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本文聚焦智能控释抗菌包装（CRP）在食品保鲜领域的应用。详细阐述了 CRP 的原理、特点，介绍了其所含活性化合物，如多酚、类胡萝卜素等。探讨了在果蔬、肉类、烘焙食品保鲜中的应用，分析其优劣势，为食品保鲜和包装研究提供参考。
引言
如今消费者越发关注健康饮食，对化学合成食品添加剂的负面影响有所警觉。食品安全隐患、饮食模式转变以及对 minimally processed foods 的需求上升，促使食品包装不断革新。active packaging（包括抗菌包装）因能保护食品、拓展材料选择范围和应用技术，在现代食品包装中备受关注。与此同时，传统不可降解石油基包装造成严重环境问题，研发可持续材料制成的活性食品包装薄膜成为热点。
controlled release packaging（CRP）作为食品包装的新兴技术，通过调控生物活性化合物的释放，提升食品质量与安全性。它与传统抗菌、抗氧化包装不同，专注于释放系统的动力学和过程。智能响应包装能根据环境变化做出反应，CRP 作为其中重要部分，通过监测环境刺激来控制活性成分释放，在食品保鲜和包装研究中意义重大。
Controlled release packaging（CRP）
CRP 是一种较新的包装概念，利用产品容器调节生物活性化合物的释放，以提升食品质量和安全性，有别于传统抗菌和抗氧化包装。CRP 研究聚焦于释放系统，尤其是化学活性物质从包装中释放的动力学和过程。
与以往控释程序不同，CRP 关注释放物质、起始释放时间、方式、数量和速度。针对不同目标微生物，CRP 系统可包含多种活性成分。释放过程通常在包装和食品填充后启动，一些系统利用食物中的水分触发释放。释放速率应与食品降解动力学相匹配，过快或过慢都会影响食品保鲜效果。此外，CRP 系统能呈现多种 “释放速率曲线”，多数系统的释放速率不规则且可变 。
控释包装中的活性化合物
在包装材料中添加具有抗氧化和抗菌特性的化学物质，可赋予包装活性。CRP 中常用的活性成分包括 CO2释放剂、氧气或乙醇清除剂、食品保护用抗菌剂以及提供高品质食品的抗氧化剂等。
随着清洁标签食品的流行，消费者对安全成分的需求促使食品制造商寻找天然替代品。食品包装在食品生产各环节发挥重要保护作用，人们期望包装材料可生物降解、可回收且安全。虽然塑料包装有诸多优点，但因其难以降解，对环境造成负面影响。科学家尝试将植物化学提取物与有机聚合物结合，用于食品包装。
多酚
多酚是植物中天然存在的次生生物活性化合物，具有广泛生物活性，在促进食品安全方面备受关注。根据分子结构，可分为黄酮类和非黄酮类。黄酮类具有共同结构，可进一步细分；非黄酮类主要包括酚酸、芪类和木脂素。
多酚除抗氧化能力外，还具有抗菌作用，其抗菌机制包括改变细胞膜流动性、影响细胞内酶结合过程、降低细胞壁稳定性等。许多植物中都含有多酚，它有望替代传统食品保鲜方法。然而，多酚在食品加工过程中不稳定，易受多种因素影响而分解或与其他成分反应。将多酚纳入纳米颗粒，可提高其生物利用度 。
类胡萝卜素
类胡萝卜素是广泛存在于多种生物中的色素，可分为叶黄素类和胡萝卜素类。它主要作为抗氧化剂，中和活性氧物种（ROS），还具有抗菌、抗高血糖和抗炎等特性，有助于预防心脏和神经系统疾病，增强免疫系统。
由于合成化合物常存在不良反应，类胡萝卜素作为替代品受到关注。它还能改善食品色泽，提高营养价值。在食品包装生物膜中，类胡萝卜素如 α - 胡萝卜素、β - 胡萝卜素和番茄红素等被广泛应用，可抑制食品氧化 。
植物甾醇
植物甾醇与胆固醇化学组成和性质相似，但来源于植物，人体无法合成。它有助于维持细胞膜完整性和稳定性，对细胞功能和结构健康至关重要。β - 谷甾醇、豆甾醇和菜油甾醇是主要的植物甾醇。
植物甾醇在预防心血管疾病方面的作用，使其在功能性食品开发中受到重视。目前，它已被添加到多种食品中。研究发现，添加植物甾醇可增强食品包装的阻隔性能，有望延长食品保质期，但仍需进一步研究其应用潜力和局限性 。
硫代葡萄糖苷
硫代葡萄糖苷（GSL）及其生物活性衍生物异硫氰酸酯（ITC）和吲哚，能影响细胞机制，带来多种健康益处。它们是植物中的次生化合物，主要存在于十字花科植物中。
硫代葡萄糖苷在植物细胞受损时会发生代谢反应，根据侧链不同可分为脂肪族和芳香族。其衍生化合物已被广泛研究，证实具有降低患癌、心血管疾病、炎症和神经系统疾病风险等健康益处。此外，硫代葡萄糖苷还可用于开发控释抗菌包装 。
其他生物活性化合物
矿物质、肽、酶、维生素、细菌素和不饱和脂肪酸等生物活性化合物，可用于各类食品包装。例如，维生素具有抗氧化作用，可保护食品免受氧化损伤；蛋白质因其优良的物理和阻氧特性，常用于食品包装；抗菌肽能有效抑制病原体复制；酶可增强包装材料的阻隔性能或生物降解性；不饱和脂肪酸可改善生物聚合物基质的柔韧性和机械强度 。
抗菌物质在食品包装中的重要性
抗菌物质能抑制或消除细菌生长，作为传统抗生素和防腐剂的替代品，具有更好的生物降解性，有利于环境保护。在食品包装中添加抗菌物质，可降低有害细菌活性，提高食品安全，减少食物浪费，延长食品货架期。
常用的天然抗菌剂包括有机酸、天然聚合物、植物精油、动物酶和细菌素等。例如，壳聚糖及其衍生物具有出色的抗菌活性，通过多种化学修饰可增强其性能。海藻酸盐和角叉菜胶等多糖也用于抗菌包装，添加银纳米颗粒可增强其抗菌性能 。
蛋白质基薄膜技术在食品包装行业备受关注，因其具有良好的机械、光学和氧气阻隔性能，能有效控制添加剂和有益化学物质的释放。抗菌食品包装可抑制微生物生长，提高食品安全性和货架期，但生物复合蛋白质基包装薄膜需通过相关安全测试 。
食品保鲜中抗氧化剂封装的进展
食品中含有多种抗氧化剂，如多酚、黄酮类、维生素等，它们可阻止氧化应激，保护其他分子免受活性氧物种的损害。
高效的抗氧化剂封装需使被包裹分子结构与包裹纳米材料良好相互作用。纳米封装技术包括脂质基纳米封装、胶体基纳米掺入、生物源和非生物源聚合物纳米载体封装、静电喷雾、环糊精掺入、纳米复合封装和静电纺丝等。
通过冷冻干燥或喷雾干燥等方法，结合纳米封装技术，可提高疏水性食品生物活性化合物的溶解性、抗氧化性和胃肠道释放性能。例如，负载虾青素的纳米结构脂质载体在低温下稳定性更高；封装的乙基纤维素微粒可有效保存橄榄油菜抗氧化成分 。
智能控释包装在食品保鲜中的应用
果蔬采摘后会继续呼吸，产生 CO2和水分，使包装内空气酸度增加，微生物分解碳水化合物会产生酸性气体，降低包装内微环境的 pH 值。因此，果蔬保鲜包装可利用代谢产生的水和酸性气体，根据 pH 值和湿度变化进行调控。
许多研究人员开发基于代谢物 CO2水平变化的新鲜度测量方法，这些指标可直观反映果蔬质量变化。此外，利用水果和蔬菜的酸性成分，可触发 pH 敏感系统释放抗菌物质，抑制微生物生长，延长果蔬保质期 。
肉类和肉制品富含优质蛋白质，但易腐败变质，微生物在适宜环境中容易滋生。壳聚糖微球可通过增加抗菌精油含量，在高湿度条件下延长冷藏熟食的保质期。pH 响应性包装材料可通过调节释放溶菌酶，抑制肉类表面李斯特菌生长。静电纺丝制备的纳米纤维垫可用于冷冻肉保鲜，有效抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，延长鲜肉保质期 。
烘焙食品含油量高，高温和光照易使油脂酸败产生异味，包装内的水分会促进酵母、细菌和霉菌生长，降低食品新鲜度。κ - 卡拉胶水凝胶可根据相对湿度控制肉桂精油的释放，有效减少面包表面霉菌生长。温度敏感型释放包装可降低烘焙食品的脂质氧化，提高食品质量 。
智能包装概念的优缺点
智能包装使用方便，为消费者、食品生产商和整个食品行业带来诸多益处。通过指示和传感器，可实时监测食品质量，提高产品安全性，减少食物浪费，降低包装食品分析成本。生物聚合物基材料和天然传感器的创新，推动了智能食品包装的可持续发展，有助于解决传统塑料带来的环境问题。
然而，智能包装也存在一些缺点。传感器和时间温度指示器的开发和生产成本较高，包装材料成本也相对昂贵。单一参数监测无法全面评估产品质量，智能包装技术易受外部环境因素影响，可能导致产品质量误判。此外，智能包装的使用可能影响消费者购买习惯，增加未售出食品的数量 。
对知识进步的贡献
与以往主要关注智能控释抗菌包装技术机制或特定材料特性的综述不同，本文全面回顾了该系统在食品保鲜中的实际应用和功能要素。将抗菌剂和包装技术的研究置于智能包装发展趋势的大框架下，尤其是控释系统的最新进展，为该领域提供了新的视角，促进了理论与实践的结合，加深了对相关主题的理解 。
结论和未来建议
活性包装（AP）技术前景广阔，控释材料的研究，特别是纳米材料和封装技术的应用，具有很大潜力。刺激响应性活性包装是未来研究的一个有前景的方向，通过温度或微生物细胞活动变化触发机制，实现活性化学物质的控制释放。
未来需要进一步研究不同食品包装应用的适宜释放速率。生物聚合物用于活性包装时，应在成本、机械性能和阻隔性能方面与传统塑料竞争，需从可持续资源中制备，确保成本效益。尽管该技术有望取代石油基聚合物，但要实现商业化，还需解决当前面临的诸多挑战 。
