精油抗菌包裝物理性能的變化解析

物理性能是包裝材料的基本性能，包括阻隔性、力學(xué)性能、厚度等，是保障包裝系統(tǒng)正常發(fā)揮保藏、保質(zhì)、抗菌等效果的前提。
阻隔性，即包裝材料阻隔氣體、水蒸氣的能力。對(duì)于魚、肉等新鮮肉制品食品，非常容易受到微生物的侵入和繁殖，分解蛋白質(zhì)、氨基酸等含氮物質(zhì)，發(fā)生腐，生成有毒物質(zhì)。此外，新鮮魚、肉制品受到氧氣、光、熱的影響，會(huì)發(fā)生酸敗反應(yīng)，分解出醛、酸、酮類化合物，進(jìn)而導(dǎo)致魚、肉品質(zhì)的變化，因此氧氣也是是魚、肉變質(zhì)的重要誘因。對(duì)于焙烤類食品或干制果蔬，水蒸氣透過包裝過量滲入容易造成內(nèi)容物的潮解和霉變，也會(huì)造成食品的品質(zhì)劣變。力學(xué)性能，是包裝材料在不同溫濕度條件下，承受各種外加載荷時(shí)所表現(xiàn)的力學(xué)特征，包括拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、剝離力、撕裂性能等。包裝材料力學(xué)性能的差異反映在實(shí)際應(yīng)用中，表現(xiàn)為包材的柔韌性、抗硬物刺穿能力以及復(fù)合膜的層間牢度等，因而是決定包裝材料合理應(yīng)用的主導(dǎo)因素。
而當(dāng)精油應(yīng)用于抗菌包裝系統(tǒng)時(shí)，除了關(guān)注其抗菌效果外，首要面對(duì)的是精油與包裝膜材料的相容性問題，即精油的添加是否會(huì)影響包裝膜材料的正常物理性能。否則，包裝系統(tǒng)將會(huì)面臨破損、泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。為了更為直觀的了解精油的加入對(duì)包裝膜材料物理性能的影響，筆者在同一試驗(yàn)條件下做了兩組水蒸氣透過率和拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)。測試對(duì)象為同厚度的添加丁香精油和未添加精油的LDPE薄膜，第二組測試對(duì)象為同厚度的添加薰衣草精油和未添加精油的殼聚糖薄膜。具體如下：
測試項(xiàng)目及方法：
水蒸氣透過率，利用紅外法水蒸氣透過率測試系統(tǒng)，參照GB/T 26253-2010進(jìn)行測試。將無褶皺、折痕、針孔、厚度均勻的試樣放置于測試腔，將其隔為兩腔，一側(cè)為低濕腔，另一側(cè)置有一定蒸餾水，為高濕腔。由于存在一定的濕度差，水蒸氣從高濕腔通過試樣滲透到低濕腔，由載氣傳送到紅外傳感器產(chǎn)生一定量的電信號(hào)，當(dāng)試驗(yàn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，通過輸出的電信號(hào)計(jì)算試樣的水蒸氣透過率。
拉伸強(qiáng)度，利用智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)，參照GB/T 1040-2006進(jìn)行測試。將試樣裁剪為15mm X 150mm長條狀?yuàn)A于儀器上下夾頭上，參設(shè)定測試速度為50mm/min，夾距為50mm。系統(tǒng)自動(dòng)測試試樣的拉伸強(qiáng)度。
測試結(jié)果：
表1. LDPE薄膜水蒸氣透過率和拉伸強(qiáng)度

表1中，試樣1丁香精油含量為0，即為未添加精油的LDPE薄膜，可視為對(duì)照試樣。隨著丁香精油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的逐漸增大，LDPE薄膜的拉伸強(qiáng)度發(fā)生了小幅度的上升，但水蒸氣透過率卻呈現(xiàn)了下降趨勢。這一現(xiàn)象可能是由于丁香精油中的活性物質(zhì)加強(qiáng)了薄膜分子間的作用力，使其拉伸強(qiáng)度有所提升。同時(shí)，分子鏈間更加緊密，在一定程度上增加了水分子通過的難度。
表2. 殼聚糖薄膜水蒸氣透過率和拉伸強(qiáng)度

表2中，試樣1薰衣草精油含量為0，即為未添加精油的殼聚糖薄膜，可視為對(duì)照試樣。隨著薰衣草精油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，薄膜的水蒸氣透過率仍呈現(xiàn)下降趨勢，意味著薄膜對(duì)水蒸氣的阻隔性能有所提升。但是，丁香精油薄膜試驗(yàn)結(jié)果不同的是，殼聚糖薄膜的拉伸強(qiáng)度也出現(xiàn)了下降趨勢。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，這可能是由于精油加入后膜中的一部分氫鍵消失，膜的拉伸強(qiáng)度遭到弱化。
精油的抗菌效果已經(jīng)過大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，因此通過將精油添加至包裝系統(tǒng)中是現(xiàn)代抗菌包裝的重要發(fā)展形式。但從包裝的物理性能角度來看，加入精油的包裝薄膜，其水蒸氣阻隔性在一定程度上得到提升，但膜的機(jī)械性能變化卻存在不穩(wěn)定性，這些因素制約著精油包裝的應(yīng)用，應(yīng)成為未來精油包裝研究的重點(diǎn)之一。