二氧化碳与智能包装：新颖食品保鲜方法探索

2023-06-21 理论教育版权反馈

【摘要】：二氧化碳是在微生物的生长过程中产生的。有几种基于pH 染料和使用二氧化碳作为主要目标代谢物的新鲜度指示器。除了检测腐败变质外，pH 染料对二氧化碳的反应也可用来设计智能包装，像韩国的传统发酵蔬菜食品包装。这些pH 染料除了检测二氧化碳外，还可以检测其他代谢产物，如SO2、挥发性胺和有机酸等。家禽肉类在由假单胞菌、单胞菌属、厌氧梭状芽孢杆菌等引起的腐败变质过程中会产生H2S 和其他硫化合物。

二氧化碳（CO2）是在微生物的生长过程中产生的。由于二氧化碳具有抑菌效果，通常可与惰性氮气（通常N2 为20%～80%）一起作为气调包装的保护气体。由于微生物的生长，CO2 浓度在储藏过程中会进一步提高。然而，由于在气调包装中CO2 的浓度已经很高，因此很难通过CO2 来指示微生物的生长情况。但可以利用CO2 浓度的增加来确定其他类型的产品中受到微生物污染的情况。例如，有研究发现CO2 浓度和肥皂的无菌包装中微生物生长之间有正相关的关系，无论是在空气或氧气和氮气的混合气体中均如此。

有几种基于pH 染料和使用二氧化碳作为主要目标代谢物的新鲜度指示器。将溴百里酚蓝作为pH 染料可以检测微生物生长时产生的CO2。例如，溴百里酚蓝结合甲基红溶液可用于透气膜包装中。除了检测腐败变质外，pH 染料对二氧化碳的反应也可用来设计智能包装，像韩国的传统发酵蔬菜食品包装。除了最常用的pH 染料溴百里酚蓝外，还有许多其他的试剂，如二甲苯酚蓝、溴甲酚紫、溴甲酚绿、甲酚、苯酚红、甲基红、茜素红。这些pH 染料除了检测二氧化碳外，还可以检测其他代谢产物，如SO2、挥发性胺和有机酸等。

1．三磷酸腺苷（ATP）降解产物

将次黄嘌呤和肌苷的总和与ATP 相关化合物的总浓度之比定义为K 值。这个K 值代表了ATP 降解程度与鱼和其他类型肉的感官质量，可作为反映新鲜度的指标。肉新鲜时，K 值较小，这是ATP 降解产物的浓度与所有ATP 相关化合物的浓度相比较低的缘故。ATP的降解产物和鱼的质量存在相关性。K 值也可以通过KI 值替换，这样可分别代表ATP、ADP 和AMP 的含量。

表明鱼质量恶化的ATP 降解产物可以通过酶试纸进行分析，也可以用生物传感器进行测量。例如，利用基于酶的电化学传感器对牛肉品质进行控制。

2．硫酸化合物

硫酸化合物具有典型的气味和低气味阈值，对肉制品的感官质量有显著的影响。硫化氢（H2S）是由半胱氨酸产生的。H2S 与肌红蛋白结合会形成绿色颜料，硫肌红蛋白。

家禽肉类在由假单胞菌、单胞菌属、厌氧梭状芽孢杆菌等引起的腐败变质过程中会产生H2S 和其他硫化合物。产生的H2S 可指示肠杆菌科的存在，因此也可以反映有氧状态下肉类的卫生问题。在肉类真空包装中，也可以发现由腐败互生单胞菌、液化肠杆菌和假单胞菌产生的H2S。此外，挥发性硫化合物被认为是产生鱼腐败变质气味的主要原因。对肉鸡气调包装的研究发现，储存时间和温度对硫化氢和甲硫醚的积累和硫黄气味浓度有明显的影响，如图3-4所示。

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图3-4　储存温度和时间对鸡肉气调包装顶空气味的含硫化物的影响

开发针对家禽产品的新鲜度指标，可以利用硫化氢与肌红蛋白的反应作为新鲜度的指标对气调包装禽肉的质量进行控制。指示新鲜度的原理就是基于硫化氢使肌红蛋白的颜色发生变化。结果表明，基于肌红蛋白的指示剂颜色变化与产品质量的恶化相对应，因此可以认为基于肌红蛋白的指示剂对包装内家禽产品的质量控制是可行的。

芬欧蓝泰标签有限公司（UPM Raflatac）推出的“Freshness Guard”标签产品就是利用硫化合物指示包装禽肉的质量。这种指示标签专门用于生鲜家禽的包装，利用硫化氢和银纳米层之间的反应。最初薄银层的颜色是不透明的浅棕色，但随着硫化银的形成，该层的颜色被转换成透明的（图3-5）。该标签可用于评估整个分销链的产品质量，尤其是在圣诞节和复活节等节日需要大量库存家禽的时期特别有用。

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图3-5　UPM Raflatac 推出的指示标签

另一个想法是依靠集成封装在包装中的射频可读传感器上的银层与硫化氢反应时银层导电性的变化来判断食品质量的好坏。

二氧化碳与智能包装：新颖食品保鲜方法探索

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