抗氧化活性包装

（来源：食品研发与生产   2021-02-28）

　　食品活性包装是指具有脱氧、抗菌、除味、保香等附加功能的食品包装，是当前食品包装领域研究的重点。其中，具有脱氧功能的活性包装被称为抗氧化活性包装（以下简称抗氧化包装），可通过将抗氧化活性剂以衬垫、涂层或直接添加至基体中等方式延缓食品中蛋白质和脂质的氧化，进而改善食品品质，延长其货架期。

　　根据活性剂的作用方式可将抗氧化包装分为吸收型抗氧化包装和释放型抗氧化包装。

　　释放型抗氧化包装

　　释放型抗氧化包装是将抗氧化剂包埋在包装基体中或固定在其表面，抗氧化剂在基体中迁移并释放到食品或包装顶隙中，通过淬灭自由基和单线态氧、螯合金属离子或中断过氧化物的形成来防止食品氧化。根据抗氧化剂的亲和性可将其分为水溶性和脂溶性抗氧化剂。

　　其中，水溶性抗氧化剂包括酚类化合物。酚类化合物在抗氧化包装中的应用常以植物提取物形式添加到包装基体中，多种酚类物质协同作用使抗氧化效果更加明显。含有多种酚类物质的提取物制成的抗氧化包装还被用于腊肠、油脂等食品的储存。

　　水溶性抗氧化剂还包括抗氧化肽。抗氧化肽因具有清除自由基、提供氢离子、螯合金属离子等作用，被广泛应用于食品抗氧化领域。其抗氧化活性与分子量、氨基酸组成及侧链基团相关，通常短肽或当肽链中存在酪氨酸、色氨酸、蛋氨酸、赖氨酸和组氨酸时其抗氧化活性较高，芳香残基或巯基可为自由基提供电子从而将其清除，脂肪烃侧链可与多不饱和脂肪酸作用抑制脂质过氧化反应。

　　常用于抗氧化包装的抗氧化肽属于外源性天然抗氧化肽，需从目标蛋白质中水解得到，但过程中可能存在促氧化剂，因此使用前需进一步纯化。

　　脂溶性抗氧化剂包括槲皮素。槲皮素作为黄酮类化合物中最有效的酚类化合物，常以糖基化形式存在于植物中。槲皮素中的双键和羟基能够有效清除自由基，并将Fe³⁺还原成Fe²⁺。

　　脂溶性抗氧化剂还包括植物精油。植物精油是一类含有单萜、脂、醛、酮等多种成分且具有特殊气味的抗氧化剂。其抗氧化活性来源于内部的酚类物质和黄酮类物质，在抗氧化包装领域可单独使用或与其他活性物质联用，在抗氧化的同时还可降低包装基体的水蒸气和氧气透过率。

　　吸收型抗氧化包装

　　吸收型抗氧化包装与释放型抗氧化包装不同，主要是通过在包装内部以小袋或衬垫的形式封装氧气清除剂（又称除氧剂）。氧气清除剂可以通过生物（酶）或化学的方式与游离氧分子反应清除氧气，进而抑制自由基反应的链引发过程。食品抗氧化活性包装中常用的氧气清除剂包括无机类氧气清除剂和有机类氧气清除剂。

　　无机类氧气清除剂中包括金属基氧气清除剂，铁质清除剂是最常用的金属基氧气清除剂。另外，一些铂族金属如铂和钯也适用于食品抗氧化包装领域，这类金属基氧气清除剂不仅毒性低，而且可以作为催化剂将氢和氧转化为水分子。研究结果表明，含钯催化体系的除氧包装可以清除腌制火腿顶隙中的氧气，减缓色素的氧化。

　　无机类氧气清除剂中还包括纳米基氧气清除剂。将金属除氧剂处理到纳米级别可增大其在包装基体中的表面积，增加除氧效率。纳米铁颗粒是通过还原铁离子溶液中的Fe²⁺或Fe³⁺而制得的，同时其表面的氧化铁薄层会提高抗氧化能力。此外，纳米氧化锌颗粒在活性包装中也可以发挥良好的除氧作用。除金属或金属氧化物的纳米颗粒外，纳米黏土（如蒙脱土）和生物基聚合物纳米颗粒（如壳聚糖、聚乳酸）等也都被用作吸收型抗氧化包装的除氧剂。

　　有机类氧气清除剂包括α-生育酚。α-生育酚是维生素E中生物活性最强的生育酚异构体，可以通过捕捉自由基来淬灭自由基链式反应，达到抗氧化作用。氧分子在一些过渡金属如铜、锰和钴等的催化下活化生成的单线态氧能够与α-生育酚发生不可逆反应，抑制自由基链引发反应的进行，生成生育酚氢过氧二烯酮、生育酚醌和奎宁环氧化物。此外,α-生育酚可以提供氢原子来清除脂质自由基，同时生成产物可以进一步防止脂质氧化。

　　有机类氧气清除剂中还包括抗坏血酸。抗坏血酸是食品抗氧化领域应用较为广泛的氧气清除剂。抗坏血酸可以与铜、铁等金属形成络合物，该络合物通过与氧气反应生成脱氢抗坏血酸达到除氧目的，抗坏血酸的除氧速率随络合物形成速率的增加而增加，同时氧气浓度、pH值和水分活度也影响抗坏血酸的除氧能力。

　　酶也是有机类氧气清除剂中的一种。用于抗氧化活性包装中的酶类氧气清除剂通常是在食品中的一些特定物质存在下与氧气发生酶促反应达到除氧的效果。此类除氧剂以葡萄糖氧化酶（GOx）和过氧化氢酶（Cat）联用为主，并广泛用于冷藏食品的保鲜。GOx在氧与水存在的条件下催化葡萄糖形成D-葡萄糖酸与葡萄糖酸并生成过氧化氢，而Cat会除去过氧化氢使葡萄糖氧化反应持续进行，以清除氧气。

　　吸收型抗氧化包装还包括微生物氧气清除系统。某些微生物由于其体内含有超氧化物歧化酶（SOD）、Cat和过氧化物酶（POD）等抗氧化酶，以及活细胞中的低分子量抗氧化剂如谷胱甘肽等，具有很强的自由基清除能力，可抵抗外界氧气胁迫。此外，此类微生物还可通过氧化应激反应或呼吸作用清除氧气。目前，放线菌、细菌、蓝绿藻、真菌、地衣和蘑菇等都可作为生物氧气清除剂，但在食品中的应用较少，还需进一步研究。

　　就目前现状而言，未来抗氧化活性包装的研究可能出现以下几种趋势：明确金属基纳米抗氧化包装中纳米颗粒的安全添加量；利用纳米载体负载除氧微生物或利用静电纺丝技术将其包埋以保持其活性和稳定性；将抗氧化活性包装技术通过与温感材料、光感材料等结合提高其安全性与敏感性，以拓展抗氧化包装的应用范围；控制精油的添加量并致力于探究精油风味物质对被包装食品风味的影响；致力于绿色生物基体与抗氧化活性剂的复配与开发。