抗菌包裝技術及檢測重點

　　傳統的食品抗菌、防腐方法是在其中添加防腐劑，但是這一方法存在幾個顯著的問題。第一，防腐劑的添加對食品安全的影響。有些防腐劑雖然已經使用多年，但隨著研究的深入也逐漸暴露出安全隱患，例如目前廣泛使用的防腐劑苯甲酸在最近幾年也陸續出現了積蘊中毒現象的報道。第二，是消費者對防腐劑的接受程度，雖然防腐劑應用廣泛，但不含防腐劑的食品仍是消費者的首選。第三，由於防腐劑添加在食物內，要釋放到食品表面並發揮抗菌、防腐功效需要一段時間（時間長短與防腐劑的添加量有關），因此即使食品中添加了防腐劑，對外界保存環境仍然有較高要求。

　　抗菌包裝的抗菌原理與防腐劑不同，其抗菌性能是通過在包裝材料內部或者表面添加抗菌劑來實現的，基本上不會向食品內部遷移抗菌成分，讓食品更加安全，因此抗菌包裝的推出為降低防腐劑的用量提供了途徑，可以單獨使用，也可以配合食品防腐劑一起使用。

　　抗菌包裝在應用時並不要求能迅速殺滅有害微生物，而是側重於在長期的使用過程中抑制它們的生長和繁殖，以達到保護食品的目的。要達到這一目的需要在抗菌包裝系統設計中通過可控釋放技術以最恰當速度緩慢“釋放”抗菌劑，使之與目標微生物的生長動力學相匹配。抗菌劑是抗菌包裝系統的核心，而且對任意一種微生物，抗菌劑都有它自己特定的抗菌活性，應根據對目標微生物的活性來選擇抗菌劑。適用於食品包裝的抗菌化學物質有有機酸鹽、亞硫酸、亞硝酸、抗生素和乙醇等，主要分為固態型、溶質型和氣態型3類。與固態型和溶質型化學抗菌劑相比，氣態型抗菌劑具有明顯的優點，它們能夠蒸發而滲透進包裝內非氣態抗菌劑到達不了的空間，滅菌范圍更全面，而且抗菌劑位於頂部空間，不和食品直接接觸，使得抗菌劑不易擴散進入食品中，從而保障食品的安全衛生。

　　抗菌包裝材料的性質會直接影響包裝內的環境，從而會對抗菌效果產生影響。抗菌劑的親水性往往好於薄膜材料，而且抗菌劑會填滿材料內部的孔隙，所以抗菌劑的添加通常會對材料的抗拉伸強度、破裂強度和韌性等機械加工性能以及氣體透過性、水蒸氣透過性、水分吸收性、耐油性和光澤度等帶來細微的變化。有些抗菌劑功效的發揮與包裝材料的性質聯系非常密切，例如利用抗氧化劑在包裝內創造一種無氧氣氛用以限制霉菌生長引起的腐敗，就對包裝材料的阻隔性提出了很高的要求。而氣態型抗菌劑在使用時除了需要考慮包裝材料的阻氧性和阻水性，還需要考慮氣態型抗菌劑自身對包裝材料的滲透性，例如乙醇袋就需要考慮頂隙中的乙醇氣體對包裝材料的滲透性，需要進行包裝材料的乙醇透過性檢測以避免出現由於乙醇氣體滲出包裝而導致的抗菌包裝系統失效。

　　抗菌劑對材料的影響與抗菌劑的添加量和種類都有關系，因此對抗菌包裝材料應進行完善、綜合的性能檢測，避免材料的強度下降而導致損失。然而對於使用氣態型抗菌劑的抗菌包裝來講，還需要特別關注抗菌氣體對包裝材料的滲透性檢測。

　　像二氧化氯、臭氧這類在高濃度時存在易燃、易爆或有毒危險的氣體，可以用常規氣體透過率檢測法中的壓差法檢測氣體透過率，但需要定制設備並針對檢測氣體的性質做出結構調整，Labthink已為多家客戶提供了用於特殊氣體透過性測試的壓差法設備定制服務。而像乙醇這樣的有機蒸汽，由於這類氣體可使樣品薄膜出現溶脹，進而使其阻隔性發生顯著改變，因此有機氣體透過率的檢測方法與無機氣體存在很大不同，目前世界各國對該領域的研究都還處於發展階段。Labthink蘭光最新開發的 PERME^TM OR2/410 有機氣體透過率測試系統采用均衡法檢測樣品的有機氣體透過率，該儀器具有專利結構設計，主要由滲透腔、有機氣體發生裝置、定時采樣閥、分離室、FID火焰離子化檢測器等構成，操作簡單，是當前自動化程度最高的有機氣體透過率檢測裝置。

圖1  PERME^TM OR2/410 有機氣體透過率測試系統

　　目前蘭光實驗室已經完成了乙醇、丙酮、甲苯等有機物對幾種常見軟包裝薄膜的透過率檢測，部分數據可見表1。

表1. 常見材料的乙醇透過率

　　將以上幾種材料的乙醇透過率與氧氣透過率和水蒸氣透過率進行比較不難看出有機氣體的透過率不存在與氧氣透過率和水蒸氣透過率一致或接近的規律。雖然材料本身的阻隔性依舊是有機氣體透過性的決定因素，但是有機物的種類以及材料的特性都會對最終數據產生影響。因此，通過材料的常規氣體透過率或者水蒸氣透過率來推測材料的有機氣體滲透特性所導致的誤差將成為抗菌包裝系統失效的一個重要因素。

　　隨著包裝要求的提高以及對食品安全的關注，抗菌包裝已經越來越多的應用於各類食品中。然而抗菌包裝並不是抗菌與包裝的簡單結合，兩種功能存在相互影響和相互制約，要在兩者間找到一個最恰當的平衡點必須借助材料檢測。隨著檢測技術的進步，越來越多的檢測項目已經完成了由定性檢測到定量檢測的飛躍，這些檢測技術的發展也最終會推進抗菌包裝的發展和進步。