聚乳酸在食品包装材料中的应用

聚乳酸在食品包装材料中的应用《聚乳酸在食品包装材料中的应用》——从台湾塑化剂风波引出的思考【摘要】:聚乳酸作为一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源所提出的淀粉原料制成。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料，最重要是对人体无害，所以在食品包装材料方面有很好的应用前景。本文将对聚乳酸在食品包装材料方面的应用做一个简要的介绍【关键词】：聚乳酸包装材料可降解性应用【Abstract】:Polylacticacidasanewkindofbiodegradablematerial,theuseofstarchrawmaterialsmadefromrenewableplantresources.ItsgoodbiodegradabilityafterusecanbeOrganismsthatdegradationofnature,theresultingcarbondioxideandwater,donotpollutetheenvironment,whichisveryfavorabletotheprotectionoftheenvironmentisrecognizedandenvironment-friendlymaterials,themostimportantthingisnotharmfultohumans,soagoodprospectofapplicationinfoodpackagingmaterials.【Keywords】:PolylacticacidPackagingmaterialsBiodegradableApplication引言由于去年台湾的塑化剂风波，人们越来越关注各种食品的包装材料的安全问题。对食品包装材料的安全问题的思考，让人们对安全、环保的包装材料越加重视。聚乳酸作为一种对保护环境非常有利、对人体无害的新型材料。其在食品包装材料方面的应用前景非常广阔。1.聚乳酸的定义及特性聚乳酸在食品包装材料中的应用聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。[1]聚乳酸（PLA）除了有生物可降解塑料的基本的特性外，还具备有自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。聚乳酸（PLA）具有最良好的抗拉强度及延展度，聚乳酸也可以各种普通加工方式生产，例如：熔化挤出成型，射出成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型，与目前广泛所使用的聚合物有类似的成形条件，此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。如此，聚乳酸就可以应各不同业界的需求，制成各式各样的应用产品。聚乳酸（PLA）薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧二碳性，它也具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及卫生的疑虑，然而，聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。[2-3]当焚化聚乳酸（PLA）时，其燃烧热值与焚化纸类相同，是焚化传统塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸绝对不会释放出氮化物、硫化物等有毒气体。人体也含有以单体形态存在的乳酸，这就表示了这种分解性产品具有的安全性。2.聚乳酸的制备2.1.以葡萄糖为原料发酵法制备乳酸单体2.2乳酸直接聚合法原理聚乳酸在食品包装材料中的应用乳酸的聚合一直有直接和间接聚合法，直接聚合法制得平均分子量在1万以下的低聚乳酸，机械强度较低，不能作塑料材料使用，近年直接聚合法有新的进展。日本能制备平均分子量30万的聚乳酸。2.3聚乳酸的间接合成原理先将乳酸转化为丙交酯，然后丙交酯开环聚合，可得高分子量的聚乳酸（平均分子量40万）。3.聚乳酸的应用聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，光华伟业开发的聚乳酸（PLA）还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。3.1.聚乳酸在食品包装材料方面的应用聚乳酸（PLA）用作食品包装材料有其独特的优势，其完全可以替代传统的包装材料，而且其独特的环保性让其在包装材料的未来发展中占有重要的一席。PLA材料具有光洁的表面和高度的透明度，因此可以在食品包装应用领域同聚苯乙烯和PET竞争。PLA目前已经应用于如水果蔬菜、鸡蛋、熟食和烘烤食品的硬包装。PLA薄膜正在用于三明治、饼干和鲜花等商品的包装上。还有将PLA吹塑成瓶子用于包装水、汤、食品和食用油等方面的应用。[4-7]聚乳酸在食品包装材料中的应用4.聚乳酸包装材料的优势聚乳酸是利用有机酸乳酸为原料生产的新型聚酯材料，具有胜于现有塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料的优点，被产业界定为新世纪最有发展前途的新型包装材料，是环保包装材料的一颗明星，在未来将有望代替聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料用于塑料制品包装等方面，应用前景十分广阔。由于聚乳酸的基本原料乳酸是人体固有的生理物质之一，对人体无毒无害。因此，作为一种重要原料，聚乳酸可像聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等热塑性塑料那样加工成各种下游产品，包括薄膜、包装袋、包装盒、食品容器、一次性快餐盒、饮料用瓶、低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等等包装材料。聚乳酸有良好的机械性能及物理性能，适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便。可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒。聚乳酸有良好的防潮、耐油脂和密闭性。在常温下性能稳定，但在温度高于55℃或富氧及微生物的作用下会自动分解。使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利。聚乳酸的分解分成两个阶段：首先是纯化学水解成乳酸单体，然后乳酸单体在微生物的作用下分解成二氧化碳和水。聚乳酸制成的食品杯只需60天就可以完全分解，真正达到了生态和经济双重效应。[8-10]4.1.诸多农副产品可制取聚乳酸聚乳酸生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料，目前美、法、日等国家已开发利用玉米、甘蔗、甜菜、土豆等农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸。美国一家公司用玉米制造生物降解塑料的工艺过程如下：首先把玉米磨成粉，分离出淀粉，再从淀粉中提取出原始的葡萄糖。再用乳酸杆菌厌氧发酵，发酵过程用液碱中和生成乳酸，发酵液经净化后，用电渗析工艺，制成纯度达99．5％的l-乳酸。再把提取出来的乳酸制成最终的聚合物——聚乳酸。全球每年达6亿吨的玉米产量，使它成为了生物降解塑料的首选原料聚乳酸在食品包装材料中的应用2004年4月29日，法国达诺内奶制品公司制造出一种从甜菜中提取乳酸制成的酸奶盒和杯子。这种生乳酸，也可利用工业制糖工序的下脚料贫糖液来生产聚乳酸，生产成本大幅度下降。掺入矿物质后便成为一态盒(杯)的基本原料是甜菜，先分解成单糖，发酵生产乳酸，再用化学方法将乳酸聚合为聚种轻型、坚固的材料。[11]5.总结与展望聚乳酸生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料，我国是个农业大国，每年都有许多玉米、小麦等可作为聚乳酸的生产原料。有些作物的杆径还可以废物利用，让其发挥作用。聚乳酸作为一种环境友好型材料，具有很好的可降解性，最后只生成二氧化碳和水对环境没有危害。而且聚乳酸（PLA）薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧二碳性，它也具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及卫生的疑虑，然而，聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。我国是一个塑料袋使用大国，每年都会产生许多“白色污染”，聚乳酸材料作为一种可降解材料，它的大规模应用有助于减少环境污染。但现今还有一些缺点使它难以大规模生产、应用。今后聚乳酸的发展方向是如何进行大规模化生产及降低其成本。参考文献[1]PenaMA,GomezJP,FierroJLG.Appl.Catal.A,1996,144:7—57[2]ApplebyAJ.科学(中译本),1999,10:34—39[3]ChristopherKD.科学(中译本),1999,10:45—49[4]王艳辉(WangYH),王树东(WangSD),吴迪镛(WuDY).环境科学进展(ProgressinEnvironmentalScience),1999,1:73—77[5]FishtikI,AlexanderA,DattaR,etal.Int.J.HydrogenEnergy,2000,25(1):31—45[6]MarinoFJ,CerrellaEG,DuhaldeS,etal.Int.J.Hy-drogenEnergy,1998,23(12):1095—1101[7]FreniS,MaggioG.Int.J.EnergyRes.,1997,21:253[8]MaggioG,FreniS,CavallaroS.J.PowerSources,1998,74:17—23[9]IoannidesT.J.PowerSources,2001,92:17—25[10]席靖宇(XiJY),王志飞(WangZF),吕功煊(LuGX).物理化学学报(ActaPhysico-ChimicaSinica),2001,17(7):655—658[11]XiJY,WangZF,LuGX.Appl.Catal.A,2002,225:77—86