不同活性包装技术及应用领域

活性包装除脱氧包装外，目前研究开发应用较多的，如抗菌性包装、活性功能吸收剂等。

（一）食品抗菌性包装

1.抗菌性包装概念　抗菌性包装是指能杀死或抑制食品腐败菌和致病菌的包装，通过在包装材料中增加抗菌剂或采用具有活性功能的抗菌聚合物，使包装材料具有抗菌功能，从而能够延长食品货架期或提高食品的微生物安全性。包装材料获得抗菌活性后，通过延长食品表面微生物停滞期、降低生长速度或减少微生物成活数量来限制或阻止微生物生长。

随着消费者对低加工食品和无防腐剂食品的需要，抗菌性食品包装开始发展起来，与直接在食品中添加防腐剂相比，抗菌性包装确保了只有低水平的抗菌剂与食品接触。

2.包装材料抗菌功能模式　通过在包装材料中增加抗菌剂或应用抗菌聚合材料达到抗菌功能，一般有3种模式：释放、吸收、固定化。释放型是让抗菌剂迁移到食品中或包装内空隙来抑制微生物的生长；吸收型抗菌剂是从食品系统内去除微生物生长所必需的要素来抑制微生物生长；固定化系统并不释放抗菌剂，而是在接触面处抑制微生物生长。对固体食品来讲，抗菌性包装和整个食品之间接触的机会较少，所以固定化系统对固体食品的效果可能不如对液体食品好。

3.抗菌剂　目前被广泛使用的抗菌剂，有化学抗菌剂、生物抗菌剂、抗菌聚合物、天然抗菌剂等，均可添加到包装系统中发挥其抗菌作用。化学抗菌剂包括有机酸及其盐类（如苯甲酸盐、丙酸盐、山梨酸酯）、杀真菌剂（如苯菌灵）、乙醇等。有机酸及其盐类具有强抗菌活性，最为常用。杀真菌剂苯菌灵和抑酶唑已经被添加到塑料薄膜材料中，并证实具有抗真菌活性。乙醇具有很强的抗菌和抗真菌活性，但是不能充分抑制酵母生长。

细菌素是一种细菌分泌的抗菌物（通常是肽），对一些与产生菌亲缘相近的细菌有杀菌作用。Nisin是最早被发现的细菌素之一，也是目前唯一可以安全使用的生物性食品防腐剂，能够有效抑制肉毒杆菌的过量繁殖和毒素的产生，现已被商品化开发利用。

一些合成或天然的聚合物也有抗菌活性，紫外线或激光照射能够刺激尼龙结构，使其产生抗菌活性，天然聚合物壳聚糖有抗菌活性，天然植物提取物如柚子籽、桂皮、山葵、丁香等已经被添加进包装系统，并表现出对腐败菌和致病菌有效的抗菌活性。尽管抗菌性包装材料有着大量的试验性研究，但能够商业应用的却非常少，这是因为抗菌剂在和高分子材料热融合挤压时会破坏抗菌活性。

气态抗菌剂能够蒸发而渗透进内层非气态抗菌剂到达不了的空间，乙醇是一个气态抗菌剂，包装顶隙内的乙醇蒸气能够抑制霉菌和细菌生长。

4.抗菌性包装系统设计问题　抗菌性包装系统的设计需要注意抗菌剂释放速度需与目标微生物的生长动力学相匹配。若抗菌剂的迁移速度大于目标微生物的生长速度，抗菌剂会在预计贮藏期结束前就耗尽，这时包装系统将失去抗菌活性，微生物便会开始生长。另一方面，如果包装中的抗菌剂释放速度太慢，以致不能控制微生物生长，微生物就会在抗菌剂释放发挥作用前急剧生长；当食品表面抗菌剂浓度维持在最低抑菌浓度以上时，系统才会主动呈现有效的抗菌活性。另外，薄膜/容器的成型方法对材料中抗菌剂的效果也很重要，同时，包装材料的物理和机械完整性也会受到合成进来的抗菌剂的影响。

（二）活性功能吸收剂

1.乙烯吸收剂　果蔬成熟会产乙烯（C2H4），作为植物生长激素，它对新鲜果蔬的积极效果是促进成熟过程，消极效果是加快呼吸速率，这会导致加速果蔬衰老及组织的变软，使叶绿素降解，加快发生采后腐败。因此，对大部分新鲜果蔬而言，应控制采后乙烯的影响，可在新鲜果蔬包装中采用乙烯吸收剂。

乙烯吸收剂有许多专利文献报道，其中被商业应用的是以高锰酸钾（KMnO4）为基本组分的乙烯吸收剂。乙烯与 KMnO4的反应过程如下：

3C2H2+2KMnO4+H2O—→2MnO2+3CH3CHO+2KOH

3CH3CHO+2KMnO4+H2O—→3CH3COOH+2MnO2+2KOH(www.xing528.com)

3CH3COOH+8KMnO4—→6CO2+8MnO2+2H2O

总反应：3C2H4+12KMnO4—→12MnO2+12KOH+6CO2

经过一系列反应将C2H4氧化成乙醛，然后是乙酸，乙酸继续被氧化生成CO2和H2O。因为KMnO4有毒，它不能直接添加到食品包装中去；取而代之的是将4%～6%的KMnO4添加到具有巨大表面积的惰性物质中，如珍珠岩、矾土、硅胶、氧化铝锭片、蛭石、活性炭或硅藻土，然后将其装入小袋，再装进包装袋里。

另一种乙烯吸附剂是活性炭，吸附乙烯后再用金属催化剂降解。如日本开发的乙烯脱除剂，在活性炭中填充有助于乙烯降解的物质（钯催化剂或无机溴），吸收C2H4并将其催化裂解，可有效降低脐橙和香蕉的软化速度。利用内部为微孔结构的矿物质来吸收乙烯也是一种有效方法，把浮石、沸石、方石英（SiO2）等与微量金属氧化物烧结在一起后被分散到塑料薄膜中去，制成半透明膜以增加气体的渗透性，可提高新鲜水果蔬菜的货架期。

2.CO2吸收剂/释放剂　在变质和呼吸反应过程中，一些食品会产生CO2，为避免食品变质或损坏包装，这些CO2必须从包装中除去。如鲜炒咖啡豆会释放出大量的CO2，如果不清除，可能会使包装袋膨胀甚至爆裂。可采用装有Ca（OH）2和铁粉的CO2吸收剂小袋，同时吸收CO2和O2。CO2吸收剂经常使用的反应机制是，在足够高的水分活度下，CO2与Ca（OH）2发生如下反应：

Ca（OH）2+CO2—→CaCO3+H2O

另有CO2吸收小袋为含有CaO和吸湿剂（如硅胶）的多孔性包装袋，CaO和硅胶中的水分结合形成Ca（OH）2可吸收CO2。

可供释放CO2的吸收剂小袋，以抗坏血酸和碳酸亚铁或抗坏血酸和重碳酸钠组合为基础，吸收O2并产生等体积的CO2，以避免清除O2后而造成柔性包装袋的塌陷或局部真空。

3.异味吸收剂　高分子包装材料对风味物质的吸附作用是众所周知的，异味吸收剂主要是去除那些由氧化的或者非氧化的生物腐败而形成的不良风味。如新鲜的禽肉和谷物产品，在生产过程中会释放出一些微量但是仍然可以检测得到的腐败气味：由蛋白质和氨基酸降解产生的含硫成分和胺类，有脂质或者无氧糖酵解产生的乙醛和酮类。这些气味被阻气性包装捕获，在打开包装时，气味就会释放出来而被消费者所察觉。

在脂肪和油脂自动氧化初级阶段，过氧化物降解形成醛类物质，如己醛和庚醛，这些醛类物质产生的气味可以被活性包装清除。杜邦公司推出了一种去除顶隙内醛类的薄膜产品，这种材料是由聚乙烯亚胺为主的各种聚烃烯亚胺和聚烯烃组成，已被应用于快餐食品、谷类食品、乳制品、禽类产品和水产品包装。一些商业开发的异味吸收小袋可以吸收某些包装食品在分销过程中产生的硫醇和H2S。

（三）活性包装新技术研究方向

纳米材料技术的应用与开发为包装领域带来了新活力。纳米包装材料指分散相尺寸为1～100nm的纳米颗料或晶体，与其他包装材料合成或添加制成的纳米复合包装材料体系。纳米包装是指应用纳米技术、采用纳米复合包装材料，使包装具有超级功能或特性的一类包装总汇。纳米包装改变了传统包装技术，通过有效利用原子、分子，赋予材料新的特性来改变包装材料的功能特性。

纳米抗菌技术可以使材料本身具备抗菌性，纳米无机抗菌塑料即是在塑料中添加纳米抗菌材料，另有纳米抗菌涂层兼具抗紫外线性能，用于抗菌涂料的典型纳米材料有纳米TiO2、ZnO2及纳米银抗菌材料等。现已有应用的MOD系列纳米高性能无机抗菌包装技术，即以MOD活性基因及无机纳米银化合物为主要抗菌成分，以各种无机材料为载体加入牛奶、饮料的无菌复合包装材料中，发挥广谱无毒的显著抗菌作用。

纳米技术可用于保鲜包装，纳米级银粉对乙烯氧化具有催化作用，可以加速氧化食品释放出的乙烯，减少包装中的乙烯含量，提高新鲜果蔬等食品的保鲜效果和延长货架寿命。另有报道纳米技术用于防伪包装、防静电包装、高阻隔性包装等多个方面，有着极其广泛的发展前景。