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天然抗菌材料与包装应用

来源：张顺淇 日期 ：2022-05-05 作者 ：张顺淇

在多年发展后, 因疫情缘故, 抗菌材料这两年又频繁出现在专业公众号与研讨会。抗菌材料是指自身具有杀灭或抑制微生物的材料, 有无机抗菌材料、有机抗菌材料、天然抗菌材料以及近年发展的抗菌石墨烯。关于抗菌机理, 除了国内外高效的研究报导外, 抗菌材料推广的企业也纷纷在不同媒体上作说明。例如银离子抗菌机理, 银离子穿透细胞壁进入胞内，与蛋白质结合反应、使其凝固，破坏细胞合成酶的活性而造成细胞的死亡。 而抗菌材料也已广泛应用在陶瓷、金属、塑料、化纤、涂料、皮革、纺织品等, 例如抗菌袜、抗菌建筑漆、抗菌不锈钢、抗菌切菜板。

 

在无机的抗菌材料中, 有一种全天然、非金属离子、耐高温的抗菌材料。即从无污染养殖的贝壳高温煅烧得到D95粒径为2um的高白度抗菌粉末。经一系列实验与专业第三方检测, 在薄膜、片材与涂料的应用上均可达99%以上的抗菌率。同时, 在卫生安全上也达到与人体直接接触无害的结果：无皮肤刺激性1、无溶出性2、无急性经口毒性3。此外, 在抗病毒的检测上, 对H1N1病毒有90%以上的结果。在防霉的检测上, 这个抗菌材料也有国标0-1级的防霉效果4。

 

其次, 把这个无机抗菌材料与植物性纤维混合并涂在水果上, 从图片(右边水果涂有抗菌涂层, 左边无)可看到抗菌涂层可延缓水果的腐坏5。此结果类似以色列公司开发涂层延长水果保存期6。此外, 此抗菌材料也运用在PP人造纤维, 使用抗菌人造纤维的布匹經检測可防止霉菌生长测试7。关于此天然抗菌材料的抗菌机理, 经由国内高校昆明理工的研究, 抗菌机理来自离子杀菌、活性氧杀菌与硷性环境的综合杀菌效果8。另, 因材料本身表面具有纳米的孔洞结构, 因此也不排除此材料具孔洞吸附的杀菌效果。

11.jpg

 

如前所述, 抗菌已成熟应用在陶瓷、金属、塑料、化纤、涂料、皮革、纺织品。抗菌材料如何应用在包装上？如果将抗菌材料使用在食品包装上, 首先要符合国标GB9685《食品安全国家标准食品接触材料及制品用添加剂使用标准》以及GB4806.1《食品安全国家标准食品接触材料及制品通用安全要求》。经检测, 此天然无机抗菌材料符合国家食品接触材料的标准。其次, 可思考将抗菌材料应用在下列的食品包装上。

1)      极短货架期的食品9, 例如便利店的面包蛋糕的货架期约在3-5天, 可使用具抗菌功能的包膜抑制细菌生长。

2)  冷链食品外包材, 例如塑膜, 纸盒。将食品包装最外层增加抗菌功能, 可降低消费者手感染的隐患。

3)      烘焙食品包装去除脱氧剂的应用。具高油脂烘焙食品包装通常具高阻隔性或是放置脱氧剂。长期接触空气会产生。但食品在整个生命周期中,可能会因包装的微孔产生发霉或变质。如增加包装的抗菌/防霉功能, 亦可降低食品变质的机率10。

 

此外, 抗菌材料应用在非食品直接包装如下

1)  衣物/鞋收纳袋（家用＆旅行用）, 除了抗菌外, 还可降低衣物发霉或减少行李箱中的衣鞋异味。当然, 也可做成抽取式防霉膜/布,降低鞋柜异味。

2)  快递外包装11或电商外包装, 例如在快递袋吹膜阶段就加入抗菌材料, 可提供快递袋的抗菌功能,降低人员在快递物流过程中受感染的隐患。

3)  纸盒抗菌涂层例如新冠自筛试剂,不仅可替代纸盒的复膜, 提升环保性, 也可增加抗菌功能。

 

上述的应用有针对趋势, 例如生活方式的改变（便利店＆烘焙业的兴起）或对生活品质高要求（如抗菌防霉）, 也有针对疫情后发生的传播现象（如冷冻食品与快递的包装）。此外, 也有针对近期经常使用自筛试剂包装。除了节约粮食的环保诉求, 这些抗菌材料的应用是从消费者的需求或是提升消费者体验/保护的方案。相信在后疫情时代, 抗菌材料不仅在包装上的应用会越来越广, 在其他消费场景的应用也会逐步增温, 例如注塑件12。

 

注

1)依2002版《消毒技术规范》评估

2)依GB  21551-2008家用与类似用途电器抗菌除菌净化功能通则评估

3)依2002版《消毒技术规范》评估

4)依GB/T  24128-2018防霉效果评估, 防霉等级分0-2级,  0级为霉菌完全不生长, 是防霉最高等级。另, 与专家交流过程中得知, 同一个银离子材料较难同时具备高抗菌率与高防霉效果。

5)何烈磐石科技 www.eco-shell-powder.com

6)以色列初创公司Sufresca

7)第三方检测单位依防霉AATCC30标准检测

8)昆明理工应用化学系张彬教授

9)根据报导, 日本罗森便利店一年报废食品高达4.4万吨食品。 如果以一个重100克的三角饭团来计算, 一年就有4.4亿个饭团报废。另, 2017年台湾便利店一天单店的极短保质期食品的平均报废金额高达400元人民币。

10)在原包膜为镀铝膜与脱氧剂的烘焙食品, 改成透明抗菌包膜, 烘焙食品的菌

落数通过实验室检测。

11)根据统计, 国内2018年快递塑料袋消耗超过120亿个。

12)经第三方检测, 此无机抗菌材料与各类塑料混合后的注塑件, 具有类似抗菌薄膜的抗菌效果。

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来源：张顺淇 日期 ：2022-05-05 作者 ：张顺淇

在多年发展后, 因疫情缘故, 抗菌材料这两年又频繁出现在专业公众号与研讨会。抗菌材料是指自身具有杀灭或抑制微生物的材料, 有无机抗菌材料、有机抗菌材料、天然抗菌材料以及近年发展的抗菌石墨烯。关于抗菌机理, 除了国内外高效的研究报导外, 抗菌材料推广的企业也纷纷在不同媒体上作说明。例如银离子抗菌机理, 银离子穿透细胞壁进入胞内，与蛋白质结合反应、使其凝固，破坏细胞合成酶的活性而造成细胞的死亡。 而抗菌材料也已广泛应用在陶瓷、金属、塑料、化纤、涂料、皮革、纺织品等, 例如抗菌袜、抗菌建筑漆、抗菌不锈钢、抗菌切菜板。

 

在无机的抗菌材料中, 有一种全天然、非金属离子、耐高温的抗菌材料。即从无污染养殖的贝壳高温煅烧得到D95粒径为2um的高白度抗菌粉末。经一系列实验与专业第三方检测, 在薄膜、片材与涂料的应用上均可达99%以上的抗菌率。同时, 在卫生安全上也达到与人体直接接触无害的结果：无皮肤刺激性1、无溶出性2、无急性经口毒性3。此外, 在抗病毒的检测上, 对H1N1病毒有90%以上的结果。在防霉的检测上, 这个抗菌材料也有国标0-1级的防霉效果4。

 

其次, 把这个无机抗菌材料与植物性纤维混合并涂在水果上, 从图片(右边水果涂有抗菌涂层, 左边无)可看到抗菌涂层可延缓水果的腐坏5。此结果类似以色列公司开发涂层延长水果保存期6。此外, 此抗菌材料也运用在PP人造纤维, 使用抗菌人造纤维的布匹經检測可防止霉菌生长测试7。关于此天然抗菌材料的抗菌机理, 经由国内高校昆明理工的研究, 抗菌机理来自离子杀菌、活性氧杀菌与硷性环境的综合杀菌效果8。另, 因材料本身表面具有纳米的孔洞结构, 因此也不排除此材料具孔洞吸附的杀菌效果。

11.jpg

 

如前所述, 抗菌已成熟应用在陶瓷、金属、塑料、化纤、涂料、皮革、纺织品。抗菌材料如何应用在包装上？如果将抗菌材料使用在食品包装上, 首先要符合国标GB9685《食品安全国家标准食品接触材料及制品用添加剂使用标准》以及GB4806.1《食品安全国家标准食品接触材料及制品通用安全要求》。经检测, 此天然无机抗菌材料符合国家食品接触材料的标准。其次, 可思考将抗菌材料应用在下列的食品包装上。

1)      极短货架期的食品9, 例如便利店的面包蛋糕的货架期约在3-5天, 可使用具抗菌功能的包膜抑制细菌生长。

2)  冷链食品外包材, 例如塑膜, 纸盒。将食品包装最外层增加抗菌功能, 可降低消费者手感染的隐患。

3)      烘焙食品包装去除脱氧剂的应用。具高油脂烘焙食品包装通常具高阻隔性或是放置脱氧剂。长期接触空气会产生。但食品在整个生命周期中,可能会因包装的微孔产生发霉或变质。如增加包装的抗菌/防霉功能, 亦可降低食品变质的机率10。

 

此外, 抗菌材料应用在非食品直接包装如下

1)  衣物/鞋收纳袋（家用＆旅行用）, 除了抗菌外, 还可降低衣物发霉或减少行李箱中的衣鞋异味。当然, 也可做成抽取式防霉膜/布,降低鞋柜异味。

2)  快递外包装11或电商外包装, 例如在快递袋吹膜阶段就加入抗菌材料, 可提供快递袋的抗菌功能,降低人员在快递物流过程中受感染的隐患。

3)  纸盒抗菌涂层例如新冠自筛试剂,不仅可替代纸盒的复膜, 提升环保性, 也可增加抗菌功能。

 

上述的应用有针对趋势, 例如生活方式的改变（便利店＆烘焙业的兴起）或对生活品质高要求（如抗菌防霉）, 也有针对疫情后发生的传播现象（如冷冻食品与快递的包装）。此外, 也有针对近期经常使用自筛试剂包装。除了节约粮食的环保诉求, 这些抗菌材料的应用是从消费者的需求或是提升消费者体验/保护的方案。相信在后疫情时代, 抗菌材料不仅在包装上的应用会越来越广, 在其他消费场景的应用也会逐步增温, 例如注塑件12。

 

注

1)依2002版《消毒技术规范》评估

2)依GB  21551-2008家用与类似用途电器抗菌除菌净化功能通则评估

3)依2002版《消毒技术规范》评估

4)依GB/T  24128-2018防霉效果评估, 防霉等级分0-2级,  0级为霉菌完全不生长, 是防霉最高等级。另, 与专家交流过程中得知, 同一个银离子材料较难同时具备高抗菌率与高防霉效果。

5)何烈磐石科技 www.eco-shell-powder.com

6)以色列初创公司Sufresca

7)第三方检测单位依防霉AATCC30标准检测

8)昆明理工应用化学系张彬教授

9)根据报导, 日本罗森便利店一年报废食品高达4.4万吨食品。 如果以一个重100克的三角饭团来计算, 一年就有4.4亿个饭团报废。另, 2017年台湾便利店一天单店的极短保质期食品的平均报废金额高达400元人民币。

10)在原包膜为镀铝膜与脱氧剂的烘焙食品, 改成透明抗菌包膜, 烘焙食品的菌

落数通过实验室检测。

11)根据统计, 国内2018年快递塑料袋消耗超过120亿个。

12)经第三方检测, 此无机抗菌材料与各类塑料混合后的注塑件, 具有类似抗菌薄膜的抗菌效果。

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