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智能化食品包装的新目标

2021-08-19 来源:南安市机械信息网

智能化:食品包装的新目标

随着消费者对食品卫生和品质要求的提高,食品智能化越来越成为人们关注的问题,食品智能化包装所用材料及技术得到了迅速发展,并有着广阔的市场前景。文章重点介绍了智能化食品包装中的时间一温度指示剂、化学渗漏指示剂、新鲜度指示剂、乙烯指示剂、酶反应型指示器和扩散型指示器。

如何使食品在储存、运输、加工、销售过程中保持新鲜、防止变质、减少损失一直是人们关注和研究的问题,因此,食品的包装技术是食品生产中的一个必不可少的重要环节。

食品包装需要解决三个主要问题:产品的安全性、产品的保质期和产品的使用方便性,不同群体对三者的关注程度有所不同。根据调查,有近80%的人认为产品的安全性乃是食品包装中的重要问题;而在顾客中,有73% 的人认为产品的方便性是最重要的;对于商场客户来说,有70%的人认为产品的保质期最为重要。实际上,市场流通食品的这三个重要特性就是对食品包装的总体要求。

为了最大程度地满足生产商、包装商、销售商、消费者的要求。包装技术研究者综合了各种学科知识和技术,在提高安全性、延长保质期、扩展方便性方面不断推出新成果,其中以活性包装材料(Active Packaging)和包装内部质量指示剂(器)(QUaJitYJndicators)等食品包装新技术最为令人鼓舞。因为它们具有明显的智能化意义。

什么是智能包装

一些传统形式的包装如今已经难以适应日新月异的市场需求和日益复杂的流通环境要求。于是,人们通过创新思维,在包装中加入了更多的新技术成分,使其既具有通用的包装基本功能,又具有一些特殊的性能。这些包装的特殊性能恰好可满足商品的特殊要求和特殊的环境条件。

为了研究论述的方便,国际上一般将模仿与借鉴了人体自发的认知和控制过程的原理,对产品及其包装进

行个别或全面的干预所采用的某些技术措施或结构形式定义为“智能化包装”。世界上第一次关于“智能化包装”的国际会议于1992年12月在伦敦召开。会议为“智能化包装”下了这样一个定义:在一个包装、一个产品或产品一包装组合中,有一集成化元件或一项固有特征,通过此类元件或特征把符合特定要求的智能成分赋予产品包装的功能中,或体现于产品本身的使用中。具体为:利用新型的材料、结构与形式对商品的质量和流通安全性进行积极干预与保障,利用信息收集、管理、控制与处理技术完成对包装系统的优化管理等。

在全球包装市场,某些智能化包装的概念已被应用于商品,而且其用途也在扩展增加。如食品的泄漏指示剂和新鲜度指示剂的新概念已有专利。不久以后,这些新的产品可望进入市场。一些评论家预言,在某些易腐产品的包装中使用质量和安全指示标签将会在未来几十年内见诸于各国法规中。

智能化包装指示的关键理念是它们能够直接提供关于产品的质量、包装内部和顶部空间的气体以及包装件储藏条件等信息。

影响食品安全的环境因素

1.温度

使食品遭受污染而变质的因素主要是微生物。这些植物性和动物性食品原料总免不了在收购、运输、加工、贮藏过程中遭受微生物的污染。因微生物的作用,使食品失去原有或应有的营养价值,其组织形状以及色、香、味有所改变,成为不符合卫生要求的食品,严重的会使人中毒。因此,在食品生产和流通过程中,控制微生物的败坏对食品保质保鲜、食品营养、食品卫生等方面都是非常重要的。而“眼见为实”已经不能体现营养的实况。例如,超过食品有效保存期的很多食品,从包装上看与有效期内的食品并无两样,而实际上很多过期的食品,其品质已经完全破坏,因此,食品必须通过专门仪器来检测其包装内容物的营养所在。

如果储藏易腐败食品的温度高于建议储藏温度,微生物会迅速生长,一般,在一定温度范围内,食品在恒定水分条件下,温度每生高10摄氏度,许多酶和非酶促的化学反映速率加快一倍,起腐败反映速度将加快4-6倍,当然,温度的升高还会破坏食品的内部组织结构,严重破坏其品质。过度的受热也会使食品中的蛋白质变性,破坏维生素,特别是含水食品中的维生素因失水而改变物性,失去食品应有的物态和外形。产品会在预定保质期之前腐败,更糟糕的是,会产生病原菌和毒素。

2.氧气

大气中的氧对食品中的营养成分有相当的破坏作用。所以许多食品要求尽量减少与氧气接触,空气中氧气对食品的作用主要是造成食品中油脂的氧化酸败、蛋白质的破坏变质,同时破坏食品中的某些维生素。举个例子足以说明:将新鲜的脱脂奶粉分别包装在两种不同结构的容器里,同样贮存四年以后,检验其中主要氨基酸的含量和新鲜程度。结果表明,包装在没有空气的密封容器里的奶粉,其氨基酸含量、芳香气味、颜色,仍然和新鲜的奶粉一样。另一个是包装在透气的容器里,贮存四年后,不仅变质不能食用,而且丧失了其中的精氨酸、组氨酸、赖氨酸和蛋氨酸,完全成了废物。对于许多易腐坏产品,去氧和高浓度的二氧化碳可以阻止需氧菌的生长,提高了产品质量的稳定性。

如果包装有任何泄漏,保护环境即丧失。包装的泄漏使有害微生物有机会污染产品,从而增加微生物腐败的可能性。所以在包装加工后应马上检查包装的完整性。然而,附加在包装中的包装泄露指示剂可以提供在真个销售环节中包装完整性的信息。

智能化食品包材的应用

时间-温度指示剂

附在包装物表面上的时间一温度指示齐0(Time—TemPeraturelndicato rs.TTI),能对食品的贮存时间和贮存温度作出显示。但是TTI并不只是时间或温度“标签”,而是记录了食品在贮存和销售期间的温度变化的连续过程,进而预示食品的质量变化情况。实际上TTI是建立在化学、机械学、酶学、微生物学等基础上的质量监控系统。TTI作为质量监控器,可以指示包装食品的温度变化和因温度变化引起的质量下降水平。

TTI主要应用于两个方面:

■作为仓库管理和零售食品的巡回检测工具,可以据此对临近到期的食品作出正确的处理:是继续陈列还是处理掉,这有助于保持所售食品的质量水平的稳定状态。TTI的应用有助于建立一个真实销售物系统。

■每个包装产品的TTI是一个动态的或活性的包装内部的货架期标签,而不是一个开放式的日期标签。TTI能够确保消费者所购食品是否保存良好、是否正处在货架寿命之内。

化学泄漏指示剂

气调包装(Modified AtmospherePackaging,MAP)是指选用密封性能较好的材料包装产品,并采用一定方法来调节包装内的气体环境,以减缓氧化速度,抑制微生物的生长和阻止酶促反应等,从而延长产品的货架寿命。一个专为检测MAP泄漏的氧指示剂已经有了专利。这个以氧敏染料为基础的指示剂适合于MAP产品的质量控制,它除了含有氧敏成分,还包含了吸氧成分,可以与包装空间的氧气发生不可逆的化学反应,生成稳定的化合物,从而达到减少或消除包装中氧气的目的,延长产品的货架寿命。因为在指示剂中含有吸氧成分,所以泄漏指示剂不会与MAP中的残余氧发生反应。而且指示剂溶入了薄膜中,防止了在包装加工过程中的氧化作用。

其他多数适用于商业的可见性氧指示剂,于某些已开发的不可逆泄漏指示剂不同,颜色变化上是可逆的,颜色依据存在的氧气浓度而变化。然而,在泄漏指示剂中的可逆性并不可取,因为由于包装完整性丧失而进入包装件的氧气可能会在微生物的生长中被消耗光。虫漆酶在有氧条件下可氧化很多类的物质,可通过由虫漆酶催化的生化反应中的色彩性产品的构成法,去研究泄漏指示剂的构造。虫漆酶在有氧条件下可氧化很多类的物质。为了构造一个视觉指示剂,需要彩色产品的构成。这些有色彩的产品被组成,如ABTS可生成由浅绿转变为深绿的有色产品。基于虫漆酶的指示剂通过在无氧条件下运用含有ABTS一生化琼脂糖正方体,并将此正方体封闭于透氧膜中。这些指示剂与存在的氧发生反应,出现快速清晰的颜色改变。

新鲜度指示剂

新鲜度指示剂通过对微生物生长过程中产生的新陈代谢产物的反应来直接指示产品中的微生物质量。基于由挥发性化合物引起的反应而进行的直接新鲜度指示剂的开发受到关注。贮藏期间的家禽包装老化会产生大量的硫化氢。当它与肌血球相遇时,硫化氢能形成一种绿色素——硫肌球素。为了对家禽肉类的气调包装的质量控制,在以肌血球为基础的新鲜度指示剂中,运用了硫肌球素的形成法。

氢敏指示剂吸收高浓度肌球素溶液进入生化琼脂糖方形,并将方形封闭在透氢膜内。这种附加在容纳非腌泡烧烤食品浅盘包装用盖材料的内表面上,以肌球素为基础的被肉眼可见的颜色改变,与烧烤食品样本的质量有关。新鲜度指示剂其颜色改变随感官对气味的不良反应同时发生。

除了基于肌球素的指示剂外,其他可能对硫化氢敏感的指示剂材料也在研究。在化学氧化还原染料方面还会获得乐观的成果。

指示产品质量和安全性智能包装的研制开发的必要条件是要知道产品质量和微生物新陈代谢浓度间的相互关系。

乙烯指示剂

乙烯对某些新鲜的和未完全成熟的水果和蔬菜能起到一种激素和熟化引发剂的作用。它能加速衰老和减少它们的货架寿命。乙烯吸收系统能不可逆地吸收水果或蔬菜产生的乙烯,且只需少量的清除剂。一种特殊的清除系统(澳大利亚的CSIRO ),当同乙烯反应时会呈现粉红色并可以用来显示反应的程度和乙烯清除剂的存在。

酶(pH)反应型指示器

酶反应型指示剂实质上是一类PH值指示剂,它测量的是酶催化的脂类底物水解释放的质子H。质子释放速率与温度有关,温度越高,其释放速率越快,通过颜色的改变可以推测出食品的剩余货架期。有一种瑞典Vitsab环形指示器,此指示器由两个隔开的小囊组成,一个囊中装有分解脂肪的酶的水溶液,另一袋中装有载有脂类底物的聚氯乙烯水溶液,溶液中放有pH指示剂。在使用时,先通过外力压破两个小囊之间的隔膜,使

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