魏風軍專欄：包裝行業觀察 活性包裝技術國外研發熱點與前沿概覽

魏風軍 陳芳飛

活性包裝是一種新型包裝技術，為了使包裝袋內維持適合于鮮果蔬菜貯藏保鮮的適宜氣體環境，可以向包裝袋內加入各種氣體吸收劑和釋放劑以除去包裝內過多的CO2、乙烯及水氣而及時補充O2。目前，科學家已研究出一系列活性包裝技術，一些可以顯示食品是否變質，一些則可以延長包裝食品的保質期，這些技術對保障消費者安全具有重大作用。在食品包裝領域，活性包裝憑借保質期長、環境友好性及安全性等方面相對于傳統包裝都有極大改善，具有巨大的市場潛力。國際上對活性包裝的研究可追溯到20世紀60年代，在日本問世以后活性包裝技術就受到極大重視，目前活性包裝技術在日本、北美、歐洲和澳大利亞等發達國家已使用多年，其中活性包裝技術的先行者日本的研究成果最多，近些年歐美市場在該領域也取得重大進展?？偟脕碚f，活性包裝技術在國內外已有較多研究成果。本文結合科學知識圖譜與可視化技術，以文獻數據為基礎，對近20年活性包裝技術國外研發熱點與前沿進行闡述，希冀對國內從事活性包裝技術的研發人員有所裨益。

國內外活性包裝技術的當前研究現狀

活性包裝的發展可追溯到20世紀70年代，這一概念首先被引入日本市場，經過數十年的研究發展，當前活性包裝技術在國外已有較多研究成果，D.Granda-Restrepo團隊開發出了一種復合膜，在復合膜內加入一定量的氧氣去除劑可有效地保存奶粉中的維生素成分，從而有效地延長食品的保質期。法國研發出一種名為Verifrais的氣調包裝，目前被廣泛應用于肉制品包裝中，可以在肉分泌出大量液體時，增加氧氣的吸收并產生CO2，保持整個包裝完好。C.Gomes等研發了一種被水蒸氣激活后即可發揮作用的夾有鐵系脫氧劑層壓的包裝材料，這種材料十分有利于干酪的保存。國際上發表的關于活性包裝的第一篇文獻可追溯到1991年美國密歇根大學的ANSBACHER，R在期刊《CONTRACEPTION》發表的《INTERCHANGEABILITY OF LOW-DOSE ORAL-CONTRACEPTIVES-ARE CURRENT BIOEQUIVALENT TESTING MEASURES ADEQUATE TO ENSURE THERAPEUTIC EQUIVALENCY》一文，文獻說明了目前食品藥品監督管理局對非專利口服避孕藥和包裝之間生物利用度的差異性評估不足，從而難以確保治療等效性。其評估準則沒有考慮到那些血液中的活性成分水平遠遠超出可接受范圍的婦女。由于類固醇的治療范圍狹窄，這些婦女可能會懷孕或增加出血的發生率。這是將口服避孕藥列入關鍵藥物類別的擬議原因之一，在這些藥物類別中，不允許產品進行非專利替代。此后活性包裝領域得到進一步發展，發表文獻也越來越多。2002年Quintavalla，S和Vicini，L在期刊《MEAT SCIENCE》發表的《Antimicrobial food packaging in meat industry》一文中闡述了抗菌包裝的包裝概念， 抗菌包裝被認為是一項極具挑戰性的技術，對延長肉類產品的保質期和食品安全有極大作用。使用抗菌物質可以控制微生物的數量，并能針對特定微生物提高食品安全性和食品質量。許多類別的抗菌化合物已在薄膜中進行了評估，包括合成聚合物和食用薄膜，有機酸及其鹽類、酶、細菌素以及各種化合物，如三氯甲烷、銀沸石和殺菌劑。這篇文獻綜述了一些抗菌包裝系統的特點，還對歐盟抗菌包裝的監管狀況進行了審查。

國內雖然在活性包裝研究領域起步較晚，但發現較快，我國開發的活性包裝系統在控制CO2含量、去除O2、控制水分和濕度、脫除乙烯、抗菌可食性包裝材料研究等方面已經取得了一定的研究成果。如2018年唐川在期刊《Science and Technology of Food Industry》發表的《超臨界溶液浸漬法及其在食品活性包裝材料中的應用研究進展》一文較系統地闡述了超臨界溶液浸漬技術（supercritical solution impregnation，SSI）的機理，介紹了超臨界溶液浸漬過程中各組分之間的相互作用、超臨界溶液浸漬技術的流程，最后結合國內外對超臨界溶液浸漬技術的研究，對超臨界溶液浸漬技術在制備食品活性包裝材料的研究重點進行展望。殷誠、黃崇杏、黃興強和張霖雲在期刊《Food Research and Development》發表的《可食涂膜在鮮切果蔬包裝上的研究進展》一文，通過對國內外鮮切果蔬包裝的研究現狀和研究成果的分析，總結了果蔬保鮮方法以及可食涂膜的研究進展，以期為研究鮮切果蔬可食涂膜材料提供科學依據。

綜合以上，我國活性包裝研究總體發展迅速，但現在我國活性包裝技術還存在一些問題，例如成本高昂、人力和物力消耗大、許多活性包裝技術仍在實驗階段以及對設備要求嚴格等，除了提高包裝技術外，環境保護和可持續發展等因素也要兼顧到，因此我國要加大力度發展可食性和可降解性包裝材料。雖然我國活性包裝技術在商品包裝市場上尚未普及，但是總得來說，該領域正朝著更加健康、高效、方便、廉價等方面發展，未來我國活性發展應用必然成為食品領域的一大亮點趨勢。

國外活性包裝技術的研究進展、機構與研究熱點

筆者對近20年來活性包裝技術的相關研究文獻進行了梳理與分析，結果發現，從圖1可以看出，2000～2006年國際活性包裝學術研究處于萌芽階段，年均文獻發表量很少，幾乎都低于20篇，說明此時該領域并沒有引起學術界的廣泛關注，只有個別機構的少數學者開展基礎性研究。2007～2011年活性包裝研究逐漸升溫但總體進展緩慢，在這一階段，年均發文量穩定在40篇左右，雖然這個階段發展不是特別快，但相對而言，發文量處于較高水平，意味著有較穩定的科研機構和學者長期開始關注活性包裝研究領域，有助于國際活性包裝研究領域學術群體或流派的形成。

據筆者統計，所分析的1278篇論文共涉及1176個研究機構（此統計不區分研究機構的排名）。表1為國際活性包裝研究領域發文量（篇）13篇及以上的研究機構。

表1為按發文量（篇）降序排列的研究機構及各研究機構發文量（篇）占總發文量（篇）的百分比。從表1可知，國際食品活性包裝研究領域排名前17位的機構分別是西班牙國家研究委員會（CSIC）（55篇）， 薩拉戈薩大學（UNIV ZARAGOZA）（46篇）， 福賈大學（UNIV FOGGIA）（36篇）， 威克莎大學（UNIV FED VICOSA）（21篇）， 薩勒諾大學（UNIV SALERNO）（20篇）， 圣地亞哥大學（UNIV SANTIAGO DE COMPOSTELA）（20篇），國際航空運輸協會（IATA CSIC）（19篇）， 馬薩諸塞州國際航空運輸協會（UNIV MASSACHUSETTS）（19篇）， 米蘭大學（UNIV MILAN）（19篇）， 北卡羅來納（CNR）（18篇）， 伊斯蘭阿扎德大學 （ISLAMIC AZAD UNIV）（17篇）， 密歇根州立大學（MICHIGAN STATE UNIV）（16篇）， 那不勒斯費德里科大學（UNIV NAPLES FEDERICO II）（16篇）， 塞維利亞大學（UNIV SEVILLE）（16篇）， ITENE（15篇），南里奧格蘭德大學（UNIV FED RIO GRANDE DO SUL）（15篇）等17個機構。這17所研究機構是國際活性包裝研究領域的主要研究陣地。其中薩勒諾大學（UNIV SALERNO）和圣地亞哥大學（UNIV SANTIAGO DE COMPOSTELA）并列，國際航空運輸協會（IATA CSIC）、馬薩諸塞州國際航空運輸協會（UNIV MASSACHUSETTS）和米蘭大學（UNIV MILAN）并列，伊斯蘭阿扎德大學（ISLAMIC AZAD UNIV）和巴倫西亞大學（UNIV VALENCIA）并列，密歇根州立大學（MICHIGAN STATE UNIV）， 那不勒斯費德里科大學（UNIV NAPLES FEDERICO II）和塞維利亞大學（UNIV SEVILLE）并列。

上述進展顯示國外在活性包裝技術領域各家研究機構做了很多? 研究。

上述圖2、圖3表明，“acid（酸）”是國際活性包裝研究領域出現頻次最高的高頻關鍵詞，同時結合后續高頻關鍵詞“alpha tocopherol（a-生育酚）”“active film（活性薄膜）”“antibacterial（抗菌劑）”“antimicrobial（抗菌劑）”“agent（藥劑）”“adsorption（吸附）”可知，國際活性包裝研究領域重點活性包裝的抗菌作用，由于活性包裝大部分應用于食品領域，擁有抗菌性能的活性包裝可以提高食品的保質期，食品包裝用的抗菌劑，是能用于食品添加的防腐劑和經監管部門批準的允許用于食品接觸的抗菌劑。另外，在研究開發抗菌包裝產品時，根據包裝體系來篩選薄膜所用的基材和抗菌劑，是十分重要的，所以與活性包裝相關的活性薄膜也是國際活性包裝領域的研究熱點，例如α-生育酚的加入致使新化學鍵的建立和結晶度的降低對殼聚糖基薄膜的化學結構有影響。并且有研究結果表明，α-生育酚能成功地添加到殼聚糖薄膜中，提高食品的最終質量和保質期。

圖4顯示了2000～2018年國際活性包裝的高頻突現詞，包括：antioxidant（抗氧化劑）、bacteriocin（細菌素）、antimicrobial packaging（抗菌包裝）、bacteria（細菌）、antimicrobialactivity（抗菌性）、antibacterial activity（抗菌活性）、alpha tocopherol（a-生育酚）、agent（藥劑）、active film（活性薄膜）等。將這些研究前沿與圖2的研究熱點比較可知，antioxidant（抗氧化劑）、antimicrobial packaging（抗菌包裝）、alpha tocopherol（a-生育酚）、agent（藥劑）、active film（活性薄膜）不僅是該領域的研究熱點，同時也是揭示活性包裝新知識理論的研究前沿，尤其是抗氧化劑、抗菌包裝、a-生育酚等高頻突現詞引領者國際活性包裝潮流，開啟了該研究領域的新一輪議題。

總體來說，活性包裝研究前沿與該領域研究熱點具有一定的一致性，主要側重抗氧化與抗菌包裝、活性薄膜、各類藥劑以及a-生育酚等方面的研究，說明活性包裝這一新進包裝技術近年來研究主題變化不大。

結束語

綜上所述，活性包裝是適應當今社會發展趨勢、迎合消費者需求的絕佳包裝技術，國內外都在活性包裝技術領域作出了很多研究，盡管傳統食品包裝技術仍在廣泛使用，但食品包裝工業的未來無疑將屬于活性包裝等創新性包裝技術。然而就目前而言，活性包裝仍存在一些研發方面的問題，要想取得商業上的成功必須依賴于不斷改進的生產技術、愈加高效的運作機制，將活性包裝技術推向更廣闊的未來。基于此，活性包裝技術還需要更多的研究與實驗以演繹來自各個層面的食品需求。

作者單位：河南科技大學包裝工程系

責任編輯：王蕾 wl@cprint.cn