每位食品科学家和食品技术专家在教育中接受的常识是随着时间的推移,食品会失去原有的品质,而包装的作用就是延缓这一变化。至少,食品腐败会导致浪费;最糟糕的是,它会引发疾病或带来死亡。因此,食品行业的主要目标是食品保存和维护食品安全。食品专业人士正努力实现这目标,并应为之感到骄傲,实现这些目标的方法并不完美,而且永远不会完美的。但是食品行业不断尝试,为此,一个新时代已经到来:不仅仅消除食品腐败,并且能准确识别食品腐败。
感官观察、湿法化学和微生物法是目前为止主要选择的检测方法,但每种方法都有其时间和精度的局限性。当消费者健康成为决定性因素时,及时性和准确性是不可或缺的。当然,对食物浪费的关注是一个必然的结果,这不仅仅是出于经济方面的考虑,同时也是出于养活日益增长的人口的考虑。在食物短缺的地区,对食品安全而言,预测和警示食品变质的能力很重要。
预期信息
多年以来,可直接替代测量食品微生物和生化安全的智能包装一直在不断的进行研究。至少从20世纪60年代起,时间-温度集成电路(TTI)就得到了广泛应用,但是因为成本、准确性和无法解释又很少应用。包装表面的时间和温度能真实反映内容物的质量状态吗?TTIs不能提供微生物状态检测,但是TTI标签上的比色变化将继续被当成指标直到精密的深度探测器(用于食品从加工到分销过程中的温度检测)被商业化。
TTIs的盟友是嵌入到食品包装中的欧洲计算机芯片,可用于预测内容物的过期时间。这些设备在欧洲用于替代印刷的保质期,从而抵抗食物浪费,并声称可传送信息至手机来提醒消费者某种食物正接近安全消费截止期。因为这些芯片成本昂贵,它们可能被GS1 DataBar™技术取代,这是一个无处不在的通用产品代码的延伸,因其大大提高了可存储和传输的数据量而变得有价值。通过预测产品货架期的到期时间,这些GS1 DataBar信号可通过提示分销渠道成员将敏感产品移至前排立即销售或消费而自动采取措施。这些代码是结束购物浪费(End Grocery Waste)项目(www.endgrocerywaste.com)的一部分,尽管它的主要目的是经济上的,但是这些信息也同样适用于作为即将变质的警示。
挥发性有机腐败化合物探测器
美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室开发了用于有选择地检测特定化合物的分子印迹聚合物。聚合物是由配体构筑,含有与目标分子形状相匹配的腔体,可以纳入并与之形成预聚混合物。混合物可在适当的位置聚合目标分子。聚合后,目标分子被转移,离开与之形状相似的腔体。实验室已经开发出具有选择性亲和生物胺(蛋白质腐败终产物)功能的聚合物传感器,当接触产品腐败终产物如尸胺或组胺时会改变颜色。
位于巴尔的摩的美国马里兰大学先进传感器技术中心发表了一份研究报告,描述了一个包装传感器样品,可通过胺(即鲭毒素组胺)检测来确定海鲜的变质程度。这项新的指标基于非酶胺改性/检测化学之上。该装置被描述为一个在包装之前贴于海鲜上的圆薄片。若胺存在,一种稳定的染料会分散到薄片表面。因为腐败变质,颜色与感官变化相互关联。虽然设计的初衷是检测海鲜变质,但据报道此项技术也可应用于其它食品。
据报道,莱斯大学和麻省理工学院的一个小组制造了一种由光子细胞组成的模内标签,如果食品中存在腐败变质成分,这种光子细胞就会改变颜色。聚合物与一种单一自组的介质材料组合在一起,这种材料会根据其检测亲水分子(即胺)的能力来改变颜色。材料的厚度为纳米级,能够覆盖大面积的包装结构,是由疏水聚苯乙烯和亲水性聚乙烯吡啶纳米层构成的。
塔夫斯大学开发了一个由净化丝底物(purified silk substrate)制作带有嵌入式金制天线的薄层可食用装置,这种净化丝底物对食物变质的化合物非常敏感。传感器检测到底物的变化并产生能被智能手机读取的电磁信号。传感器的结构是丝质的并且可以食用,黄金的量和糖果店所用黄金金箔一样。
群体感应是一个相对较新的技术,据称它能够感应到微生物生长区域的生化活动。群体感应涉及到大量的微生物,这些微生物间通过各自的生化特性进行相互的交流,这种方式与成群的鸟或鱼相同。其他大多数腐败探测器是对贫乏的微生物种群近期的活动产生响应,与此不同的是,群体感应似乎可以预测进一步微生物的生化活动,从而使运营商能够采取行动来消除腐败的反应。这种技术可以用于处理由于微生物增长而导致的腐败。
比利时的Ghent和Radboud大学合作的IWT是正在研发的一种检查包,它可以检测和识别食品在变质过程中释放的挥发性化合物。挥发物与敏感的包装涂料反应从而改变折射率,并被红外设备感知。反射的辐射据说能够定性定量挥发物的成分和浓度。与大多数的腐败探测器相同,这个探测器的最初目标是肉类和海鲜。
电子鼻知道
瓦赫宁根大学正在开发一种内置的鼻子来检测海鲜中的有害化合物并传递信息。挥发性化合物溶解在传感器里的水中,传感器测量pH值、酸度、电导率和胺。现在的目标是开发一个可以被纳入包装结构中的芯片,并且可以被RFID读取设备读取并传输到智能手机。南卡罗来纳大学的John Lavigne正在研究对生物胺产生响应的聚合物传感器。报道称这种技术能够识别22个不同的变质胺,准确率达到97%。
来自斯坦福大学的一种传感器,适用于DNA骨干上的序列oligodeoxyfluoriside荧光素,当存在微生物腐败导致的挥发物(胺、硫化合物等)时它会对紫外激发信号做出反应。这类化合物可以印在包装表面作为视觉信号源或被智能手机读取。
评论