智能化食品包材的應(yīng)用

　　時間－溫度指示劑

　　附在包裝物表面上的時間一溫度指示齊0(Time—TemPeraturelndicato rs．TTI)，能對食品的貯存時間和貯存溫度作出顯示。但是TTI并不只是時間或溫度“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，進而預(yù)示食品的質(zhì)量變化情況。實際上TTI是建立在化學(xué)、機械學(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)用于兩個方面：

　　■作為倉庫管理和零售食品的巡回檢測工具，可以據(jù)此對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)用有助于建立一個真實銷售物系統(tǒng)。

　　■每個包裝產(chǎn)品的TTI是一個動態(tài)的或活性的包裝內(nèi)部的貨架期標(biāo)簽，而不是一個開放式的日期標(biāo)簽。TTI能夠確保消費者所購食品是否保存良好、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，抑制微生物的生長和阻止酶促反應(yīng)等，從而延長產(chǎn)品的貨架壽命。一個專為檢測MAP泄漏的氧指示劑已經(jīng)有了專利。這個以氧敏染料為基礎(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，從而達到減少或消除包裝中氧氣的目的，延長產(chǎn)品的貨架壽命。因為在指示劑中含有吸氧成分，所以泄漏指示劑不會與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，因為由于包裝完整性喪失而進入包裝件的氧氣可能會在微生物的生長中被消耗光。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�；�于蟲漆酶的指示劑通過在無氧條件下運用含有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微生物生長過程中產(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產(chǎn)生大量的硫化氫。當(dāng)它與肌血球相遇時，硫化氫能形成一種綠色素——硫肌球素。為了對家禽肉類的氣調(diào)包裝的質(zhì)量控制，在以肌血球為基礎(chǔ)的新鮮度指示劑中，運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氣味的不良反應(yīng)同時發(fā)生。

　　除了基于肌球素的指示劑外，其他可能對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)時會呈現(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)型指示劑實質(zhì)上是一類PH值指示劑，它測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，此指示器由兩個隔開的小囊組成，一個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，先通過外力壓破兩個小囊之間的隔膜，使兩種溶液混合，整個溶液成酸性，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，消費者可以判斷出是否可以食用。內(nèi)環(huán)顏色為白色時，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，表示可以食用；與右側(cè)箭頭顏色相近時，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)。

　　擴散型指示器擴散型指示器是根據(jù)物質(zhì)的擴散特性而設(shè)計的。物質(zhì)的擴散速度與溫度有關(guān)，溫度越高，擴散速度越大。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)貯藏脂肪酸醋和藍色的酞酸酯混合物，室b內(nèi)有一條長的吸液芯帶，吸液芯帶可作化學(xué)混合物擴散用的軌道；室a與室b之間由聚酯膜層隔開。當(dāng)溫度高于化學(xué)混合物熔點時，聚酯膜就會融化，指示器即被激活，化學(xué)混合物將沿著軌道向右擴散，通過五個“藍眼”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“藍眼”變成藍色時，表示食品已到了貨架壽命期。

未來發(fā)展趨勢

　　現(xiàn)在商業(yè)中用到的智能包裝概念， 包括因隨時間一溫度(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。

　　要實現(xiàn)食品包裝智能化技術(shù)創(chuàng)新，需要參與項目各個方面，如制造商、批發(fā)商、零售商，就智能包裝的可能性和挑覘I生開誠布公地進行討論。舉芬蘭為例，一個由芬蘭農(nóng)業(yè)和林業(yè)部投資，由漁業(yè)銷售協(xié)會共同參與的國家級項目，正在進行能夠?qū)Π�裝的魚類產(chǎn)品的質(zhì)量進行測評的商業(yè)時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間的函數(shù)來進行評估的。同時，可依據(jù)現(xiàn)有的貨架壽命期數(shù)據(jù)選用不同的時間一溫度指示劑，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，將來的食品用智能包裝會含有更復(fù)雜的、遠程可讀的非視覺信息。標(biāo)簽可能會像芯片：而油墨技術(shù)的進步也許能用上更精細的印刷線路。安全標(biāo)簽和無線電頻率識別(RFID)標(biāo)簽是電子標(biāo)簽的初例。除了產(chǎn)品識別信息、生產(chǎn)日期、價格等以外，電子標(biāo)簽還可作為時間一溫度、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一步擴展。