物理阻隔是较为基础且常用的方式。通过选用具有紧密结构的包装材料,形成物理屏障,阻止微生物进入。例如,多层复合膜材料被广泛应用于食品包装。多层复合膜通常由不同功能的材料层组成,如外层一般采用强度高、耐磨的材料,保护内部结构;中间层则是具有良好阻隔性能的材料,像铝箔层可以有效阻挡氧气、水分以及微生物;内层使用与食品直接接触材料。这种多层结构相互配合,大大减少了微生物穿透包装袋的可能性。此外,一些高阻隔性塑料,如聚偏二氯乙烯(PVDC),本身分子结构紧密,对微生物有较好的阻隔效果,常被用于对保鲜要求较高的食品包装。
涂层技术也是提升微生物阻隔性能的重要途径。在包装材料表面涂覆具有抵抗或阻隔功能的涂层,能增强包装袋的防护能力。可涂覆天然抵抗物质,如壳聚糖,它具有一定的抵抗活性,涂覆在包装材料表面后,能压制微生物的生长和繁殖。还可涂覆纳米涂层,纳米材料因其独特的尺寸效应,能填充材料表面的微小孔隙,形成更致密的阻隔层,从而降低微生物渗透的概率。例如纳米二氧化硅涂层,不仅可以提高包装材料对微生物的阻隔性,还能改善材料的力学性能和化学稳定性。
气体调节技术则从微生物生存环境的角度出发。大多数微生物的生长繁殖需要氧气,通过改变包装袋内的气体组成,可以压制微生物的生长。常见的方法是采用真空包装或充气包装。真空包装将包装袋内的空气抽出,使微生物因缺乏氧气而难以生存和繁殖,常用于肉类、干货等食品包装。充气包装则是向包装袋内充入氮气、二氧化碳等气体,替代氧气。氮气是惰性气体,能起到保护食品、防止氧化的作用;二氧化碳具有抑菌效果,可压制大多数需氧菌和霉菌的生长。不同气体的比例会根据食品种类进行调整,以达到好的保鲜和抑菌效果。
此外,新型智能包装技术也在微生物阻隔方面崭露头角。一些包装材料能够通过颜色变化等方式,实时显示包装内部的微生物生长情况。当微生物数量达到一定程度,包装材料中的指示剂会发生颜色改变,提醒消费者食品可能已受到污染,不宜食用。这种技术虽然并非直接阻隔微生物,但能帮助消费者及时了解食品状态,间接减少因微生物污染导致的食品问题。