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这篇综述聚焦活性包装,探讨新型功能元素在其中的应用、对不同环境因素(如 pH、温度等)的响应策略,分析其法规监管与安全性,并展望未来。有助于了解活性包装发展,为多功能食品包装研发提供思路。
引言
随着世界人口快速增长、区域经济波动,再加上大规模健康流行病和频繁的区域冲突,粮食危机成了人类社会的重大威胁。互联网的迅猛发展让跨区域食品运输更加频繁,对食品的保鲜和存储提出了更高要求。
联合国粮食及农业组织(FAO)2021 年报告显示,全球水果和蔬菜损失高达总产量的 45%。这些损失不仅是数量上的,还从多方面影响了食品的营养品质和感官特性。可持续发展目标(SDG)12 强调减少食物浪费,所以开发生物基和可降解食品包装对实现这一目标至关重要。
传统塑料包装存在严重缺陷,长期受物理化学因素影响,会降解成微塑料和纳米塑料,威胁生态系统和人类健康。它们能吸附有毒化学物质,如抗生素、重金属、多氯联苯(PCBs)等,并通过食物链富集进入人体。为减少塑料包装的负面影响,人们开发了多种新型保鲜方法,其中就包括智能活性包装。
活性食品包装系统涵盖面广,涉及特定物质的吸收和释放,像吸湿、吸氧包装,乙烯清除包装,抗菌包装,抗氧化包装等。构建活性食品包装系统常用天然或可再生来源的化合物,比如多糖类材料、蛋白质类材料、脂质材料等。这些材料通过混合和分层构成了保鲜系统的基础,而其活性和智能性很大程度上取决于所添加的功能元素。功能元素的控制释放对活性包装十分关键,它受食品存储微环境影响,需在特定时间和地点精准释放。新兴功能元素为活性包装带来了更多可能,既能抑制有害微生物,又能调节存储微环境。接下来,本文将详细介绍活性包装中的新型功能元素、不同的响应方式,以及相关法规监管、未来展望等内容 。
活性包装中的新型功能元素
功能元素对于延长食品保质期起着关键作用,调节它们的释放速率是维持系统抗菌能力及其他性能的关键。抗菌剂的释放机制主要有扩散、溶解、溶胀、降解、侵蚀和崩解这六种基本模式,这些模式通常相互耦合发挥作用。
活性包装的不同响应方式
食品包装内的顶部空间可看作狭义的存储环境,包装外则是广义的存储环境,二者都能触发活性包装系统。影响存储环境的因素复杂多样,实际应用中会根据需求选择一种或多种环境因素作为系统的响应条件,比如 pH、温度、光照、湿度等,让活性包装做出相应反应,实现保鲜功能。
法规监管与安全性
早在 2008 年,就有人提出活性包装面临的法律和安全挑战。早期,(EC) 1935/2004 是主要参考标准,允许食品成分或感官特性有细微变化,但活性包装不能误导消费者,且必须正确完整地标注信息。2009 年,欧洲食品安全局(EFSA)的 Regulation (EC) No. 450/2009 允许使用智能包装,进一步规范了活性包装的使用。
未来展望
新型材料、结构和技术的开发一直是研究热点。在工业化生产中,基于液体原位法,交联剂能直接在食品表面形成弹性保护涂层。往薄膜中掺杂铁电半导体并调整退火和极化参数,可制备出具有不同电活性电荷梯度的柔性薄膜,这些技术有望为活性包装带来新突破。
结论
活性包装的发展备受关注,众多新型功能元素不断涌现,部分有望集成多种功能。活性包装不应局限于抗菌,调节其他微环境因素同样重要。本文总结了活性包装系统的主流响应方式,希望能为多功能食品包装的开发提供参考,推动可生物降解资源的高价值利用。