超高压作用下食品包装材料结构与性能的改变机制与稳定方法

通过研究超高压（High Pressure Processing, HPP）处理下聚合物包装材料微观形态改变、晶态结构、非晶态结构、相态之间的转化和分子取向等聚集态结构变化以及分子链化学键的断裂，分析HPP处理对机械性能、阻隔性能、热性能等包装性能的影响机制，特别是通过示踪法表征HPP处理下小分子化合物在聚合物包装材料内部的滞留与分布状况，定量研究HPP引起包装性能变化的可逆性（可恢复性），推测其分子运动历程和机理，建立HPP处理对聚合物包装材料的分子作用机制；明确包装内容物组分及其酸、碱、盐等因子、传压介质、储运条件对超高压下聚合物包装材料的结构与功能改变的影响规律。在此基础上，提出对HPP加工具有现实指导意义的聚合物包装材料性能参数标准，从食品包装学的角度形成对复杂食品体系HPP加工具有普遍指导意义的结论，同时为HPP专用包装材料的分子设计与成膜工艺提供理论依据。

超高压杀菌技术（HPP）是一种广泛应用于食品灭菌的非热加工技术，基于HPP的工作原理，处理食品需采用柔性材料进行预包装，柔性包装材料与外界环境形成屏障对食品起到保护作用。但在超高压处理条件下，包装材料的结构变化以及包装性能的变化决定着食品的最终质量。相比HPP杀菌及其对食品组分、品质的影响研究，对HPP处理前后与食品直接接触的包装材料的变化研究较少，且结果差异较大，目前尚未形成与HPP技术配套的包装理论与技术，更远远没有从食品包装学的角度得到对HPP加工具有普遍指导意义的结论。同时，关于HPP处理对包装材料的影响研究还未涉及包装内容物的食品组分、理化性质及传压介质等因素的影响，且关于HPP处理后包装材料在食品后续贮藏过程中变化的研究几乎尚属空白。因此，对包装材料在HPP作用下包装性能的研究尤为重要。.本项目主要研究超高压处理对包装材料性能影响及作用机理。研究结果表明: 压力、保压时间及存储时间对LDPE、PA6、CPP的热封性均未产生显著影响；除CPP外，LDPE、PA6、PET/PE、PA/PE经过超高压处理后拉伸强度明显增强；压力< 300MPa时LDPE的透湿性逐渐上升，压力>300MPa时LDPE的透湿性逐渐降低；压力>100MPa时，PA6的透湿性明显下降，但随压力增大透湿性下降的幅度并不明显，而CPP的透湿性随压力的增加而逐渐增大；CPP试样的熔融温度与熔融焓在HPP下均没有明显变化，而LDPE、PA6试样的熔融焓在HPP下均有升高，当存储24h后，两种材料的ΔH又有所恢复；经过HPP处理，对异丙基甲苯在LDPE和PA6中的渗透率分别降低约50%和58%，但随着存储时间的延长又逐渐恢复至常压下的渗透率。同时，研究发现在一定的贮藏周期内，高压处理可以较好的保持食品品质，超高压处理组的试样的变质速度明显低于对照组，如500MPa下PA/PE内三油酸甘油酯的酸价值降低了15%；当食品内容物为醇类时，压力、温度和内容物的浓度变化都会对LDPE和醇的相互作用产生影响，主要表现为：压力和温度的提高会使高聚物分子链段运动增强，导致低LDPE的结晶度变大，拉伸强度变大；而压力与氧气透过率的变化成反比，内容物为95%乙醇溶液的LDPE的氧气透过率要低于含10%乙醇溶液的低密度聚乙烯的氧气透过率；内容物的浓度浓度越大，不挥发物的总量越低，迁移量越小。