抗菌食品包装研究与应用

抗菌食品包装研究与应用摘要:综述了抗菌高分子食品包装的原理、检测方法、相关法规以及未来的发展方向,并对各种抗菌技术作了详细的论述。指出开发新型生物活性抗菌剂,通过物理、化学方法改性高分子使之具有杀菌能力,尤其是纳米抗菌技术的应用,将是抗菌包装最具前景的发展方向。关键词:活性食品包装;抗菌剂;改性高分子抗菌包装;纳米技术随着食品工业的集中加工配送及贸易全球化的发展,寻求一些新方法来抑制细菌生长,以保证食品质量、新鲜度和安全性,将是食品安全所面临的新挑战。活性包装是通过改变包装条件来延长商品的货架期或改善食品的安性和感官性质,同时维持食品品质的一种方法。活性包装不仅仅是产品与外界环境的屏障,它结合了先进的食品包装和材料科学技术,最大程度地保持包装食品的质量。目前已有的活性包装包括以下功能:脱氧、脱乙烯、清除、释放CO2、调湿、抗菌、吸收不良气味及释放乙醇等等。许多活性包装已广泛应用于食品、医药、日用品的储运。抗菌食品包装是应用最广泛的活性包装之一。众所周知,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,因此能有效地延长食品的货架期和安全性。1原理与方法食品抗菌包装的方法很多,主要有在食品包装内放入抗菌包、采用含防腐剂的包装材料或对包装材料进行辐射处理等方法,下面简要介绍一些目前国内外所研究的食品抗菌包装技术。1.1食品抗菌包食品抗菌包的主要原理在于能释放具有抗菌作用的挥发性气体,如SO2、乙醇等。SO2是具有很强的抗菌作用的气体,它可通过硫酸盐或亚硫酸盐产生,因此将这些化合物与多孔性物质混合可以制成性能优良的食品抗菌包。目前,澳大利亚开发出一种可缓慢释放SO2的抗菌包(用微孔性物质吸附偏二硫酸钠)来抑制霉菌的生长,它对控制葡萄腐烂很有效。但SO2释放过度会对某些水果(如葡萄等)产生漂白作用;另外,SO2在包装袋内的积聚和食品对SO2的吸收可能会造成一定的安全隐患。乙醇也具有一定的抗菌性,可在包装袋中放入乙醇释放包。这种乙醇释放包在日本已开始商业化生产并大量使用,高水分含量的食品如面包、鱼、干酪等产品使用后,可大大延长货架期。用其包装年糕与某些新鲜食品,乙醇蒸汽可抑制10种不同霉菌、15种细菌及3种致腐败菌的生长,使保存期延长5~20倍。但也存在乙醇蒸汽可能被食品吸收的问题,且成本较高。1.2抗菌涂层和抗菌包装薄膜在食品表面直接涂上抗菌涂层或采用含抗菌物质的薄膜包装均能有效地抑制微生物的生长,延长食品的保质期。采用的抗菌物质主要有乳酸链球菌素(Nisin)、苯甲酸钠、山梨酸钾及天然抗菌物等。Natrajan和Sheldon研究认为,用甲基纤维素(MC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为载体,加入乳酸链球菌素制成的涂膜剂对于抑制金黄色葡萄球菌和单核细胞增生利斯特氏菌很有效。Han和Flores(1997)研究了含山梨酸钾的低密度聚乙烯(LDPE)膜的抗菌效果,结果表明,在LDPE膜中复合110%w/w的山梨酸钾,能显著降低酵母的生长速率,并能明显延长霉菌生长前的延滞期。Weng等(1999)报道了一种具有抗菌活性的聚乙烯异丁烯酸共聚物(PEMA)膜(01008~01010mm厚)的制造方法,在这种膜中复合苯甲酸或山梨酸等抗菌物质。试验结果表明,这种薄膜能有效抑制真菌的生长。银沸石是常用的和塑料复合的的抗菌剂,它能抑制一系列代谢酶,且有相当广的抗菌谱。但加入过量的银)沸石可能会影响薄膜的热封强度及其他物理性质如透明度等,因此通常的加入量为1~3%w/w。Vermeiren等(2002)报道,包含015%和110%w/w三氯新的LDPE膜对金黄色葡萄球菌、单核细胞增生利斯特氏菌、大肠杆菌O157BH7、肠类沙门氏菌均具有很强的抗菌活性。使用天然植物的提取物作为抗菌剂是目前研究的一大热点。这些天然抗菌剂被认为是比较安全的。近来,韩国的研究者开发了一种使用天然抗菌剂的抗菌膜。据报道,加1%w/w的葡萄籽提取物(GFSE)的LDPE膜用来包装皱叶莴苣,可以减小好氧细菌和酵母的生长速率。另据报道,加入天然产物的LDPE膜对植物乳杆菌和尖镰孢均表现出积极的抗菌作用。近来对在可食性膜中结合各种抗菌剂也有研究。Padgett,T1等人将溶菌酶和乳酸链球菌素分别混入玉米蛋白或大豆蛋白中制成可食性包装膜,发现均能很好地抑制革兰氏阳性菌植物乳杆菌(NCDO1752),而添加EDTA后,这些膜抑制大肠杆菌的效果增强。Rodrigues和Han(2000)研究了把溶菌酶、Nisin以及EDTA加入到小麦蛋白分离物(WPI)中,制成可食性抗菌薄膜。这种含溶菌酶或Nisin的膜对抑制热杀索丝菌很有效,但对单核细胞增生利斯特氏菌却没有多大作用。Appendini和Hotchkiss(1997)采用不同的载体把溶菌酶固定化,研究其抗菌效率,结果表明采用三乙酸纤维素(CTA)作为固定化溶菌酶的载体时抗菌活性最强,这种膜可大大降低溶壁微球菌的生存能力。1.3食品包装材料的辐照处理和表面修饰Cohen等(1995)报道,用一种UV激态原子激光(193nm)于空气中照射尼龙66膜,尼龙表面10%的酰氨基转化为胺基,因而具有抗菌活性,用这种膜对肺炎杆菌进行实验,发现1h内抗菌率为991999%。Paik等(1998)和Sheaver等(2000)观察到,用这种抗菌尼龙膜包装液体食品,所有细菌(如金黄色葡萄球菌,荧光假单胞菌,粪内孢霉等)都明显减少。郑安呐等(2002)开发了一种分子修饰抗菌化新技术,即将经过筛选的有机抗菌功能团修饰到基体树脂的分子链上得到抗菌母粒。用这种技术制得的聚丙烯材料有高效广谱、稳定耐久的抗菌防霉作用,还有极为优秀的使用安全性,属安全无毒、无刺激性材料。因而在塑料抗菌包装薄膜、食品箱及医药包装等领域有极为广泛的应用前景。试验结果表明,当抗菌官能团加入量在015%以上时,材料有优良的抗菌作用,对革兰氏阴性、阳性菌以及霉菌均有很好的抑制效果,而且有优良的耐久性,且抗菌性能优于进口无机银系抗菌母料。2优点(1)安全。多数食品体系内部并不需要防腐剂,只是在食品表面才需要。使用抗菌包装材料后,食品加工生产过程中就不用像传统过程那样加入大量的化学防腐剂,对人体健康有利。(2)简化无菌包装工艺。包装是食品加工最后的一道工序,使用抗菌包装材料则可以将防腐剂的使用及包装两个流程合二为一,大大简化了加工工艺。3展望抗菌包装是活性包装中非常有前途的一种形式。虽然食品在加工过程中已经过灭菌处理,且许多食品本身也含抗菌体系如香辛料等,但食品在储运或开封后仍然容易被微生物污染。抗菌食品包装可抑制食品表面的微生物污染,提高食品的安全性,并延长其货架期,在今后的食品包装市场中必将具有广阔的应用前景。从目前的情况看,在抗菌食品包装的开发过程中,有一些问题值得关注并进一步完善:(1)抗菌剂的安全性。在应用它们之前,应该进行毒理学以及其他试验。如关于抗菌剂可能转移到食品中的问题,应该相应采取一些措施。据StefaniaQuintavalla和LoredanaVicini(2002)报道,使用表面经电子辐射或等离子处理过的聚合体作为抗菌包装材料,则不会有任何物质转移或迁移到食品中。(2)商业化应用抗菌包装技术的可行性。(3)增加抗菌包装材料的功能。可以开发一些既能抗菌,同时又能改善食品色香味的功能性天然植物提取物来作为抗菌剂。抗菌包装目前仍处于发展初期,今后还有许多工作要做。应该明确的是,抗菌包装材料不能成为良好的卫生和作业规范的替代品,它们只是确保食品的安全和高质量的一种附加保护措施。参考文献[1]赵利,王素雅等.食品抗菌包装技术研究进展1J21食品工业科技,2001,22(5):78~801[2]李学红,金征宇,徐学明,等.抗菌食品包装技术研究与应用进展[J].食品研究与开发,2008,29(10):115-119.[3]徐斐燕,陈健初,吴丹.食品抗菌包装技术进展[J].粮油加工与食品机械,2004,(6):64-66.[4]BRODYAL,STRUPINSKYER,KLINELR.ActivePackagingforFoodApplications[M].NewYork:CRCPressLLC,2001.[5]俞豪杰,王立,江山.抗菌高分子的研究与应用[J].功能高分子学报,2002,15(4):496-502.[6]王洪水,乔学亮,王小健,等.高温对载银沸石抗菌性能的影响[J].硅酸盐学报,2006,34(2):171-174.[7]黄巍,王建清.真空镀银抗菌包装薄膜的研究[J].包装工程,2006,27(2),43-44.8AHVENAINENR.NovelFoodPackagingTechniques[M].Cambridge:WoodheadPublishingLTD,2003.[8]郑安呐,管涌,周强,等.分子组装抗菌技术在塑料包装材料领域的应用[J].中国包装工业,2002,(8):13-17.[9]PARDINIS.MethodforImpartingAntimicrobialActivityfromAcrylics:US,4708870[P].1987-11-24.[10]王兆波,臧云涛,方辉,等.食品包装用LDPE/LDPE/nano-TiO2复合抗菌薄膜的研究[J].广东塑料,2004,(11):45-47.[11]KANGS,PINAULTM,PFEFFERLELD,etal.Single-walledCarbonNanotubesExhibitStrongAntimicrobialActivity[J].Langmuir,2007,23:8670-8673[12]于天颖,张平.食品抗菌包装技术研究[J].保鲜与加工,2005,5(3):46-47.[13]吴锦铸等.切分蔬菜保鲜工艺研究1J2.食品与发酵工业,2000,26(4):33~361[14]郑安呐,管涌等.分子组装抗菌技术在塑料包装材料领域的应用1J2.中国包装工业,2002(8):13~17.[15]StefaniaQuintavalla,LoredanaVicini.Antimicrobialfoodpackaginginmeatindustry.MeatScience,2002(62):373~380.