摘要：目的 對(duì)活性-智能包裝在肉類工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，為肉類保鮮提供研究依據(jù)。方法 從活性-智能包裝（AIP）的主要類型、原理及其優(yōu)缺點(diǎn)入手，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，重點(diǎn)論述了氣體吸收/釋放型、傳感器型、指示器型和射頻識(shí)別指示器等在肉類工業(yè)中的應(yīng)用。結(jié)果 與傳統(tǒng)包裝相比，AIP能更好地保證食品的質(zhì)量安全。結(jié)論 開發(fā)新型天然抗菌包裝以及各種AIP的組合應(yīng)用，將成為肉類包裝工業(yè)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)。
 

　　關(guān)鍵詞：活性-智能包裝；肉類；細(xì)菌；貨架期
 

　　肉類作為人體蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分的重要來源，近年來的消費(fèi)量逐年攀升，2015年中國(guó)人均年消費(fèi)量達(dá)到59kg。隨著消費(fèi)者對(duì)肉類品質(zhì)、安全性等要求的提高，以及食品生產(chǎn)、銷售、儲(chǔ)運(yùn)方式的變化，例如畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；?、屠宰加工方式集約化，這均對(duì)食品包裝提出了更高的要求?；钚?智能包裝（AIP）在肉類工業(yè)中的應(yīng)用，既能更好地保持肉類產(chǎn)品有消費(fèi)者可以接受的顏色，又能有效地減少肉類食品受到的物理、化學(xué)或微生物等方面的危害，更好地保證了食品“生產(chǎn)-流通-消費(fèi)”過程中的質(zhì)量和安全。
 

　　1 活性食品包裝
 

　　活性食品包裝是一類能延長(zhǎng)食品貨架期、保持或改善食品品質(zhì)的包裝。材料本身具有或預(yù)先加入特殊物質(zhì)來釋放或（和）吸收食品或（和）食品周圍物質(zhì)的能力，但也可能會(huì)引起食品成份或感官特征的變化。
 

　　1.1 抗菌型

　　生鮮肉在加工、儲(chǔ)運(yùn)過程中極易腐爛變質(zhì)，并可能引發(fā)食源性疾病?？咕b能通過使用抗菌噴霧等方式抑制肉類表面微生物的生長(zhǎng)，達(dá)到延長(zhǎng)其貨架期保證肉類食品質(zhì)量安全的目的。Kerry等綜述了不同包裝形式用于肉類食品的抗菌效果。常見的商業(yè)化抗菌劑有AgION_TM抗菌母料等，然而抗菌劑在肉類表面分解，或由表面滲入食品可能造成抗菌效果減弱。
 

　　1.2 濕度控制型

　　合適的濕度是保證食品質(zhì)量的關(guān)鍵，尤其是對(duì)多有滲出物的禽肉類產(chǎn)品。吸收其流出物后相對(duì)濕度降低，能抑制某些微生物的生長(zhǎng)。濕度過低會(huì)加速肉類脂肪的氧化，使得肉質(zhì)變硬、口感變差。

　　濕度的調(diào)控分為對(duì)液態(tài)水的吸收和濕氣調(diào)節(jié)。前者多采用聚丙烯酸酯等高吸水性多層聚合物膜或纖維素墊片來實(shí)現(xiàn)；后者常使用濕度調(diào)節(jié)劑來控制，如Showa Denko將丙二醇夾在聚乙烯醇薄膜之間制成的PITCHIT膜，它可以將魚類等的保質(zhì)期延長(zhǎng)3～4d，而且洗凈后能多次使用。
 

　　1.3 氣體吸收/釋放型

　　O₂吸收型包裝作為真空包裝和氣調(diào)包裝（MAP）的有益補(bǔ)充，能有效延長(zhǎng)肉類產(chǎn)品的貨架期，減少因O₂導(dǎo)致的顏色變暗、脂類氧化、微生物增加及營(yíng)養(yǎng)流失，是目前商業(yè)化最為成功的預(yù)包裝熟肉制品包裝。Emco公司的ATCO®用于預(yù)包裝肉制品后，能吸收10～20mL的O₂，目前該公司已開發(fā)出吸收100～200mLO₂的大容量標(biāo)簽。Cryova的紫外引發(fā)型OS2000_TM多層聚合物膜，實(shí)現(xiàn)了O₂的可控清除，在4～10d內(nèi)可以將肉制品包裝內(nèi)O₂的體積分?jǐn)?shù)由1%降至百萬分之一的級(jí)別。Kerry等詳細(xì)論述了Ageless®、FreshPax®在防止鮮牛肉變色、改善豬肉（制品）品質(zhì)等方面的應(yīng)用。

　　高含量CO₂型包裝有利于禽畜類食品的儲(chǔ)存，如用于生鮮肉的Verifrais_TM。它包含標(biāo)準(zhǔn)MAP的托盤，并置有含抗壞血酸和碳酸氫鈉混合物的多孔小袋。當(dāng)肉類滲出物滴落在小袋上后放出CO₂，能抑制微生物生長(zhǎng)的同時(shí)及時(shí)補(bǔ)充被肉類吸收的CO₂，并避免由此引起的可能的包裝塌陷。含有堿（土）金屬（氫）氧化物的CO₂吸收小袋，也能清除食品貯存過程中產(chǎn)生的CO₂，從而避免包裝的漲裂。

　　當(dāng)包裝中殘留的O₂被清除或部分CO₂溶于食品中后會(huì)形成部分真空，導(dǎo)致柔性包裝的塌陷，此時(shí)包裝中的CO₂釋放小袋若能在放出CO2的同時(shí)消耗O₂，則是最為理想的狀態(tài)。Ageless®G，F(xiàn)reshPax®M就是具有CO₂釋放、O₂吸收雙重功能的活性裝置。值得注意的是，利用活性包裝抑制腐敗菌生長(zhǎng)的同時(shí)減少了菌類的競(jìng)爭(zhēng)，有帶來肉毒桿菌等致病菌的風(fēng)險(xiǎn)。
 

　　2 智能食品包裝
 

　　智能食品包裝是指能監(jiān)測(cè)食品或包裝內(nèi)部環(huán)境變化的包裝。它可以監(jiān)測(cè)食品安全衛(wèi)生狀況，或/和提供食品存儲(chǔ)、運(yùn)輸過程中時(shí)間/溫度等獨(dú)立變化的情況，具有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不可逆，與食品質(zhì)量狀況響應(yīng)良好等特點(diǎn)。目前，溫度變化型、時(shí)間-溫度相關(guān)型的指示器應(yīng)用最為廣泛，然而生產(chǎn)和應(yīng)用成本較高、某些安全顧慮及相對(duì)有限的應(yīng)用要求，都影響了它在肉類工業(yè)中的應(yīng)用。食品質(zhì)量保障、產(chǎn)品追蹤方面越來越大的壓力，將會(huì)成為智能包裝在肉類工業(yè)中拓展應(yīng)用的巨大助力。
 

　　2.1 傳感器型
 

　　2.1.1 氣體型

　　氣體傳感器是一種通過物理參數(shù)變化，定量響應(yīng)包裝中特定氣態(tài)分析物的設(shè)備。MAP內(nèi)部O₂，CO₂濃度的相對(duì)變化，是肉制品質(zhì)量的指示劑，它受到食品種類、儲(chǔ)藏條件、包裝材料及其完整性等的影響。目前主要有電化學(xué)O2傳感器、CO2電位傳感器等。

　　傳統(tǒng)型電化學(xué)O₂傳感器存在消耗分析底物（O₂）、對(duì)CO₂和H₂S有交叉敏感性和污染傳感膜、破壞食品包裝等的不足。光學(xué)型O₂傳感技術(shù)是一種非破壞、化學(xué)惰性、可穿過透明材料的氣體分析手段。目前已有基于能量轉(zhuǎn)換的PH敏感型相位熒光檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了利用單一裝置同時(shí)測(cè)定O₂，CO₂濃度，因此，氣體傳感型智能包裝技術(shù)提供了一種快速、價(jià)廉地監(jiān)測(cè)肉類質(zhì)量及包裝完整性方法。

　　2.1.2熒光型

　　熒光型O₂傳感器是目前最有應(yīng)用前景的肉類包裝遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)分析氣體的方法。它的活性組件主要是包封在固體聚合物中的長(zhǎng)延遲的熒光或磷光染料，如以PS封裝的Pt-卟啉。Kerry等對(duì)食品包裝用O₂傳感器的結(jié)構(gòu)、染料及封裝基材的選取等提出了具體要求。

　　包裝內(nèi)的O₂通過擴(kuò)散穿過傳感敏感涂層，由碰撞而引發(fā)淬滅發(fā)光，從而根據(jù)預(yù)先設(shè)定的校準(zhǔn)曲線來測(cè)量熒光參數(shù)的變化，實(shí)現(xiàn)O₂的定量檢測(cè)。該方法不消耗染料和O₂，無污染、無副產(chǎn)物生成，重現(xiàn)性良好，而且能與簡(jiǎn)單的光電測(cè)試裝置（如二極管）相匹配，將由散射和樣品熒光引起的干擾最小化，能長(zhǎng)期操作而無需多次校準(zhǔn)。目前已開發(fā)出價(jià)格低廉的可拋棄型O₂熒光傳感器。

　　2.1.3 生物傳感型

　　生物傳感技術(shù)的發(fā)展為其在肉類智能包裝領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的空間。這是一種便攜式、有優(yōu)異專一性和可信度的底物分析檢測(cè)設(shè)備，它能將生物信號(hào)轉(zhuǎn)化為可定量的電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)生化反應(yīng)信息的監(jiān)測(cè)、記錄、傳輸。AloCilja等非?？春蒙飩鞲衅髟诓≡w、食品包裝安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展。

　　Guard_TM是一種印刷在聚乙烯基包裝上的、含有抗體的生物傳感器，可以監(jiān)測(cè)沙門氏菌、大腸桿菌等病原體。監(jiān)測(cè)過程出現(xiàn)陽性反應(yīng)時(shí)，給出一個(gè)明顯的視覺信號(hào)作為警示。ToXinguard_TM不僅可以監(jiān)測(cè)肉類新鮮度的變化，甚至可以給出某些特定藥殘或基因產(chǎn)品的信號(hào)。
 

　　2.2 指示器型

　　指示器是用來顯示某種物質(zhì)及其濃度的裝置，以肉類食品相關(guān)的代謝物為指標(biāo)物是它發(fā)展的基礎(chǔ)，例如發(fā)酵過程的乙醇，它通過某種特征變化（尤其是顏色）來監(jiān)測(cè)特定物質(zhì)的濃度，多用于包裝完整性的監(jiān)測(cè)。與傳感技術(shù)相比，指示器沒有接收器和轉(zhuǎn)換器部件，直接通過一個(gè)可視化的變化來傳遞信息，甚至可用RFID閱讀器來讀取、存儲(chǔ)。

　　2.2.1 泄露指示型

　　它可以反映食品流通過程中包裝的完整性，一般通過可視性的顏色變化或與標(biāo)準(zhǔn)色卡的比對(duì)來實(shí)現(xiàn)，這種無創(chuàng)型的指示體系能提供定性或半定量的信息。

　　UPM公司有一種監(jiān)測(cè)肉類MAP完整性的標(biāo)簽，含有的敏感性染料既能與O2反應(yīng)引起顏色的變化又能吸收O₂，這是一種成功的組合型AIP。MAP中僅有CO₂、N₂或二者混合物時(shí)，該標(biāo)簽是無色透明的，當(dāng)包裝泄露空氣進(jìn)入MAP后變?yōu)樗{(lán)色。與傳統(tǒng)的人工確認(rèn)包裝完整性的方法相比，該監(jiān)測(cè)方法更為快捷，卻有敏感性過高（體積分?jǐn)?shù)為0.1%的O₂足以引起顏色變化）等不足。

　　2.2.2 新鮮度型

　　該類包裝可以提供微生物生長(zhǎng)或生化反應(yīng)的直接信息，如肉類揮發(fā)性代謝物（如胺類）濃度變化以及由此引起的PH變化，這取決于食品類型、腐敗菌種類、儲(chǔ)藏條件等。

　　氨基酸脫羧產(chǎn)生的胺類是微生物生長(zhǎng)和食品腐敗的重要指標(biāo)。FQSI的SensorQ_TM標(biāo)簽，能監(jiān)測(cè)揮發(fā)性的生物胺且不受MAP內(nèi)氣體的干擾。新鮮產(chǎn)品的標(biāo)簽顯橘色，當(dāng)細(xì)菌生長(zhǎng)達(dá)到臨界值后變?yōu)樽睾稚PM有一種監(jiān)測(cè)禽類或魚類產(chǎn)品MAP中含氮化合物的指示器，同時(shí)能滿足EU1935/2004的相關(guān)要求。

　　半胱氨酸的分解產(chǎn)物H₂S有強(qiáng)烈的異味，這是某些細(xì)菌導(dǎo)致畜禽類產(chǎn)品腐敗過程中產(chǎn)生的。它與肌紅蛋白結(jié)合后顯綠色，這種顏色經(jīng)瓊脂糖固定化后可作為雞肉新鮮度指標(biāo)，而且不受N₂或CO₂的影響。

　　基于顏色變化的指示器最大問題是缺乏特異性，即某些化合物干擾目標(biāo)代謝物的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而影響對(duì)食品新鮮度變化的判斷，這在某種程度上也阻礙了該類指示器的應(yīng)用。生物傳感器型和微電子技術(shù)型新鮮度監(jiān)測(cè)器，對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的變化響應(yīng)非常敏感，它能通過生物信號(hào)的轉(zhuǎn)換、電性能變化，或結(jié)合其他理化參數(shù)的變化，來定量監(jiān)測(cè)分析食品中的特定物質(zhì)。

　　2.2.3 時(shí)間-溫度型指示器（TTi）

　　高溫條件下食物中的生化反應(yīng)加劇，會(huì)導(dǎo)致食品變質(zhì)加快，TTi則是能定量顯示這種時(shí)間-溫度相關(guān)性變化的裝置，它能準(zhǔn)確測(cè)量、記錄食品生產(chǎn)到消費(fèi)過程中溫度隨時(shí)間的變化情況。TTi的使用是基于理化反應(yīng)、酶或微生物的變化，通常以顏色變化來實(shí)現(xiàn)響應(yīng)，這種響應(yīng)是持續(xù)的、不可逆的。這就要求TTi與食品腐敗變質(zhì)過程有類似的反應(yīng)活化能，失效時(shí)間與食品的保質(zhì)期相關(guān)性良好，而且不會(huì)受到溫度外其他環(huán)境因素的影響。目前市售TTi主要有3類。

　　1）擴(kuò)散型。Mark®是3M擴(kuò)散型TTi，其能定量的響應(yīng)是多孔卡紙上著色脂肪酸酯熔化后從原點(diǎn)到擴(kuò)散前端的距離。它的溫度適用范圍和響應(yīng)壽命由酯的類型和濃度決定。

　　2）酶促型。CheckPoint®是Vitsab酶促反應(yīng)型TTi，它是由脂肪的酶促水解引起PH變化激活的，呈現(xiàn)琥珀色-橙色-紫紅色的不可逆變化。該指示器包含獨(dú)立的2部分：含脂類水解酶的溶液，脂類底物和懸浮于水性介質(zhì)中的PH值指示器。該過程是在外力作用下，2部分包裝破裂混合反應(yīng)引發(fā)的。不同的酶-底物組合有不同的響應(yīng)時(shí)間和溫度。對(duì)于顏色的評(píng)價(jià)則根據(jù)包裝附帶的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參照點(diǎn)顏色進(jìn)行。

　　eO®是Cryolog的粘附型膠體墊片TTi，當(dāng)食品質(zhì)量惡化時(shí)，其顏色由原來的綠色變成紅色，這是由于膠體中微生物增加后PH值變化所導(dǎo)致的。另外，可以將TRACEO®透明標(biāo)簽貼在冷凍產(chǎn)品的條碼上，標(biāo)簽顏色變?yōu)榧t色后就不能再食用。

　　3）聚合反應(yīng)型。Fresh-Check®是基于特定單體的固相聚合反應(yīng)引起的顏色變化設(shè)計(jì)的，能與某些食品的貨架期相匹配。它在由溫度激發(fā)活化前應(yīng)冷藏保存。隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，活性標(biāo)簽會(huì)發(fā)生鮮紅色到黑色的不可逆顏色變化。當(dāng)中心圓環(huán)顏色比參照色淺，食品在保質(zhì)期內(nèi)時(shí)是安全的；當(dāng)顏色變黑超過對(duì)比色時(shí)，無論食品是否在保質(zhì)期內(nèi)，都不再建議消費(fèi)者購(gòu)買。

　　基于有機(jī)染料設(shè)計(jì)的OnVu_TMTTi，其顏色隨時(shí)間變化的速率取決于溫度的高低。該標(biāo)簽經(jīng)UV光照射活化激發(fā)后，呈穩(wěn)定的深藍(lán)色，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)、溫度的升高最終變?yōu)榘咨Ｋ梢砸灾苯佑∷⒒驑?biāo)簽的形式使用。
 

　　2.3 射頻識(shí)別（RFID）

　　RFID是以電子信息為基礎(chǔ)的智能裝置，它利用無線射頻進(jìn)行非接觸雙向通信的識(shí)別方式，來獲取、存儲(chǔ)、傳輸食品包裝的實(shí)時(shí)信息。它的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)食品“生產(chǎn)-運(yùn)輸-消費(fèi)”全過程的追蹤，這在產(chǎn)品追溯、倉(cāng)儲(chǔ)管理、保障食品質(zhì)量等方面有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。然而Dainelli等認(rèn)為它與1935/2004/EC“智能包裝”的定義不完全吻合。

　　RFID電子標(biāo)簽可以穿透非金屬材質(zhì)的材料，置入包裝內(nèi)部也不會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。它不僅可以存/取溫度、相對(duì)濕度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，甚至可以寫入食品營(yíng)養(yǎng)組分、烹調(diào)指引等信息。以RFID為基礎(chǔ)的追蹤體系提供了一種信息自動(dòng)交換的方法，國(guó)內(nèi)外已有RFID用于活體動(dòng)物出生到屠宰全過程的應(yīng)用。2011年深圳出入境檢驗(yàn)檢疫局已成功將RFID用于供港活禽質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，它包含了養(yǎng)殖場(chǎng)編號(hào)、用藥情況、衛(wèi)生證編號(hào)等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了供港活禽從養(yǎng)殖到出口的全程追溯監(jiān)管，有力地保障了供港食品的安全。同時(shí)，制定發(fā)布了《供港活豬產(chǎn)地全程RFID溯源規(guī)程》、《供港活禽產(chǎn)地全程RFID溯源規(guī)程》2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　盡管RFID的應(yīng)用已經(jīng)延伸至肉類加工的全過程，但是沒有專用數(shù)據(jù)讀取設(shè)備，消費(fèi)者無法方便地獲取RFID標(biāo)識(shí)的肉制品信息。
 

　　3 結(jié)語
 

　　為了適應(yīng)食品包裝綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的要求，更好地實(shí)現(xiàn)AIP在肉類工業(yè)中的應(yīng)用，開發(fā)新型天然抗菌包裝以及各種AIP的組合應(yīng)用，將會(huì)成為肉類包裝工業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。