釋放型抗菌包裝（zhuāng）抗菌原理分析及功能安全性問題

摘要：在食品滅菌技術相當成熟的今天，采用抗菌包裝與之（zhī）結合，能獲（huò）得更好的抗菌效果。在抗（kàng）菌包裝的諸（zhū）多種類中，釋放型抗菌包裝較（jiào）其他方式殺菌更徹（chè）底，但因尚處於起步（bù）階段，在抗菌氣體（tǐ）生成速率、對（duì）包材的滲透速率，氣體濃度和安全性方麵仍需深入研究。

關鍵詞：釋放型抗菌包裝、氣態型抗菌劑、滲透速度（dù）、氣體濃度（dù）

　　如今，人們對食品健（jiàn）康與安全（quán）的要求不斷提高，食品保鮮與防（fáng）腐已成（chéng）為現代食品工業的重點發展（zhǎn）方向（xiàng）。在（zài）這一需要（yào）驅動下，抗菌（jun1）包裝技術得（dé）到了迅速發展，在（zài）延長食品（pǐn）貨架期、保（bǎo）證食品質量和感官品質方麵效果顯著。

抗菌包裝簡介

　　抗菌包裝作為活（huó）性包裝的重要分支，是將（jiāng）抗菌物質添加至包（bāo）裝中形成的一種新的包裝係統。二者結合方式多樣靈活，如可將抗菌劑直接（jiē）加入包裝材料中，或在包裝表麵包覆（fù）或吸附抗菌劑、或采用本身具有（yǒu）抗菌作用的包裝材料，或通過離子鍵/共價鍵將抗菌劑固化在包材表麵，或采（cǎi）用抗菌獨立小包等形式，都（dōu）能達到延長微生物停滯期、減緩微生物生長速（sù）度、減少微生物（wù）成活數量（liàng）的抑菌防（fáng）腐作用。抗菌包裝的發展，為食品保鮮提供了新的方法，在一定（dìng）程（chéng）度上降低了對食品防腐劑的（de）依賴。

　　抗菌劑是抗菌包裝係統的核心。根據性質種類（lèi），可分為無機抗菌劑、有機抗菌劑和天然抗菌（jun1）劑三種。在實際應用中，抗菌包裝的作用機理（lǐ）也因抗菌（jun1）劑的不同而（ér）有所差異（yì）：吸收（shōu）型（xíng）抗菌包裝利用氧氣吸收劑抑（yì）製微生物繁殖的；固化型抗菌包裝（zhuāng）將（jiāng）抗菌劑（jì）固化在包材表麵通過與食物結接觸滅菌；釋放型抗菌包裝利用抗菌氣體防腐。相比（bǐ）之下，第三種抗菌包裝（zhuāng）形式憑借氣體的揮發逸散性能實現包裝內各角落的滅菌，其（qí）抗菌效果的徹（chè）底性明顯優（yōu）於前兩種形式。

三種氣態（tài）抗菌劑抗菌原理及效果分析

　　釋放型抗菌包裝是（shì）將抗菌氣體生成劑加入包裝材料中或製成獨立香囊/襯墊置入密封包（bāo）裝內部的一種抗菌包裝形式，乙醇（chún）、二氧化硫、二氧（yǎng）化氯是常用的氣態抗菌劑。

　　早在20世紀（jì）70年代，日本已經開始使用乙醇作為食品抗（kàng）菌（jun1）劑（jì）應用於醬油、調料、醃菜等，發展至今，乙醇（chún）憑借其較強的滲透力（lì）和殺菌力成為一種非常理想的（de）食品抗菌劑。其抗菌機理主（zhǔ）要表現在三個層麵：（1）乙醇分子會與（yǔ）菌體的細胞膜相互（hù）作用，弱化其對細胞質（zhì）的滲透（tòu）作用，導（dǎo）致細胞質的滲透與泄漏不平衡，引起細菌（jun1）的新陳代謝（xiè）障（zhàng）礙；（2）乙醇分子與菌體蛋白質分子的肽鏈環節（jiē）反應，使其變性；（3）乙醇的溶菌作用，濃度越高其毒性越大。

　　SO₂是一種酸性氧化物，遇水（shuǐ）生成亞硫酸，這（zhè）種二元中強酸分（fèn）子進入微生物細胞內，改變了微生物原生（shēng）質的PH值，造成原生質與核酸（suān）分解而使微生物（wù）致（zhì）死，因而（ér）SO₂也是一種強烈的殺菌劑。當SO₂作為抗菌包裝的殺菌劑使用時，既可將SO₂發（fā）生劑（如焦亞硫酸鈉等）添加（jiā）到包裝材料之（zhī）中製成控釋抗菌包裝，也可做成（chéng）獨立小（xiǎo）包（bāo）置入密封包裝中。需（xū）要注意的是，二氧化硫氣體具有刺激的（de）化學氣味，

　　二氧化（huà）氯為公認為高效光譜的殺菌劑，在抗菌包裝體係中（zhōng），主要采用合成（chéng）樹脂、吸水性強的樹脂聚丙烯酸等材（cái）料吸附二氧化氯水（shuǐ）溶液製成固體二氧化氯發生劑，封裝為（wéi）獨立小袋（dài）中置入密封包裝內，在緩（huǎn）慢（màn）釋放低濃度二氧化氯氣體（tǐ）的過程中實現滅菌效果。其滅菌作用來源於其強大的氧化能力，能迅速氧化、破壞病毒蛋白質衣殼中的酪氨酸，使細菌微（wēi）生物蛋白質的部分氨（ān）基酸（suān）氧化還原分解，控製其蛋白質的合成，促進其加速死亡。采用二氧化氯的滅菌包裝相對與其他傳統殺菌方式，具有很多獨（dú）特（tè）的優勢：固體二氧化氯（lǜ）發生劑經特殊製備，其釋放速率可（kě）控（kòng），加之二（èr）氧化氯氣體擴散能（néng）力強，能實現至少一個月以上的包裝內部無縫滅菌。而且二氧化氯（lǜ）氣體本身無色（sè）、無味（wèi），避免了食品（pǐn）氣味的改變。

釋放型抗菌包裝應用（yòng）的功能性與安全性問題

　　根據（jù）上文介紹，釋放型抗菌包（bāo）裝依抗菌劑的不同其（qí）滅菌原理也有（yǒu）所差異，但其抗菌（jun1）的徹底性和長（zhǎng）期性具有其（qí）他（tā）抗菌方式不可比擬的優勢。就目前的應用現狀來看，這種抗菌包（bāo）裝形式（shì）仍處於起步階段（duàn），如何平衡其（qí）滅菌速率和滅菌效果的關係，以及（jí）如（rú）何保障其安全性等（děng）許多問題需（xū）要深入探（tàn）討。

　　氣態抗（kàng）菌劑對包裝材料物理性能的影響。一部分釋放型抗菌包裝是將抗菌劑本身（shēn）或抗菌氣體發生劑添加於（yú）包裝材料之中製得的，過程中（zhōng）抗菌劑填滿材料內部的孔隙，所以這種方式通常會對包材（cái）的拉伸強度、破裂強度和韌性（xìng）等機械加工性能以及氣體透過性、水（shuǐ）蒸氣透過性、水分吸收性、耐油性和光澤度等帶來細微的變化。建議在此類包裝的研發過程中，增加對包（bāo）材基（jī）礎物理性能的監測，達到抗菌效果與包裝效果的平衡統一。

　　抗菌（jun1）氣體的生成（chéng）速率和滲透速（sù）率關係。對於另一部（bù）分釋放型抗菌包（bāo）裝，則是（shì）采用將氣體發生劑封裝在（zài）獨立（lì）小袋中，再將其置入食品包（bāo）裝（zhuāng）中從（cóng）而製成抗菌包裝，通過氣體發生劑自行揮發或與水（shuǐ）蒸氣反應緩（huǎn）慢釋放出抗菌氣體（tǐ），實現殺菌目的。這一過程中，抗菌氣體以恰當的速度“緩慢釋放”是決定抗菌效果持續性的關鍵點，其根源在於水蒸氣滲入（rù）抗菌劑（jì）包裝材料的（de）速率（lǜ）以及該氣（qì）體滲透出抗菌劑包裝材料的速率。以乙醇氣體為例（lì），筆者利用MD传媒视频包（bāo）裝安全中心的OR2/410有機氣體透過率測試係（xì）統和W3/060水（shuǐ）蒸氣透過率測試係（xì）統對PC、AL、PET、PE四種材料測（cè）試了乙醇氣體和水蒸氣的透過率，結果見表（biǎo）1。

表1 四種包裝材料乙醇和水蒸氣透過率數據

　　通過上述測試數據不難發現，每種材料的水蒸（zhēng）氣透過率和乙醇透過率有很大的差別，據此可以作為研究抗（kàng）菌氣體產生、滲透、擴散速率的變化規律的數據基礎。此外，表中數據綜合反映了彼此之間阻隔性（xìng）的差異趨勢基本是一致的（de），因（yīn）此可以簡單（dān）用材料的水蒸（zhēng）氣阻隔（gé）性來大致估測材料的有機氣體阻隔性。但是有機氣體的種類以及材料的特性（xìng）都會對最終數（shù）據產生影響。因此，這種估（gū）測方法所產生的誤差將成為抗（kàng）菌包裝（zhuāng）係統失效的一個重要因素，需慎重（chóng）對待。

　　抗菌（jun1）氣體濃度的控製。氣體濃度的（de）控製主要與氣體發生劑（jì）的產（chǎn）生（shēng）速率和（hé）滲透速率有關（guān），不同種類的抗（kàng）菌氣體在滅菌時需（xū）要的濃度各有不同。例如，采用乙醇滅菌，低水分（fèn）活度的食品需要2%-4%質量分數的（de）較低濃度的乙醇抑菌即可，而高水分活度的食（shí）品（pǐn）則需要乙醇用量為0.002-0.004mL/cm²。應盡量避免（miǎn）采（cǎi）用（yòng）過高濃度的乙醇氣體抑菌，以免影響（xiǎng）食品的天然風味。對於二氧化氯氣體來說，若濃度小於50mg/m³，基本上無明顯的殺菌作用，若濃度高於10%則（zé）會有爆炸的危險。因此，有效的控製抗菌（jun1）氣體生成量和滲透量既能（néng）保證殺菌效果（guǒ），又能保證食（shí）品和周圍環境的安全性。

　　抗菌氣體對環境的安全問（wèn）題。雖然在抗菌包裝體係中使用的抗（kàng）菌氣體如乙醇、二氧化氯等（děng）多為低濃度，但仍不能（néng）忽視其自身易燃易爆的危險（xiǎn）性。因而，無論抗菌劑與外包裝材料采用何種結（jié）合方式，還需要考慮（lǜ）抗菌氣體對外包裝材料的（de）滲透性，以避免因抗菌氣體滲透出包裝係統帶來的安全風險，同時也減少（shǎo）了抗（kàng）菌包裝係統失效（xiào）的幾（jǐ）率（lǜ）。

總結

　　抗（kàng）菌，一（yī）直是食品防腐工程的重點。在食品滅菌技術相當（dāng）成熟的今天，采用抗菌包裝（zhuāng）與之結合，能獲得更（gèng）好的抗菌效（xiào）果。在抗菌包裝的諸多種類中，釋放型抗菌（jun1）包（bāo）裝（zhuāng）較其他方式殺菌更徹底，但因尚處於起步階段（duàn），在抗菌氣體生成速（sù）率、對包材的滲透速率，氣體濃度和安全性方麵仍需深入研究，為釋放型抗菌包裝（zhuāng）開拓更寬廣的發展空間。