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包裝技術(shù)在肉制品保鮮中的研究進(jìn)展

薛佳祺1,2,王穎2,周輝2,黃俊逸1, *,徐寶才2,* (1.上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院;2.合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院)

      來源:《肉類產(chǎn)業(yè)資訊》    2021年第3期
 
內(nèi)容摘要:肉制品包裝是保障肉制品質(zhì)量和延長貨架期的重要手段。而隨著消費者對肉制品質(zhì)量要求的不斷提高,現(xiàn)代食品包裝技術(shù)的重要性日益突出。因此,對肉制品包裝技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新是肉品行業(yè)的發(fā)展趨勢。本文綜述了真空包裝、氣調(diào)包裝、活性包裝以及智能包裝在肉制品保鮮領(lǐng)域的研究進(jìn)展
  摘要:肉制品包裝是保障肉制品質(zhì)量和延長貨架期的重要手段。而隨著消費者對肉制品質(zhì)量要求的不斷提高,現(xiàn)代食品包裝技術(shù)的重要性日益突出。因此,對肉制品包裝技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新是肉品行業(yè)的發(fā)展趨勢。本文綜述了真空包裝、氣調(diào)包裝、活性包裝以及智能包裝在肉制品保鮮領(lǐng)域的研究進(jìn)展,提出肉制品保鮮包裝技術(shù)目前存在的問題以及發(fā)展趨勢,以期為我國未來肉制品包裝技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提供參考依據(jù)。
  關(guān)鍵詞:肉制品,包裝技術(shù),保鮮,貨架期
  肉制品味道鮮美,富含蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)。肉制品在貯藏過程中由酶、微生物等導(dǎo)致的腐敗變質(zhì),不僅降低了肉制品的營養(yǎng)價值和食用質(zhì)量,還會帶來食品安全問題。采用包裝技術(shù)是保證肉制品食用安全的重要手段,也是提高肉制品質(zhì)量的重要突破。隨著消費者對肉制品的營養(yǎng)、安全水平的重視以及對保鮮品質(zhì)要求的增加,肉制品的包裝性能需要不斷提升。因此,開展肉制品保鮮包裝技術(shù)的研究對于肉制品保質(zhì)期的延長以及工業(yè)化生產(chǎn)等有深遠(yuǎn)意義。
  傳統(tǒng)的食品包裝主要作為物理屏障,起到抵抗外部機(jī)械力的作用, 我國市面上的肉制品多采用簡單的透氧薄膜托盤包裝,這種包裝形式容易造成肉制品腐敗,給生產(chǎn)和銷售行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著新技術(shù)和新材料的發(fā)展, 食品包裝增添了很多新的功能特性,優(yōu)化肉類包裝材料和技術(shù)不僅出于健康方面的考慮,而且對于減少肉制品的大量浪費也非常重要。
  目前國內(nèi)外關(guān)于生鮮肉包裝方式的研究已有很多,但對于肉制品而言,不同包裝方式對其品質(zhì)、貨架期及微生物多樣性等方面研究較少。本文簡單介紹了真空包裝、氣調(diào)包裝、活性包裝和智能包裝的概念及原理,綜述了國內(nèi)外肉制品包裝技術(shù)應(yīng)用及研究進(jìn)展,并闡述了肉制品保鮮包裝技術(shù)存在的問題和應(yīng)用前景,旨在對我國未來肉制品保鮮包裝技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提供參考依據(jù)。
  1  肉制品保鮮真空包裝技術(shù)
  真空包裝(vacuum packaging,VP)是抽出包裝容器內(nèi)的空氣并密封,降低氧含量,并維持包裝容器內(nèi)的高度減壓狀態(tài),以延長肉制品的貯藏期。
  肉制品氧化主要表現(xiàn)為脂質(zhì)與蛋白質(zhì)的氧化,脂肪與蛋白質(zhì)的氧化作用相互促進(jìn),導(dǎo)致產(chǎn)品風(fēng)味、多汁性、嫩度、顏色改變,破壞肉制品的銷售外觀,降低其食用品質(zhì)并縮短了貨架期。真空包裝是肉制品常用的一類包裝方式,它對抑制脂肪和蛋白質(zhì)的氧化降解并保持其感官品質(zhì)是非常有效的。Cachaldora等研究了真空包裝對傳統(tǒng)香腸“Morcilla”貨架期的影響,發(fā)現(xiàn)4℃條件下,真空包裝香腸的保質(zhì)期超過8周。Yong等研究了真空包裝對熟斑節(jié)對蝦保質(zhì)期的影響,以蝦樣品的微生物數(shù)量、物理和感官特性進(jìn)行了14d的貨架期分析,發(fā)現(xiàn)在4℃貯藏溫度下,真空包裝微生物的數(shù)量最少,在保留對蝦感官和質(zhì)地特性方面最有效。Sun等用真空包裝結(jié)合微生物復(fù)合發(fā)酵劑處理4℃貯藏下的哈爾濱香腸,其香腸的水分活度、生物胺含量、總揮發(fā)性堿態(tài)氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)和硫代巴比妥酸反應(yīng)物(thiobarbituric acid-reactive substances,TBARs)值低于僅使用微生物發(fā)酵劑的處理,該包裝對樣品在貯藏過程中總需氧菌和腸桿菌科細(xì)菌的生長也有明顯的抑制作用,可延緩干香腸品質(zhì)的惡化。
  真空包裝技術(shù)目前被廣泛使用,但常用的包裝材料在阻隔性方面效果不佳,導(dǎo)致肉品質(zhì)量變差。肉制品的真空包裝材料應(yīng)具有良好的阻氣性,以防止氧氣重新進(jìn)入包裝袋,從而導(dǎo)致需氧微生物繁殖。為了防止水分蒸發(fā)和肉制品的香味損失,真空包裝材料需具有水蒸氣和香味阻隔性。另外,防封口破損、抗撕裂性和生理無害性也是真空包裝材料的基本特性。張泓等用阻隔性不同的包裝材料對臘肉進(jìn)行真空包裝,發(fā)現(xiàn)特高阻隔性遮光鋁箔袋對抑制脂肪氧化酸敗和微生物生長、保持臘肉風(fēng)味的效果最好。穆罡等通過微生物、理化品質(zhì)指標(biāo)研究鍍氧化硅(透氧率0.61cm3/(m2·24h)、水蒸氣透過率0.45g/(m2·24 h))、乙烯醇聚合物(透氧率3cm3/(m2·24h)、水蒸氣透過率4g/(m2·24 h))、聚偏二氯乙烯(透氧率7cm3/(m2·24h)、水蒸氣透過率4g/(m2·24h))包裝材料對真空包裝烤鴨貨架期的影響,發(fā)現(xiàn)鍍氧化硅包裝可以有效抑制TVB-N的產(chǎn)生,在貯藏第21d時其含量最低,且低于20mg/100g,并可抑制微生物的生長。
  真空包裝會影響肉制品的微生物菌相構(gòu)成,王虎虎等分析了真空包裝鹽水鵝在4、25和30℃貯藏溫度下的微生物菌群變化及優(yōu)勢腐敗菌,指出真空包裝鹽水鵝在貯藏期間的優(yōu)勢腐敗菌主要為耐受極端環(huán)境的芽孢桿菌和類芽孢桿菌、組織菌屬和假單胞菌屬。Li等研究真空包裝熏肉儲藏過程中微生物群落的變化,結(jié)果表明,菌群多樣性在早期貯藏期達(dá)到最大值,并隨著貯藏時間的延長而降低。在貯藏中期和貯藏后期,明串珠菌(Leuconostoc) (主要為腸膜明串珠菌(Leuconostoc Mesenteroides)和肉湯明串珠菌(Leuconostoc Carnosum))成為優(yōu)勢菌,而乳桿菌(Lactobacillus)(主要為植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)、彎曲乳桿菌(Lactobacillus Curvatus)和沙克乳酸桿菌(Lactobacillus Sakei))在貯藏末期成為優(yōu)勢菌。
  此外,有研究表明真空包裝會增加肉制品的汁液流失。Stasiewicz等用真空包裝和氣調(diào)包裝(20%CO2+80%N2、50%CO2+50%N2、80%CO2+20%N2)處理煮熟的香腸,香腸在4℃下儲藏15d時,相對于氣調(diào)包裝,真空包裝下的香腸由于受低壓影響,汁液流失顯著增加。吳燕燕等對腌制羅非魚片進(jìn)行普通包裝、真空包裝和氣調(diào)包裝,測定魚片在4℃貯藏過程中汁液流失率,發(fā)現(xiàn)真空包裝的腌制羅非魚片比普通包裝和氣調(diào)包裝的汁液流失率高,真空包裝的魚片品質(zhì)不如氣調(diào)包裝,氣調(diào)包裝的腌制羅非魚片貨架期比真空包裝延長4d。總之,利用真空包裝可以降低肉制品的氧化程度,但此包裝方式會導(dǎo)致產(chǎn)品汁液流失,為了更好地保證肉制品在保藏期的品質(zhì),在進(jìn)行包裝時應(yīng)盡量降低汁液損失。
  2  肉制品保鮮氣調(diào)包裝技術(shù)
  氣調(diào)包裝(modified atmosphere packaging,MAP)是通過改變產(chǎn)品所處的氣體環(huán)境(正常大氣約78%N2、21%O2和<1%CO2),防止肉制品在物理、化學(xué)和生物方面品質(zhì)下降或減緩其下降的速度,從而延長食品的保鮮期。
  氣調(diào)包裝作為一種新型包裝技術(shù)應(yīng)用于肉制品,可以隔離外界微生物,也可以通過抑制肉制品中腐敗菌的生長和蛋白質(zhì)及脂質(zhì)的氧化來保持肉制品品質(zhì)、色澤、風(fēng)味及營養(yǎng)、顯著延長肉制品的貨架期。肉制品氣調(diào)包裝中常用的氣體有3種:CO2、N2和O2,可以選擇其中兩種或三種氣體按照不同比例進(jìn)行氣調(diào)包裝以彌補(bǔ)單一氣體存在的不足。Guo等對烤雞進(jìn)行普通包裝和氣調(diào)包裝(100%N2、20%CO2+80%N2、30%CO2+70%N2、40%CO2+60%N2),測定烤雞的微生物量、酸堿度、頂空氣體成分、色差值和脂質(zhì)氧化程度,發(fā)現(xiàn)MAP包裝下的硫代巴比妥酸反應(yīng)物值低于普通包裝,能有效減少烤雞的脂質(zhì)氧化,此外MAP能抑制烤雞的乳酸菌、霉菌和酵母菌的生長,并在4℃儲存期間保持肉制品的顏色穩(wěn)定性。40%CO2+60%N2的效果優(yōu)于其他三種氣調(diào)包裝,與普通包裝相比,烤雞的貨架期延長了14d。Zhai等以普通包裝為對照,評價氣調(diào)包裝(100%N2、30%CO2+70%N2)對鹽水鴨保質(zhì)期的影響,結(jié)果表明,30%CO2+70%N2氣調(diào)包裝組的水分活度最低,普通包裝組中紅色值最低,TBARs值最高。30%CO2+70%N2組比對照組延長了鹽水鴨肉的貨架期11d,比100%N2組延長了3d。Moreira等對烤豬腰進(jìn)行普通包裝和氣調(diào)包裝(40%CO2+60%N2),在兩種不同貯藏溫度(3℃和8℃)條件下,取樣用于微生物、物理化學(xué)和感官分析。結(jié)果表明,普通包裝烤豬腰中假單胞菌屬、霉菌和酵母菌的數(shù)量較高,硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)在普通包裝下儲存的樣品中含量較高,分別在3℃和8℃下達(dá)到5.6mg/kg和8.3mg/kg的平均水平。普通包裝中的烤豬腰,8℃貯存條件下保質(zhì)期為3d,3℃貯存條件下保質(zhì)期的為6 d,MAP中的樣品保質(zhì)期為20d(3℃)。與普通包裝相比,氣調(diào)包裝顯著提高了烤豬腰的貨架期。Deng等采用普通包裝和氣調(diào)包裝(MN:100%N2、MC:30%CO2+70%N2)對白切雞進(jìn)行包裝。在普通包裝、MN和MC下分別儲存1.5、2.5和4d時,總活菌數(shù)達(dá)到了4.90Log CFU/g的可接受極限。氣調(diào)包裝組的TVB-N含量低于空氣包裝,30%CO2+70%N2的MAP處理組較MN組和普通包裝組效果好,能使白切雞在貯藏期間的貨架期延長到4d。
  氣調(diào)包裝使用不同類型和比例的氣體組合來實現(xiàn)不同的肉制品保鮮需求。新鮮紅肉通常需要高氧氣調(diào)包裝,以保持氧合肌紅蛋白的存在,從而維持顏色穩(wěn)定。對于易腐敗且無呼吸作用的熟肉,理想狀態(tài)應(yīng)是排除O2,適當(dāng)增加CO2或N2的濃度。馬利華等研究高氧氣調(diào)包裝(80%O2+20%CO2)、真空包裝和普通空氣包裝對腌制豬肉貯藏期間品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)高氧氣調(diào)包裝肉制品的嫩度優(yōu)于普通空氣包裝肉制品,感官品質(zhì)優(yōu)于普通包裝和真空包裝,蛋白質(zhì)氧化程度低于普通包裝和真空包裝。任思婕等研究氣調(diào)包裝對冷藏微波辣子雞丁品質(zhì)的影響,測定冷藏過程中微波辣子雞丁的過氧化值、TBARs、菌落總數(shù)、pH值,結(jié)果表明O2體積分?jǐn)?shù)越高,辣子雞丁的氧化和微生物繁殖速率越快。
  對于氣調(diào)包裝材料而言,包裝材料的組成成分、氣體阻隔性會影響包裝內(nèi)的氣體交換,對肉制品保鮮效果有一定的影響。聚乙烯(polyethylene,PE)、乙烯-乙烯醇共聚物(ethylene vinyl alcohol copolymer,EVOH)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer,EVA)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚酰胺(polyamide,PA)、聚偏氯乙烯(polyvinylidene chloride,PVDC)、聚對苯二甲酸乙二醇脂(polyethylene terephthalate,PET)等人造聚合物常用于氣調(diào)包裝材料的制作。郭光平等采用阻隔性能低的PP/PP/膠黏劑(tackiness agent,TIE)/PA/TIE/PP/PP 包裝膜材料和高阻隔性的PP/TIE/PA/乙烯/EVOH/PA/TIE/PP 包裝膜對燒肉進(jìn)行氣調(diào)包裝。發(fā)現(xiàn)低阻隔性的包裝膜中燒肉蛋白質(zhì)分解、脂質(zhì)氧化速度加快,低阻隔性的包裝膜不利于保持燒肉的品質(zhì)。Lloret等制備了含有低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)和純聚酰胺(polyamide,PA)或聚酰胺納米復(fù)合材料(polyamide nanocomposite,PAN)層的兩種新型共混物,并對其在MAP中用于熟制火腿冷藏的潛力進(jìn)行了評價。在PAN袋中,火腿的紅度在27d內(nèi)保持穩(wěn)定,而在PA袋中,第7d后顏色劣變嚴(yán)重。聚酰胺納米復(fù)合材料包裝下火腿顏色的變化與高阻隔性商用聚合物包裝相當(dāng),貨架期可以達(dá)到27d,顯示出聚酰胺納米復(fù)合材料在火腿貯藏方面的良好前景。
  氣調(diào)包裝能在一定程度上彌補(bǔ)真空包裝的缺陷,對產(chǎn)品副作用小。Mahgoub等將熏制火雞片接種單核細(xì)胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes),然后分別進(jìn)行真空包裝和氣調(diào)包裝(40%CO2+60%N2)。處理后的切片保存179.88d后,發(fā)現(xiàn)在火雞片貨架期內(nèi),MAP(0℃和5℃)對熏制火雞中單核細(xì)胞增多性李斯特菌的抑制作用明顯高于VP。海丹等用真空和氣調(diào)(5%O2+70%CO2+25%N2)包裝醬牛肉。結(jié)果表明,在18d的貯藏期內(nèi)(10℃),氣調(diào)包裝組的微生物總數(shù)、TBARs和TVB-N含量顯著低于真空包裝。氣調(diào)包裝醬牛肉的紅度(a*值)變化較真空包裝平緩,真空包裝的色澤不穩(wěn)定,色澤保持效果不如氣調(diào)包裝。說明氣調(diào)包裝可有效提高醬牛肉品質(zhì)穩(wěn)定性,更有利于延長醬牛肉的保質(zhì)期。氣調(diào)包裝中CO2被肉制品吸收會導(dǎo)致氣體體積減少,造成包裝塌陷,使消費者誤認(rèn)為包裝不嚴(yán)或包裝材料存在缺陷。由于肉制品種類及氣調(diào)包裝氣體比例不同,目前氣調(diào)包裝技術(shù)在肉制品中的應(yīng)用效果各不相同,對于特定產(chǎn)品的氣調(diào)包裝還需要加深研究,尋求最適宜的氣調(diào)包裝條件。
  3  肉制品保鮮活性包裝技術(shù)
  材料科學(xué)和工程的發(fā)展催生了活性包裝技術(shù),其將去氧劑、抗菌劑、異味消除劑、水分和CO2控制劑等與包裝材料結(jié)合起來,這些成分可延緩化學(xué)反應(yīng)、抑制微生物生長、抑制酶促反應(yīng)和氧化變質(zhì)?;钚园b通過改變食品包裝的貯存環(huán)境維持食品品質(zhì),提高食品的衛(wèi)生安全性,延長食品保質(zhì)期。本文依據(jù)對影響貨架期的因素的調(diào)控方法將活性包裝分為吸收型、釋放型和涂膜型三大類。
  3.1  吸收型活性包裝
  吸收型活性包裝主要有降低濕度、消除異味、吸收氧氣以及二氧化碳等類型。由于一些發(fā)酵肉制品的降解和呼吸,包裝內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳必須從包裝中移除,以避免包裝膨脹或破裂。Lee等研究了真空或氣調(diào)包裝條件對泡菜成熟動力學(xué)的影響,我國傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品的包裝可借鑒該研究,在酸魚等發(fā)酵肉制品中引入CO2去除體系,可加快其工業(yè)化進(jìn)程。
  濕度的控制主要針對貯藏期間會發(fā)生水分遷移、易吸濕的的肉制品。常用的干燥劑有山梨糖醇、硅膠、膨潤土、氧化鈣、氯化鈉和蒙脫土等,國內(nèi)超市售賣的豬肉干和牛肉粒等肉制品就是通過將干燥劑密封于小袋內(nèi)并置于包裝中來降低食品包裝內(nèi)濕度。盧唱唱等在羧甲基纖維素鈉與殼聚糖基材中添加納米蒙脫土,制備出具有良好吸濕性的海綿襯墊,可應(yīng)用于肉類的保鮮包裝中。后來該研究團(tuán)隊在此基礎(chǔ)上,通過添加乳酸鏈球菌素制備了一種高吸濕性抗菌襯墊,這種復(fù)合襯墊具有良好的生物可降解性以及良好的吸濕性,可用于保存易腐敗的肉制品。
  另外,Contini等將含有檸檬酸和黃烷酮混合物的柑橘提取物添加到聚對苯二甲酸乙二醇酯托盤上,制備了一種抗氧化活性包裝,研究該包裝對降低熟制火雞肉脂質(zhì)氧化的影響。結(jié)果表明,柑橘提取物抗氧化劑包裝能顯著地減少熟制火雞在貯藏過程中的氧化反應(yīng),并保持其感官特性。Yildirim等采用磁控濺射技術(shù)在聚對苯二甲酸(polyethylene terephthalate,PET)/SiOx膜上鍍鈀,開發(fā)了基于鈀催化體系的氧清除系統(tǒng),該膜可用于易氧化的肉制品。Hutter等研究了以鈀催化體系為基礎(chǔ)的O2清除膜防止腌制火腿品質(zhì)變化的效果,發(fā)現(xiàn)該膜可以在35min內(nèi)清除氣調(diào)包裝(2%O2+5%H2+93%N2)的頂隙空間中2%的O2,抑制了火腿的變色并有效延長了貨架期。
  3.2  釋放型活性包裝
  釋放型活性包裝主要有釋放乙醇、CO2、生物抗菌活性物質(zhì)等類型。乙醇是一種理想的食品殺菌劑,將乙醇?xì)⒕湃氚b中,貯藏期內(nèi)乙醇蒸汽緩釋能抑制霉菌和病原體生長。Appendini等提到將乙醇發(fā)生器密封于聚合物袋子內(nèi), 在保藏期內(nèi)乙醇釋放到包裝頂部空間,可運(yùn)用到肉制品中,但是乙醇緩釋包裝可能給肉制品帶來異味,影響肉制品風(fēng)味。市場上常見的CO2釋放裝置產(chǎn)品有Mitsubishi Gas Chemical公司的Ageless?GE(日本)、SARL Codimer公司的Verifraise(法國)和Multisorb Technologies公司的FreshPax?M(美國)。釋放CO2的包裝不僅可以抑制食品氧化, 還能抑制大量需氧細(xì)菌和真菌的生長。然而在大多數(shù)塑料包裝中,CO2的滲透率比氧氣高,當(dāng)包裝中使用CO2和O2等混合氣體時,即使在較低的溫度下,CO2也會溶解在產(chǎn)品中,因此需要釋放CO2以保持包裝內(nèi)的適當(dāng)濃度。Chen等將接種單核細(xì)胞增生李斯特氏菌的熟制火腿樣品包裝在具有CO2釋放器的活性包裝結(jié)構(gòu)中,并以非抗菌包裝結(jié)構(gòu)中的樣品為對照,貯藏期間內(nèi)測定總需氧菌、腸桿菌科細(xì)菌和接種的單核細(xì)胞增多性李斯特菌的數(shù)量。結(jié)果表明,具有CO2釋放器的包裝結(jié)構(gòu)中的火腿在4℃、10℃和22℃時分別比對照低1.11~1.63、4.30~4.45和4.01~4.44logCFUg-1,對需氧菌和腸桿菌也有明顯的抑制作用,在提高加工即食肉制品安全性和延長保鮮期方面具有較大潛力。
  3.3  涂膜型活性包裝
  涂膜型活性包裝通常具有抗菌功能,抗菌材料與食品表面直接接觸可以抑制甚至殺死微生物。天然抗菌劑大多來自植物,如丁香、百里香、迷迭香等。納他霉素、小兒霉素、乳酸鏈球菌素(Nisin)和各種細(xì)菌素則可以從細(xì)菌和真菌中獲得。Quesada等為延長即食肉制品的保質(zhì)期,設(shè)計了一種活性包裝系統(tǒng)。將含有百里香精油的殼聚糖膜涂到包裝膜內(nèi)表面,對肉制品pH值、色差、微生物數(shù)量和感官特性進(jìn)行評估,結(jié)果發(fā)現(xiàn),該膜對酵母菌有較高的抑菌活性,減少包裝滲出物。此外,百里香對肉制品氣味有改善作用。Ferrocino等在4℃條件下將牛肉堡進(jìn)行Nisin抗菌真空包裝,采用基于RNA的變性梯度凝膠電泳和焦磷酸測序技術(shù)對貯藏0~21d的樣品進(jìn)行微生物分析,發(fā)現(xiàn)使用以乳酸鏈球菌素為基礎(chǔ)的抗菌包裝可以減少產(chǎn)生與腐敗相關(guān)的特定代謝化合物的微生物的數(shù)量,延長肉制品貨架期。
  4  肉制品保鮮智能包裝技術(shù)
  智能包裝運(yùn)用生物學(xué)、材料科學(xué)、人工智能、化學(xué)、物理和電子信息等多元學(xué)科知識,來識別、判斷、控制環(huán)境和包裝內(nèi)裝物的變化,目的是為了保障食品的質(zhì)量、防范運(yùn)輸過程中可能遇到的損壞、提高食品安全性以及調(diào)控食品的保鮮期。與活性包裝相比,智能包裝則強(qiáng)調(diào)對有關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量及整個食品供應(yīng)鏈的信息進(jìn)行檢測、傳感、記錄、跟蹤或溝通的能力,并將信息數(shù)據(jù)通過一定的方式傳達(dá)給消費者。智能包裝技術(shù)在我國尚處在起步階段,是食品包裝的未來,目前用于肉制品智能包裝系統(tǒng)的主要技術(shù)有三種:指示器:旨在提供更多便利以及告知消費者食品質(zhì)量;數(shù)據(jù)載體:例如條形碼和射頻識別標(biāo)簽(radio frequency identification,RFID),可用于倉儲管理和產(chǎn)品追溯;傳感器:能夠快速和明確地量化食品中的分析物。
  4.1  指示器型
  指示器型向消費者傳達(dá)與某種物質(zhì)存在與否及其濃度有關(guān)的信息。指示器型可以歸為三類:時間-溫度型指示器(time temperature indicator,TTI):Mataragas等開發(fā)了一種多用途的微生物TTI,其基于紫羅蘭素的形成,紫羅蘭素是由細(xì)菌Janthinobacterium sp.在早期生長過程中產(chǎn)生的一種紫色色素,取決于生長介質(zhì)的溫度和固有特性。該微生物TTI可通過調(diào)整其輸入?yún)?shù)來匹配產(chǎn)品變質(zhì)動力學(xué),從而適用于多種肉制品。氣體指示型:包裝中的氣體成分的變化直接關(guān)系到包裝系統(tǒng)中肉制品的完整性、貨架期、質(zhì)量和安全性。氣體指示型能用以監(jiān)測由于食品基質(zhì)中理化反應(yīng)以及包裝材料的滲透引起的內(nèi)部氣體變化,還用于評估例如O2和CO2清除劑等活性包裝組件的功效。Won等使用漆酶、愈創(chuàng)木酚和半胱氨酸設(shè)計了一種氧指示器,通過顏色變化檢測食品包裝中的氧氣。這些成分由一個壓力致裂的不透水屏障物理隔開,只有當(dāng)屏障被破壞時,氧指示器被激活并起作用,其顏色變化速率與氧濃度成正比。將這種比色氧指示器引入肉制品包裝,可以監(jiān)控肉制品的保質(zhì)期。新鮮度指標(biāo)型:新鮮度指示器必須放在包裝內(nèi),通過葡萄糖、有機(jī)酸、乙醇、揮發(fā)性鹽基氮和生物胺等來表征肉制品的新鮮程度。Wang等研發(fā)了一種基于聚苯胺(polyaniline,PANI)的可再生指示器,當(dāng)TVB-N達(dá)到臨界值時,PANI膜從綠色變?yōu)榭兹杆{(lán),以幫助消費者識別食品的新鮮度。該新鮮度指示器提供了一種簡單直觀的方法來檢測肉制品貯藏過程的品質(zhì)變化。Li等利用紫薯提取物(purple potato extractions,PPE)、殼聚糖(chitosan,CS)和表面脫乙酰化的甲殼素納米纖維(chitin nanofibers,CN)開發(fā)一種新型的pH指示智能包裝。CS-CN-PPE膜不僅力學(xué)性能和耐水性能得到改善,還具有抗氧化性能和pH指示能力,CS-CN-PPE的這些特性使其作為智能包裝在肉制品工業(yè)中具有很大的應(yīng)用潛力。
  4.2  傳感器型
  傳感器型智能包裝是分析儀器的最佳替代品,能夠快速、無損地檢測包裝食品中的化合物或氣體,在肉制品包裝保鮮監(jiān)測領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展空間。加拿大Toxin Alert公司開發(fā)的Toxin GuardTM是一種基于抗體—抗原反應(yīng)的生物傳感器,通過固定在聚乙烯薄膜上的抗體與目標(biāo)病原體反應(yīng)改變其形狀或顏色,從而顯示肉類食品的保鮮程度。Ding等將酸性染料修飾的纖維素與聚乙烯醇復(fù)合,研制了一種傳感器。該傳感器在pH為5~12時,顏色發(fā)生從黃色到紫色的顯著改變,可用于肉制品保鮮實時監(jiān)測。Zhai等研制了一種基于結(jié)冷膠(gellan gum,GG)包覆銀納米顆粒(AgNPs)的比色硫化氫傳感器,該傳感器歸因于Ag與H2S形成Ag2S的超強(qiáng)結(jié)合能力,能在檢測限為0.81μmol/L的條件下對H2S進(jìn)行分析,呈現(xiàn)出從黃色到無色的可見顏色變化。由于GG-AgNPs 生物納米復(fù)合材料的顏色信息可以通過肉眼很容易觀察到,也可以通過智能手機(jī)等數(shù)字測量技術(shù)獲得,因此可以作為一種低成本、便攜式的比色H2S傳感器,方便無損地監(jiān)測智能包裝中的肉制品腐敗。
  4.3  射頻識別
  RFID標(biāo)簽是數(shù)據(jù)載體設(shè)備的最先進(jìn)示例,與條形碼相比,RFID標(biāo)簽更昂貴,需要更強(qiáng)大的電子信息網(wǎng)絡(luò)。其采用無線射頻進(jìn)行非接觸雙向通信的識別方式,對食品包裝的溫度、濕度等實時信息進(jìn)行采集、存儲、傳輸,數(shù)據(jù)存儲容量高達(dá)1MB。射頻識別技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對肉制品“生產(chǎn)-運(yùn)輸-消費”全過程的追蹤,對標(biāo)簽食品有溯源性,可以幫助消費者判斷肉制品保鮮期,對于幫助回收某一批次不合格食品非常精確且高效。RFID技術(shù)已經(jīng)使用了大約40年。然而,它單獨或與條形碼數(shù)據(jù)載體結(jié)合用于肉制品包裝是一種可期的新方法。Eom等提出了一種基于智能RFID標(biāo)簽的肉類新鮮度監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)由RFID標(biāo)簽、溫度傳感器、濕度傳感器、氣體傳感器組成,通過比較肉類貯藏環(huán)境的溫度、濕度和氣體濃度,得到肉類新鮮度與傳感器信號的關(guān)系,能對肉品的新鮮度進(jìn)行優(yōu)、中、差和變質(zhì)4個等級的評判。
  5  存在的問題及展望
  肉制品種類繁多,特點不一,包裝要求各異。未來肉制品保鮮包裝技術(shù)會朝著多元化的方向發(fā)展。
  我國用于肉制品包裝的材料大多是非生物可降解的,廢棄的包裝材料會對環(huán)境造成極大的污染,食品保藏期間包裝材料的物質(zhì)遷移也會帶來食品安全問題。開發(fā)可生物降解、對人體無毒無害的新型包裝將是未來發(fā)展趨勢。
  真空包裝和氣調(diào)包裝在生鮮肉包裝中得到了廣泛的應(yīng)用,但在應(yīng)用效果方面與肉制品有較大的區(qū)別,未來還需加深研究。篩選具有適當(dāng)阻隔性的包裝材料對真空包裝而言非常重要,氣調(diào)包裝則必須根據(jù)肉制品的特點科學(xué)設(shè)計氣體比例,合理優(yōu)化包裝參數(shù)。
  活性包裝由于添加了很多活性物質(zhì),成本較高。在實際運(yùn)用中,活性物質(zhì)的選擇、劑量和添加方式需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩纠韺W(xué)研究,以防止由于物質(zhì)遷移而引起的食品質(zhì)量和安全問題。此外,消費者對活性包裝的認(rèn)知和接受程度低,會給肉制品活性包裝市場銷售帶來困難。未來的發(fā)展應(yīng)注重于研制更安全更容易獲取的活性物質(zhì),并研究如何將活性物質(zhì)更好的與包裝材料相結(jié)合,同時需要加強(qiáng)活性包裝的宣傳及普及,減少消費者對活性包裝技術(shù)的抵觸。
  智能包裝技術(shù)具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ磥砀嗷谛略硌邪l(fā)的智能包裝將會不斷出現(xiàn)并商業(yè)化。新型智能包裝可以同真空包裝技術(shù)、氣調(diào)包裝技術(shù)、活性包裝技術(shù)結(jié)合起來,更全面科學(xué)的指示肉制品信息,最大限度地提高肉制品安全性和保鮮品質(zhì)。
 
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