活性包裝在肉產品中的研究及應用現狀

李歡

摘 要：隨著現代材料和生物科學技術的不斷發展，活性包裝應時而生。活性包裝通過改變包裝環境來保持或改善包裝內容物的特性，延長貨架期，提高安全性和食品感官性狀。為了對肉產品活性包裝有一個更清晰明確的認識，本文對其進行功能分類、闡述各類優劣特征、并進一步呈現各類發展應用現狀。結果表明：除異味保香型包裝并未投入太多研究；環糊精因其特有的空腔結構，在肉產品活性包裝方面將大有應用前景；肉產品活性包裝的發展更趨于生態環保性。

關鍵詞：活性包裝；肉產品；研究現狀；生態環保性

Abstract： Active packaging technology continues to emerge from the development of modern material science and biotechnology. Active packaging can extend the shelf life of foods contained therein by changing the interior environment to maintain or even improve their properties， thereby enhancing their safety and sensory attributes. This paper provides a clear and definitive understanding of active packaging for meat products by describing classification by functions and the advantages and shortcomings of various classes as well as reviewing the current status of their development and application. From this review conclusions are drawn as follows： scarce attention has been paid to odor-removing aroma-holding packaging； cyclodextrin will have promising applications in active packaging for meat products due to its special cavity structure； and the future development of active packaging for meat products tends to be more eco-friendly.

Key words： active packaging； meat product； research status； eco-friendly

中圖分類號：TQ050.4 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2013）12-0023-05

隨著人們對肉產品質量安全意識的不斷提高，利用科學材料與生物技術包裝肉類制品，使其營養流失小、保障安全，已成為食品包裝界關注的焦點。活性包裝的誕生提高了肉產品的質量安全性、健康性，同時又控制了食品包裝帶來的污染。

活性包裝技術是結合先進的食品包裝和材料科學技術，通過調節包裝材料與包裝內部氣體及食品之間的相互作用，最大程度地保持包裝食品品質或改善食品安全性，有效地延長商品貨架期的一種新型包裝技術。

活性包裝系統主要有2種形式：一是先將活性物質裝于特制小袋中，再與食品一同于包裝中，發揮其作用；二是將活性物質直接通過共混、填充或涂覆等方式融入包裝材料的體系中（薄膜、瓶蓋、襯墊等），再緩慢釋放起作用[1]。目前用于肉產品的活性包裝主要包括以下功能：脫/抑氧、抗菌、除味保香、控水等。本文按照肉產品活性包裝的功能分類，從其定義、特性及研究應用現狀來分別述析。

1 應用于肉產品的活性包裝

1.1 脫/抑氧活性包裝

1.1.1 脫氧活性包裝

脫氧活性包裝主要指在密封包裝容器內，加入脫氧劑，通過與氧氣相互作用，來降低包裝環境中的氧氣濃度，使食品在低氧條件下保存的一種包裝形式[2]。封入脫氧劑包裝常與真空或充氣包裝結合使用，能有效彌補充氮包裝氣體置換率低的缺陷，且效果更佳[3]。

在肉產品包裝中，高含氧量不僅會加速微生物生長繁殖，而且會導致肉產品氧化變色，使其食品安全性及商品價值都受到直接損害。脫氧活性包裝則能通過化學脫氧技術，控制酶褐變及抑制需氧微生物的生長繁殖，有效地保持其營養和風味，同時，抑制肌紅蛋白的氧化，起到脫氧護色的作用[4]。目前通常使用的脫氧劑有鐵粉系列、酶類如乙醇氧化酶、葡萄糖氧化酶等。

1.1.2 抑氧活性包裝

CO2具有抑氧作用，可以通過抑制肉禽表面微生物的呼吸作用，來抑制其生長繁殖。但由于CO2對塑料薄膜的透過率是O2的3～5倍，包裝內大部分CO2易穿透薄膜流失。抑氧活性包裝通過注入CO2釋放或生成劑來維持包裝內較高的CO2濃度，一般CO2的體積分數在10%～80%有利于保持肉產品（尤其是高度易腐肉）的良好品質，抑制微生物生長繁殖，降低pH值，延長貨架期[5]。

能產生CO2的體系有很多，如亞硫酸鹽系脫氧劑與碳酸氫鈉混合體系等[6]。

1.2 抗菌活性包裝

抗菌包裝是將抗菌劑以小包、膜或涂層的形式加入到一種或幾種高聚物包裝材料內。在食品貯藏運銷過程中，抗菌劑透過包裝物釋放到食品表面，直接接觸細菌，抑制其生長繁殖甚至殺滅它，進而延長食品的貨架期[7]。抗菌包裝根據作用方式可分為固化型、吸收型和釋放型。根據其來源可分為天然抗菌劑、無機抗菌劑和有機抗菌劑。

對于肉產品來說，其表面很容易受微生物污染，從而加速腐敗并影響感官品質。使用抗菌劑活性包裝，能有效抑制甚至殺死肉產品表面微生物，提高食品安全性。目前，國際上主要使用乙醇、耐高溫的銀鋅無機抗菌劑等釋放型抗菌劑來抑制有害菌的生長繁殖，乙醇對霉菌、酵母菌和細菌生長繁殖具有明顯抑制作用，常使用Freund乙醇釋放劑[8]。

1.3 控水活性包裝

肉產品的包裝在流通過程中對干燥是很敏感的，一般包裝材料會散失過多的水分，過高的水分活度會加速微生物生長繁殖，造成肉產品快速腐敗，縮短其貨架期及降低其食用價值。干燥劑有降低水分活度、抑制霉菌、酵母和腐敗菌的生長等作用。目前，可通過選擇水分透過率適當的包裝材料或放入裝有水分控制劑的小包，在肉產品附近形成合理的相對濕度來解決這一問題。除此之外，也通過在包裝材料中融入吸水物質來控制食品的包裝環境[5]。

1.4 除異味保香活性包裝

食品的氣味和香味與包裝之間的互相作用非常重要，但是一般的包裝材料會使人們所需風味物質透過包裝材料散失掉，食品的香味、口感和外觀發生改變。而且有的肉產品會產生難聞的異味，如魚肉蛋白形成的胺，肉類中的脂肪和油脂氧化后形成的醛，這些異味都會使其發生變質并嚴重影響其感官。除異味保香活性包裝則能除去難聞的胺類及醛類異味等，目前，一種含鐵鹽和有機酸的包裝已得到使用，能將胺氧化，使食品保持良好的氣味和風味，延長其貨架期[9]。在包裝材料內加入具有空腔結構（可包合香味物質）的物質也亟待研究。

1.5 其他類型的活性包裝

1.5.1 納米包裝技術

納米材料已成為近年來最熱門的研究領域，有其特殊的力學、熱學、光學、磁性、化學等性質，用于食品包裝的納米復合高分子材料具有排列緊密有序的微觀結構。它在肉產品等食品包裝工業中已得到廣泛使用[2]。用添加0.1%～0.5%納米TiO2制成的塑料薄膜來包裝肉產品，在防止肉品被紫外線破壞的同時，又能使其保持新鮮。采用納米復合技術制成的新型包裝材料聚酶銨-6塑料（NPA6）與傳統的尼龍塑料相比，具有更多的先進性[10]。

1.5.2 抗氧化劑活性包裝

抗氧化劑是一種必不可少的食品添加劑，能阻止或延緩油脂的自動氧化，防止食品在貯藏中因氧化導致的營養破壞、變色等現象，提高其商品價值，延長貨架期。抗氧化劑活性包裝主要是將一種或多種天然（蜂膠、茶多酚、迷迭香提取物等）或人工抗氧化劑融合到聚丙烯薄膜中，防止肉品氧化腐敗的包裝形式[11]。其中復合抗氧化劑活性包裝對冷卻肉的保鮮效果更佳，不僅提高了其保鮮度，而且有效延長其保鮮時間[12]，是一種優良的包裝材料。抗氧化劑活性包裝如與其他活性包裝聯合使用，其效果會更好。另外，一些天然物質可同時起到抗氧和抗菌的作用。

2 各活性包裝的優缺點分析

2.1 脫氧或抑氧活性包裝

2.1.1 脫氧活性包裝

脫氧劑能夠通過清除氧以減弱新陳代謝，降低氧化腐敗，抑制活性色素和維生素氧化，控制酶的褐變以及抑制需氧微生物生長，從而保持肉類的品質，并且其在肉產品的保鮮方面也具有除氧護色的作用。

2.1.2 抑氧活性包裝

在肉產品的保藏中，能抑制肉產品表面需氧菌的生長，促進二氧化碳釋放材料釋放CO2。二氧化碳生成劑可以和脫氧包裝結合，避免脫氧包裝引起的包裝坍塌情況的發生[13]。

2.2 抗菌包裝（抗菌防腐釋放劑）

鮮肉的表面易受微生物侵染，高溫加熱、干制、鹽腌、冷凍和冷藏等方法并不適于其保藏，而直接將抗菌劑添加于肉品表面又容易產生負面效果：抗菌劑會快速向肉品內部擴散而被中和失去作用，并且可能會導致肉品品質改變。使用抗菌活性包裝能夠克服這些缺點，從而在肉產品的保藏中取得更好的效果。與其他抗菌方法結合使用，效果加倍，如和輻照殺菌結合，食品表面的微生物受到抗菌物質的抑制，易對輻照敏感，此時采用較低劑量的照射，即可起到殺菌作用[16]。

2.3 控水活性包裝（潮氣吸收劑）

水分活度過高會促進微生物的生長繁殖，進而加速肉產品的腐敗，因此需要控水活性包裝來保持肉產品中的水分活度[5]。此類活性包裝大多以干燥劑為主要吸濕材料，干燥劑分為無機干燥劑和有機干燥劑兩類。

把控水材料融入到肉產品包裝材料中能夠防止干燥袋破裂帶來的中毒。部分新型控水活性包裝可防止因傳統干燥劑造成的吸濕速度過快而造成食品嚴重脫水[17]的弊端。

2.4 除異味保香活性包裝

目前這種活性包裝研究很少，用于肉類的發展方向上更是少之又少。

2.5 其他

2.5.1 納米包裝材料

近年來，納米包裝材料已成為食品行業中肉產品保鮮技術中熱門的研究領域，其優點有：1）具有顯著的抗菌特性，且抗菌持續時間長， 穩定性高[4]；2）納米TiO2粉體可以有效地屏蔽紫外線， 抑制肉產品因氧化而導致的變色作用[15]；3）納米材料能阻止微小有機體進入肉產品。在可塑性、阻隔性、穩定性、抗菌性、保鮮性方面比傳統材料顯示出更大的優越性[14]；4）催化促進作用：純天然的基礎包裝材料在納米技術的改造下，能夠發揮出更大的殺菌效果，一旦遇到水，便會對細菌發揮更強的殺傷力；5）吸附能力、滲透力很強，多次洗滌后仍有較強的抗菌能力。但是其制造成本高，一般應用于高端產品的包裝，不適合普通肉產品的包裝[18]。

2.5.2 乙醇釋放劑

乙醇能抑制霉菌和病原體生長，用其包裝某些新鮮肉產品（如鮮肉、鮮魚、禽類等產品），乙醇蒸氣可抑制10 種不同霉菌、15種細菌及3 種致腐敗菌的生長，使保存期延長5～20倍。但是乙醇釋放劑可能給食品帶來異味，影響食品風味[19]。各類活性包裝優缺點見表1。

3 活性包裝在肉產品的研究與應用

活性包裝技術具有高端的技術先進性及驚艷的呈現效果，近幾年以來被日本、美國、西歐等國家廣泛研究和發展，我國相關學者和企業也在著手這一領域的研制與開發（表2）。

3.1 脫氧或抑氧型

包裝內的氧氣能加速肉產品氧化，促使大多數細菌生長繁殖進而肉類變質。脫氧包裝技術有效解決了這個問題，并且克服了機械除氧（氣體置換或真空包裝等）不徹底的缺點，使包裝內氧氣體積分數降至0.01%，保證了肉產品的品質，有效延長其貨架期。

傳統的氧氣吸收體系是利用化學方法使鐵粉氧化（1977年發明）或是利用酶來吸收氧氣，有被消費者誤食可能性及氧化不穩定。2000年瑞士汽巴公司/Ciba利用Shelfplus O2系列抑氧劑生產出Combitherm 23115/408牌號薄膜等多層吸氧薄膜，這種薄膜由外到內依次：印刷層、被動阻隔層、主動吸氧層、食品接觸層。阻隔層可阻止外界氧進入，吸氧層可經食品接觸層清除包裝內的氧氣，最適合用在包裝物內濕度飽和的環境中。類似于除氧劑，利用CO2抑氧也不失為一種好發展方向。法國Codimer公司研發的Verifrais將亞硫酸鹽脫氧劑與碳酸氫鈉混合的二氧化碳釋放劑，可以同時起到除氧和抑氧的作用，可用于新鮮肉產品保藏[20]。其他文獻將二氧化碳氣體和檸檬酸、乙酸、肉桂醛等配合用于鮮大馬哈魚的保鮮，結果很令人滿意[5]。也可以用SO2來抑氧，但CO2更環保更價廉無毒[5]。

3.2 抗菌型

早期加入抗菌劑的方法是直接將抗菌劑添加入到肉產品中，這樣不僅效果不佳[11]，抗菌活性降低很快，而且可能會導致肉品成分中某些活性物質部分失活。因此，使用含有抗菌劑的包裝膜或涂層更為有效，既可減緩抗菌劑從包裝材料向肉品表面的遷移，還可使其維持所需的高濃度[5]。2011年第十一屆“挑戰杯”華南理工大學在校研究生將天然無毒的抗菌劑殼聚糖混入一種或幾種高聚物包裝材料中，通過抗菌劑的緩慢溶出，釋放產生抗菌活性，在包裝內部維持長期穩定的抗菌劑濃度，從而達到抗菌防腐的目的。Neetoo等[22]通過敏感性測試研究了含乳酸鏈球菌素（nisin）的抗菌涂層對不同的Listeria monocytogenes菌株的抑制效果，結果表明，4℃下nisin劑量為2000 IU/cm2時能顯著抑制真空包裝熏鮭魚中Listeria monocytogenes的生長。另一種抗菌膜正在測試中，將病原體的抗體與包裝材料結合，用以檢測病原體。這是抗菌活性包裝的創新突破點，但同時它也存在一些限制：這種抗菌膜無法檢測出每克檢樣中菌落數低于104CFU/g的病原體[23]。還有一些研究將具有抗菌作用的基團通過化學修飾，引入并固定于包裝物表面來發揮抗菌作用[17]。

3.3 控水型

肉產品在貯藏運銷中，會因為各種生理生化反應，導致內部水分分離出來，造成營養物質流失、微生物繁殖，最終產品腐敗變質、感官變劣。可以通過放入裝有干燥劑的小包，來去除包裝內部過量的水分。Murat[24]在小袋中裝入膠體，利用膠體特有的理化性質，來逐步吸收肉品組織在消費流通中滲透流出的水分，這是早期的控水活性包裝形式。另外在單層或雙層聚乙烯醇（PAV）薄膜中融入吸濕材料也在進一步研究中。日本Showa Denko公司開發了一種可重復使用的薄膜：在2層PAV薄膜中鑲嵌一層丙二醇，丙二醇具有極佳的吸濕性能，與食品的水分活度分別是0.0和0.99，當與新鮮的肉類或魚類接觸時，它能很快的吸收食品表面的水分，避免微生物繁殖，再經PAV薄膜 排出水分或水汽，這種活性包裝可使魚類的貨架壽命延長3～4d。

3.4 除異味保香型

這類活性包裝主要是吸除食品包裝中對產品品質不利的氣體：食品本身的不愉悅氣味、與包裝環境相互作用所產生的不良揮發物質、食品由于自身生理失調產生的異味[1]等。在日本，Anico公司已經開始銷售這樣一種包裝：在包裝袋內放入混合物：鐵鹽和有機酸，這種混合物能夠將難聞的胺類物質氧化，從而保持產品的良好感官品質。 除此之外，環糊精[1]因其特有的結構在這方面大有發展前景。Kimmele等[25]用環糊精來包合

D-檸檬烯、α-蒎烯等香料，并將其加入到包裝材料中從而使其持久放香。據此研究也可以猜想，可否將肉品特有的香味包合在環糊精中來提高肉品感官品質。專利US5177129[26]將空載環糊精涂覆在罐的內表面，可以清除對啤酒口感造成不良影響的乙醛，其在肉產品中的研究應用也令人期待。

4 結 語

活性包裝技術近幾年迅猛發展，它的市場需求在2014年預計超過17億美元[27]，但在我囯肉產品市場中應用尚未普及，大多數仍以冷藏方式延長貨架期[4]，這可能是成本方面原因。除異味保香型的研究也較少，建議充分發揮利用物質的結構功能（如環糊精等）來探究發展。活性包裝的發展趨勢應為：在不斷提升其專業性及科學先進性的同時，更應注重其生態環保性。盡量避免活性物質直接接觸食品，防止二者之間深層次的復雜相互影響；盡量使用天然活性物質，更安全健康；另外，趨向使用生物降解/合成的包裝材料，雖然生產成本較高，但其總成本尚未很高，且保藏效果較好，更具有生態環保意義[28-30]。

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