食品智能包裝技術盤點與發展趨勢

 

刊登日期:2018/12/5
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食品智能包裝逐漸備受重視,其應用在肉品產業領域的技術正蓬勃發展中,包含感測器、指示標籤、無線識頻標籤等。然而對於實際在食品包裝上的應用與技術商品化,仍有諸多挑戰須克服。
 
本文將從以下大綱,說明目前食品智能包裝的技術及發展趨勢。
‧食品智慧包裝技術興起
‧活性包裝與智能包裝
‧國內外智能包裝技術發展
‧感測技術在肉品產業上的應用發展
‧肉品產業中的智能包裝技術應用
‧食品智能包裝技術商品近況
 1. 時間-溫度指示標籤(TTI)
 2. 微生物辨識指示標籤
‧國內食品智能包裝技術發展
 
【內文精選】
國內外智能包裝技術發展
以技術區分,智能包裝還可細分為感測器(Sensor)、無線識頻標籤(RFID)、指示標籤(Indicator)。目前這三部分都有不少相關的技術或研究發表,但實際應用在商業食品包裝上卻仍是少數。這主要是因為智能包裝需尋求更低成本、更簡便的技術,以及能讓消費者和生產者接受的情境應用,加上國情法規宣導等因素配合,才能真正打開智慧包裝的市場。
 
目前最實際能應用於食品智能包裝的技術以Indicator為主,也有少數商品已經實際應用了。這類的產品主要是一些小標籤,以肉眼可見的顏色變化技術為主,現今的應用幾乎都是時間-溫度指示標籤(Time-Temperature Indicator; TTI),主要監控運送貯存過程中溫度和時間變化對內容物的影響,其他還有蔬果新鮮度的指示標籤、酸鹼度變化標籤等。而對微生物檢測來說,多是利用其代謝次產物作為檢測標的,或是利用抗體技術來偵測,也有仰賴化學性的染劑進行呈色反應,或是利用生化反應產生的顏色變化來判斷微生物滋生的情況。有些Indicator甚至會結合感測器的檢測技術,如電子鼻或陣列感測器,對於實際商品化應用,仍稍嫌複雜。目前幾乎沒有成功商品化的微生物檢測標籤的產品,這主要受限於消費者接受度、製作成本、生產者的意願配合、國情法規等。以實際需求分析,食品智能包裝技術將朝向簡單、快速、專一、定性/定量、安全、低成本發展,才有機會成為商品化產品(圖一)。
 
圖一、食品智能包裝技術發展需求
圖一、食品智能包裝技術發展需求
 
感測技術在肉品產業上的應用發展
應用於肉品上的感測器最主要的技術之一是電子鼻(Electronic Nose; E-nose),主要偵測評估肉品品質最重要的因子—氣味。這些被封存在包裝中的肉品產生的氣體組成,主要為生物性胺(Biogenic Amines),例如Tyramine、Tryptamine、Putrescine、Cadaverine等。而傳統上最常被作為檢測標的則是檢測總揮發性鹽基態氮(Total Volatile Basic Nitrogen; TVBN),TVBN主要是微生物在食品上滋生所生成的產物所致,因此被視為重要的肉品品質指標之一。儘管如此,目前的電子鼻技術多是應用在食品安全相關的實驗室中,主要在於整體的操作和處理的時間較麻煩,不適合實際食品貨架上即時監控。
 
食品智能包裝技術商品近況
目前最成功且真正應用於食品包裝的技術為指示標籤(Indicator),Indicator可定義為:一種系統,藉由改變某種特性,例如顏色變化,提供有關某種物質的生成與否,或是提供兩種物質之間相互作用的程度,便可稱作Indicator。其和感測器技術相比最大的不同處為:Indicator不具有接受器和轉換器來把訊號進行轉換,而是用肉眼直接判斷結果。目前最主要的商品化產品為TTI、氣體和新鮮度指示標籤(表一),此外還有類似生物感測器原理的生物性辨識條碼商品,以下將列舉介紹幾種重要的商品化技術。
 
國內食品智能包裝技術發展
工研院生醫所與材化所共同開發食品智慧包材技術,由生醫所發展智能指示標籤的部分。其中之一主要是以微生物普遍都存在的特有酵素為主要設計標的。依據此種特性,設計特殊胜肽(Peptide),利用胜肽將奈米顆粒互相交聯,形成一團聚形態,並同時置於一紙基底材質(Paper-based Material)上完成反應,磁性粒子本身的黑色和紙基底的白色可形成明顯對比,肉眼容易判斷(圖四)。其二是利用奈米金粒子聚集分散會造成肉眼可辨識顏色上的差異.......以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
圖四、簡易呈色感測試片概念
圖四、簡易呈色感測試片概念
 
作者:劉振凰/工研院生醫所
★本文節錄自「工業材料雜誌」384期,更多資料請見下方附檔。

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