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食品抗菌包装技术及应用

来源:惠合杀菌设备厂 发布日期:2015-10-10 14:44:55作者:admin 点击次数:
摘要:介绍了抗菌包装技术在食品工业中的应用,抗菌剂的种类及抗菌包装的加工方式,展望了其良好应用前景。抗菌包装技术是指在包装材料中添加一定抗菌剂, 使抗菌成分通过接触包装材料表面附着的微生物并通过抑制其生长、繁殖或直接将其杀灭等作用, 从而延长食品货架期的一种活性包装技术。由于采用抗菌技术合成的食品包装能够有效地防止人与人、人与物、物与物之间的细菌交叉传染, 同时还具有卫生自洁功能, 其抗菌长效性可与制品使用寿命同步, 开辟了食品包装的新领域, 带动了食品包装的技术升级。

1 抗菌剂种类
抗菌剂一般可分为无机抗菌剂和有机抗菌剂。
无机抗菌剂包括两大类: 第一类是以无机化合物中含有的抗菌性金属离子如银、锌、铜等为主,抗菌性最强的是银离子。此类抗菌剂根据载体不同又可分为沸石抗菌剂、磷酸复盐抗菌剂等。无机银系抗菌材料包括溶出型和非溶出型两大类。无机抗菌剂的另一类是以二氧化钛为代表的光催化型抗菌剂,此抗菌剂的特点是耐热性比一般抗菌剂高, 须在紫外线、氧或水存在时才起杀菌作用。
有机抗菌剂包括: 有机酸及其盐(如山梨酸盐、丙酸盐、苯甲酸盐) 、有机酯、醇、酚、葡萄柚籽提取物、烯丙基异硫氰酸酯(在辣根油中发现的一种成分) 、抗菌素(如乳链球菌肽、小球菌素)、酶(如溶菌酶) 、杀真菌剂(如抑霉唑)等。
抗菌剂抗菌机理主要通过材料中释放出的抗菌成分破坏细胞膜, 使巯基(EF’)酸化、蛋白质变性,GH)’合成和菌体代谢受阻, 导致菌体死亡。在食品包装材料中使用该类抗菌剂具有杀菌速度快、杀抑霉菌效果好等优点; 缺点是本身耐热性、安全性、稳定性较差, 仅防霉作用好, 对细菌作用相对较弱, 容易产生耐药性。使有机抗菌剂的应用受到极大限制; 而且有不少国家不允许在食品包装材料中添加有机抗菌剂。

2 抗菌活性包装加工方式
2.1在包装中加入含挥发性抗菌物质的香囊/衬垫
在包装中加入含挥发性抗菌物质的香囊/衬垫是最成功的商业应用的抗菌包装,常见的有三种形式的香囊/衬垫:除氧剂、吸湿剂和乙醇挥发产生剂。
除氧剂和吸湿剂最初应用于焙烤产品、方便面和肉类的包装中。尽管除氧剂本身可能并不具备抗菌作用,但他通过减少氧气而抑制需氧菌的生长;吸湿剂通过降低体系的水分活度而影响微生物的生长。
乙醇气释放剂可以胶囊的形式存在于载体中或放置在包装袋中,在保藏过程中,释放乙醇并且渗透到包装的顶隙,由于产生的乙醇量很少,其发挥作用一般要求水分活度小于0.92,目前主要应用于焙烤产品和干鱼产品中。商业化的产品是一种将乙醇包裹在二氧化硅微胶囊中的产品。
吸收衬垫主要应用在托盘包装的零售鲜肉和家禽肉中,将吸收衬垫放在托盘中,可吸收肉类产品流出的汁液,防止微生物污染,一般在吸收衬垫中还要添加有机酸和表面活性剂。
2.2在包装材料中直接加入抗菌物
抗菌物是添加在包装材料中的生物活性剂,添加抗菌物的包装材料目前已广泛应用在多种产品上,如药物包装、杀虫剂包装、医疗器械包装和日用品包装等。
在包装材料中添加抗菌剂的原理是抑止食品原料表面微生物的生长,例如,来自于健康动物的新鲜肉类最初是无菌的,细菌的污染最初发生在肉类的表面,在包装材料中添加抗菌剂比直接浸泡和喷洒抗菌剂更有优势,在后面的加工中,由于食品组分的稀释,抗菌物的抗菌活性会迅速下降,如抗菌物向食品组织中的渗透、乳化剂对nisin 的抗菌作用影响。
许多抗菌物在包装材料中的添加量为0.1g/100g-5g/100g,抗菌物可以融化或溶解的形式加入到包装材料中,在塑料等包装材料的加工过程中,需要很高的温度,银离子抗菌物可耐受很高的温度,因此,广泛应用在塑料包装制品中。对一些不耐热的抗菌物,如酶类,通过溶解的形式加入到包装材料中更合适。如,将溶菌酶溶解到纤维素酯薄膜中,可防止溶菌酶变性。加工时,首先将酪蛋白、胶原蛋白、大豆蛋白和谷蛋白、多糖、纤维素、明胶、卡拉胶等掺入塑化剂、乳化剂与抑菌成分(乳酸链球菌肽、溶菌酶、海藻酸钠、防腐剂)等,然后共同浇制成薄膜。
2.3在包装材料表面包覆或吸附抗菌物
由于一些抗菌物不耐高温,所以,通常先将包装材料加工成薄膜,然后将抗菌物包覆或吸附在包装材料表面上。蛋白质具有较强的吸附能力,因为其具有两亲结构。
对包装材料表面进行处理可提高其对抗菌物的吸附能力,如:聚乙二醇N甲基丙烯酸薄膜采用NAOH处理或采用乙醇进行溶涨后,其对苯甲酸和山梨酸的吸附能力增强;NAOH处理的薄膜对霉菌的抑制作用增强,这可能是由于NAOH处理后,膜的表面极性增强。葡萄糖氧化酶通过采用淀粉、酪蛋白等作为结合剂,可将其连接在潮湿的不透气的布上。
2.4通过离子键或共价键将抗菌物与包装材料结合
可通过离子键或共价键将抗菌物与包装材料结合。这种类型的固定化要求抗菌物具有同包装材料结合的基团。例如,抗菌物具有肽、酶、聚酰胺等功能基团。此外,抗菌物和包装材料之间可通过“连接臂”将抗菌物和包装材料之间连接起来。
由于固定在包装材料上,抗菌物的抗菌活性会下降。例如,蛋白质和多肽在固定时可能会发生空间结构变化和变性,导致其活性下降。因此,在固定时,要保护其活性位点和相应的增加包装材料结合的表面积。
离子键结合的抗菌物可缓慢释放到食品中,而共价键结合的抗菌物结合牢固,除非在加热或高酸环境下发生水解作用。
溶菌酶和壳聚糖酶对革兰氏阳性菌具有抗菌作用,但通过共价键作用固定后活性太低,无法商业化使用。而葡萄糖氧化酶同样具有抗菌作用,通过共价作用固定在不溶性载体上已实现商业化应用。
此外,乳铁蛋白也可通过共价键作用结合在载体上实现抗菌作用,然而,固定化酶在包装材料上存在一定的问题,一是要求在包装中存在酶作用的底物,二是酶催化反应会产生一些不需要的副反应。如葡萄糖氧化酶需要葡萄糖作为底物,这可通过食品本身含有或添加,而乳过氧化氢酶需要过氧化氢和硫氰酸盐,过氧化氢和硫氰酸盐在牛奶中存在,但在其他食品中没有,且催化的反应可产生一些有害物质。有些来自动物、植物、微生物、昆虫或化学合成的肽类物质具有较强的抗菌作用,其可通过氨基酸上的胺基和羧基同包装材料结合,将一个氨基酸的抗菌肽通过共价键作用结合在聚苯乙烯上用于食品包装,可抑制生长。
2.5采用本身具有抗菌作用的包装材料
有些聚合物本身具有抗菌作用,可用于食品的抗菌包装,如壳聚糖、聚L赖氨酸等,其中,壳聚糖膜已被广泛应用在果蔬和肉类的保鲜上。此外,有些聚合物通过表面处理可形成抗菌能力。
例如,聚酰胺薄膜是一种具有抗菌潜力的薄膜,通过紫外照射,聚酰胺可产生抗菌性,抗菌作用是由于通过紫外线照射后在薄膜表面产生胺离子,胺离子可提高细胞的黏附性但并不一定引起细胞死亡。

3 抗菌包装在食品工业中的应用展望
抗菌包装目前仍处于发展初期,今后还有许多工作要做,应该明确的是,抗菌包装材料不能成为良好的卫生和作业规范的替代品,他们只是确保食品安全和高质量的一种附加保护措施。但抗菌包装技术的发展是传统食品包装领域中的一场革命,未来抗菌包装材料可配合良好生产规范作为食品栅栏技术的抑菌因子之一,利用分子组装、纳米等新型技术,将抗菌材料(成分)通过特殊工艺均匀添加到包装材料中,赋予该种材料持久、长效的抗菌、杀菌性能,使其成为符合现代科学技术发展的新型功能材料,在未来,抗菌包装技术在中国的应用将会有一个广阔的发展空间,市场前景十分可观。

来源:惠合杀菌设备厂
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