摘要：目的 對活性-智能包裝在肉類工業(yè)中的應用進行綜述，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)缺點入手，查閱相關文獻，重點論述了氣體吸收/釋放型、傳感器型、指示器型和射頻識別指示器等在肉類工業(yè)中的應用。結果 與傳統(tǒng)包裝相比，AIP能更好地保證食品的質量安全。結論 開發(fā)新型天然抗菌包裝以及各種AIP的組合應用，將成為肉類包裝工業(yè)應用研究的熱點。
關鍵詞：活性-智能包裝；肉類；細菌；貨架期
肉類作為人體蛋白質、脂肪、維生素、礦物質等營養(yǎng)成分的重要來源，近年來的消費量逐年攀升，2015年中國人均年消費量達到59kg。隨著消費者對肉類品質、安全性等要求的提高，以及食品生產、銷售、儲運方式的變化，例如畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；?、屠宰加工方式集約化，這均對食品包裝提出了更高的要求。活性-智能包裝（AIP）在肉類工業(yè)中的應用，既能更好地保持肉類產品有消費者可以接受的顏色，又能有效地減少肉類食品受到的物理、化學或微生物等方面的危害，更好地保證了食品“生產-流通-消費”過程中的質量和安全。
1 活性食品包裝
活性食品包裝是一類能延長食品貨架期、保持或改善食品品質的包裝。材料本身具有或預先加入特殊物質來釋放或（和）吸收食品或（和）食品周圍物質的能力，但也可能會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、儲運過程中極易腐爛變質，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，達到延長其貨架期保證肉類食品質量安全的目的。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AgIONTM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量的關鍵，尤其是對多有滲出物的禽肉類產品。吸收其流出物后相對濕度降低，能抑制某些微生物的生長。濕度過低會加速肉類脂肪的氧化，使得肉質變硬、口感變差。
濕度的調控分為對液態(tài)水的吸收和濕氣調節(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現(xiàn)；后者常使用濕度調節(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期延長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包裝（MAP）的有益補充，能有效延長肉類產品的貨架期，減少因O2導致的顏色變暗、脂類氧化、微生物增加及營養(yǎng)流失，是目前商業(yè)化最為成功的預包裝熟肉制品包裝。Emco公司的ATCO®用于預包裝肉制品后，能吸收10～20mL的O2，目前該公司已開發(fā)出吸收100～200mLO2的大容量標簽。Cryova的紫外引發(fā)型OS2000TM多層聚合物膜，實現(xiàn)了O2的可控清除，在4～10d內可以將肉制品包裝內O2的體積分數(shù)由1%降至百萬分之一的級別。Kerry等詳細論述了Ageless®、FreshPax®在防止鮮牛肉變色、改善豬肉（制品）品質等方面的應用。
高含量CO2型包裝有利于禽畜類食品的儲存，如用于生鮮肉的VerifraisTM。它包含標準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。當肉類滲出物滴落在小袋上后放出CO2，能抑制微生物生長的同時及時補充被肉類吸收的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生的CO2，從而避免包裝的漲裂。
當包裝中殘留的O2被清除或部分CO2溶于食品中后會形成部分真空，導致柔性包裝的塌陷，此時包裝中的CO2釋放小袋若能在放出CO2的同時消耗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的同時減少了菌類的競爭，有帶來肉毒桿菌等致病菌的風險。
2 智能食品包裝
智能食品包裝是指能監(jiān)測食品或包裝內部環(huán)境變化的包裝。它可以監(jiān)測食品安全衛(wèi)生狀況，或/和提供食品存儲、運輸過程中時間/溫度等獨立變化的情況，具有監(jiān)測數(shù)據(jù)不可逆，與食品質量狀況響應良好等特點。目前，溫度變化型、時間-溫度相關型的指示器應用最為廣泛，然而生產和應用成本較高、某些安全顧慮及相對有限的應用要求，都影響了它在肉類工業(yè)中的應用。食品質量保障、產品追蹤方面越來越大的壓力，將會成為智能包裝在肉類工業(yè)中拓展應用的巨大助力。
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，定量響應包裝中特定氣態(tài)分析物的設備。MAP內部O2，CO2濃度的相對變化，是肉制品質量的指示劑，它受到食品種類、儲藏條件、包裝材料及其完整性等的影響。目前主要有電化學O2傳感器、CO2電位傳感器等。
傳統(tǒng)型電化學O2傳感器存在消耗分析底物（O2）、對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。光學型O2傳感技術是一種非破壞、化學惰性、可穿過透明材料的氣體分析手段。目前已有基于能量轉換的PH敏感型相位熒光檢測器，實現(xiàn)了利用單一裝置同時測定O2，CO2濃度，因此，氣體傳感型智能包裝技術提供了一種快速、價廉地監(jiān)測肉類質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用前景的肉類包裝遠程監(jiān)測分析氣體的方法。它的活性組件主要是包封在固體聚合物中的長延遲的熒光或磷光染料，如以PS封裝的Pt-卟啉。Kerry等對食品包裝用O2傳感器的結構、染料及封裝基材的選取等提出了具體要求。
包裝內的O2通過擴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)預先設定的校準曲線來測量熒光參數(shù)的變化，實現(xiàn)O2的定量檢測。該方法不消耗染料和O2，無污染、無副產物生成，重現(xiàn)性良好，而且能與簡單的光電測試裝置（如二極管）相匹配，將由散射和樣品熒光引起的干擾最小化，能長期操作而無需多次校準。目前已開發(fā)出價格低廉的可拋棄型O2熒光傳感器。
2.1.3 生物傳感型
生物傳感技術的發(fā)展為其在肉類智能包裝領域的應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設備，它能將生物信號轉化為可定量的電信號，實現(xiàn)相關生化反應信息的監(jiān)測、記錄、傳輸。AloCilja等非常看好生物傳感器在病原體、食品包裝安全監(jiān)測領域的發(fā)展。
GuardTM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)測沙門氏菌、大腸桿菌等病原體。監(jiān)測過程出現(xiàn)陽性反應時，給出一個明顯的視覺信號作為警示。ToXinguardTM不僅可以監(jiān)測肉類新鮮度的變化，甚至可以給出某些特定藥殘或基因產品的信號。
2.2 指示器型
指示器是用來顯示某種物質及其濃度的裝置，以肉類食品相關的代謝物為指標物是它發(fā)展的基礎，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)測特定物質的濃度，多用于包裝完整性的監(jiān)測。與傳感技術相比，指示器沒有接收器和轉換器部件，直接通過一個可視化的變化來傳遞信息，甚至可用RFID閱讀器來讀取、存儲。
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準色卡的比對來實現(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)測肉類MAP完整性的標簽，含有的敏感性染料既能與O2反應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，該標簽是無色透明的，當包裝泄露空氣進入MAP后變?yōu)樗{色。與傳統(tǒng)的人工確認包裝完整性的方法相比，該監(jiān)測方法更為快捷，卻有敏感性過高（體積分數(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或生化反應的直接信息，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、儲藏條件等。
氨基酸脫羧產生的胺類是微生物生長和食品腐敗的重要指標。FQSI的SensorQTM標簽，能監(jiān)測揮發(fā)性的生物胺且不受MAP內氣體的干擾。新鮮產品的標簽顯橘色，當細菌生長達到臨界值后變?yōu)樽睾稚?。UPM有一種監(jiān)測禽類或魚類產品MAP中含氮化合物的指示器，同時能滿足EU1935/2004的相關要求。
半胱氨酸的分解產物H2S有強烈的異味，這是某些細菌導致畜禽類產品腐敗過程中產生的。它與肌紅蛋白結合后顯綠色，這種顏色經瓊脂糖固定化后可作為雞肉新鮮度指標，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代謝物的監(jiān)測，進而影響對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用。生物傳感器型和微電子技術型新鮮度監(jiān)測器，對揮發(fā)性物質的變化響應非常敏感，它能通過生物信號的轉換、電性能變化，或結合其他理化參數(shù)的變化，來定量監(jiān)測分析食品中的特定物質。
2.2.3 時間-溫度型指示器（TTi）
高溫條件下食物中的生化反應加劇，會導致食品變質加快，TTi則是能定量顯示這種時間-溫度相關性變化的裝置，它能準確測量、記錄食品生產到消費過程中溫度隨時間的變化情況。TTi的使用是基于理化反應、酶或微生物的變化，通常以顏色變化來實現(xiàn)響應，這種響應是持續(xù)的、不可逆的。這就要求TTi與食品腐敗變質過程有類似的反應活化能，失效時間與食品的保質期相關性良好，而且不會受到溫度外其他環(huán)境因素的影響。目前市售TTi主要有3類。
1）擴散型。Mark®是3M擴散型TTi，其能定量的響應是多孔卡紙上著色脂肪酸酯熔化后從原點到擴散前端的距離。它的溫度適用范圍和響應壽命由酯的類型和濃度決定。
2）酶促型。CheckPoint®是Vitsab酶促反應型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引發(fā)的。不同的酶-底物組合有不同的響應時間和溫度。對于顏色的評價則根據(jù)包裝附帶的5個標準參照點顏色進行。
eO®是Cryolog的粘附型膠體墊片TTi，當食品質量惡化時，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值變化所導致的。另外，可以將TRACEO®透明標簽貼在冷凍產品的條碼上，標簽顏色變?yōu)榧t色后就不能再食用。
3）聚合反應型。Fresh-Check®是基于特定單體的固相聚合反應引起的顏色變化設計的，能與某些食品的貨架期相匹配。它在由溫度激發(fā)活化前應冷藏保存。隨著聚合反應的進行，活性標簽會發(fā)生鮮紅色到黑色的不可逆顏色變化。當中心圓環(huán)顏色比參照色淺，食品在保質期內時是安全的；當顏色變黑超過對比色時，無論食品是否在保質期內，都不再建議消費者購買。
基于有機染料設計的OnVuTMTTi，其顏色隨時間變化的速率取決于溫度的高低。該標簽經UV光照射活化激發(fā)后，呈穩(wěn)定的深藍色，隨著時間的延長、溫度的升高最終變?yōu)榘咨Ｋ梢砸灾苯佑∷⒒驑撕灥男问绞褂谩?br />
2.3 射頻識別（RFID）
RFID是以電子信息為基礎的智能裝置，它利用無線射頻進行非接觸雙向通信的識別方式，來獲取、存儲、傳輸食品包裝的實時信息。它的應用可以實現(xiàn)對食品“生產-運輸-消費”全過程的追蹤，這在產品追溯、倉儲管理、保障食品質量等方面有無可比擬的優(yōu)勢。然而Dainelli等認為它與1935/2004/EC“智能包裝”的定義不完全吻合。
RFID電子標簽可以穿透非金屬材質的材料，置入包裝內部也不會影響數(shù)據(jù)的準確性。它不僅可以存/取溫度、相對濕度等實時數(shù)據(jù)，甚至可以寫入食品營養(yǎng)組分、烹調指引等信息。以RFID為基礎的追蹤體系提供了一種信息自動交換的方法，國內外已有RFID用于活體動物出生到屠宰全過程的應用。2011年深圳出入境檢驗檢疫局已成功將RFID用于供港活禽質量的監(jiān)測，它包含了養(yǎng)殖場編號、用藥情況、衛(wèi)生證編號等內容，實現(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，制定發(fā)布了《供港活豬產地全程RFID溯源規(guī)程》、《供港活禽產地全程RFID溯源規(guī)程》2項行業(yè)標準。
盡管RFID的應用已經延伸至肉類加工的全過程，但是沒有專用數(shù)據(jù)讀取設備，消費者無法方便地獲取RFID標識的肉制品信息。
3 結語
為了適應食品包裝綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的要求，更好地實現(xiàn)AIP在肉類工業(yè)中的應用，開發(fā)新型天然抗菌包裝以及各種AIP的組合應用，將會成為肉類包裝工業(yè)發(fā)展的新趨勢。
