活性包裝對肉制品品質(zhì)及貨架期影響的研究進展

李墨琳，羅 欣，劉國星，毛衍偉,*，張一敏,*

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018；2.北京市恒慧通肉類食品有限公司，北京 101302）

當(dāng)代社會經(jīng)濟、營養(yǎng)學(xué)乃至生態(tài)學(xué)的發(fā)展都要求食品包裝不斷更新來滿足持續(xù)發(fā)展的市場需求[1]。市場及消費者對食品包裝的需求由傳統(tǒng)的流通銷售、保護產(chǎn)品和提供便利逐漸轉(zhuǎn)向提高食品品質(zhì)、延長包裝食品貨架期等更高的要求[2]。肉制品是一種營養(yǎng)豐富、水分活度高、易腐敗的食品，現(xiàn)代的消費觀念要求肉制品包裝不僅能減少肉制品的加工程序和添加劑使用，同時能保持其優(yōu)良的品質(zhì)和較長的貨架期。這對肉制品包裝的發(fā)展來說無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)，也是開發(fā)和改進新型包裝方式的重要驅(qū)動力，能促使肉制品包裝的附加屬性不斷擴展，由此延伸出很多新型的包裝方式，而活性包裝是目前的研究熱點之一。

肉制品包裝的主要作用是防止肉制品污染、延緩腐敗、減少質(zhì)量損失、維持肉色及較好的風(fēng)味。因此，針對新型肉制品包裝技術(shù)，許多學(xué)者主要從防止微生物生長和繁殖、抑制肉制品氧化和提高肉色穩(wěn)定性等方面進行了深入研究。

1 活性包裝

根據(jù)歐盟委員會第450/2009號法規(guī)的指導(dǎo)意見，活性包裝是指一種具有附加功能的食品包裝。它不僅能為食品提供抵御外部影響的屏障，還能吸收產(chǎn)品逸散出的或環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)，并且可以向食品或食品外環(huán)境中釋放有益物質(zhì)；它能調(diào)節(jié)食品和食品外環(huán)境的氣體成分，有脫氧、抗菌、除味保香、調(diào)節(jié)濕度等功能，并且可以維持肉制品品質(zhì)并延長貨架期。活性包裝中的活性物質(zhì)主要通過3 種方式進行添加：1）在包裝內(nèi)添加小袋或襯墊；2）將活性物質(zhì)添加到包裝膜中；3）直接將活性物質(zhì)涂覆到包裝上。在商業(yè)應(yīng)用時，要對活性包裝進行暴露和毒理學(xué)評估[3]，根據(jù)不同的活性物質(zhì)妥善選擇包裝材料和添加方式，以免因物理和化學(xué)遷移造成食品安全問題。

活性包裝從功能上主要分為以下幾大類：脫氧活性包裝、抗菌活性包裝、控水活性包裝、除異味保香活性包裝、其他類型活性包裝（如納米包裝技術(shù)、抗氧化劑活性包裝）等[4]。根據(jù)其作用原理分為吸收型和釋放型兩大類，吸收型包括水分清除劑（干燥劑）和氧氣清除劑，釋放型包括抗氧化劑、CO2釋放裝置和抗菌包裝體系[5]。本文將就這兩種類型進行詳述（表1）。

表1 活性包裝的類型及應(yīng)用Table 1 Types of active packaging and their applications

1.1 水分清除劑

對于生鮮肉類，貯藏過程中的汁液損失會導(dǎo)致包裝內(nèi)含有多余的水分，進而改變產(chǎn)品的外觀，最終影響消費者的選擇[19]。此外，肉制品及其包裝環(huán)境中的水分對微生物的生長具有促進作用，微生物的滋生極易造成食品腐敗，從而影響產(chǎn)品品質(zhì)及貨架期。因此，合理控制包裝內(nèi)的水分活度顯得尤為重要。包裝中的水分控制一般分為3 種：降低水分、保持原有的水分、防潮。降低水分時一般可以通過用干燥的空氣來替換氣調(diào)包裝頂隙空間的濕潤空氣，或者直接除去頂隙空間的濕潤空氣。使用阻隔性高的包裝材料可以有效維持包裝內(nèi)的水分。而要達到徹底防潮的目的，可以在包裝內(nèi)加入干燥劑。目前，常見的干燥劑有沸石、膨潤土、山梨糖醇、氯化鈣、聚（丙烯酸）鈉鹽、氯化鈉等，它們多以小袋或襯墊的形式添加。值得注意的是，普通吸水墊并不屬于活性包裝的范疇。根據(jù)歐盟委員會第450/2009號法規(guī)的指導(dǎo)意見，僅使用天然成分的材料或物品（如由100%纖維素構(gòu)成的襯墊），因其不包含可以釋放或吸收物質(zhì)的活性成分，而不被列入活性材料的范圍之內(nèi)。

近年來，有學(xué)者開發(fā)了濕度控制托盤，可以有效地防止新鮮農(nóng)產(chǎn)品包裝后因濕度過高而過早腐敗的現(xiàn)象。這種托盤是一種熱成型的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，它的內(nèi)外層是聚乙烯，中間的活性層是添加了氯化鈉的發(fā)泡吸濕性離聚物，配合高阻隔性的密封膜可以有效吸收包裝內(nèi)的水蒸氣，延長產(chǎn)品的貨架期[6]。水分清除劑在肉制品中的應(yīng)用也得到深入研究。有學(xué)者提出，以殼聚糖、羥甲基纖維素鈉為基材，加入納米蒙脫土后采用氯化鈣交聯(lián)制備的海綿襯墊，吸濕性明顯增強，可應(yīng)用于鮮肉保鮮[20]。后來該研究團隊以此為基材，添加0.5 g/kg（以鮮肉質(zhì)量計）的乳酸鏈球菌素制備出高吸濕性抗菌襯墊，實驗結(jié)果表明該襯墊可將鮮肉的保質(zhì)期由2 d延長至4 d，其良好的吸濕性能對鮮肉保鮮具有重要意義[21]。也有學(xué)者將從植物中提取的半乳糖木糖葡萄聚糖加工成吸濕性氣凝膠應(yīng)用于肉類包裝[5]。

1.2 氧氣清除劑

肉制品包裝中氧氣含量過高會導(dǎo)致好氧微生物的增殖和脂質(zhì)氧化，加快不良氣味的產(chǎn)生，對肉色和營養(yǎng)價值造成不利影響[22]。其中多不飽和脂肪酸的降解過程可能會形成有毒醛，并導(dǎo)致營養(yǎng)流失[23]。因此，控制肉制品包裝內(nèi)的氧氣含量對于保障產(chǎn)品質(zhì)量安全具有重要意義。目前常用的方法是通過真空包裝或氣調(diào)包裝進行控制，但這些方法都存在一定的缺陷。高氧氣調(diào)包裝可以抑制厭氧菌的繁殖，但也促進了好氧菌特別是假單胞菌屬的生長，且包裝容易出現(xiàn)塌陷。Spanos等[24]研究了氣調(diào)包裝中氧氣含量對鮮豬肉脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化的影響，結(jié)果表明高濃度的氧氣會促進豬肉糜的氧化并產(chǎn)生不良氣味。真空包裝可以抑制假單胞菌屬、熱殺索絲菌和腸桿菌等腐敗菌的生長[25]；但真空包裝具有應(yīng)用范圍有限、包裝易受損傷、脫氧不徹底等缺點。在包裝中加入氧氣清除劑可以較好地控制包裝內(nèi)的氧氣水平，維持產(chǎn)品的品質(zhì)和延長貨架期。

獨立的氧氣清除系統(tǒng)可由小袋、襯墊或包含氧氣清除劑的標(biāo)簽構(gòu)成。目前最常見的氧清除劑是鐵和氧化亞鐵細粉，抗壞血酸、亞硫酸鹽、兒茶酚和葡萄糖氧化酶等酶類也得到了廣泛的應(yīng)用[26]。氧清除劑按照原料可以分為無機氧清除劑和有機氧清除劑，鐵粉、氧化亞鐵細粉、亞硫酸鹽等氧清除劑屬于無機類，而抗壞血酸、葡萄糖氧化酶、兒茶酚等氧清除劑屬于有機類。氧氣清除劑已在鮮肉中得到應(yīng)用。Mexis等[9]研究了氧氣清除劑小袋對雞胸肉的保鮮作用，結(jié)果表明，與對照組相比，添加小袋的處理組貨架期延長了3 d，配合使用0.1 mL/100 g的柑橘提取物，可使保質(zhì)期延長約5 d。Chounou等[10]研究了氧氣清除劑和殼聚糖對延長4 ℃貯藏的鮮牛肉貨架期的影響，他們發(fā)現(xiàn)包裝內(nèi)加入氧氣清除劑的碎牛肉貨架期（6 d）比普通有氧包裝組（3～4 d）長。近年來，有學(xué)者開發(fā)了基于鈀催化體系的氧清除系統(tǒng)。使用磁控濺射技術(shù)將鈀涂覆在聚對苯二甲酸（polyethylene terephthalate，PET）/SiOx膜上能使食品包裝中殘余氧氣體積分?jǐn)?shù)降低到2.5%[27]；該膜除氧效率高，特別適用于對氧非常敏感并且氧化反應(yīng)非?？斓氖称?。Hutter等[28]將具有鈀催化體系的氧氣清除膜應(yīng)用于火腿的氣調(diào)包裝，結(jié)果表明該膜結(jié)合體積分?jǐn)?shù)2% O2＋5% H2＋93% N2的氣調(diào)包裝可在35 min內(nèi)除去頂隙空間中2%的O2，抑制了火腿的變色并有效延長了產(chǎn)品的貨架期，與目前廣泛應(yīng)用的普通氧氣清除劑相比具有明顯的優(yōu)勢。如今，在包裝工業(yè)中已經(jīng)建立了基于聚合物基質(zhì)中的鐵粉氧清除劑體系，納米技術(shù)也在氧清除劑的制備中得到應(yīng)用。有研究表明，在相對濕度100%和干燥條件下納米鐵的反應(yīng)速率比非納米級鐵粉高2～3 倍；與在聚乙烯或聚丙烯聚合物基質(zhì)中的市售鐵基除氧劑相比，在相對濕度100%條件下，分散在硅載體中的納米級鐵的吸收率至少提高10 倍[12]。納米硒也是目前新型多分子膜中的一種極具潛能的氧氣清除成分，它作為自由基清除層被包裹在PET外膜和低密度聚乙烯內(nèi)膜之間。PET外膜可以有效阻隔外界自由基的進入，而包裝內(nèi)部的自由基（·OH、O2-·）通過內(nèi)膜被活性層清除[11]；這種層壓膜結(jié)構(gòu)不會使納米顆粒直接與食品接觸，在一定程度上降低了除氧效果，但在食品安全的層面上考慮，此舉無疑會提高消費者的可接受程度。

1.3 抗氧化劑

添加抗氧化劑可以抑制食品中脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化，防止不良氣味的產(chǎn)生?？寡趸b材料可以將抗氧化劑添加到熔融法制備的膜聚合物復(fù)合擠壓成膜，或者將抗氧化劑溶于適當(dāng)?shù)娜芤褐?，涂布到膜上。常用的油溶性抗氧化劑有沒食子酸丙酯（propyl gallate，PG）、抗壞血酸酯類、丁羥基茴香醚（butylated hydroxyanisole，BHA）、二丁基羥基甲苯（butylated hydroxytoluene，BHT）、卵磷脂等；水溶性抗氧化劑包括VC、異VC及其鹽類、植酸、苯多酚等[29]。由于合成抗氧化劑的安全性一直受到質(zhì)疑，天然抗氧化劑也就成為目前的研究熱點。Gallego等[30]的研究結(jié)果表明，將云實（Caesalpinia decapetala，CD）和塔拉（Caesalpinia spinosa“Tara”，CS）提取物作為抗氧化劑制成的生物可降解明膠膜在食品包裝中擁有很好的應(yīng)用潛力；用上述包裝膜包裝牛肉餅可以顯著降低12 d貯藏期內(nèi)的脂質(zhì)氧化，抗氧化效果比質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.001%的合成BHA膜更為顯著。除此之外，有大量研究表明，很多植物（如迷迭香、牛至、百里香等）、水果（柑橘）、香辛料甚至中草藥中都能提取到有效的抗氧化成分，成為安全性更高、效能更強的天然抗氧化劑。表2對從植物中提取的天然物質(zhì)的種類和有效成分[31]進行了詳述，并列出應(yīng)用對象以供參考。

表2 從植物中提取的天然抗氧化劑Table 2 Natural antioxidants isolated from plants

抗氧化劑是通過分子遷移發(fā)揮作用的，這其中包含了很多不穩(wěn)定因素，如遷移速率、遷移量，若不進行合理控制則可能造成化學(xué)污染。因此，嚴(yán)格控制包裝材料中活性物質(zhì)的種類和劑量尤為重要。應(yīng)該嚴(yán)格評估抗氧化劑添加到包裝材料后的抗氧化活性和穩(wěn)定性，并對抗氧化劑種類和添加方法進行合理的選擇[47]。此外，越來越多的研究將天然的抗氧化劑與其他包裝方式相結(jié)合，利用它們的協(xié)同作用使其效能增大，降低成本和控制負(fù)面影響，最終獲得更高的效益。Lorenzo等[48]將體積分?jǐn)?shù)80% O2＋20% CO2氣調(diào)包裝與包含質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%牛至精油的活性包裝膜相結(jié)合，與單純的氣調(diào)包裝相比，這種組合包裝方式可以顯著減少新鮮馬肉的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化。

1.4 CO2釋放裝置

CO2釋放裝置是與氧氣清除劑互補的包裝體系，它可以防止包裝變形出現(xiàn)塌陷，抑制肉表面革蘭氏陰性菌和霉菌的生長。CO2的抗菌作用依賴于其在食品中的溶解速率和溶解量度，不同食品中CO2的溶解度是不同的，這取決于食物的性質(zhì)如表面積、pH值和組成（水、脂肪、蛋白質(zhì)）[49]。已有研究發(fā)現(xiàn)CO2的抑菌效果與CO2的氣體分壓成正比[50]。從食品包裝的形態(tài)和結(jié)構(gòu)來看，包裝內(nèi)部的剩余空間或頂隙空間的體積及CO2含量都與其抑菌作用密切相關(guān)。因而，CO2釋放裝置一般應(yīng)用于氣調(diào)包裝中，以便在果蔬貯藏過程中維持包裝頂隙空間較高的CO2含量。CO2釋放裝置在貯藏初期可以補充包裝內(nèi)被食品吸收的CO2，使產(chǎn)品不變形，但密閉空間內(nèi)氣體的產(chǎn)生會導(dǎo)致包裝內(nèi)壓力升高，進而增加產(chǎn)品的汁液損失，可能影響消費者的購買欲[51]。

當(dāng)前的商業(yè)CO2釋放裝置一般是以小袋或襯墊的形式存在，工作原理多為包裝中的液體使硫酸亞鐵或抗壞血酸和碳酸氫鈉混合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也有基于檸檬酸和碳酸氫鈉的釋放系統(tǒng)或其他體系。市場上常見的CO2釋放裝置產(chǎn)品有Ageless?GE（日本Mitsubishi Gas Chemical公司）、FreshPax?M（美國Multisorb Technologies公司）[52]和Verifraise（法國SARL Codimer公司）[15]。Verifraise包裝已被用于延長新鮮肉類的保質(zhì)期，這種創(chuàng)新的包裝由1 個標(biāo)準(zhǔn)的氣調(diào)包裝托盤組成，它有一個多孔的假底，其下放置含有碳酸氫鈉/抗壞血酸的多孔小袋；當(dāng)肉中滲出來的汁液滴落到小袋上時，水促使混合物發(fā)生反應(yīng)排出二氧化碳，從而補充肉吸收的二氧化碳并防止包裝物塌陷。Pettersen等[16]研究了不同的包裝方法（真空、氣調(diào)包裝（60% CO2＋40% N2）和氣調(diào)包裝＋CO2釋放裝置）對新鮮馴鹿肉品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，與沒有CO2釋放裝置的真空和氣調(diào)包裝組別相比，氣調(diào)包裝＋CO2釋放裝置可以延長馴鹿肉的貨架期，并降低產(chǎn)品的汁液損失。

1.5 抗菌包裝體系

肉制品營養(yǎng)豐富，容易滋生微生物，微生物生長會導(dǎo)致產(chǎn)品腐敗、貨架期縮短，如果有致病菌污染，還會給消費者帶來健康隱患；因而如何抑菌成為肉制品質(zhì)量安全控制亟需解決的問題。抗菌包裝體系能顯著抑制腐敗和病原菌的生長，延長產(chǎn)品的貨架期，保證消費者健康。

為了抑制食品中微生物的生長，研究人員測試了大量的抗菌劑，包括乙醇、二氧化碳、銀離子、二氧化氯、抗生素、細菌素、有機酸、精油和香料等[53]。Yildirim等[5]將抗菌包裝體系主要分為5大類：精油、酶和細菌素、抗菌聚合物、有機酸及其他有機化合物、抗菌性納米顆粒（主要是金屬離子）。表3總結(jié)了這5大類常見的抗菌活性物質(zhì)及其應(yīng)用。

表3 抗菌包裝體系Table 3 Antimicrobial food packaging systems

抗菌包裝體系在肉制品中的應(yīng)用得到了廣泛的研究。為了控制禽肉中攜帶的食源性病原體（鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌），Akbar等[17]用負(fù)載氧化鋅納米顆粒的海藻酸鈣活性膜包裝即食禽肉，結(jié)果表明在電子顯微鏡下，靶細菌的細胞形態(tài)明顯遭到破壞，數(shù)量顯著減少。此外，Gouvêa等[18]發(fā)現(xiàn)了一種對抗食品中致病菌的新方法，他們將噬菌體添加到乙酸纖維素膜中，盡管在此過程中噬菌體的活性會降低，但仍能維持14 d的抗菌活性；但將噬菌體固定于固體基質(zhì)中會阻礙其活動從而不能有效抑制靶細菌的生長。因而他們提出將這種技術(shù)應(yīng)用在腌肉等具備流質(zhì)的產(chǎn)品之中，利用分子在液相中的遷移促使噬菌體快速感染大量靶細菌。然而，這項技術(shù)也存在缺陷，添加噬菌體會增加膜的多孔性和粗糙性；同時，噬菌體的來源使其應(yīng)用也備受阻礙。其他抗菌活性物質(zhì)在實際應(yīng)用中也存在一些問題，如利用精油進行抑菌包裝時，由于其本身具有的香氣掩蓋或改變了肉制品的氣味，對感官評價造成了負(fù)面影響；納米級材料由于其本身可能包含金屬以及應(yīng)用范圍不明確，導(dǎo)致在實際應(yīng)用上受到相關(guān)法規(guī)的制約。因此，抗菌包裝體系的研究應(yīng)該結(jié)合多個學(xué)科，增加對其作用機理以及安全性的研究，并進行動物性實驗，提高其實際價值。

2 活性包裝對肉制品品質(zhì)及貨架期的影響

肉制品的品質(zhì)是影響消費者滿意度和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，在眾多影響肉制品品質(zhì)的因素中，氧化是導(dǎo)致肉制品品質(zhì)惡化的主要原因之一；而肉色能夠影響消費者的購買意愿，消費者通常將肉色作為評判肉制品新鮮度和健康的指標(biāo)。肉制品的貨架期是產(chǎn)品銷售半徑的決定因素，貨架期的延長能夠顯著提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟利益?；钚园b在抑制肉制品氧化、改善肉制品色澤、提高肉色穩(wěn)定性及延長貨架期方面具有顯著作用。

2.1 氧化

肉制品中富含脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，二者的氧化是肉制品品質(zhì)惡化的主要原因，其表現(xiàn)為風(fēng)味、顏色、質(zhì)構(gòu)和營養(yǎng)價值的劣變并可能產(chǎn)生有毒化合物[59-60]。脂質(zhì)氧化是一個復(fù)雜的過程，不飽和脂肪酸通過自由基鏈機制與分子氧反應(yīng)形成過氧化物。脂質(zhì)氧化的產(chǎn)物易與某些氨基酸反應(yīng)形成復(fù)合物，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、功能以及可消化性發(fā)生改變[61-62]。因此，氧化過程通常伴隨著營養(yǎng)價值的嚴(yán)重?fù)p失。在此過程中，氨基酸的氧化、阻斷或交聯(lián)使蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)改變和極性基團數(shù)目減少，導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生變化、蛋白質(zhì)溶解度降低（由于聚集或形成復(fù)合物）并且可能伴隨顏色變化（褐變反應(yīng)）[63-64]。因此，如何有效抑制肉制品貯藏過程中的氧化對維持產(chǎn)品的品質(zhì)和延長貨架期有重要意義。

在活性包裝體系中，抗氧化劑在減少脂質(zhì)、蛋白質(zhì)氧化上發(fā)揮著重要作用。PG、抗壞血酸酯類、BHA、BHT等化學(xué)合成抗氧化劑在肉制品包裝中均得到廣泛的應(yīng)用。隨著消費者食品安全意識的增強，天然抗氧化劑的應(yīng)用成為新的潮流。在人類社會發(fā)展過程中，有些食物長期被食用，因此這些植物中提取出來的天然抗氧化劑也易于被消費者接受，它們不僅可以減少脂質(zhì)氧化的產(chǎn)物、抑制蛋白質(zhì)氧化，也在一定程度上增加了食品的營養(yǎng)價值[48]。Barbosa-Pereira等[65]評估了從啤酒釀造廢物中提取的天然提取物、迷迭香提取物和兩種合成抗氧化劑（BHT和PG）對冷藏過程中牛肉抗氧化能力的影響力，結(jié)果顯示，涂有天然提取物的活性包裝膜可以提高肉制品的氧化穩(wěn)定性，天然提取物在減少脂質(zhì)氧化方面表現(xiàn)出與PG相似的作用，并且比BHT和迷迭香提取物更有效。Yang等[45]在蛋白質(zhì)膜中加入綠茶提取物（green tea extract，GTE）、烏龍茶提取物和紅茶提取物，用這種膜包裹的豬肉在4 ℃下能保存10 d，且與對照組相比，豬肉脂質(zhì)氧化較少，具有最大的抗氧化活性；脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的自由基減少，這使得通過自由基攻擊蛋白質(zhì)分子活性中心絡(luò)合形成的復(fù)合物含量降低，蛋白質(zhì)變性程度降低，因其造成的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味等的劣變也隨之減少；在評價自由基清除活性時，結(jié)果顯示GTE多酚含量最高，導(dǎo)致抗氧化活性較高。富含酚類化合物的漿果可以為脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化提供抗氧化保護，其活性取決于漿果中花青素、原花青素和單寧等酚類成分的含量[48]。還有學(xué)者指出，通過將抗氧化劑釋放動力學(xué)與脂質(zhì)氧化動力學(xué)相匹配，可以實現(xiàn)抗氧化劑包裝系統(tǒng)的最大有效性[25]，這為抗氧化劑抑制肉制品氧化提供了新的思路。

2.2 肉色

肉色是影響消費者評價肉及肉制品新鮮度或品質(zhì)的關(guān)鍵因素，并影響消費者的購買意愿。肉的顏色與肉中肌紅蛋白的濃度和狀態(tài)密切相關(guān)，肌紅蛋白在有氧或無氧條件下可逆地轉(zhuǎn)化為氧合肌紅蛋白或高鐵肌紅蛋白，從而形成不同的肉色。鮮肉的變色在很大程度上取決于其周圍氣體成分的組成。研究表明，當(dāng)牛肉表面的高鐵肌紅蛋白含量占肌紅蛋白總量的30%～40%時，消費者就失去購買欲[66]。因此，包裝中氧氣含量對肉色有很大的影響。目前，大多數(shù)肉制品的包裝均為簡單便捷的真空包裝。但對于對氧敏感的產(chǎn)品來說，真空包裝達不到控制殘氧量的要求，即使氧氣體積分?jǐn)?shù)低至0.1%～0.5%，光引起的變色也會在幾小時內(nèi)發(fā)生，這取決于產(chǎn)品與頂隙空間的比值[28]；而且大多數(shù)包裝系統(tǒng)需要幾天的時間才能清除頂隙空間中的氧氣。氣調(diào)包裝也是一種相當(dāng)常見的處理方式。López-Campos等[67]將體積分?jǐn)?shù)20% CO2和80% O2的氣調(diào)包裝應(yīng)用于黑切肉中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：高濃度的氧氣使黑切肉的顏色發(fā)生了改變，最終形成了一種與正常肉色非常接近的顏色；但是，與低氧氣調(diào)包裝或真空包裝相比，高氧條件會加劇微生物（如單增李斯特氏菌）的增殖，增加了食品安全風(fēng)險。微生物的生長也會對肉色產(chǎn)生影響。如貯藏期間乳酸菌的增殖會導(dǎo)致過氧化氫積累，產(chǎn)生的過氧化物可以與一氧化氮血紅素原或一氧化氮肌紅蛋白反應(yīng)并產(chǎn)生氧化的卟啉，導(dǎo)致肉制品綠變[68]。脂質(zhì)氧化的產(chǎn)物和蛋白質(zhì)氧化的產(chǎn)物互為前體物，這類反應(yīng)會對肉制品中高鐵肌紅蛋白的含量產(chǎn)生影響，進一步導(dǎo)致了肉色的劣變?；钚园b能夠有效抑制上述反應(yīng)的發(fā)生，對維持肉色穩(wěn)定性具有重要意義。近年來，研究人員開始采用活性包裝來彌補以上方式的不足。有學(xué)者對比了普通殼聚糖膜包裝和添加了綠茶提取物的殼聚糖膜包裝對豬肉香腸品質(zhì)影響的不同，結(jié)果表明添加了綠茶提取物的殼聚糖膜能延緩脂質(zhì)氧化和微生物生長，顯著提高香腸的肉色穩(wěn)定性[69]。

2.3 微生物/貨架期

微生物是導(dǎo)致肉制品貨架期縮短的關(guān)鍵因素，抑制肉制品微生物的生長對于延長產(chǎn)品貨架期具有重要意義。肉制品中常見的腐敗微生物包括革蘭氏陰性菌如假單胞菌、不動桿菌、嗜冷桿菌、氣單胞菌等、革蘭氏陽性乳酸桿菌及熱殺索絲菌等[70]。當(dāng)微生物在肉制品中繁殖達到一定數(shù)量時，就會造成肉的腐敗，使肉色發(fā)生改變、表面發(fā)黏、產(chǎn)生霉斑及腐敗氣味，肉的組織細胞也會遭到破壞，達到貨架期終點。微生物的生長受到多因素的影響，如溫度、氣體成分、pH值、水分活度、化學(xué)和生物抑制因子等。肉類腐敗是環(huán)境條件和微生物相互作用的結(jié)果[71]，如果在貯存和加工過程中優(yōu)化環(huán)境狀況，肉類微生物安全問題就可以最小化或消除。通過使用活性包裝體系可以控制這些影響因素，達到抑制微生物生長的目的，從而延長產(chǎn)品的貨架期。氧氣清除劑可以清除包裝內(nèi)多余的氧氣，抑制好氧微生物的生長；CO2釋放裝置可以抑制肉表面革蘭氏陰性菌和霉菌的生長；水分清除劑可通過改變包裝環(huán)境中的水分活度而達到抑菌的效果；抗菌包裝體系可通過釋放活性因子抑制多種細菌的生長。

近年來，使用活性包裝抑制肉制品中微生物的生長得到了廣泛的研究。Ferrocino等[72]將牛肉漢堡用乳酸鏈球菌素抗菌真空包裝后貯藏在4 ℃條件下，通過使用經(jīng)典平板計數(shù)、基于rRNA的焦磷酸測序研究貯藏期間微生物組成的差異，結(jié)果表明乳酸鏈球菌素抗菌包裝抑制了菌落總數(shù)的增長和乳酸菌的繁殖，并且可以減少與腐敗相關(guān)的代謝途徑，有效地推遲了貨架期終點。Quesada等[73]設(shè)計了一種能有效延長即食肉類產(chǎn)品貨架期的包裝，將百里香精油添加到殼聚糖中再涂到包裝膜內(nèi)表面，使其不直接與肉接觸，結(jié)果表明這種包裝能夠抑制酵母菌的生長，較好地維持了肉色，并且百里香的氣味可以改善產(chǎn)品的氣味。Silva等[74]將銀松素復(fù)合物涂覆到吸水墊上，測試了其在體內(nèi)和體外的抗彎曲桿菌活性以及抑制家禽微生物群的能力，結(jié)果表明：這種活性墊能夠有效抑制空腸彎曲桿菌的活性，對雞肉中常見的其他細菌也有一定的抑制作用；同時吸水墊吸收了多余的汁液損失，使包裝內(nèi)的雞肉顯示出更好的外觀。

3 結(jié) 語

與傳統(tǒng)的包裝方式相比，活性包裝在提高肉制品品質(zhì)、延長貨架期方面具有明顯的優(yōu)勢，但其在實際應(yīng)用時仍存在諸多問題。從活性包裝本身的作用機理來看，活性物質(zhì)通過被釋放后遷移到肉制品上而發(fā)揮作用，而活性物質(zhì)的遷移程度及毒性尚未完全得到標(biāo)準(zhǔn)化的評價；活性包裝的受損則可能發(fā)生有害的化學(xué)反應(yīng)（如活性包裝膜破損發(fā)生降解后的產(chǎn)物毒性尚不明確），這兩者都對人體健康產(chǎn)生風(fēng)險，很有可能造成食品安全問題。除此之外，活性物質(zhì)的添加（如牛至精油）能使肉制品表面產(chǎn)生強烈的刺激氣味，降低產(chǎn)品的感官品質(zhì)，從而影響消費者的購買欲?；钚园b市場普及度較低以及相關(guān)法規(guī)的缺失使消費者對其持懷疑態(tài)度，而增加包裝工藝使活性包裝的成本要明顯高于傳統(tǒng)包裝方式。

活性包裝是一個重要的前瞻性研究領(lǐng)域，它有利于控制肉制品的貯存、分銷和銷售條件。從當(dāng)前的研究趨勢來看，活性包裝不再是一種獨立的包裝體系，它往往與智能包裝、氣調(diào)包裝結(jié)合起來，或者直接改變包裝材料的屬性，利用多種包裝方式結(jié)合產(chǎn)生的協(xié)同作用獲得更好的包裝效果。這種協(xié)同作用減少了活性物質(zhì)的使用，促進了食品安全。同時，由于天然活性物質(zhì)的不斷開發(fā)和應(yīng)用，活性包裝正向一個更加符合生態(tài)學(xué)意義的、可持續(xù)的方向發(fā)展。值得注意的是，在實際的應(yīng)用過程中，活性物質(zhì)的選擇、劑量以及添加方式需要進行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩纠韺W(xué)研究，防止因物質(zhì)遷移而導(dǎo)致的食品質(zhì)量安全問題。

在未來活性包裝的發(fā)展中，安全必然是一個重要的攻堅點。將這些科研成果完全應(yīng)用到實際生產(chǎn)中還有很長的路要走，需要結(jié)合醫(yī)學(xué)、營養(yǎng)、材料等多個學(xué)科進行交叉研究，最終建立一個科學(xué)、綠色、安全的完整體系。