《Sustainable Food Technology》：Postbiotics in active food packaging: a novel strategy for shelf-life extension and food safetyOpen Access
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消费者对最小加工、清洁标签和微生物安全食品日益增强的意识，正在推动活性食品包装领域的创新。传统包装主要针对环境因素提供物理屏障，但对微生物腐败提供的保护有限。后生元（Postbiotics）是源自益生菌发酵的非活性微生物代谢产物和细胞组分，正成为食品保藏中颇具
消费者对最小加工、清洁标签和微生物安全食品日益增强的意识，正在推动活性食品包装领域的创新。传统包装主要针对环境因素提供物理屏障，但对微生物腐败提供的保护有限。后生元（Postbiotics）是源自益生菌发酵的非活性微生物代谢产物和细胞组分，正成为食品保藏中颇具前景的生物活性剂。与益生菌不同，后生元本质上更稳定、更安全，且更易于实现工业化标准化。它们具有抗菌、抗氧化和抗生物膜活性，使其成为掺入活性食品膜/涂层的理想候选物。在乳制品、肉类、鱼类和新鲜农产品中的应用表明，后生元活性包装可显著延长货架期、减少微生物污染并维持感官特性。规模化生产、法规合规性和长期稳定性等挑战仍然存在，因此需要系统性研究。总体而言，后生元代表了一种新型、可持续且具有工业可行性的下一代活性包装方法，与升级利用食物废弃物和替代合成防腐剂的全球努力高度契合。本综述对后生元作为活性包装功能组分进行了全面分析，讨论了短链脂肪酸（SCFAs）、胞外多糖（EPs）、多肽、无细胞上清液（CFS）、细菌素和维生素。同时重点介绍了多种掺入技术，如嵌入聚合物基质、涂层和封装，以及这些技术对膜机械性能、阻隔性能和控释动力学的影响。
1 引言（Introduction）
消费者对最小加工、清洁标签和微生物安全食品的需求推动了活性包装创新。传统包装仅提供物理屏障，对微生物腐败的保护不足，是全球食物损失和食源性疾病的重要因素。活性包装可通过释放功能剂延长货架期。后生元（Postbiotics）作为非活性微生物代谢产物或细胞成分，具有稳定、安全和易标准化等优点，适合掺入生物聚合物基质。目前研究多集中于实验室规模，本文综合评述后生元在活性包装中的进展、机制、制备和应用。
2 后生元的分类与生产（Postbiotics classification and production）
依据国际益生菌与益生元科学协会（ISAPP）定义，后生元指无生命微生物制剂或其成分，对宿主有益。后生元由乳酸菌等发酵产生，主要成分包括短链脂肪酸（SCFAs）、胞外多糖（EPs）、无细胞上清液（CFS）、多肽和维生素。SCFAs以乙酸、丙酸、乳酸和丁酸为主，产量具有菌株依赖性。EPs是胞外分泌多糖，具有抗氧化、免疫调节等功能，其组成和分子量因菌株而异。CFS是去除菌体后的发酵上清液，富含有机酸和多肽等，表现出良好抗氧化和抑菌活性。多肽类包括细菌素等抗菌肽，通过破坏细胞膜发挥抗菌作用。某些菌株还能合成B族维生素和维生素K。
3 包装中的作用机制（Mechanisms of action in packaging: antimicrobial and antioxidation properties）
后生元的抗菌机制包括：有机酸迁移释放进入胞内并酸化细胞质；细菌素通过静电作用插入细胞膜形成孔洞（桶板模型或地毯模型）；过氧化氢、双乙酰和reuterin等抑制关键酶或诱导氧化应激。此外，后生元通过抑制初始粘附、破坏胞外聚合物和干扰群体感应抗生物膜。抗菌效果受食品基质和扩散特性影响。
4 包装材料中的整合技术（Integration techniques into packaging materials）
后生元可通过层压、涂层、吸附或混入聚合物基体整合。迁移型系统控制活性物质释放，非迁移型系统固定活性物质。与生物聚合物（如壳聚糖、海藻酸盐、纤维素）通过氢键作用可提高稳定性。溶剂浇铸是常见方法，后生元加入会影响膜的机械强度、阻隔性能和释放动力学，具体效果取决于配方。
5 后生元在食品货架期延长中的应用（Food packaging application of postbiotics for shelf-life extension of foods）
后生元在肉类、乳制品和新鲜农产品中应用可减少病原菌和腐败菌，延长货架期并保持感官品质。
5.1 乳制品（Dairy systems）
含后生元的壳聚糖、聚乙烯醇、细菌纤维素膜对单核细胞增生李斯特菌、曲霉和青霉等有抑制作用。例如，后生元-壳聚糖膜在4°C贮藏7天显著降低干酪表面李斯特菌数；细菌素-乳清膜的抗李斯特菌活性可维持3个月以上，且保持良好光学和物理性能。
5.2 肉与禽肉（Meat and poultry）
肉类是主要研究对象。植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌等后生元掺入海藻酸盐、壳聚糖或细菌纤维素膜后，可降低鸡肉、牛肉、碎肉中的大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌和沙门氏菌数量，并延缓脂质氧化。例如，后生元-细菌纤维素纳米纸在4°C下9天使碎牛肉中单核细胞增生李斯特菌减少约5个对数周期；聚乳酸膜掺入后生元可延长虹鳟鱼片货架期且感官品质不变。
5.3 新鲜水果/蔬菜（Fresh fruit/vegetable products）
后生元涂膜用于鲜切橙、草莓和番茄。植物乳杆菌和肠膜明串珠菌的无细胞上清液可抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌；亚麻籽粘液涂层负载嗜酸乳杆菌LA-5后生元可降低草莓真菌数量；海藻酸钠-后生元复合膜对番茄链格孢有抑制作用。
6 安全性、法规与消费者感知（Safety, regulation, and consumer perception）
后生元在食品包装中的安全性需符合GRAS或EFSA的QPS框架。部分后生元已获FDA的GRAS认定，但全球监管体系不统一。MRS培养基成本、抗生素抗性基因转移和标准化缺失是主要关注点。消费者信任依赖透明标签和科学沟通。
7 与其他生物活性物质比较（Comparison with other bioactives）
7.1 后生元与益生菌（Postbiotics versus probiotics）
益生菌需维持活性，对加工条件敏感，后生元则克服了这些问题，具有更优稳定性和安全性。但益生菌可定殖并动态响应环境，产生原位抑菌化合物，这是后生元无法简单复制的特性。
7.2 后生元与植物源抗菌剂（Postbiotics versus plant-derived antimicrobials）
植物多酚和精油存在挥发性、感官影响和热光不稳定等问题。后生元稳定性好、感官影响小，且对革兰氏阳性菌和阴性菌均有效。与精油或抗生素联用可产生协同效应，增强抗菌范围和效果。
8 结论（Conclusion）
后生元作为活性食品包装的新型生物活性剂，凭借抗菌、抗氧化及非活性稳定性，在乳制品、肉禽、水产和果蔬保鲜中表现出显著潜力。与益生菌和植物源抗菌剂相比，后生元在安全性、稳定性和感官兼容性方面优势明显。但规模化生产、长期稳定性、加工条件下热稳定性及法规分类仍是挑战。总体而言，后生元为下一代可持续活性包装提供了可行方案。
