賈惜文,王 浩,曹傳愛,于 棟,孔保華,劉 騫

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030)

生鮮肉(豬肉、魚、蝦等)是人們生活當(dāng)中不可或缺的一類食物。隨著生活水平的提高,人們對(duì)于生鮮肉的要求也越來越高。由于生鮮肉含有豐富的脂肪和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),因此其在貯藏或者運(yùn)輸過程中容易發(fā)生脂質(zhì)氧化、蛋白質(zhì)氧化以及微生物污染等。生鮮肉腐敗變質(zhì)不僅會(huì)對(duì)其風(fēng)味、口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值產(chǎn)生不利影響,而且還容易引發(fā)食源性疾病,對(duì)人們的健康造成一定的危害[1]。然而,消費(fèi)者很難通過視覺觀察準(zhǔn)確地判斷生鮮肉的新鮮程度。因此,開發(fā)一種監(jiān)測(cè)生鮮肉新鮮度的食品智能包裝對(duì)于判斷生鮮肉品質(zhì)以及監(jiān)測(cè)生鮮肉貨架期具有非常重要的意義。

近年來,隨著科技的迅速發(fā)展,食品智能包裝技術(shù)成為研究熱點(diǎn),國(guó)內(nèi)外許多專家和學(xué)者致力于指示型食品智能包裝的研究。指示型食品智能包裝指的是通過監(jiān)測(cè)食品包裝內(nèi)部環(huán)境的變化,從而獲得食品品質(zhì)信息的一種新型的包裝技術(shù)[2]。目前,用于肉及肉制品的指示型智能包裝技術(shù)主要包括三種,分別是:時(shí)間-溫度指示型、泄露指示型和顏色指示型[3]。時(shí)間-溫度指示型智能包裝是通過酶促反應(yīng)以及其他理化反應(yīng)來指示食品包裝內(nèi)溫度隨時(shí)間改變而發(fā)生變化的一種指示方式,通過溫度的變化來反映食品的相關(guān)信息[4]。然而,此方法生產(chǎn)和應(yīng)用成本較高,因而在實(shí)際應(yīng)用過程中受到限制。泄露指示型智能包裝是指利用特殊定制的氧氣或者二氧化碳指示卡檢測(cè)包裝內(nèi)部氧氣或者二氧化碳的含量,從而確定包裝完整性的一種指示方法,該方法在乳及發(fā)酵類制品中應(yīng)用較多,但在食品儲(chǔ)存過程中,食品內(nèi)部微生物生長(zhǎng)繁殖也會(huì)產(chǎn)生二氧化碳,因此利用此方法判斷包裝是否泄露并不準(zhǔn)確[5]。相比之下,顏色指示型智能包裝是一類可以通過直觀的顏色變化來反映包裝內(nèi)部食品品質(zhì)以及其新鮮程度的包裝方式,具有靈敏度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)[6-8]。目前,英國(guó)等國(guó)家已經(jīng)將新鮮度指示標(biāo)簽應(yīng)用于超市檢驗(yàn)食品的品質(zhì)和新鮮程度,并且獲得消費(fèi)者的一致好評(píng)[9]。雖然國(guó)內(nèi)商業(yè)化的顏色指示型智能包裝目前還不多見,但是現(xiàn)有的研究成果可以為顏色指示型智能包裝的開發(fā)和利用提供一些有價(jià)值的理論基礎(chǔ),并使其盡快應(yīng)用于實(shí)際的食品生產(chǎn)中。

表1 化學(xué)指示劑以及其應(yīng)用列舉Table 1 Chemical indicators and their application examples

因此,本文主要對(duì)顏色指示型智能包裝及其原理、顏色指示劑的類型以及幾種目前常用的成膜基材等方面進(jìn)行系統(tǒng)綜述,闡述顏色指示型智能包裝在生鮮肉中的應(yīng)用,并針對(duì)目前該智能包裝存在的相關(guān)問題進(jìn)行總結(jié)和展望,以期為顏色指示型智能包裝在生鮮肉品質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 顏色指示型智能包裝概述

1.1 顏色指示型智能包裝及其原理

顏色指示型智能包裝是指一種可以通過直觀地顏色變化來反映包裝內(nèi)部食品品質(zhì)以及其新鮮程度的包裝方式。通常,顏色指示型智能包裝以對(duì)pH敏感的色素成分(包括天然色素成分和化學(xué)指示劑)作為指示劑,以聚合物(如聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)等)或者生物大分子(如淀粉、殼聚糖等)作為固定指示劑的基質(zhì)材料。其制備過程如圖1所示(以聚乙烯醇和淀粉為基材為例)[10]。作為一種智能食品包裝系統(tǒng),顏色指示型智能包裝具有尺寸小、靈敏度高、成本低以及適用于長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)優(yōu)點(diǎn)。

圖1 顏色指示型食品智能包裝膜制備過程示意圖[10]Fig.1 Schematic illustration of the preparation process ofthe color indicator intelligent food packaging films[10]

顏色指示型智能包裝的工作原理即生鮮肉在儲(chǔ)藏過程中產(chǎn)生的特定氣體與特定的指示劑發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生特定的顏色變化(如圖2所示)[11],根據(jù)指示劑不同的顏色變化可以直觀地判斷該生鮮肉的品質(zhì)以及其新鮮程度。新鮮肉類(如豬肉、蝦和魚類等)的肌肉以及血液通常是無菌的,其腐敗過程一般是由于生鮮肉類在屠宰、加工以及運(yùn)輸過程中受到外界環(huán)境中微生物的污染或者酶的作用而導(dǎo)致的。通常,牲畜或者魚類在死亡之后,其肌肉中的碳水化合物發(fā)生消化作用,造成乳酸和磷酸在肌肉中大量積累,此時(shí)pH會(huì)呈現(xiàn)短暫的降低;而后由于腐敗微生物在肌肉中大量繁殖,蛋白質(zhì)發(fā)生氧化降解,使得肌肉被逐漸分解,產(chǎn)生大量的無機(jī)氨類和一些其他有機(jī)分解物,促使pH明顯升高[12]。因此可以利用對(duì)pH敏感的顏色指示劑來監(jiān)測(cè)生鮮肉包裝環(huán)境中pH的變化進(jìn)而指示生鮮肉的品質(zhì)變化。

圖2 新鮮度指示膜顏色變化示意圖(以姜黃素(Curcumin,Cur)為例)[11]Fig.2 Schematic of the changes in the freshnessindicator intelligent food packaging films’ color[11]

1.2 顏色指示型智能包裝指示劑的類型

1.2.1 化學(xué)合成指示劑 化學(xué)合成指示劑是化學(xué)試劑的一類,在一定的介質(zhì)條件下,其能夠產(chǎn)生肉眼可見的顏色變化,常常被用來檢驗(yàn)溶液的酸堿性。最初,大部分監(jiān)測(cè)食品新鮮度的研究集中于使用化學(xué)指示劑(如表1所示)。但是應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn),這類指示劑存在pH顯色范圍小、顏色變化單一等問題,并且如果將其長(zhǎng)期用于食品會(huì)對(duì)人們健康造成潛在的危害?；谏鲜鱿拗埔蛩?化學(xué)指示劑并不適合于可食性物質(zhì)新鮮度的監(jiān)測(cè),因此,尋求一種對(duì)pH敏感、綠色健康環(huán)保的天然新鮮度指示劑用于監(jiān)測(cè)食品貯藏期間的新鮮程度成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

1.2.2 植物提取物指示劑

1.2.2.1 花青素 花青素(Anthocyanidins),又名花色素,是一種酚類化合物,屬于黃酮類物質(zhì),廣泛存在于植物的果實(shí)中。許多植物的花、果實(shí)和葉子所呈現(xiàn)的顏色大多數(shù)是由花青素產(chǎn)生的。花青素之所以會(huì)產(chǎn)生顏色變化是因?yàn)槠渲写嬖诘姆宇惡凸曹椢镔|(zhì),比如天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽?；ㄉ睾湾\葵色素[21]。自然狀態(tài)的花青素以糖苷形式存在,稱為花色苷,很少有游離的花青素存在?；ㄇ嗨鼐哂邪踩珶o毒、易萃取以及水溶性好等特點(diǎn)。研究表明花青素兼具抗氧化性和抑菌活性,同時(shí)也是一類氣敏性物質(zhì),可與食品儲(chǔ)藏過程中產(chǎn)生的腐敗氣體發(fā)生顯色反應(yīng)[22]。因此,花青素提取物是顏色指示劑的理想原料。

圖3 姜黃素的主要結(jié)構(gòu)在不同pH條件下的存在形式[11]Fig.3 The main structure of the curcumin is present in different pH conditions[11]

目前,從某些植物組織(如紫薯、紫甘藍(lán)和莧菜)中提取的天然染料花青素已經(jīng)應(yīng)用到基于pH變化的顏色指示,其顏色變化主要是基于不同pH條件下花青素結(jié)構(gòu)發(fā)生改變?；ㄇ嗨卦诓煌琾H的顏色變化如表2所示[23]。在水溶液中,花青素以四種分子混合物的形式存在。在pH1～3范圍內(nèi),花青素主要是以Flavylium陽(yáng)離子形式存在,其顏色呈現(xiàn)紅色。在pH4～5范圍內(nèi)主要發(fā)生甲醇假堿基去質(zhì)子化和水合作用,花青素以醇型假堿形式存在,呈現(xiàn)淺紅色。在pH7～9下形成醌型堿,呈現(xiàn)藍(lán)紫色。隨著pH的進(jìn)一步增加,當(dāng)pH>9時(shí),花青素在堿性環(huán)境中降解,其顏色逐漸變?yōu)辄S綠色,且隨著堿度的增加顏色逐漸變深。根據(jù)花青素顏色隨pH變化而變化這一特點(diǎn),可以將其作為智能包裝的顏色指示劑用于監(jiān)測(cè)食品尤其是生鮮肉的品質(zhì)變化。近年來,將花青素作為顏色指示劑應(yīng)用于食品新鮮度監(jiān)測(cè)的研究也越來越多。Maciel等[24]研究用殼聚糖和花青素混合制備的基于溫度變化監(jiān)測(cè)pH變化的食品包裝膜。Pereira等[25]將殼聚糖與從甘藍(lán)中提取的花青素混合制備用于監(jiān)測(cè)食品pH變化的包裝膜。另外,Liu等[26]設(shè)計(jì)一種新型廣泛pH感應(yīng)比色膜(κ-卡拉膠-黑果枸杞提取物)用于監(jiān)測(cè)食品新鮮度,結(jié)果表明,該指示膜在牛奶和新蝦的新鮮度監(jiān)測(cè)中具有良好顯色效果?？梢?花青素作為顏色指示劑在食品智能包裝中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

表2 不同pH下花青素的顏色變化Table 2 Color change of anthocyaninsunder different pH values

1.2.2.2 姜黃素 姜黃素(Curcumin),是一種從姜黃及其根莖中提取出來的天然成分,是植物界比較稀有的二酮類色素。通常,姜黃素為橙黃色的結(jié)晶粉末,不溶于水,食品生產(chǎn)中主要應(yīng)用于香腸制品、醬鹵肉制品以及罐頭食品等的著色。醫(yī)學(xué)研究表明,姜黃素具有抗癌、抗炎、抗氧化和抗菌等生物活性[27]。在溶液中,姜黃素表現(xiàn)出酮-烯醇互變異構(gòu)現(xiàn)象。姜黃素的結(jié)構(gòu)隨pH變化而改變(如圖3所示),進(jìn)而引起顏色的變化[11,28]。在pH3～7范圍內(nèi),大多數(shù)二甲?；淄樵谌芤褐谐手行?溶解性非常低,溶液呈亮黃色;當(dāng)pH>8時(shí),溶液逐漸變?yōu)榧t色,且隨著堿性的增加,溶液最終變?yōu)榧t棕色。姜黃素在乙醇、氯仿、二甲基亞砜和油中溶解度較大主要?dú)w因于其化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化。與花青素相比,姜黃素作為一種新開發(fā)的pH比色指示劑,目前有關(guān)其新鮮度監(jiān)測(cè)的研究還較少。Ma等[11]將姜黃素?fù)饺氲娇ɡz/聚乙烯醇制備用于監(jiān)測(cè)食品新鮮度的智能包裝薄膜,而Musso等[29]利用明膠作為基材將姜黃素包埋制備可食用性薄膜用于監(jiān)測(cè)食品新鮮度,研究發(fā)現(xiàn)隨著pH由酸性到堿性的變化姜黃素的顏色由最初的黃色逐漸變?yōu)樯罴t棕色,因此可以用于檢測(cè)生鮮肉貯藏過程中產(chǎn)生的堿性物質(zhì)進(jìn)而指示食品本身的新鮮程度。Kuswandi等[30]利用以姜黃素為指示劑開發(fā)一種對(duì)揮發(fā)性堿性化合物響應(yīng)的傳感器,用于監(jiān)測(cè)魚類在貯藏過程中品質(zhì)的變化。

1.3 顏色指示型智能包裝成膜基材

1.3.1 聚乙烯醇 聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)是一種乙烯基聚合物,同時(shí)也是唯一一種可以被細(xì)菌作為碳源和能源利用的合成類聚合物。在細(xì)菌或者酶的催化作用下,PVA在40 d內(nèi)降解程度高達(dá)75%甚至更高,是一種可降解的生物高分子材料[31]。

PVA具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):合成簡(jiǎn)便,安全且無毒可降解;氣體阻隔性能良好,利用PVA制備的薄膜干燥后對(duì)氧氣等氣體具有良好的阻隔能力;成膜性能和生物相容性比較好;機(jī)械性能突出,抗拉伸能力較強(qiáng);價(jià)格低廉,水溶性好。基于以上諸多優(yōu)勢(shì),使得PVA制備的薄膜基材廣泛應(yīng)用于食品、藥品等包裝領(lǐng)域[32]。然而,由于PVA中存在大量的親水性羥基,具有吸水性強(qiáng)、疏水性較差的特點(diǎn),因此容易受到環(huán)境中濕度的影響,使其在應(yīng)用中具有一定的局限性[33]。為了解決上述問題,拓寬其應(yīng)用,研究表明將PVA與某些生物大分子(如淀粉、殼聚糖)或高分子材料共混可以改善其疏水性差、機(jī)械強(qiáng)度低等缺陷。Pereira等[25]制備PVA/殼聚糖時(shí)間-溫度指示膜,殼聚糖分子的加入使得分子間作用力增強(qiáng),整個(gè)膜的水溶解性降低,機(jī)械性能得到有效改善。Liu等[34]將PVA與淀粉共混制備澆注膜,并向其中摻入花青素和檸檬烯兩種生物活性物質(zhì),研究結(jié)果表明:PVA/淀粉共混膜不僅具有顯著的抑菌作用,并且可以作為新鮮度指示膜用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)食品儲(chǔ)藏期間的品質(zhì)變化。淀粉和PVA均含有大量的羥基基團(tuán),極性強(qiáng),分子間容易形成氫鍵,生物相容性好。因此,利用PVA與淀粉共混成膜性得到顯著改善,機(jī)械性能明顯提高。值得注意的是,該膜可以被完全生物降解,在食品包裝領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.3.2 淀粉 淀粉(Starch)是由葡萄糖分子聚集形成的一類天然多糖類高聚物,通常由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成,是碳水化合物最為普遍的儲(chǔ)存方式[35]。自然界中的淀粉資源豐富,且具有安全無毒、可降解、可再生以及生物相容性好等優(yōu)點(diǎn),是食品中成膜的理想原料[36]。然而由于淀粉疏水性較差和機(jī)械強(qiáng)度較低,使其在食品包裝應(yīng)用中受到限制。為了克服上述缺陷,研究發(fā)現(xiàn)淀粉與改性劑三偏磷酸鈉(Sodium trimetaphosphate,STMP)混合,通過化學(xué)交聯(lián)的方式可以增強(qiáng)其機(jī)械抗拉伸能力[37]。另外,將淀粉與高聚物聚乙烯醇混合制備的成膜材料具有增強(qiáng)疏水性的特性[38]。

1.3.3 殼聚糖 殼聚糖(Chitosan)又稱脫乙酰甲殼素,是由甲殼素經(jīng)過脫乙酰作用形成的天然高分子聚合物。殼聚糖是自然界中少有的陽(yáng)性多糖,具有良好的生物相容性、生物可降解性以及優(yōu)異的成膜特性和抑菌性能,因此廣泛應(yīng)用于食品包裝行業(yè)[39]。Maciel等[40]將從石榴汁中提取的花青素與殼聚糖混合制備基于溫度變化的指示型智能包裝材料,隨著溫度的升高(40～70 ℃),指示膜顏色逐漸由淺紫色變?yōu)闇\黃色。然而殼聚糖優(yōu)異的水溶性在實(shí)際應(yīng)用過程中是不利的,因此改善殼聚糖膜的耐水性,防止其在食品腐敗變質(zhì)過程溶解是目前研究的焦點(diǎn)。

提高殼聚糖膜的疏水性方法主要有以下幾個(gè)方面:首先,利用交聯(lián)劑來提高聚合物的疏水性是常用的方法。常用的交聯(lián)劑有甲醛、戊二醛等,雖然其耐水性效果好,但是其毒性較高并非適用于食品行業(yè)[39]。而從梔子果實(shí)中提取的天然生物交聯(lián)劑,如三聚磷酸鹽、京尼平,由于其交聯(lián)效果好、安全無毒而廣泛應(yīng)用于食品和醫(yī)藥領(lǐng)域。另一方面,從不同種植物中提取的酚類化合物可以與殼聚糖分子中的羥基和游離氨基相互作用,通過分子間作用力改善殼聚糖自身的疏水性[41]。例如,Hafsa等[42]利用澆注法和溶劑蒸發(fā)法制備含有藍(lán)桉精油的殼聚糖活性薄膜,結(jié)果發(fā)現(xiàn)殼聚糖薄膜的疏水性有所改善,膜的抗菌特性和抗氧化活性顯著提高。Halász等[43]將從黑莓果中提取的花青素?fù)饺氲綒ぞ厶侵兄苽鋚H敏感的新鮮度指示膜,研究發(fā)現(xiàn)黑莓果中的活性成分可以有效改善殼聚糖的疏水性,提高殼聚糖膜的耐水性,酸性環(huán)境中指示膜能夠保持其完整性和穩(wěn)定性,因此可以將其用于監(jiān)測(cè)容易在酸性條件下變質(zhì)的食品。但是此指示膜在堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性還有待于進(jìn)一步研究驗(yàn)證。Yoshida等[44]認(rèn)為花青素與殼聚糖分子之間存在靜電吸引力,因此降低殼聚糖膜的溶解性。

1.3.4 瓊脂 瓊脂(Agar)又名瓊膠,是一種從海藻中提取的天然多糖。瓊脂是由β-D吡喃半乳糖殘基和α-L吡喃半乳糖殘基通過β-(1,3)糖苷鍵和α-(3,6)糖苷鍵交替連接而成的復(fù)雜異構(gòu)體。由于瓊脂在低濃度下具有可再生性、生物可降解性、良好的膠凝性以及優(yōu)異的乳化穩(wěn)定性等諸多優(yōu)點(diǎn),是一種具有潛在發(fā)展前景的涂膜材料。Phan等[45]利用瓊脂、木薯淀粉、大米淀粉等原料制備涂膜材料,研究發(fā)現(xiàn),瓊脂涂膜具有更加均勻、柔韌等特點(diǎn),同時(shí)瓊脂膜的防潮性能和機(jī)械性能要明顯高于其他涂膜材料,在食品包裝中具有潛在的應(yīng)用。此外,研究發(fā)現(xiàn),將瓊脂與淀粉混合制備的復(fù)合膜,可以有效改善淀粉基薄膜的機(jī)械性能差和易吸濕降解等缺陷[46]。因此,瓊脂/淀粉復(fù)合膜在監(jiān)測(cè)肉類腐敗變質(zhì)應(yīng)用中具有潛在用途[47]。

1.3.5魔芋葡苷聚糖 魔芋葡苷聚糖(Konjac glucomannan,KGM)是一種儲(chǔ)存于魔芋塊莖部位的天然高分子多糖,其結(jié)構(gòu)一般是由β-D-葡萄糖和β-D-甘露糖通過β-1,4-糖苷鍵或β-1,3-糖苷鍵連接而成[48]。魔芋葡甘聚糖是一種不含熱量且具有飽腹感的膳食纖維,能夠減少和延緩葡萄糖的吸收,抑制脂肪酸的合成,有利于人體腸道健康。魔芋葡甘聚糖具有良好的持水性和粘結(jié)性,導(dǎo)致其成膜性能優(yōu)異。最近,它在食品包裝以及藥物控釋和靶向遞送系統(tǒng)中引起廣泛關(guān)注,例如利用魔芋葡甘聚糖制備對(duì)pH敏感和對(duì)光響應(yīng)的用于控釋的微球,其在包埋遞送領(lǐng)域具有應(yīng)用前景[49-50]。Huang等[51]研究魔芋葡甘聚糖在傷口敷料中的應(yīng)用,結(jié)果顯示,用堿處理的魔芋葡甘聚糖膜表現(xiàn)出更優(yōu)良的性能,良好的生物相容性更有利于傷口修復(fù)。Xiao等[52]采用溶劑澆鑄法制備KGM-明膠新型復(fù)合膜,研究表明,KGM與明膠分子間主要通過氫鍵作用結(jié)合,KGM的加入改善共混膜的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能(拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率)?；谀в笃细示厶堑纳鲜鎏匦?其可以作為新鮮度指示膜基材用于食品智能包裝。

2 顏色指示型智能包裝在生鮮肉中的應(yīng)用

作為我國(guó)消費(fèi)量最大的肉類,豬肉大約占所有肉類的百分之六十以上。隨著生活水平的提高,人們對(duì)于生鮮肉的品質(zhì)要求也越來越高。生鮮肉腐敗不僅使得新鮮肉類的氣味、質(zhì)感發(fā)生改變,其營(yíng)養(yǎng)成分也會(huì)在很大程度上遭到破壞。pH的改變是生鮮肉腐敗變質(zhì)的一個(gè)重要的因素。揮發(fā)性胺類(統(tǒng)稱為揮發(fā)性鹽基氮),如三甲胺、二甲胺以及氨氣等是豬肉儲(chǔ)存過程中微生物降解產(chǎn)生的代謝物質(zhì),此類代謝產(chǎn)物會(huì)導(dǎo)致豬肉包裝環(huán)境的pH發(fā)生顯著的變化。因此,可以利用pH的變化這一特性來研究生鮮肉儲(chǔ)存期間的新鮮度監(jiān)測(cè)。近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于監(jiān)測(cè)豬肉和魚蝦類食品新鮮度智能包裝方面做了大量的研究工作。表3中列舉了近幾年來顏色指示型智能包裝在各類生鮮肉中應(yīng)用的文獻(xiàn)研究。

表3 顏色指示型智能包裝在生鮮肉中的應(yīng)用Table 3 Application of color indicatingintelligent packaging in fresh meat

Zhang等[23]以玫瑰茄花青素作為pH指示成分,以淀粉、PVA和殼聚糖為成膜材料,通過兩兩組合的形式,開發(fā)了三種復(fù)合膜,通過表征三種膜的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、顏色穩(wěn)定性和抗氧化活性等指標(biāo),最終確定淀粉/PVA/花青素復(fù)合膜最適合于進(jìn)行豬肉新鮮度的監(jiān)測(cè)。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,36 h時(shí)揮發(fā)性鹽基氮的值增加到15.69 mg/100 g,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2707-2016),豬肉揮發(fā)性鹽基氮水平的最低限制為15 mg/100 g,因此認(rèn)為豬肉樣品在儲(chǔ)藏36 h時(shí)肉質(zhì)表現(xiàn)出不新鮮;另外研究發(fā)現(xiàn)此時(shí)對(duì)應(yīng)的ΔE值為15.06,這表明當(dāng)ΔE高于15.06時(shí),豬肉將不能進(jìn)行出售。此外,復(fù)合膜的顏色隨著貯藏時(shí)間的變化由最初的紅色逐漸變?yōu)闇\紅色,在48 h時(shí)復(fù)合膜紅色消失,60 h時(shí)呈現(xiàn)綠色,72 h最終變?yōu)辄S色。由此看出,基于花青素指示型智能包裝在監(jiān)測(cè)豬肉腐敗過程中具有潛在的應(yīng)用前景。Choi等[47]利用天然可降解材料-瓊脂和馬鈴薯淀粉對(duì)從紫甘薯中提取的花青素進(jìn)行固定,花青素提取物溶液和含有花青素的瓊脂/馬鈴薯淀粉膜在不同pH(2.0～10.0)環(huán)境中分別顯示出不同的顏色變化(由最初的紅色變?yōu)榫G色)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,指示膜顏色呈現(xiàn)紅色時(shí),新鮮豬肉pH為5.78(L*=64.25,a*=12.23,b*=6.72,其中L*、a*、b*分別代表亮度值、紅度值和黃度值)。隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng),指示膜的顏色逐漸變?yōu)榫G色,此時(shí)豬肉pH為7.50(L*=81.55,a*=1.50,b*=8.29),說明已經(jīng)變質(zhì)。因此該指示膜可以監(jiān)測(cè)豬肉樣品儲(chǔ)存期間pH變化以及其腐敗變質(zhì)情況。

除豬肉以外,魚蝦類食品也是一類非常容易腐敗變質(zhì)的食品,就魚蝦類食品而言,死亡后其表面的微生物數(shù)量(特定腐敗菌)逐漸增加,并且在生物體內(nèi)的各個(gè)組織中繁殖擴(kuò)散,導(dǎo)致魚蝦食品的腐敗變質(zhì)。魚蝦中最常見的腐敗微生物是假單胞菌屬,通過檢測(cè)此菌繁殖產(chǎn)生的代謝物可以監(jiān)測(cè)鮮魚貨架期[58]。因此,揮發(fā)性鹽基氮的水平同樣也是監(jiān)測(cè)魚蝦類物質(zhì)新鮮度的潛在指標(biāo)。Liu等[28]用姜黃素監(jiān)測(cè)豬肉以及蝦在儲(chǔ)藏期間新鮮度的變化,研究結(jié)果表明對(duì)照組(未添加姜黃素)在儲(chǔ)存期間沒有表現(xiàn)出明顯的顏色變化,而實(shí)驗(yàn)組豬肉和蝦在第3 d有最開始的黃色變?yōu)榧t色,在儲(chǔ)存期間表現(xiàn)出明顯的顏色變化。對(duì)于揮發(fā)性鹽基氮水平,豬肉從4.91 mg/100 g增加到31.11 mg/100 g,蝦由7.15 mg/100 g增加到41.53 mg/100 g。綜上可知,基于姜黃素的卡拉膠膜可以用作動(dòng)物蛋白食品新鮮度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。Zhang等[53]以從紫荊花中提取的天然色素成分作為pH指示劑,使用生物大分子殼聚糖作為固定指示劑的基質(zhì)制備pH敏感的新鮮度指示膜,觀察到pH在2.2～9.0范圍內(nèi)指示膜顏色的變化(由紅色變?yōu)闊o色再逐漸變?yōu)榫G色),可以更加直觀地監(jiān)測(cè)到豬肉和魚類樣品新鮮度的變化情況。然而,如若將其應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中,還需進(jìn)一步研究指示膜顏色和生鮮肉儲(chǔ)藏期間腐敗微生物數(shù)量之間的關(guān)系,以便于更加精準(zhǔn)的評(píng)估食品的腐敗程度。

3 總結(jié)與展望

隨著人們生活水平的提高,消費(fèi)者越來越注重生鮮肉品質(zhì)安全、健康和營(yíng)養(yǎng)等問題,而肉類的新鮮度是評(píng)價(jià)其質(zhì)量的首要因素。顏色指示型食品智能包裝作為一種新型的包裝方式,不僅具有尺寸小、靈敏度高、成本低等優(yōu)勢(shì),而且是一種更加直觀可視化的監(jiān)測(cè)方式,適合對(duì)長(zhǎng)期儲(chǔ)藏或者長(zhǎng)距離運(yùn)輸過程中生鮮肉的品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。然而,這種食品包裝方式目前仍然存在一些有待于商討的問題。首先,多數(shù)指示劑都是依據(jù)包裝內(nèi)部pH的變化或者特征氣體與特定指示劑反應(yīng)進(jìn)行顯色變化,但是,這些反應(yīng)容易受到環(huán)境因素(溫度、濕度以及干擾氣體等)的影響進(jìn)而對(duì)指示劑顯色的準(zhǔn)確性造成困擾。其次,某些指示劑的顏色變化是可以人為干預(yù)的,即人們通過改變包裝內(nèi)部的環(huán)境而達(dá)到改變指示劑顏色的目的,這就給予一些不良商家可乘之機(jī),做出違反道德底線的事情?；谏鲜鰡栴},顏色指示型智能包裝在今后的發(fā)展中可做出如下改進(jìn):一方面,針對(duì)指示劑準(zhǔn)確性問題,可以將此包裝方式與某些新型納米技術(shù)結(jié)合,彌補(bǔ)這一缺陷,比如可以將靜電紡絲技術(shù)應(yīng)用到智能包裝中,開發(fā)新鮮度納米指示膜,有效提高指示劑的準(zhǔn)確性;另一方面,開發(fā)更多天然無毒、顯色范圍寬、對(duì)特征氣體響應(yīng)更加靈敏的指示劑并將其應(yīng)用到顏色指示型智能包裝中。為了積極響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的要求,追求食品包裝的綠色環(huán)保,更好的實(shí)現(xiàn)智能包裝在生鮮肉中的應(yīng)用,開發(fā)新型顏色指示型智能包裝將會(huì)成為肉類行業(yè)智能包裝領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。