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    活性包装材料技术综述

    帖子创建时间:  2012年10月18日 16:15 评论:0 浏览: 382 投稿
      包装是便于包藏和运输的重要手段。近年来,包装技术和包装材料所起的作用越来越大,使包装材料能与内容物作用或与包装环境内的气体作用,改变包装内的环境条件,使包装物能贮藏在最适条件下,达到保持品质,延长货架寿命的目的。基于活性包装自身在包装领域中所具备的不可取代的优势,本文对活性包装作简要的综述。1 活性包装欧洲提出有关“活性包装"(activepackaging)的争论已有10多年的历史,日本对这一话题的争论历史则更长达25年。针对这一争议2002年11月在比利时布鲁塞尔召开了由世界各国主要塑料助剂和包装材料生产厂商的专家和管理人员参加的特别国际会议。在食品包装行业,活性包装的定义主要是根据欧洲特别研究中心提出的可改善包装物条件的体系(通过释放物质、排除或抑制),可延长包装物使用寿命;提高卫生安全性;改善气味和口感特性,同时保证其品质不变。按照著名包装学家Roon2ey(1995)的定义,活性包装是指包装不仅是包裹食品,而且能起到一定的有益作用的包装。活性包装指对具有生命产品的包装,其包装特点是维持其产品所具有的生命。2 活性包装技术和活性包装材料的种类活性包装中所使用的相关技术方法称为活性包装技术。活性包装技术是在现代材料和生物科学技术成果的影响下,于近年来发展起来的一种新型包装技术,它是通过调节包装材料与包装体内部的气体及食品之间的相互作用,有效地延长食品的货架寿命和新鲜食品的新鲜品质,最大限度地保持食品的质量和营养价值的一种包装技术。目前在西方发达国家,该技术已较普遍地应用于新鲜食品和加工食品领域。活性包装系统又称活性保鲜系统。活性保鲜系统指用于活性包装,解决活鲜物品在一段时间内的包装维持生命的系统,这种系统将向活鲜物品(动、植物)提供维持生命的起码条件。应用于该系统的活性包装材料有以下几种。 除湿剂和抗腐剂通常在电子和通讯器械包装制品内装有硅胶(或其他除湿物质)的小包装袋被认为是一种早期的活性包装形式。有时用作电子和机械部件的保护外层,甚至作为整个机械设备的防撞击保护套。其中所起的作用是通过特殊的挥发性物质即VCI(VolatileCorrosionInhibitors)。VCI通常掺入到包装材料内,这样获得了防腐纸或者可释放出VCI的塑料薄膜。VCI从包装层表面缓慢渗移,并充满包装层内部空间,如此给金属部件以保护作用。可根据气候条件、保持时间长短以及所需保护的金属种类,选择不同的VCI配方。美国已开发出一种专用薄膜用于保护银质或其他贵重金属部件,据称其中包含有一种未解密的物质,可以抑制气体对金属的腐蚀,从而避免金属表面产生发黑现象。 抑氧剂实际上,在多年以前已经开始使用“抑氧”包装。“活性包装”研究的方向是,在具有专用性的同时可转化成巨大的商业应用市场的包装体系,而目前流行的趋势是把活性剂从真正的包装材料中分离出来。含抑氧剂的包装体系最好经过一个活化阶段而起作用,应用这种抑氧剂的复合薄膜就可广泛地应用各种包装场合,其活化作用需要有一定的因素激发。以下介绍3种在市场上出售的特种塑料用抑氧剂:(1)瑞士汽巴公司/Ciba出品的Shelfplus02系列抑氧剂,可通过食品的湿度而活化或在巴氏杀菌过程中综合湿度和温度而活化,从而发挥作用;(2)芬兰Bioka公司出品的Enzymatic系列抑氧剂,其通过湿度的活化性很强;(3)CPChem公司(前身是Chevron-Phil2lips)出品的OSP系列抑氧剂,利用紫外线辐射激发而活化。所有上述抑氧剂都需制成具有以下典型结构的复合薄膜,包括内层至外层,如有一层高阻隔性的聚合物(如PA)、抑氧剂、一层低阻隔性聚合物(如PE或EVA)。其中,抑氧剂可隔离空气中的氧气,并且通常不直接接触到食品。用无机物填充的PE薄膜-活性薄膜(AF)具有调节水中氧气和二氧化碳浓度的作用。Na2CO320%,Ca(OH)220%,NaCl15%,活性Fe粉33%,硅藻土17%脱氧包装效果明显,可延长蛋糕的保鲜期,提高其感观质量。 乙烯捕捉剂乙烯可以在植物的新陈代谢中产生,其作用像催化剂一样可促使水果成熟和变软。尤其是乙烯积聚在包装材料内,就会使得在商店里采用密封包装出售的新鲜水果和蔬菜很快腐烂、变质。其主要对策是利用放在包装内的一小袋乙烯捕捉剂。用于去除乙烯单体十分有效的矿物质有沸石、方石英以及部分种类的碳酸盐。这些矿物质在薄膜的生产应用中还可能起着关键作用。奥地利EIAWarenhandels公司利用沸石生产的Profresh品牌添加剂,可直接用于普通聚乙烯薄膜的生产,无需采用多层复合薄膜也可获得良好保鲜效果,并且已获得美国FDA和德国官方颁发的食品认证。 抗菌剂食品变质主要是微生物在作怪,在食品内添加杀菌剂可起到很好的作用。事实证明,在塑料中添加抗菌剂也取得了良好效果,特别是用在潮湿环境中的PVC制品上。这种塑料要求有抑制微生物的功能,因而在生产配方中含有大量的生物降解型增塑剂,以使塑料表面易于流动成型并杀灭细菌。开发使用抗菌剂杀菌的本意在于对革兰氏染色呈阳性的细菌进行灭杀。目前,Nisine是普遍流行采用的部分食品杀菌剂,部分有机酸(如山梨酸、丙酸、苯甲酸衍生物)也已证实可用作食品防腐剂。上述各种活性包装的应用越来越多,延长食品保质期的效果也不断扩大,但应用时不能忽略食品卫生标准的要求。Zn2+、Ag+在抗菌薄膜中的绝对含量很低,为使其均匀分散在不相容的有机材料中,必须制成含银、锌的有效载体后,再加入到有机材料中。由此制成的抗菌保鲜袋确有抗菌保鲜作用,可使食品的保质期得以延长。 二氧化碳生成剂和除去剂新鲜食物的贮存包装,往往会产生二氧化碳,而二氧化碳又有抑制微生物生长的作用。控制二氧化碳含量可在包装膜内装上二氧化碳产生系统或除去系统。高二氧化碳浓度(10%~80%)对于肉禽类的贮藏尤为重要。但二氧化碳对塑料薄膜的透过率是氧气的3~5倍,因而需要二氧化碳产生剂。但如果二氧化碳浓度过高,会使水果进人糖酵解阶段,导致水果品质快速下降,这时需要二氧化碳除去剂。含铁粉和氢氧化钙的小包,可用于新加工咖啡的包装。它可同时控制包装内的氧气和二氧化碳含量,使咖啡的货架寿命延长3倍。 水分吸收剂干燥剂在去除包装内的水汽,降低食品表面的水分活度,延长货架寿命上的应用已很多,主要以小包形式应用,其中基质为石灰、白土、氧化钙等。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(PVA)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,但对丙二醇具有阻隔性。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0.0),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10次。 温度监控系统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。时间-温度积分指示器(TTI)标签装在食品包装上,可设计为可发送或不可发送的可见标签,亦可设计为在超市出口可由扫描仪显示的标签,可避免出售过期食品。 消费者便利技术微波烹调给消费者带来很大方便。但微波烹调往往不均匀,如果烹调时间过短,容易使新鲜食品烹调后仍带菌。微波食品上标示的加热时间往往是指食品在800W功率下以最慢速度加热的时间,如果功率不是800W,还按标示时间来加热,食品往往会加热过度或加热不足。现已研制成功的微波煮熟指示器(microwavedoneness),可安装在微波食品包装的外面,当食品煮熟后,其温度指示器就会变颜色,消费者就可一目了然了。微波“感受体”(microwavesusceptor)是最典型的一种活性包装辅助材料,是由聚酷膜真空涂铝膜制成,其光密度为0.18~0.28之间,它在微波炉中可吸收微波,并将其转变成热能,以升高自身温度,从而加热包装内的食品,主要用以微波爆米花,也可做焦脆的比萨饼、果馅饼、法式面包。3 活性包装的应用实例 应用于外卖比萨饼的活性包装比萨饼是著名的意大利外卖食品,它不但携带方便、味道可口、营养价值高而且价格实惠。它一般在专门的销售地点出售,通常是以外卖的形式出售。因此,包装就必须保证防止温度的快速降低和水蒸气的蒸发。采用吸收水分的聚合物活性包装膜就可以达到此目的,使比萨饼在消费者使用前保证它的可口。 活性包装对食品的热保护使用分子合金材料的双层包装容器被建议作为液体食物产品的热保护包装使用。这一个工作领引商业性活性包装在大约25℃的外部环境中储放东西很有效,而且这些活性包装能够冷却饮料。 活性包装在朝鲜泡菜包装中的应用朝鲜泡菜中待有小孔的包装系统是用来机动地改善顶部空气和提高产品的质量。在活性包装系统中,人们调查了小孔存在对顶部空气的影响,因此,就构造了这种活性包装系统的原型来调查它对改善产品质量的影响。这些组合的小孔消除了包装中允许限制性气流进入大气中而建立的压力。乳酸泡菜中持续产生的CO2气体挤走了顶部的O2和N2,这种改进的空气提高了乳酸菌的生长。人们采用一种精心设计的组合式微孔膜有效的延长了朝鲜泡菜的保质期。 通过活性包装降低柚子汁中的苦味物质柚柑酶和柠檬素是柑橘类果汁苦味物质的主要成分我们的目的是确定柚子汁中可感知的苦味素在储藏期中通过与活性包装膜的相互作用是否能减少。10白利糖度的柚子汁储藏在7℃时,醋酸纤维素薄膜与真菌产生的固化柚柑酶作用可以将苦味降低至可以感知的水平以下。这种包装膜分别通过水解和吸附降低柚柑酶和柠檬苦素。柚子汁中通过醋酸纤维膜降低的柚柑酶和柠檬苦素的含量分别包含固化酶600~400mg/L和8.0~6.7mg/L,在感知的水平下发现苦味素的降低。随着薄膜面积(cm2)/果汁体积(ml3)比例从1.1上升至3.6,柚柑酶的水平将成倍的降低。由此看来,苦味物质与活性包装膜直接相互作用可以使苦味降低。4 国外活性包装最新研究国外的活性包装主要应用于食品行业,近年来根据活性包装发挥作用的原理,着重研究活性包装材料,通过改进原有的普通包装材料使其具有一定的活性功能,改进后的包装材料在使用过程中发挥其活性功能来达到延长食品货架期的目的。比如对具有控制释放功能材料研究,可以用于控制释放新鲜果蔬产生的CO2来延长果蔬的货架期;在聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜中加维生素E到抗氧化的作用,从而延长食品货架期;还有研究控制微生物生长繁殖的活性包装材料;应用具有水分吸收功能的包装材料来包装外卖比萨饼,可以使其长时间保持可口的味道,研究的具有热保护功能的包装材料可以在较长的时间内保持内装食品的温度不随外界的温度变化而变化,这样夏天饮用的饮料就可以较长时间的保持较低温度;通过在高密度聚苯乙烯薄膜中加入除氧剂可以有效的降低酸酪乳前期发酵时包装中的氧气浓度,从而延长了酸酪乳的货架期。将可控制气体透过率的微孔膜用于朝鲜泡菜的包装中可以延长货架期;还有研究具有温度控制作用的包装材料的。这些材料的研究是国外近几年的主要研究方向。5 结 语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、物力研究开发更多的活性包装技术,并使之更快商业化,造福于人类。正如美国明尼苏达州大学TheodoreLabuza博士宣称:“在不久的将来,活性包装的变化将不是一般性进展而是革命的巨变”。活性包装作为智能型包装的一种,被看成是包装工业的革命性变化和新世纪的希望,有着十分广阔的应用前景。(作者:袁晓林,李艳)
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