食品智能包裝膜的研究進(jìn)展

摘 要：本文綜述了食品智能包裝膜的研究進(jìn)展，重點(diǎn)總結(jié)了其在肉制品保鮮、水產(chǎn)品保鮮、抗菌、防氧化、智能顯色、pH敏感方面的研究。目前，食品智能包裝膜的研究主要集中在功能性方面，而對(duì)安全性的研究還不夠充分，食品智能包裝膜仍有很大的發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：智能包裝膜；食品保鮮；應(yīng)用前景

Research Progress of Intelligent Packaging Membrane for Food

HUANG Wei， WU Yongjun， WANG Ying， CHEN Ronghua

（Department of Food Engineering， Ma’anshan Teacher’s College， Ma’anshan 243041， China）

Abstract： This paper reviews the research progress of food intelligent packaging film， focusing on its application in meat product preservation， aquatic product preservation， antibacterial， anti-oxidation， intelligent color development and pH sensitivity. At present， the research of food intelligent packaging film mainly focuses on functional aspects， but the research on safety is not enough， and there is still a lot of room for development of food intelligent"packaging film.

Keywords： intelligent packaging film; food preservation; application prospect

1 活性包裝技術(shù)

隨著人們生活水平的提高，對(duì)食品安全的要求也越來越高。傳統(tǒng)的食品包裝材料已經(jīng)無法滿足人們對(duì)食品安全的要求[1-2]。傳統(tǒng)的包裝方式主要是通過阻擋和隔離，以保持食品的質(zhì)量在可接受的范圍內(nèi)。然而，隨著智能包裝膜的出現(xiàn)和應(yīng)用，包裝方式發(fā)生了重大的變革[3]。智能包裝膜不再是被動(dòng)性的保護(hù)材料，而具備主動(dòng)性的功能，可以提供更加主動(dòng)的食品保護(hù)。為滿足人們對(duì)食品安全的需求，許多新型的智能包裝材料被開發(fā)出來。

智能活性包裝膜可與外部環(huán)境積極互動(dòng)，具備方便、溝通、保護(hù)和包容4個(gè)基本功能[4]。智能活性包裝膜可以吸收不利于保鮮的成分或釋放有益于保鮮的成分。此外，智能包裝膜還具備抗菌和抗氧化的功能，從而起到防腐保鮮的作用。智能活性包裝膜能夠積極改變包裝條件，提高食品的安全性，延長食品的保質(zhì)期，提高食品的感官特性，從而確保食品的質(zhì)量和安全性[5-6]。

智能活性包裝技術(shù)的發(fā)展為消費(fèi)者提供了更多選擇[7]。然而，為了更好地滿足市場需求，智能活性包裝技術(shù)還面臨一些挑戰(zhàn)，如降低成本、提高包裝材料的穩(wěn)定性等。未來研究的重點(diǎn)可以放在開發(fā)低成本的天然材料制備智能包裝膜方面，以提高其可行性、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。這將促進(jìn)智能包裝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，從而更好地滿足人們對(duì)食品安全的需求。

2 智能包裝膜在不同領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 肉制品保鮮

在肉制品智能包裝膜的研發(fā)過程中，主要關(guān)注將不同功能的成分添加到成膜材料中，并研究相應(yīng)的保鮮指標(biāo)。目前，對(duì)于豬肉智能包裝膜的研究較為廣泛。

胡鄭[8]使用活性物質(zhì)根皮素胺乙基醚（Aminoethyl-Phloretin，AEP）和聚丙烯酸/聚乙烯醇（PAA/PVA）作為原料，研發(fā)了一種pH響應(yīng)型智能食品抗菌膜，并將其應(yīng)用于肉品保鮮領(lǐng)域。將活性物質(zhì)AEP作為抗菌抗氧化成分加入PVA/PAA3載體中制備PVA/PAA3-AEP靶功能膜。該膜對(duì)DPPH·的凈化效率為80%，自由基抗氧化活性優(yōu)良；同時(shí)能抑制細(xì)菌的生長，能夠抑制71%的單核細(xì)胞增生李斯特氏菌、76%的金黃色葡萄球菌、3.6%的大腸桿菌。功能膜能在25 ℃條件下可將豬肉的保質(zhì)期延長到4 d。pH響應(yīng)PVA/PAA3-AEP3功能膜控釋反應(yīng)在智能食品包裝領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展?jié)摿9]。

楊銘[10]以殼聚糖和纖維素硫酸鈉為成膜材料，添加姜黃素、柚皮苷、葡萄籽原花青素等功能活性成分，制備了新鮮度指示的復(fù)合食品包裝膜。含姜黃素的殼聚糖/纖維素硫酸鈉復(fù)合膜具有優(yōu)良的物理、生物學(xué)性能，在監(jiān)測豬肉新鮮度的同時(shí)，可應(yīng)用于豬肉保鮮[9-11]。

王圣[12]采用可降解材料結(jié)合從天然原料中提取的花青素制備了活性智能包裝膜，將這種活性智能包裝膜應(yīng)用在豬肉的新鮮度檢測和保鮮中，用麥?zhǔn)纤峄罨倪秽推咸哑せㄇ嗨刈鳛槿忸愋迈r度的指示劑。李寧[13]結(jié)合聚氯乙烯、聚乙烯醇、淀粉和金屬有機(jī)框架材料，開發(fā)了一種新鮮度指示型的包裝膜，可用于監(jiān)測豬肉和魚肉的新鮮度[14]。

王芳[15]從不同天然植物原料中提取出4種不同的花青素，然后用殼聚糖和淀粉作基質(zhì)材料，甘油作為增塑劑，制備出能檢測豬肉新鮮度的復(fù)合膜。這些復(fù)合花青素膜可用于檢測豬肉的新鮮度，其中黑麥花青素表現(xiàn)出最佳的性能[16]。胡燦[17]則以農(nóng)牧廢棄物油菜稈為原料，制備了載銀混雜納米纖維素/乙基纖維素抗菌復(fù)合膜和pH顏色響應(yīng)智能包裝膜。在抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌方面，這些復(fù)合膜均表現(xiàn)出良好的性能，尤其對(duì)大腸桿菌的抑菌性能更強(qiáng)。智能包裝膜對(duì)魚肉和豬肉的新鮮度指示效果明顯。

李晨[18]利用Schiff堿的酸敏特性，研究最容易發(fā)生腐敗變質(zhì)的食品表面，研發(fā)出新型的納米包裝膜。這種納米包裝膜能夠?qū)κ称返膒H信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，同時(shí)根據(jù)響應(yīng)信號(hào)對(duì)抗菌劑的釋放進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。進(jìn)一步的研究表明，這種膜在豬肉的保鮮防腐方面表現(xiàn)出較出色的效果。

ZHANG等[19]制備了監(jiān)測豬肉的新鮮度的智能包裝膜，通過將承載花青素的卵蛋白-海藻酸丙二醇納米復(fù)合物添加到聚乙烯醇中制備該膜。豬肉新鮮度在降低的過程中，該膜的顏色會(huì)發(fā)生顯著變化，從紫紅色變?yōu)樯钏{(lán)色，說明該膜可用于監(jiān)測肉制品的新鮮度。

PIRSA等[20]制備了豬肚片的新型包裝材料，該包裝材料是以聚乙烯醇、殼聚糖、從紅卷心菜中提取的花青素為原料制成的。在弱堿性條件下，薄膜會(huì)變黃，表明該膜可用于指示肉制品在貯藏過程中的腐敗情況。

RAJI等[21]制備出pH敏感膜，該膜是用殼聚糖作為基礎(chǔ)，將海泡石礦物納米黏土和紅甘藍(lán)花青素分子作為功能添加劑。該膜在pH值低于6時(shí)呈粉紅色，在pH值高于6時(shí)呈現(xiàn)出黃色，可根據(jù)膜的顏色變化指示牛乳的變質(zhì)情況。

2.2 水產(chǎn)品保鮮

在水產(chǎn)品智能保鮮膜研究領(lǐng)域，研究者采用相關(guān)方法制備了智能膜，對(duì)冷藏帶魚、巴沙魚、黑鱸魚片、大黃魚、蝦和魚等進(jìn)行了保鮮研究。

劉佳琳[22]利用溶液澆筑法制備基于聚乙烯/納米氧化鋅/醇?xì)ぞ厶?花色苷的活性智能包裝膜，研究其對(duì)冷藏帶魚的保鮮效果并進(jìn)行了新鮮度監(jiān)測，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)該膜通過釋放抑菌成分從而達(dá)到抑菌效果，同時(shí)還可以延緩各種氧化指標(biāo)的上升。

劉迪[23]制備出一種將皮克林乳液添加到淀粉和聚乙烯醇基材中的智能包裝膜。皮克林乳液膜在巴沙魚保鮮方面效果突出，具有良好的抗氧化和抑菌的性能。秦燕[24]制備出一種可對(duì)黑鱸魚片進(jìn)行冷藏保鮮和新鮮度監(jiān)測的活性智能包裝膜，使用的原料是木薯淀粉、聚乙烯醇、通過納米包埋技術(shù)增強(qiáng)花色苷穩(wěn)定性的黑枸杞花色苷。

岳志敏[25]利用紫甘藍(lán)花青素和低酰基結(jié)冷膠制備了活性智能包裝膜，該膜具有抗氧化活性，并能指示鮮度。研究結(jié)果顯示，活性智能膜的色差與鮮度指標(biāo)之間存在顯著相關(guān)性，可用于對(duì)大黃魚的新鮮度指示。此外，活性智能膜還能有效減少豬油的氧化酸敗程度，表現(xiàn)出優(yōu)異的保鮮性能。

李密[26]以聚乳酸為基礎(chǔ)，通過納米強(qiáng)化制備了基礎(chǔ)膜，并采用靜電紡絲技術(shù)原位復(fù)合活性層，制備了3種功能復(fù)合膜（pH智能指示復(fù)合膜、抑菌功能可再生復(fù)合膜、遷移型抑菌復(fù)合膜）。這些功能復(fù)合膜被應(yīng)用于生鮮農(nóng)產(chǎn)品（魚肉、黃瓜）的保鮮和貯藏，實(shí)現(xiàn)了延長保質(zhì)期和智能指示新鮮度的目標(biāo)。

劉景榮[27]通過流延法制備了一種新型的pH感應(yīng)食品包裝膜，該膜以黑枸杞提取物和κ-卡拉膠為基質(zhì)，具有較好的抗氧化性能。這種復(fù)合膜已經(jīng)成功用于對(duì)蝦和牛奶的新鮮度監(jiān)測，為后續(xù)研究提供了有力的支持。鄭舒文[28]在魚的新鮮度監(jiān)測中使用了一種新型薄膜，該薄膜在制作過程中添加了甘油和羧甲基纖維素混合紅肉火龍果肉色素作為天然pH響應(yīng)色素。研究結(jié)果表明，該薄膜能夠?qū)︳~腐敗程度的潛在指標(biāo)揮發(fā)性二甲胺進(jìn)行比色響應(yīng)。

EZATI等[29]使用溶液澆鑄法制備富含花青素的茜草色素-殼聚糖pH響應(yīng)復(fù)合膜，并用該膜進(jìn)行魚肉品質(zhì)的監(jiān)測。研究發(fā)現(xiàn)，隨著魚肉儲(chǔ)藏時(shí)間的增加，魚肉的品質(zhì)逐漸下降，膜的顏色會(huì)由微黃色變成淺棕色最后變?yōu)樽仙?。畢?huì)敏等[30]采用流延法制備以大豆分離蛋白作為基材，紫薯花青素作為指示劑的智能包裝膜，使用該膜對(duì)魚肉的新鮮度進(jìn)行監(jiān)測，膜的顏色會(huì)隨著魚肉的腐敗變質(zhì)發(fā)生變化。王文嬌[31]制備了具有pH響應(yīng)性的淀粉/瓊脂-花青素復(fù)合膜，該膜能對(duì)于牛奶、豬肉和鮮蝦的腐敗情況進(jìn)行指示。

程萌等[32]采用流延法以乙?；土姿峄p改性木薯淀粉為原料、以花青素作為顏色指示劑制備新鮮度指示型包裝膜?？赏ㄟ^膜的顏色變化指示魚片的新鮮程度。ZHANG等[33]向殼聚糖薄膜中添加具有pH敏感的從紫荊花中提取的活性物質(zhì)，制成可以指示魚片新鮮度的智能保鮮膜。

2.3 抗菌、防氧化、智能顯色

劉婉瑩[34]以半乳甘露聚糖為原料，利用乙酸酐進(jìn)行疏水改性，加入脫乙酰幾丁質(zhì)作為增強(qiáng)劑、納米氧化鋅作為功能改性劑，成功制備了半乳甘露聚糖基食品包裝膜。該復(fù)合膜表現(xiàn)出了優(yōu)良的抗菌性能，能夠較好地抑制枯草桿菌和大腸桿菌的活性。

吳富奇[35-36]采用可降解塑料聚乙烯醇和木薯淀粉作為基材，制備了一種具有復(fù)合活性的新型食品包裝膜。通過添加甘油和乙酸，制備了聚乙烯醇/木薯淀粉復(fù)合膜。研究表明，該復(fù)合活性包裝膜具有較強(qiáng)的抗菌性能。增加LAE的含量可以有效阻隔紫外線和可見光，并具有抗氧化的作用。此外，還可以在聚乙烯醇/木薯淀粉/LAE復(fù)合活性包裝膜中添加顯色劑桑葚花青素，制備智能顯色活性包裝膜，該膜的顏色可以隨pH值的改變而發(fā)生變化。

吳悅寒等[37]利用溶劑揮發(fā)法制備復(fù)合膜，該膜可通過顏色變化指示食品的剩余貨架期，同時(shí)因?yàn)樵撃つ茚尫艢⑺牢⑸锏某煞郑瑥亩鸬窖娱L食品保質(zhì)期的作用。

郭浩[38]制備出一種新鮮度比色傳感型智能食品包裝膜，主要采用山竹殼提取物和荔枝殼提取物作為原料，并添加其他不同成分，可用于延長食品的貨架期。何迎[39]采用包封技術(shù)和添加輔色素的方式，對(duì)花青素進(jìn)行保護(hù)和增色，以提高花青素和花青素智能膜的穩(wěn)定性。同時(shí)利用膠原蛋白水解物和阿魏酸的天然優(yōu)勢，改善生物聚合膜的結(jié)構(gòu)和功能特性，開發(fā)出具有穩(wěn)定性、高抗氧化活性、抗菌活性的花青素智能包裝膜。研究發(fā)現(xiàn)，阿魏酸可以提高花青素智能膜的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性、抗氧化活性和抗菌活性，并提高花青素智能膜的鮮度指示靈敏度。

2.4 pH敏感

廖偉[40]以羅非魚皮為原料，利用谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶改性制備明膠薄膜，并優(yōu)化了不同pH值條件下制備具有pH值敏感性功能的花色苷-明膠活性智能包裝膜。同時(shí)評(píng)價(jià)了這些薄膜的基本性能，并研究了其在不同酸堿介質(zhì)中接觸后的顏色變化。馬倩云[41]使用天然多糖TG、甘油、酸水解納米纖維素、聚乙烯醇、季銨鹽改性氧化納米纖維素、葡萄皮提取物及姜黃素等材料制備了pH響應(yīng)膜。這些膜材料同時(shí)具備抗氧化、抗菌、智能響應(yīng)的特性。

李楠楠[42]以可再生天然聚合物羧甲基纖維素（Carboxymethyl Cellulose，CMC）和木薯淀粉作為基材，成功制備了一種新型智能活性食品包裝膜。其以藍(lán)莓花青素作為顯色劑，并將其添加到含有25%甘油的CMC/木薯淀粉復(fù)合膜中，制備出具有即時(shí)顯色功能的CMC/木薯淀粉智能包裝膜，并成功應(yīng)用于蝦的新鮮度監(jiān)測；選用納米氧化鋅作為抗菌劑，將其添加到含有0.1 g花青素的CMC/木薯淀粉復(fù)合膜中，制備出同時(shí)具有顯色和抗菌性能的智能活性包裝膜，這種包裝膜能夠有效破壞細(xì)菌細(xì)胞壁的完整性，導(dǎo)致細(xì)菌死亡，并對(duì)不同結(jié)構(gòu)的細(xì)菌都具有良好的抑菌效果。

葛雨珺[43]制備出可視化的活性包裝膜，該膜以甲殼素晶體/明膠作為固定基質(zhì)，黑米花色苷提取物作為pH敏感指示劑，研究表明該膜具有抗氧化和抑菌能力，可以作為一種潛在的新鮮度指示膜。

3 結(jié)語

智能包裝技術(shù)的出現(xiàn)使得消費(fèi)者可以方便地選擇安全可靠的食品，同時(shí)能延長食品的保質(zhì)期，對(duì)食品的保鮮和運(yùn)輸起到積極作用。作為目前最具潛力的包裝技術(shù)，智能包裝技術(shù)的重要組成部分是智能包裝膜，已在不同類型的食品保鮮方面得到廣泛應(yīng)用。然而，目前的研究更多地集中在智能包裝膜的制作和功能性方面。為了實(shí)現(xiàn)特定的功能，有些膜的化學(xué)成分比較復(fù)雜，有些膜的成分是人工合成的，其安全性沒有經(jīng)過全面的毒理學(xué)評(píng)估，無法得到有效保證。智能包裝技術(shù)的高成本也成為其廣泛推廣的制約因素之一。未來研究的重點(diǎn)可以放在開發(fā)低成本的天然材料制備智能包裝膜方面，以提高其可行性、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

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作者簡介：黃維（1982—），女，江蘇揚(yáng)州人，碩士，講師。研究方向：食品檢測。