综述:基于机理的食品包装脱氧剂综述:包装使用模式、操作适用性与失效条件

《Food Packaging and Shelf Life》:Mechanism-conditioned review of oxygen scavengers in food packaging: Package-use regimes, operative suitability, and failure conditions

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月20日 来源:Food Packaging and Shelf Life 10.8

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   摘要除氧剂通常从活性化学的角度进行讨论;然而,它们在食品包装中的实际应用价值取决于更广泛的包装-使用问题,涉及顶空残余氧气、包装透氧性、活化条件、储存历史和需要维持保护的时间窗口。本文从包装干预而非独立材料的角度审视除氧剂,围绕四种包装使用情境下的适用匹配来组织该领域:干燥/

  

摘要

除氧剂通常从活性化学的角度进行讨论;然而,它们在食品包装中的实际应用价值取决于更广泛的包装-使用问题,涉及顶空残余氧气、包装透氧性、活化条件、储存历史和需要维持保护的时间窗口。本文从包装干预而非独立材料的角度审视除氧剂,围绕四种包装使用情境下的适用匹配来组织该领域:干燥/低水分系统、湿润或中等水分系统、以残氧控制为主的 MAP 或真空辅助系统,以及长储存、以渗透为主的包装。仅在机理解构和活化模式改变了包装级氧气控制、食品响应后果或选型逻辑时,才对除氧剂类别进行比较。许多铁基和酚基系统受湿度强烈影响;钯/H2 系统可在兼容的含 H2 MAP 配置中实现快速残氧清除;而壁体集成系统,无论其底层除氧机制如何,也都依赖于活性层的可及性、扩散路径、阻隔架构和容量保持。仅凭氧气去除无法推断食品效益,因为受保护的终点因产品和储存条件而异,包括霉菌抑制、氧化控制、色泽保持和香气保留。因此,选型应从情境匹配开始,再依次通过活化兼容性、响应时机、阻隔或渗入背景及失效风险进行筛选。最合适的除氧剂并非单一化学性能最强的,而是其运行行为与实际包装所呈现的氧气问题相匹配的那个。

引言

除氧剂用于降低食品包装中的残余或侵入氧气,但实际应用价值不能仅凭化学性质或标称容量推断。在实际包装中,顶空残余氧气、灌装时引入或与食品相关的氧气、通过包装壁渗入的氧气、活化条件、储存温度及历史,以及劣化时间尺度相互作用。因此,同一除氧剂在一个包装中可能表现良好,在另一个包装中却表现不佳,原因在于活化延迟、渗入超过清除能力,或在氧气得到有效控制之前劣化已经发生(Baele et al., 2021, Dey and Neogi, 2019, Rooney, 1995)。
以往的综述主要按活性剂类别、化学体系、薄膜或材料格式、应用或传输行为来组织除氧剂,而最近的综述则扩展了对非铁基和非金属基系统的覆盖,并梳理了更广泛的研究趋势(Arfan et al., 2026, Batista et al., 2022, Dey and Neogi, 2019, Gaikwad et al., 2018, Gupta, 2024, Jain et al., 2025, Pawde et al., 2026)。这些视角奠定了该领域的技术基础,但并未主要解决包装条件化选型问题。因此,表 1 将它们的组织视角与本文综述聚焦于包装级失效和顺序技术选型进行了比较。
尚未解决的问题在于,当综合考虑活化支持、初始和持续氧气负荷、响应时间、有效容量以及食品/包装兼容性时,除氧剂是否仍然适用。在某一条件下观察到的性能不能假定在其他条件下(如湿度、包装透氧性、顶空组成、氧气来源或储存时长发生变化时)也适用。近期的活性包装设计框架同样强调状态依赖的传输、运行窗口和适当定量的投料,而非单一条件下的材料数值(Qin et al., 2026)。本文综述将这种条件感知逻辑应用于除氧剂机制,并将其扩展到包装级失效筛选和技术选型。因此,比较的单位是包装氧气控制问题,而非除氧剂材料本身。
本文是一篇带有定性证据综合的结构化批判性综述,而非穷尽性的系统综述或统计荟萃分析。机制条件化比较意味着,仅当机制差异改变了活化、除氧动力学、传输、有效容量、食品/顶空兼容性或其他与包装相关的行为时,才保留该机制区分。选型为包装条件化,因为这些属性是在定义的食品-包装-储存条件下评判的。因此化学性质对解释仍然是必要的,但并未被用作通用排序轴。
证据围绕四种决策主导的包装使用情境组织:活化支持有限的干燥/低水分系统;水分支持较强的湿润/中等水分系统;以残氧控制为主的 MAP 或真空辅助系统;以及持续渗入和容量持久性日益重要的长储存系统。这些情境并非互斥。例如,用于长期储存的干燥 MAP 包装可同时符合多个描述。主导情境识别出首先限制除氧剂可接受性的约束,而剩余特征则保留用于后续对响应时机、阻隔或渗入背景、有效容量、食品响应和失效风险的筛选。
目标是在定义的食品-包装-储存条件下区分哪些除氧剂仍然适用、边缘适用或匹配不佳,而非识别普遍优于其他类别的除氧剂。因此,本文综述从方法论和机制/情境匹配入手,依次探讨包装级氧气控制、食品响应、失效分析、选型以及证据缺口或未来发展。

各章节摘要

文献检索

本综述以带有定性证据综合的结构化批判性综述方式开展。Scopus 作为主要文献数据库被使用。检索于 2026 年 8 月 10 日从数据库建立之初至该日期进行。英语文章和综述为纳入范围;未对学科领域、期刊、国家或开放获取施加限制。四个互补的标题-摘要-关键词检索覆盖了核心食品包装证据、除氧机制、安全性与兼容性,以及……

除氧剂类别与包装使用情境

仅当机理解构改变包装行为时才保留机制区分。因此,表 2 按活性格式、活化条件、代表性定量性能、兼容性约束、实用证据水平和包装适用性比较了主要除氧机制。数值在报告条件下保留,而非被解释为类别整体性能范围。
食品包装中的除氧技术已从独立吸附剂发展到标签……

包装级氧气控制性能

为便于包装级比较,保留四个独立的描述符。氧气负荷是指需要控制的来自顶空残余、食品相关来源以及持续包装渗入的氧气。响应时机询问控制是否在食品相关时间窗口内发生,而响应时间是达到指定 O2 水平所需的测量间隔。有效容量是指在实际包装条件下,在所需储存期内仍可用的除氧容量。

受限氧气控制下的食品响应后果

仅在定义包装氧气问题和受保护终点后,食品效益才可解释。相似的顶空 O2 降低可能延长无霉菌货架期、减缓氧化、稳定色泽、保留香气,或提供很少的增量效益,取决于食品种类和储存条件。因此,图 4 将食品响应与控制时间和持久性相关联,而非仅与氧气去除相关联(Aday and Caner, 2013, Lee et al., 2024, López-Carballo et al., 2025, Wang et

失效模式与选型失误

失效分析识别出为何可测量的除氧性能未能转化为有用的包装保护。相关途径包括活化不匹配、控制延迟、过早耗尽或阻隔超载、食品/顶空不兼容、食品接触或感官不兼容,以及灌装前容量丧失。表 4 按操作原因而非除氧剂化学性质整理了代表性的负面或条件性包装结果(Aday and Caner, 2013, Baele et al., 2021,

选型框架

选型通过顺序排除而非通用排序进行。主导的包装使用情境识别出第一约束,随后除氧剂机制必须与可用的活化或气氛条件兼容。合格候选品再依次根据响应时机、阻隔或渗入背景、食品响应要求、感官及食品接触/法规兼容性、失效风险和实施方案约束进行筛选。法规适用性是其中的一部分……

证据缺口与报告优先事项

跨研究比较仍然受限,主要因为包装背景报告不完整。残余和食品关联氧气、报告的阻隔或渗入指标及其测试条件、湿度、温度、活化条件、储存历史以及时间依赖的除氧剂行为并未一致可用,尽管这些变量决定了活性系统所面临的负荷。当 OTR、透氧率……

结论

除氧剂并非万能表现者。它们的价值取决于活化模式、包装阻隔性、氧气负荷、储存历史和食品劣化途径是否对齐。水分辅助系统仍受湿度制约,而钯/H2 系统可在兼容的含 H2 MAP 包装中提供快速残 O2 清除。跨除氧机制而言,将活性相集成到包装壁中会引入与活性层相关的额外约束……

CRediT 作者贡献声明

Anusith Thanapimmetha: 撰写——原稿,方法论,调查研究,形式化分析,概念化。Penjit Srinophakun: 撰写——原稿,方法论,调查研究,数据整理。Khemmathin Lueangwattanapong: 撰写——原稿,形式化分析,数据整理。Nutchapon Chiarasumran: 撰写——原稿,验证,调查研究。Maythee Saisriyoot: 撰写——审阅与编辑,撰写——原稿,验证,监督,项目管理,资金获取……

生成式 AI 及 AI 辅助技术在写作过程中的使用声明

在撰写本手稿期间,作者使用 ChatGPT 协助与写作相关的任务,包括提高清晰度、为特定章节起草文本、总结信息和润色语言。所有生成内容随后均由作者审阅和编辑,作者对已发表文章的最终内容承担全部责任。

利益冲突声明

作者声明不存在已知可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作获得国家科学技术发展局(NSTDA)、朱拉隆功大学研究与开发研究所(KURDI)以及泰国曼谷朱拉隆功大学工程学院的资金支持。
Anusith Thanapimmetha | Penjit Srinophakun | Khemmathin Lueangwattanapong | Nutchapon Chiarasumran | Maythee Saisriyoot
泰国曼谷 10900,朱拉隆功大学工程学院化学工程系
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