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央厨丨前沿视点
对于食品活性包装,你知道多少?
发布日期:2019-12-02 来源:原创 访问量:37

针对于果蔬采后保鲜,荷兰Perfotec采用特殊的生物基材料,并含有30%的土豆淀粉,不含有任何塑化剂成分,符合EN13432和ASTM D6866认证,可在1-3年内自动降解,真正的生物降解袋不造成环境污染。

这类可降解气调袋保鲜效果远远优于常见PE袋,对于没有气调库的用户,气调袋可以自发气调,在冷库中直接使用就可以产生气调效果。

它的保鲜原理,是基于不同果蔬的性质,分别测试在不同存储温度下的呼吸速率,然后利用呼吸率制造出相匹配的微孔包装,从而改变气调袋内的气体组分,使作物处于休眠状态,降低呼吸作用、蒸腾作用以及乙烯释放浓度,达到保鲜的目的。

通过数年的实验,荷兰Perfotec给出了产品保存难点以及气调袋的使用指南和可以维持最大新鲜程度的代表性货架期。

(荷兰PerfoTec可降解气调袋货架图)

活性包装又称AP包装(active packaging),是指在包装袋内加入各种气体吸收剂和释放剂,以除去过多的CO2 、乙烯及水气,及时补充O2 ,使包装袋内维持适合于鲜切蔬菜贮藏保鲜的适宜气体环境。

为了保证食品安全,科学家还研究出一些能指示食品是否变质的新型包装技术以及延长食品保鲜期的包装技术,这些技术统称“活性包装技术”或“智能包装技术”。

活性包装技术主要是在一个被动包装中对其内部储存的物品提供一系列主动控制,如微生物控制,抗腐蚀控制,湿度控制,气体控制等等,因此被广泛应用于食品,医药以及个人保健品领域。

主要的活性包装技术可以包括气体(如氧气和乙烯)吸附系统(gas scavengers),抗菌剂释放系统,防腐控制系统,水分吸附系统等。其中,气体控制以及防腐控制在活性包装技术中的专利数目较多,而微生物控制以及湿度控制的专利数目较少(见下图)。最近3年活性包装技术在上述亚领域的居于前三的IPC分类如右表格所示,它们代表了活性包装技术在其各个亚领域内的研究热点。

食品活性包装的发展方向

除氧活性包装系统

包装内剩余空间的氧气会加速许多食品的氧化,促进大多数细菌的繁殖、降低货架寿命。虽然气体置换或真空包装可解决氧气影响的问题,但此种机械脱氧方式仍有2% ~3% 的氧气残留在包装中,食品仍然会产生异味、改变颜色、营养损失(如维生素A、维生素E和维生素C的损失)、好氧微生物(腐败菌)生长繁殖等。

脱氧剂根据其组成可分为两种,一种是以无机基质为主体的脱氧剂,如还原铁粉,其原理是铁粉在氧气和水蒸气的存在下,被氧化成氢氧化铁. 由于铁粉氧化需要水分参与,故包装内需维持一定的相对湿度,脱氧效果才能最佳,现已开发了水分活度为零的铁粉包装袋;另一种是以有机基质为主体,如酶类、抗坏血酸、油酸等。日本的Mitsubishi Gas Chemicals YO2shihisa Sakakibara公司已经推出了二价铁类的内贴式去氧剂产品,将该产品贴于包装内侧或固定在内置标置标签上即可有效地去除包装内氧气成分。

能产生或吸收CO2的活性包装系统

CO2有抑制食品表面细菌生长的作用,并能降低鲜活果蔬的呼吸速率。另外,大部分塑料膜的CO2透过率都比O2透过率高,因此在一些食品包装内部保持较高浓度的CO2对保持食品的品质非常有利,如鲜肉、禽肉、鱼肉、奶酪、草莓等,因为高CO2能抑制许多微生物的生长。由于包装膜对CO2的透过率大于O2,为保持高CO2必须使用CO2释放剂或是补充CO2以维持高水平的CO2浓度。可产生CO2的系统很多,例如将亚硫酸盐系脱氧剂与NaHCO3混合,不仅可以除氧,而且可以产生CO2。与此相反,像咖啡由于糖和氨基化合物的分解,在焙烤后会产生大量CO2,另外,奶酪在贮存时也会放出CO2,这时需要CO2去除剂,以避免变质或胀破包装袋。国外有一种称为“保险锁囊” 的产品,兼备具有除氧及除CO2功能,它已被用于听装及铝箔袋装咖啡并获得很大成功。

 乙烯脱除剂

乙烯气体能加速水果和蔬菜的成熟与衰老。水果与蔬菜自身能释放一定量的乙烯,当释放的乙烯在果蔬周围达到一定量(浓度很低)时,便会加速水果蔬菜的成熟与衰老。只要在包装内部加入少量的乙烯脱除剂便可消除此影响。现已开发了以下几种脱乙烯剂:

1)含高锰酸钾的硅胶,高锰酸钾能将乙烯氧化成CO2和H2O而除去。

2)含钯的活性碳,它能吸收乙烯而将其降解,常将其放人小织袋内 ;

3)多孔性的无机矿物质(如沸石),将粉末状或多孔性无机物质直接混入聚乙烯或聚丙烯的塑料材料内挤压成薄膜,就具有吸收乙烯气体的功能。

湿度调节活性包装系统

包装食品在流通过程中,如果表面冷凝结水,会造成营养物质流出溶于水中,使得霉菌和细菌繁殖加快。采用硅胶、石灰、氧化钙等干燥剂可降低湿气含量,可以通过控制干燥剂用量及干燥剂小包装袋的透湿率等,控制包装空间的湿度。现已研制开发出吸水薄膜,用来降低冷冻食品表面的水分活度,延长保质期。这种包装膜系统将两层聚乙烯醇(PAV)薄膜以三明治式夹合丙二醇,再将四周密封形成一张包裹薄膜。聚乙烯醇膜具有很高的水分或水汽透过性,但丙二醇对水具有阻隔性。具体使用时,再包上一层玻璃纸,当与新鲜的肉类或鱼类接触时,由于食品与丙二醇的水分活度不同(分别是0.99和0.00),水分便很快从食物表面脱离。这种活性包装可使鱼类的货架寿命延长3-4d,该吸水薄膜干燥后可重复使用102次。

 能产生抗菌剂的活性包装系统

食品表面的微生物是影响食品货架期和安全性的主要因素之一,抗菌包装能杀死或抑制食品在加工、储运和处理过程中表面的微生物,延长食品的货架期和增加安全性,将包装材料和防腐剂组合、对包装材料的聚合物进行辐射处理或气流喷射等方法都可以使包装具有抗菌活性。

抗菌包装有两种体系:有机体系和无机体系。

无机体系主要依赖金属离子的抗菌活性,无机系列抗菌剂中的抗菌成分是银、铜和锌,这些金属是以离子的状态存在的,通过离子交换或直接合成,以制剂的形式与载体结合。在一些用纸箱包装的水果的冷藏中,也可以使用真菌杀菌剂。纸板箱用的真菌杀菌剂由快速释放系统和慢速系统组成,以释放少量的SO2,这种SO2释放系统对于新鲜葡萄贮藏以及允许含有少量SO2的加工食品的贮藏非常有利。

食品包装中的有机抗菌剂包括:有机酸及其盐(如山梨酸盐、丙酸盐、苯甲酸盐)、抗菌素(如乳链球菌肽)、酶(如溶菌酶)、金属和杀真菌剂(如抑霉唑)。含抑霉唑的LDPE膜可作为胡椒和Cheddar奶酪的包装材料,含有抑霉唑的离子交联聚合物膜具有抗菌性能,能控制奶酪和胡椒的微生物污染。日本研制了一种乙醇蒸气释放小包,此小包由纸与乙烯醋酸乙烯酯共聚物积层材料制成,内装55%食品级酒精、10%水分及35%的二氧化硅粉末。有时为了掩蔽酒精味,可加入少量的香料,小包的大小取决于食品的重量、食品的水分活度和要求的食品货架寿命。食品的水分活度越低,所需的酒精量越少,此酒精蒸气可控制1O2种不同的霉菌、15种细菌及3种致腐败的酵母菌。此方法可用于饼干、奶酪、半干鱼类等食品的保藏,特别适合鱼类的保藏。

气调包装及温度监控系统

欧洲市场近年出现一种用于果蔬包装的气调包装袋,这种高氧自发性气调包装袋,袋内氧气、二氧化碳和氮气的组合比例,可根据不同果蔬食品的生理特性调节,如对易腐果蔬品可用80%一90%氧和10%一20%二氧化碳。这种包装具有抑制酶活性,防止果蔬褐变,防止无氧呼吸所引起的发酵,保持果蔬品的品质,有效地抑制好氧和厌氧微生物生长,防止腐烂等优点。采用高氧气调包装袋包装鲜蘑菇,在8℃气温下,货架期可达到8d。

温度控制系统能减少冷冻食品在贮藏过程中由于温度控制不当而导致的品质劣变。冷冻食品在贮运过程中温度每升高10℃ ,其品质劣变速度加快2~8倍。食品的保质期是指食品在一定条件下的品质保持时间,实际上食品在贮运过程中条件会有变化,因此在包装上配有能反映食品在贮运过程中温度变化的装置就很重要,它能向消费者指示食品在贮运过程中温度控制是否恰当,保质期还有多少。目前已有100多种时间、温度积分指示器专利,但商业化的不多。法国的MO2nO2- Prix连锁超市已在其180个分店中使用这种指示器。

活性包装的发展前景

随着食品科技的发展和消费者对高质量食品的要求,活性包装及其在延长食品货架寿命上的显著效能成为目前食品包装发展的主要方向之一。一些活性包装技术在日本、北美、欧洲、澳大利亚已使用多年,尤以日本使用活性包装技术最多。由于活性包装本身的技术先进性和包装食品后所产生出的高附加值,世界上许多食品科研机构和食品企业正不惜财力、物力研制开发更多的活性包装技术,并使之更快商业化,造福于人类,有着十分广阔的应用前景。

原标题《完全可降解气调保鲜袋横空出世!对于活性包装,你知道多少?》

部分内容有删减。来源:河科大包装工程系

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