科技日報記者 孫越

在全球環保浪潮的推動下，一場靜悄悄的包裝革命正在食品工業領域悄然興起。日前，河南農業大學教授黃現青團隊研發了果蔬汁改性馬鈴薯淀粉基可食用包裝膜技術，為解決傳統塑料污染問題提供了創新方案。這不僅標志著我國在食品生物技術領域取得了重要進展，更為未來食品包裝的可持續發展開辟了新路徑。相關研究成果近日發表在國際食品領域期刊《食品包裝和保質期》上。

破解白色污染的綠色密鑰

在食品包裝行業，一組觸目驚心的數據揭示了傳統塑料的困境：2023年，全球包裝市場規模達1.17萬億美元，其中塑料占比超50%；我國包裝行業規模約為1670億美元，食品飲料軟包裝市場已達172.6億美元。這些看似繁榮的數字背后，是不可降解塑料引發的白色污染危機。

“不僅如此，塑料包裝尤其是與食品直接接觸的塑料包裝材料，如果存在潛在危害物，這些物質還會向接觸的食品基質中遷移，進而影響食品的品質和安全性，威脅人類健康。”黃現青說。

那么有沒有一種新型包裝材料可以避免塑料包裝材料的這些弊端呢？

團隊骨干成員、河南農業大學博士孫新玉說：“作為對人體無害且可直接食用的新型包裝材料，可食用包裝膜（EPFs）主要由食源性的天然多糖、蛋白質、脂質等生物聚合物構成。”與傳統塑料相比，EPFs的優勢體現在三個維度：在環保性能方面，EPFs具備完全生物降解特性，使用后可在自然環境中快速分解，從根源上避免了塑料污染；在功能特性上，這類材料不僅能維持食品水分活度、調控貯藏傳質過程，還可作為生物活性成分的輸送載體；更重要的是食源成分的包裝材料更加健康安全。

“全球科研界對EPFs的探索始于上世紀90年代，但EPFs真正迎來爆發式發展是在近五年。”黃現青介紹。數據顯示，可降解材料市場份額年增長率已達傳統塑料的3倍，其中食品包裝領域占比超過40%。這種轉變既源于各國環保政策的倒逼，也源于消費者環保意識的覺醒。

放眼全球，EPFs研發呈現百花齊放態勢。加拿大團隊開發的乳清蛋白基水溶膜已用于茶包生產，日本企業推出了海藻酸鈉基可食用壽司包裝膜，歐洲科研機構則致力于開發脂質基巧克力涂層膜……這些創新產品共同指向三大應用方向：方便食品內包裝、生鮮食品保鮮膜、功能性營養載體。

將食品延伸成為包裝

中國科學家也正在EPFs研發領域進行探索，黃現青團隊就是其中之一。

為尋求破解白色污染的綠色密鑰，團隊長期致力于開發食源生物聚合物基的EPFs，用于部分代替現有的塑料食品包裝，緩解塑料包裝帶來的白色污染問題。

黃現青說，日常食用的食物原料中存在大量的生物基聚合物，具有很好的成膜和凝膠特性，這給團隊帶來了啟發。

在河南農業大學的實驗室里，記者見到了用果蔬汁改性馬鈴薯淀粉基可食用包裝膜技術制成的薄膜。孫新玉介紹，他們選擇馬鈴薯淀粉作為成膜基質，基于三重考量：原料年產量超8000萬噸的產業基礎、淀粉特有的糊化凝膠特性，以及其作為主食成分的安全性優勢。

然而，純淀粉膜的脆性缺陷成為技術瓶頸。為攻克這一難題，團隊創造性地引入雙重改良方案：一方面，采用果蔬汁作為天然填料，既利用其中酚類物質增強抗氧化性，又通過色素成分實現視覺優化；另一方面，添加海藻酸鈉形成交聯網絡，使薄膜拉伸強度提高45%，水蒸氣阻隔性達到傳統塑料膜的85%。

黃現青介紹，這項技術的核心突破在于“澆鑄成膜法”工藝創新。科研人員通過精準控制糊化溫度和干燥條件，成功制備出厚度在0.05到0.10毫米之間的均勻薄膜，且厚度可以調控。相比傳統流延法，該工藝能耗降低30%，且無需復雜設備，特別適合現有食品企業的技術改造。

孫新玉說，與同類產品相比，該成果展現出獨特優勢：抗氧化性能超越市面上90%的合成保鮮膜，色彩選擇多達12種天然色系，成本僅為蛋白質基膜的1/3。更關鍵的是，其原料全部來自食品級組分，可直接應用于方便面調料包等即食產品內包裝，實現“包裝即食材”的顛覆性創新。

產業化需多學科協同創新

我國EPFs市場潛力巨大。僅方便食品調料包領域，年需求量就超過200億個。若將30%替換為EPFs，每年可減少塑料使用1.5萬噸。在生鮮領域，EPFs可延長草莓貨架期3至5天，減少20%的損耗。更長遠來看，EPFs或將成為“活性包裝”載體，搭載益生菌、維生素等營養組分。

但EPFs的產業化道路仍存技術鴻溝。“以我們的果蔬汁改性馬鈴薯淀粉基可食用包裝膜技術產業化為例，其存在三大挑戰：一是連續化生產工藝的適配問題，實驗室單次成膜需要24小時，而生產線要求每分鐘產出20米，生產效率亟待提升；二是機械性能需對標工業標準，目前成膜的拉伸強度僅達到聚乙烯膜的60%，尚難以滿足工業應用的需求；三是成本控制難題，當前成膜的成本為0.8元/平方米，需降至0.3元/平方米以下才能具有市場競爭力。”黃現青指出，這些難題的解決需要材料科學、食品工程、機械制造等多學科協同創新。

針對這些瓶頸，河南農業大學團隊已啟動產學研深度合作。他們正與設備制造商聯合開發輥壓式連續成膜裝置，嘗試通過微波預處理技術將干燥時間縮短至30分鐘，并探索淀粉納米晶增強技術以提升機械性能。“團隊成員到企業參觀了休閑食品加工的產業鏈條，學習了企業的包裝流程，希望能把我們的可食用包裝膜技術應用到生產實踐中去。我們的目標是三年內建成示范生產線，讓產品成本接近傳統塑料。”黃現青說。

在環保與發展的天平上，黃現青團隊研發的可食用包裝膜技術給出了“中國方案”。這項源自食品、回歸食品的創新，不僅承載著科研工作者的智慧，更寄托著人類對綠色未來的期待。當包裝不再是被丟棄的垃圾，而成為食品的有機組成部分，這場靜悄悄的綠色革命，正在重新定義人與自然的相處之道。