抗菌包装在肉类保鲜中的应用

包装与机械 Science and Technology ofFood Industry 抗菌包装在肉类保鲜中的应用 (东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030) 付 丽 孔保华 摘 要：抗 菌包装属于一种活性包装概念，是一种非常具有挑战 性的技术，对肉及其制品货架期的延长及食品安全有着 重大的影响。抗菌荆的使用可控制微生物的生长，以提供 更安全、可靠的制品： 关键词：活性包装．抗菌包装，肉，可食 生膜 Abstract：Antimicrobial packaging． an active packaging concept． can be considered an extremely challenging technology fhaf could have a significant Impact on shelf-life extension and food safetv of meaf and meaf products Use of antimicrobiaI substances can controI fhe microbiaI population fo provide higher safety and quality products Key words：active packaging：antimicrobial packaging；meat； edible f¨m 中图分类号：TS2O 6_6 文献标|只码：B 文 章 编 号 ：l002—0306(2o04)08—0l28-03 目前 ，食 品 包 装 中广 泛 使 用 的 包 装 材 料 主要 是 通 过 物 理 手 段 阻 隔 外 界 气 体 进 入 包 装 容 器 内部 ，使 被 包 装 的 食 品在 一 段 时 『日】内保 持 不 变 质 ，人类 称 这 种 包 装 为“惰 性 包 装 ”。 随 着人 们 x,l-食品 质 量 和卫 生 安 全需 求 的不 断提 高 ，“活性 包 装 ”应运 而 生 。抗 菌A- 品 包 装是 活性 包 装 中非 常有 前 途 的 一 种 形式 ，是 应 用 最广 泛 的活 性 包装 之一 。 1 活性包装 与 传 统 包装 相 比 ，活 性 包装 是 一 种 新 的 包 装 观 念 ，是 随 着消 费者 对 食 品 安 全性 、营 养性 要 求 的逐 步 提 高 及 食 品 市 场 的不 断 发 展 而 开 发 出来 的新 技 术 。 按 照 著 名 包 装 学家 Rooney的定 义⋯，活性 包 装 是 指 不仅 能 包 裹 食 品 ，而 且 能 起 到 一定 的有 益 作 用 的包 装 。活 性 包装 可 以通 过 包装 使 食 品与 环境 相互 协 调 ， 创 造 一 种 适 宜 食 品保 藏 的 内部 条件 ，从 而 保 持食 品 原 有 的品 质 ，延 食 品 的货 架期 。目前 已有 的活性 包 装 有脱 氧 ，清 除 、释放 CO ，调 湿 ，抗 菌 ，吸收 不 良气 味 等功 能 。 2 抗菌包装 抗 菌 包 装 是 一 种 很 有 前 途 的 活 性 食 品 包 装 技 收稿日期 ：2004—03—08 128 ． 术 ，它 是将 抗 菌 剂 混 入 一 种 或几 种 高 聚 物 包装 材 料 中 ，从 而使 其 具 有 抗 菌 活性 l2I。其 中 的抗 菌剂可 从包 装 材 料 上 释 放 到食 品 表 面 ， 当抗 菌剂 与 细 菌体 接 触 时 ，可 渗 透 到细 胞壁 ，破 坏 其功 能 。因此 ，抗 菌包 装能 杀死 或 抑 制 食 品在 加 工 、储运 和处 理 过 程 中 存 留 于 表 面的 微生 物 ，延 长食 品 的货 架期 和安 全性 。在包装 中 应用 的 几种 合 成 的和 天 然 的 抗 菌 剂有 有 机 酸 (丙 酸 、苯 甲 酸 、山 梨酸 )、细 菌素 (乳 酸 链球 菌素 )、酶 (过 氧 化物 酶 、溶菌 酶 )、杀真 菌 剂 (苯菌 灵 )、螯 合 剂 (EDTA)、金 属 (Ag)等 。 肉及 其 制品 在 存 放过 程 中，由 于受 微生 物 、酶 、氧 等 【大J素 的 影 响会 发 生 一 些 不 良变 化 ，将 会 严 重 降低 肉 的食 用 价值 和 商品 价 值 ，缩 短食 品 的货 架期 并 会 增 加1食 源 性 疾病 的危 害 。所 以 ，必 须 采取 有 效 的保鲜 方 法来 阻 止这 种 变 化 的发 生 。而抗 菌 包装 以其方 便 、 有 效 的 特点 倍 受 人 们 的 关 注 ，特 别 是鲜 肉 ，因 为微 生 物 污 染 主要 发 生 在 其表 面 ，不适 于加 热 、干燥 、冷藏 、 冷 冻 和 盐腌 等 保 藏 方 法 ，所 以可 采 取 喷洒 或 浸 渍 抗 菌剂来 延缓 其 腐 败 。然 而 ，直接 将抗 菌剂 添加 于 肉品 表 面效 果不 佳 ，因 为该 活性 物 质 与 肉品表 面接 触 并 很 快 从 表 面 向其 内部扩 散 而被 中和 失 去作 用 ；另 一 方 面 ，将 抗 菌 剂 添 加 到 肉 品 中可 能 会 导致 肉品 成 分 中某 些 活性 物 质 的部 分 失活 。因此 ，使 用 含有 抗 菌剂 的包 装 膜 更 为 有 效 ，既 可 减 缓 抗 菌 剂从 包 装 材 料 向 肉 品表 面 的迁 移 ，还 可使 其 维 持所 需 的高 浓 度 ，在 肉 品 流通 、运输 、贮 存 期 问保 持 其活 性 。 2．1 抗菌包装体系及抗菌剂的迁移 食 品包 装 体 系 主 要 包括 包 装 材 料 、食 品 和包 装 内 的顶 隙 ，因此 ，食 品 包 装 体 系 可 分 为 两 种 ，一 种 是 包 装／食 品体 系 ，另一 种 是 包装／顶 隙／食 品体 系l 3_。 包 装／食 品 体 系 代 表 直 接 与包 装 材 料 接 触 的 固 体 制 品 的包 装 ，或 没 有 顶 隙 的低 粘 度 的 液体 食 品 的 包 装 。该 包 装 体 系 中 主 要 的迁 移 现 象 是 抗 菌剂 从 包 装 材 料扩 散 到 食 品 表 面 ，并 在 界 面 处 分 配迁 移 入 食 品 内 ，即最 初将 抗 菌 材 料 混 入 包装 材料 中 ，然后 通 过 扩 散 和 分配 迁 移 入食 品 中 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 包 装／顶隙／食 品 体 系 中 ，有 软 包 装 袋 、瓶 、罐 、杯 和纸 盒 等 同的 包 装 形式 ，食 品 与包 装 材 料 之 『日J存 在 顶 隙 。混 入 包 装 材 料 中 的抗 菌 剂 的 主要 迁 移 机制 是在 顶 隙 、包装 材料 和 食 品之 fBJ的 蒸 发 及平 衡 分 布 、 挥 发 性 的抗 菌剂 能 迁 移 通 过 食 品 与 包装 材 料 之 间 的 顶 隙 和 空 间 隙 而 被用 于 该 体 系。 除 扩散 和 平 衡 吸 附作 用 外 ，某 些 抗 菌包 装 材 料 还 可 利用 _共价 结 合 的 方 法 固定 抗 生 素 、杀 真 菌 剂 或 活 性 基 ，如胺 基 ，使 得 非 食 品级 的抗 菌剂 固定 于 包 装 材 料上 ，并 在 食 品 表 面抑 制 微 生物 的生长 而 不发 生 物质 的分 配迁 移 。 2_2 抗菌包装膜的形成 使 包装 袋 具 有 抗 菌 活 性 的 方 法有 ：将 包 装 材 料 和 防腐 剂 组 合 ，对 包 装 材 料 的 聚合 物 进 行 物 理 辐射 、 化 学 修饰 等 。 2．2．1 包装 材 料 和 防腐 剂 的组 合 将 抗 菌 剂 混 入 食 品包 装 体 系可 采 取 以下 方 法 ：一 是 当压 膜 时 ，通 过 添 加抗 菌 物 质 于 挤 压 机 中从 而 混 入 膜 内 该法 缺 点 是 抗 菌 物 质 不是 暴 露 于膜 的表 面 ，所 以使 用 效 率 低 ，不 能完 全 发 挥 抗 菌物 质 的 活性 ；二 是 将 抗 菌 剂涂 抹 于 多层 包 装 材 料 与 食 品接 触 的层 面 (通 常作 为热 封 层 的里 层 )。 2．2．2 物 理 辐 射 、化 学 修 饰 包装 材料 聚合 物 与传 统 的抗 菌 膜 相 比 ，一些 具 有 抗 菌 活 性 的 功能 团可 通 过 化 学 修 饰 法 固 定 于 聚合 物 膜 的表 面 ，从 而 阻 止 抗 菌 物从 聚合 物 膜到 食 品表 面 的迁 移 l。还 有 通过 电子 辐 射 对 聚 合 物 表 面 成 分进 行 修 饰 ，这 样使 得 聚 合 物 表 面 具 有 了胺 基 ，从 而 使 其 具 有 了通 过 与微 生 物 接 触使 其失 活 的抗 菌 活性 。Cohen等 报道 ，紫外激 态 原 子 激 光 1—3J m 在 空 气 中 193nm 下 辐 射 尼 龙 膜 和 其 它 织 品可 明显 地 导致 10％的 酰 胺 基转 化 为 具有 抗 菌 活 性 的 胺 基 (导 致 5X10 胺 基／em )，可 抑 制 金 黄 色 葡 萄 球 菌 ATCC 25923， 荧 光 假 单 胞 菌 ATCC 13525和肠 球 菌 ATCC 19433的生 长 。 另 外 ，在适 当 波 长 处 由紫外 激 发器 产 生 的紫 外辐 射可 氧化 先 前被 吸 收到 修 饰 表 面层 的 ()：，通过 光 电 学 方式 生 成 () ，然 后 形 成 的 0，被 吸 收 或 从 聚合 物 基 质 到 包 装 内 部 可 控 制 的释 放 ，甚 至 mg／kg级 浓 度 的 0 足 以抑 制 微 生 物 的生 长 ，并 且 这 种 方 法 可很 大 地 避 免食 品 和抗 菌 膜 直 接接 触l 。 3 食品抗菌包装在肉类保鲜中的应用 抗菌包装在肉类工业 中的应用见表 1、表 2。 在 日本 ，银 沸 石 已被 开发 为添 加 到 塑 料 中最 常 用 的抗 菌 剂 l。Ag 在 光线 或 水 的催 化 作 用 下 ，使 气态 氧 变成 活 性 氧 ，该 活 性 氧 可破 坏 微 生 物 的 结构 并 抑 制 大部 分 新 陈 代 谢 酶 ，具 有 强 烈 、广谱 的 抗 菌 活 性 。 将 银 沸 石 碎 制 成 一 薄 层 (3—61xm)加 入 到 与食 品接 触 的膜 材 料 的表 面 ，且 随着 食 品 中 的水 溶 液进 入 到 其 暴露 的孔 状 结构 的空 隙时 则 释放 出 Ag+。 Vo1．25，No．8，20011 表 1 抗菌食品包装的应用 (有机酸及其盐类混入到塑料或可食性膜内) 注：LDPE为低密度聚乙烯；MC为甲基纤维素；HPMC为羟丙 基甲基纤维素；CMC为羧基 甲基纤维素；PE为聚乙烯 ；MA 为甲基丙酸烯；SPI为大豆分离蛋白；WPI为乳清分离蛋白。 表 2 抗菌食品包装的应用 (细菌素和酶混入到塑料或可食性膜中) 注：LDPE为低密度聚乙烯 ；MC为甲基纤维素 ；HPMC为羟 丙基甲基纤维素；PE为聚乙烯；PVOH为聚乙烯醇；PVC为 聚氯乙烯；SPI为大豆分离蛋白；WPI为乳清分离蛋白；WG 为麦麸；EA为蛋蛋白。 二 氧化 氯 是 种 强有 力 的易 溶 于水 的氧 化 剂[51。 将 亚 氯 酸 钠 混 入塑 料 包装 材料 中 ，当 与包 装 层 内 疏 水相物质接触反应 产生一种酸而移进 亲水 相中 ，将 离 聚 的 二 氯酸 转 变 为 二 氧化 氯 。二 氧化 氯 是 一种 高 活 性 、广谱 抗 菌 剂 ，对病 原体 和 形 成 的芽 孢 都 有 抑制 作 用 。其作 用 浓度 很 低 ，反应 最终 产 物氯 离子 是 无毒 无 害 的 。二 氧 化 氯 作 为食 品 包装 主要 应 用在 超 市 中 盛装 新 鲜 食 品 的托 盘 底 部 有水 或 湿 润 部分 的微 生 物 的控 制 Cutter~3,6l凋查 了混 入三 氯苯 氧氯 酚 的塑 料膜 (TIP) 对 食 源性 病 原 菌 及 肉 表 面细 菌 生 长 的抑 制 效 果 。平 板 涂 布 分 析表 明 ，塑 料 中 含有 1500mg／kg的三 氯 苯 氧 氯 酚 可 抑 制 热 死 环 丝 菌 ATCC ll509、沙 门 氏 菌 ATCC 14028、金 黄 色 葡 萄球 菌 ATCC 12598、杆 菌 }29 维普资讯 http://www.cqvip.com 包装与机械 Sc／ence and Tec／mologg ofFood Ind．~try 605l、志 氏 菌 ATCC l2022、 大 肠 杆 菌 ATCC 25922和 大肠 杆 菌 ()l57：H7的 生 长一最 近 ， 欧 盟 国 家 由 SCF(食 品科 学 委 员 会 )批 准 三 氯 苯 氧 氯 酚 町在 与食 品接 触膜 的 材料 中 使用 。 4 抗菌性可食性涂料和膜在肉类保鲜中的 应用 可 食 一D-．膜 是 以天 然 可 食 性 物 质 (如 蛋 白质 、多 糖 、5t"维 素 及 其 衍 生 物 等 )为 原 料 ，掺 混 少 量 的 食 品 添 加 剂 ，如 乳 化 剂 、塑 化 剂 、抗 氧 化 利 、食 品 色 素 、香 料 及抑 菌剂 ，通 过不 同分 子 间相 互 作 用形 成 的具 有 多孔 网络结 构 的薄 膜 1。可食性 膜 具有 合成 塑 料无 法 比拟 的 优越 性 。Gennnadios等 研 究 讨 沦 了在 肉类包 装 中使 用 的 可 食性 涂 料 和 膜 材 料 的 一 优 点 ：有 助 于 解 决 新 鲜 肉和 冻 肉贮 存 期 I 的 滴 水 损 失 问 题 ；保 持 包 装 在 零 售 塑 料 盘 中 的 新 鲜 肉 和 禽 分 割 肉 的 汁 液 ；减 少 脂 肪 氧 化物 腐 败 率 和 肌 红 蛋 白 氧化 物 的 褐 变率 ；减 少 涂 膜 肉表 面 上 的 腐 败 微 生物 和致 病 微 牛 物 的定 植 ；限制 挥 发 性 风 味 物 的 损 失 和外 来 异 味 的 浸 入 。 可食 性 膜 具 有较 好 的 物理 机 械 性 能 ，可提 高 食 品 表 面 机 械 强 度 ，使 其 易 于 加 工 处 理 ；可 以 作 为 食 品 色 、香 、味 、营 养 强 化 和 抗 氧 化 物 质 、抗 菌物 质 等 的 载 体 ，可 与被 包 装 食 品 一起 食 用 ，对 食 品 和环 境 无 污 染 ，因而 在 食 品 工 业 方 面具 有 广 阔 的应 用 前 景 (见 表 3)。 表 3 一些可食性抗菌膜 Padgett等 将 Nisin和溶 菌 酶 分别 混 入 大 豆 蛋 白 和玉 米 蛋 白中制 成 可食性 膜 ，可 抑 制乳 杆 菌 和埃 希 氏 菌 的 生 K 。 美 国 维 克 逊 公 司 曾 推 出 一 种 名 为 Dormater FG的保鲜 涂 抹 剂 ，主要 成分 为蒸 馏 的 乙酰 单 甘 油酯 ，将 其涂 抹 于 肉上 ，可保 持 肉质 新鲜 ，肉 色正 常 ，牛 l^]能 保 鲜 50d，羊 肉能 保 鲜 70dl 7l。吕跃 钢 等[IO 实验 研 究 表 明 ，将 熟 肉制 品 用 60％乙 醇 、0．5％-~L酸 和 0．2％醋 酸复 合 抑菌 利浸 泡 ，并 以海 藻酸 钠涂 膜包 被 ， 处 理后 的熟 肉制 品 晶莹 剔 透 ，鲜 嫩 柔软 ，大 大 提 高 了 熟 肉制 品 的感 官效 果 ，在 28~C的条件 下 保鲜 可达 7d。 5 前景与展望 随 着科 学 技 术 的 发展 及 消 费者 对 食 品 高 质 量要 求 的 提 出 ，食 品包 装 正 朝 着活 性 包 装 的 方 向 发 展 ，其 中抗 菌食 品 包 装 是 应 用 最 为 广 泛 的 活性 包 装 之 一 一 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 。它将 是 食 品包 装 的 发 展 方 向 之一 ，必 将 对 肉及 其 制 品 的包 装 产 生 深远 的影 响 该 活性 包 装 技 术 在 日本 、欧 州 已使 用 多 年 ，尤 以 H本使 用 活性 包 装技 术 最 多⋯1。在我 国 ，由于 很 多 原 ， 活 性 包装 在 肉及其 制 品包装 方 面 的运 用 还 很少 ， 但 我 相信 在 食 品 专 业 人 员 的不 懈 努 力 下 ，用 活性 包 装 的 肉及 制 品将 以 一 个 崭新 的姿 态 出现 在消 费者 面 前 ，可 食 性 膜 与 防 腐 剂 的 有机 结 合 将 为食 品包 装 材 料 开辟 一 个 更 加 广 阔的 领 域 ，在 今 后 的食 品包 装 市 场 中必 将具 有 广 阔 的应 用前 景 。 参考文献： 【l J 邱伟芬．食品的活性包装⋯．食品科学，1998，l9(8)：l1～l4． I2】 赵利，王素雅，谢俊杰．食品抗菌包装技术研究进展⋯．食品 工业科技，200l，22(5)：78～80． 【3】 Stefania Q，Loredana V．Antimicrobial food packaging in meat industry[J]．Meat Science．2002，62：373-380． 【4】 Haynie，S Crum，G A，＆ Doele．Antimicrobial aeti~’ities of amphiphilic piptides covalently bonded to a watefinsoluble resin fJ1．Antimicrobial Agents＆ Chemotherapy，1995，39：301～ 307 【5】 曾庆祝，曾庆孝，等．食品包装新技术⋯．食品科学，2002．23 fl11：l6l～l63． 【6】 Cutter，C N． The effectiveness of triclosan—incorporated plastic against bacteria on beef surfaces[J]． Food Protection， l 999．62：474～479． 【7 J 汪学荣，阚建全，陈宗道．可食用膜在肉类保鲜中的应用的 研究进展⋯．肉类工业，2003(3)：23-25． 【8 J Gennadios，A，Hanna，M A，Kurth。L B．Application of edible coatings on meat，poultry and seafoods：a review[J]． 1,ebensmittel—Wissenschaft＆ Technologic ． 1 997．30：337～350． 【9】 Padgett，T，Han，I Y，Dawson，P L．Incorporation 0f food —grade antimicrobial compounds into biodegradablP packaging 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