的吸收现象进行了广泛的研究。这个问题非常复杂，已经证实有一些因素对于包装材料对风味物质的吸收程度有重要影响（Nielsen&Jagerstad，1994）。要理解风味化合物和聚合物包装材料之间的吸附作用，首先应了解风味物质和聚合材料的化学及物理结构方面的知识。塑料包装材料的特性是控制风味吸收量的最重要参数，而聚合物的特性又取决于它的化学本质、形态、配方（有添加剂的复合

6、物）、工艺，甚至还包括储藏方法和使用条件。重要参数是由化学结构决定的，如影响风味吸收的玻璃态转化温度、可结晶性和空穴就取决于所选择的聚合物。8.2.1玻璃态转化温度（Tg）图8.2显示的是一种无定形半晶质聚合物的众多参数之一弹性模量的变化。1010108106102104500200300400弹性模量E（N/m2）TgTm液态橡胶态玻璃态转化交联链融化温度玻璃态刚硬蠕变温度T(K)图8.2弹性模量随温度的变化情况图中还显示玻璃态转化情况和融化温度。引自Wesselingh和Krishna，2000。如图8.2中所示，在相变的地方有2个突

7、变。在低温时，聚合物刚硬易碎，犹如“玻璃”一般。当达到玻璃态转化温度Tg时，弹性模量急剧下降，而此时聚合物的许多其他参数只是稍有变化。在高于玻璃转化温度时，聚合物变得柔软，有弹性，犹如“橡胶”。在高温时，聚合物会融化形成一种黏性流体（Wesselingh&Krishna,2000）。我们知道的玻璃态聚合物有聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚碳酸酯（PC）和聚乙烯石脑油（PEN），它们的Tg都高于常温。在室温下，玻璃态聚合物的键链坚硬，对于低浓度风味物质的扩散系数很小。橡胶态聚合物，如聚烯烃类中的聚乙烯（PE）和聚丙烯塑料（PP），其Tg低

8、于常温。橡胶态聚合物对风味物质有较高的扩散系数，在这种结构中，能够很快达到稳态渗透（Giacin&Hernandez，1997）。除空穴较大的聚合物外，玻璃态转化温度较高的硬链化聚合物其渗透性