增塑剂在淀粉基新型包装材料及其食品界面的迁移调控研究

生物可降解食品包装材料是国际食品加工领域未来发展的新型包装材料。由于这类包装材料在其加工过程中添加一定量的非安全性增塑剂，并经常置于微波等电磁场环境中，因此，必须研究这类化学物质在新型包装材料及食品界面及其电磁场中的迁移规律及其实现可调控抑制的方法。本项目通过构建包埋乙基二甲酰胺等酰胺类增塑剂的淀粉基生物可降解食品包装材料，探讨所构建包装材料的聚集态结构和/或高分子链结构等的变化对该增塑剂积累、迁移以及在与模拟复杂食品体系中接触界面的运动和溶出等规律，并了解在微波等电磁场作用下对这些客观规律产生的变化情况；借助超分子理论和分子动力学模拟等方法，从分子、介观及宏观等多尺度阐述这类增塑剂分子在特定微环境中及其与食品体系接触界面的迁移传递的非Fick扩散模型，并基于增塑剂溶出量最小化原则，确定最适电磁场施加条件，建立淀粉基生物可降解包装材料安全使用的物理模型，确保这类新型食品包装材料的安全应用。

随着人们食品安全和环境保护等意识的不断提高，开发具有良好安全性和包装性能的环境友好型食品包装材料已成为当前食品包装领域的研究热点，基于可再生资源的 生物降解天然高分子包装也越来越受到关注，其中，以来源丰富、价格低廉的淀粉制备的淀粉基食品包装材料被认为是最具应用前景的新型包装之一。然而，增塑剂作为这类新型包装材料设计制造中必需的加工助剂，在包装材料与食品接触后，不可避免地向食品体系中迁移，导致食品包装结构性能改变而逐渐丧失对食品的保护功能。因此，本项目从抑制这些化学物质产生及迁移的新颖角度，以增塑剂迁移与淀粉基膜材内部微观结构、包装材料/食品体系界面结构以及微波等热加工过程参数等的相互影响为突破口，探讨在不同食品模拟体系、液态食品体系及微波等热加工过程中，淀粉基膜材内分子相互作用、结晶结构、微区有序聚集态结构等不同尺度结构的变化规律以及由此带来的对增塑剂迁移的影响，提出了增塑剂迁移与膜材微结构、膜材/食品界面结构的关系及其在热加工过程中变化的模型，掌握了在不同食品模拟体系及热加工过程中食品包装材料多尺度结构变化以及由此带来的增塑剂迁移变化的规律，为进一步实现抑制淀粉基生物降解食品包装材料中增塑剂迁移、合理设计及安全使用淀粉基食品包装材料提供了基础数据和理论参考。