智能化食品包材的應(yīng)用

　　時(shí)間－溫度指示劑

　　附在包裝物表面上的時(shí)間一溫度指示齊0(Time—TemPeraturelndicato rs．TTI)，能對(duì)食品的貯存時(shí)間和貯存溫度作出顯示。但是TTI并不只是時(shí)間或溫度“標(biāo)簽”，而是記錄了食品在貯存和銷售期間的溫度變化的連續(xù)過程，進(jìn)而預(yù)示食品的質(zhì)量變化情況。實(shí)際上TTI是建立在化學(xué)、機(jī)械學(xué)、酶學(xué)、微生物學(xué)等基礎(chǔ)上的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。TTI作為質(zhì)量監(jiān)控器，可以指示包裝食品的溫度變化和因溫度變化引起的質(zhì)量下降水平。

TTI主要應(yīng)用于兩個(gè)方面：

　　■作為倉(cāng)庫(kù)管理和零售食品的巡回檢測(cè)工具，可以據(jù)此對(duì)臨近到期的食品作出正確的處理：是繼續(xù)陳列還是處理掉，這有助于保持所售食品的質(zhì)量水平的穩(wěn)定狀態(tài)。TTI的應(yīng)用有助于建立一個(gè)真實(shí)銷售物系統(tǒng)。

　　■每個(gè)包裝產(chǎn)品的TTI是一個(gè)動(dòng)態(tài)的或活性的包裝內(nèi)部的貨架期標(biāo)簽，而不是一個(gè)開放式的日期標(biāo)簽。TTI能夠確保消費(fèi)者所購(gòu)食品是否保存良好、是否正處在貨架壽命之內(nèi)。

化學(xué)泄漏指示劑

　　氣調(diào)包裝(Modified AtmospherePackaging，MAP)是指選用密封性能較好的材料包裝產(chǎn)品，并采用一定方法來調(diào)節(jié)包裝內(nèi)的氣體環(huán)境，以減緩氧化速度，抑制微生物的生長(zhǎng)和阻止酶促反應(yīng)等，從而延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架壽命。一個(gè)專為檢測(cè)MAP泄漏的氧指示劑已經(jīng)有了專利。這個(gè)以氧敏染料為基礎(chǔ)的指示劑適合于MAP產(chǎn)品的質(zhì)量控制，它除了含有氧敏成分，還包含了吸氧成分，可以與包裝空間的氧氣發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，生成穩(wěn)定的化合物，從而達(dá)到減少或消除包裝中氧氣的目的，延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架壽命。因?yàn)樵谥甘緞┲泻�有吸氧成分，所以泄漏指示劑不�?huì)與MAP中的殘余氧發(fā)生反應(yīng)。而且指示劑溶入了薄膜中，防止了在包裝加工過程中的氧化作用。

　　其他多數(shù)適用于商業(yè)的可見性氧指示劑，于某些已開發(fā)的不可逆泄漏指示劑不同，顏色變化上是可逆的，顏色依據(jù)存在的氧氣濃度而變化。然而，在泄漏指示劑中的可逆性并不可取，因?yàn)橛捎诎�裝完整性喪失而進(jìn)入包裝件的氧氣可能會(huì)在微生物的生長(zhǎng)中被消耗光。蟲漆酶在有氧條件下可氧化很多類的物質(zhì)，可通過由蟲漆酶催化的生化反應(yīng)中的色彩性產(chǎn)品的構(gòu)成法，去研究泄漏指示劑的構(gòu)造。蟲漆酶在有氧條件下可氧化很多類的物質(zhì)。為了構(gòu)造一個(gè)視覺指示劑，需要彩色產(chǎn)品的構(gòu)成。這些有色彩的產(chǎn)品被組成，如ABTS可生成由淺綠轉(zhuǎn)變?yōu)樯罹G的有色產(chǎn)品。基于蟲漆酶的指示劑通過在無氧條件下運(yùn)用含有ABTS一生化瓊脂糖正方體，并將此正方體封閉于透氧膜中。這些指示劑與存在的氧發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)快速清晰的顏色改變。

　　新鮮度指示劑

　　新鮮度指示劑通過對(duì)微生物生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的新陳代謝產(chǎn)物的反應(yīng)來直接指示產(chǎn)品中的微生物質(zhì)量�；�于由揮發(fā)性化合物引起的反應(yīng)而進(jìn)行的直接新鮮度指示劑的開發(fā)受到關(guān)注。貯藏期間的家禽包裝老化會(huì)產(chǎn)生大量的硫化氫。當(dāng)它與肌血球相遇時(shí)，硫化氫能形成一種綠色素——硫肌球素。為了對(duì)家禽肉類的氣調(diào)包裝的質(zhì)量控制，在以肌血球?yàn)榛�礎(chǔ)的新鮮度指示劑中，運(yùn)用了硫肌球素的形成法。

　　氫敏指示劑吸收高濃度肌球素溶液進(jìn)入生化瓊脂糖方形，并將方形封閉在透氫膜內(nèi)。這種附加在容納非腌泡燒烤食品淺盤包裝用蓋材料的內(nèi)表面上，以肌球素為基礎(chǔ)的被肉眼可見的顏色改變，與燒烤食品樣本的質(zhì)量有關(guān)。新鮮度指示劑其顏色改變隨感官對(duì)氣味的不良反應(yīng)同時(shí)發(fā)生。

　　除了基于肌球素的指示劑外，其他可能對(duì)硫化氫敏感的指示劑材料也在研究。在化學(xué)氧化還原染料方面還會(huì)獲得樂觀的成果。

　　指示產(chǎn)品質(zhì)量和安全性智能包裝的研制開發(fā)的必要條件是要知道產(chǎn)品質(zhì)量和微生物新陳代謝濃度間的相互關(guān)系。

乙烯指示劑

　　乙烯對(duì)某些新鮮的和未完全成熟的水果和蔬菜能起到一種激素和熟化引發(fā)劑的作用。它能加速衰老和減少它們的貨架壽命。乙烯吸收系統(tǒng)能不可逆地吸收水果或蔬菜產(chǎn)生的乙烯，且只需少量的清除劑。一種特殊的清除系統(tǒng)(澳大利亞的CSIRO )，當(dāng)同乙烯反應(yīng)時(shí)會(huì)呈現(xiàn)粉紅色并可以用來顯示反應(yīng)的程度和乙烯清除劑的存在。

酶(pH)反應(yīng)型指示器

　　酶反應(yīng)型指示劑實(shí)質(zhì)上是一類PH值指示劑，它測(cè)量的是酶催化的脂類底物水解釋放的質(zhì)子H。質(zhì)子釋放速率與溫度有關(guān)，溫度越高，其釋放速率越快，通過顏色的改變可以推測(cè)出食品的剩余貨架期。有一種瑞典Vitsab環(huán)形指示器，此指示器由兩個(gè)隔開的小囊組成，一個(gè)囊中裝有分解脂肪的酶的水溶液，另一袋中裝有載有脂類底物的聚氯乙烯水溶液，溶液中放有pH指示劑。在使用時(shí)，先通過外力壓破兩個(gè)小囊之間的隔膜，使兩種溶液混合，整個(gè)溶液成酸性，pH指示劑的顏色也就隨之改變。根據(jù)內(nèi)環(huán)顏色的變化，消費(fèi)者可以判斷出是否可以食用。內(nèi)環(huán)顏色為白色時(shí)，處于未激活狀態(tài)；如內(nèi)環(huán)的顏色與左側(cè)箭頭內(nèi)顏色相近時(shí)，表示可以食用；與右側(cè)箭頭顏色相近時(shí)，就不能食用。在未激活之前，這種指示劑可以在室溫下保存，使用起來比較方便，既可以固定在包裝密封上，也可以安放在貨架內(nèi)的包裝袋之間或散裝箱內(nèi)。

　　擴(kuò)散型指示器擴(kuò)散型指示器是根據(jù)物質(zhì)的擴(kuò)散特性而設(shè)計(jì)的。物質(zhì)的擴(kuò)散速度與溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散速度越大。所示的指示器是由兩片墊板組成的封閉盒體，盒體為兩室a和b，室a內(nèi)貯藏脂肪酸醋和藍(lán)色的酞酸酯混合物，室b內(nèi)有一條長(zhǎng)的吸液芯帶，吸液芯帶可作化學(xué)混合物擴(kuò)散用的軌道；室a與室b之間由聚酯膜層隔開。當(dāng)溫度高于化學(xué)混合物熔點(diǎn)時(shí)，聚酯膜就會(huì)融化，指示器即被激活，化學(xué)混合物將沿著軌道向右擴(kuò)散，通過五個(gè)“藍(lán)眼”和位標(biāo)就可以知道食品接觸溫度的歷程和剩余貨架期。當(dāng)位標(biāo)為“5”的“藍(lán)眼”變成藍(lán)色時(shí)，表示食品已到了貨架壽命期。

未來發(fā)展趨勢(shì)

　　現(xiàn)在商業(yè)中用到的智能包裝概念， 包括因隨時(shí)間一溫度(TTS)的可視性變化或因產(chǎn)生某些化合物而起反應(yīng)的標(biāo)志物。在大多數(shù)情況下，這些可視性指示劑是很適用的。

　　要實(shí)現(xiàn)食品包裝智能化技術(shù)創(chuàng)新，需要參與項(xiàng)目各個(gè)方面，如制造商、批發(fā)商、零售商，就智能包裝的可能性和挑覘I生開誠(chéng)布公地進(jìn)行討論。舉芬蘭為例，一個(gè)由芬蘭農(nóng)業(yè)和林業(yè)部投資，由漁業(yè)銷售協(xié)會(huì)共同參與的國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，正在進(jìn)行能夠?qū)Π�裝的魚類產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)評(píng)的商業(yè)時(shí)間一溫度指示劑的適配性能的研究。魚類產(chǎn)品的感官和微生物質(zhì)量，是作為在不同的恒定或變化溫度條件下的時(shí)間的函數(shù)來進(jìn)行評(píng)估的。同時(shí)，可依據(jù)現(xiàn)有的貨架壽命期數(shù)據(jù)選用不同的時(shí)間一溫度指示劑，貼在零售包裝的表面，可由視覺或儀器監(jiān)控。在比較特定溫度條件下指示劑顏色改變率同魚類產(chǎn)品質(zhì)量的變化作比較。

　　可以預(yù)計(jì)，將來的食品用智能包裝會(huì)含有更復(fù)雜的、遠(yuǎn)程可讀的非視覺信息。標(biāo)簽可能會(huì)像芯片：而油墨技術(shù)的進(jìn)步也許能用上更精細(xì)的印刷線路。安全標(biāo)簽和無線電頻率識(shí)別(RFID)標(biāo)簽是電子標(biāo)簽的初例。除了產(chǎn)品識(shí)別信息、生產(chǎn)日期、價(jià)格等以外，電子標(biāo)簽還可作為時(shí)間一溫度、泄漏和／或新鮮度指示劑。很可能隨著電子學(xué)和生物科技的進(jìn)步(如生物傳感器，免疫診斷學(xué))，更加全新的智能包裝概念將進(jìn)一步擴(kuò)展。