Advances in Active Packaging and Cold Sterilization Technologies for Chilled Meat Preservation
冒雅妍, 赵雪, 徐幸莲. 活性包装及冷杀菌技术在冷鲜肉保鲜中的应用研究进展[J]. 肉类研究, 2026, 40(4): 76-87.DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250513-140. http://www.rlyj.net.cn
MAO Yayan, ZHAO Xue, XU Xinglian. Advances in active packaging and cold sterilization technologies for chilled meat preservation[J]. Meat Research, 2026, 40(4): 76-87. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250513-140. http://www.rlyj.net.cn
随着经济水平的提高，消费者对优质蛋白的需求也不断增长。肉类氨基酸组成均衡且富含锌、硒、铁、VB12和VD等微量营养素，其化学和生物价值仅次于鸡蛋蛋白，是消费者重要的营养来源[1-2]。据统计，全球年肉类消费量已达2.8亿 t，预计2050年将翻倍增长；2025年我国生鲜肉市场规模有望突破1.5万 亿元[3]。生鲜肉包括热鲜肉、冷冻肉和冷鲜肉，随着消费观念的升级与健康意识的增强，安全、卫生的冷鲜肉已成为肉类消费市场主流[4-5]。然而，冷鲜肉较高的营养价值也使其更易发生腐败变质，导致品质劣变甚至引发食品安全问题[6]。《2023年中国食物与营养发展报告》显示，2022年我国食品损耗总量达4.6亿 t，其中肉类造成的经济损失高达3 946亿 元。不仅如此，电商平台的兴起和物流的快速发展使原料及深加工产品运输链延长，这对冷鲜肉在加工、运输、贮藏环节的品质保持提出更高要求。因此，保障冷鲜肉品质对减少资源浪费、提升肉品质量具有重要现实意义。除传统低温贮藏和保鲜剂保鲜外，适当的包装和杀菌前处理技术是提高冷鲜肉质量安全的有效手段，其中新型活性包装和冷杀菌技术的开发及应用成为近年来的研究热点。因此，本文从冷鲜肉腐败变质机理出发，概述活性包装和冷杀菌技术的发展现状及未来趋势，以期为保鲜技术的开发提供理论参考。
冷鲜肉是指严格执行兽医检疫制度，宰后24 h内通过快速冷却工艺将胴体中心温度降至0～4 ℃，并在后续加工、流通及销售环节始终保持0～4 ℃条件的鲜肉产品[7]。相较于未经降温处理的热鲜肉，冷鲜肉通过快速冷却降低了微生物交叉污染风险，有效抑制致病菌生长繁殖，从而在一定程度上提升食品安全性[8]；与冷冻肉相比，冷鲜肉经历宰后成熟，肌肉组织结构完整性破坏程度小，还具有更优的食用品质，表现为持水性好、营养流失少等[9]。据统计，2019—2023年，我国鲜牛肉市场规模增幅约达36%，冷鲜猪肉市场规模也不断扩大，其消费市场呈现持续增长态势。然而，随着消费需求的增长，消费者对冷鲜肉的安全和品质提出更高要求，期望获得更为多元化的冷鲜肉产品，这使得高营养特性的冷鲜肉在生产、运输、销售等供应链环节面临由腐败变质引发的质量安全管控挑战[10]。
冷鲜肉腐败变质是多重机制协同作用的结果，主要包括微生物的生长繁殖、内源酶的催化作用及脂质和蛋白质氧化等。这些生化反应通过多种机制共同作用降低冷鲜肉在贮藏期间的新鲜度，最终导致肉品出现色泽变暗、异味形成甚至产生黏液等典型劣变特征[11]。
1.2.1 微生物生长繁殖引起的腐败变质
冷鲜肉富含蛋白质、脂肪、维生素、矿物质和微量元素，在提供优质营养的同时，也为微生物繁殖提供了理想基质。微生物引起的腐败变质包括内源性污染和外源性污染2 种。其中，内源性污染源于屠宰过程中畜禽脏器、消化道、呼吸道等部位的微生物迁移至肌肉组织；外源性污染则主要来源于加工、运输及销售等环节的外部环境接触，是导致肉品腐败变质的主要因素[10]。生产实践中，冷鲜肉在屠宰加工期间因需长时间暴露在空气中并接触各种机械设备，初始菌落总数通常达2～4（lg（CFU/g）），贮藏期间微生物进一步生长繁殖，将直接引发腐败变质。这一过程受多重因素调控：既取决于肉品固有特性（如水分活度、pH值及营养组成等）[12]，又受贮藏环境参数（如温度、湿度、氧气含量、包装方式等）显著影响[13]。乳酸菌、假单胞菌、大肠杆菌、沙门氏菌等被认为是冷鲜肉中的主要腐败菌和病原菌[14-15]，其通过分泌蛋白酶、脂肪酶等胞外酶降解肌肉中的营养物质，产生生物胺、有机酸、挥发性硫化物、醇醛类等物质，进而对冷鲜肉的感官特性产生负面影响[16]。
1.2.2 酶促反应引起的腐败变质
宰后肌肉组织中的内源酶仍保持活性，在加工与贮藏过程中对冷鲜肉品质发挥着重要功能[11]，例如，钙蛋白酶介导的蛋白水解对肉的嫩化作用与氨肽酶对风味品质的改善作用[17-18]。然而，在不当的贮藏条件下，内源酶与微生物代谢产生的蛋白酶、脂肪酶会降解蛋白质和脂肪，产生小分子肽、氨基酸、醛类、尸胺等不良代谢物，形成不良风味，导致冷鲜肉品质劣变[16]。例如，Chun等[19]研究证实，磷脂酶A2通过水解牛肉磷脂导致线粒体膜破裂，引起钙离子大量释放，加速尸僵进程，从而降低冷鲜肉的持水能力甚至形成PSE（pale, soft and exudative）肉。
1.2.3 脂质与蛋白质氧化引起的腐败变质
脂质与蛋白质氧化是造成冷鲜肉腐败变质的另一重要因素。脂质氧化是指脂肪中的不饱和脂肪酸在氧、温度、自由基等因素作用下，通过自由基链式反应发生氧化降解，生成自由基和氢过氧化物等初级产物，以及醛类、酮类等次级代谢产物[16]。该过程遵循典型的自由基链式反应规律，涉及过氧自由基、羟自由基和烷氧自由基等多种活性氧（reactive oxygen species，ROS）的生成与转化[20]。当自由基积累至较高浓度时，其相互结合形成非自由基产物，链式反应终止，最终形成醛类、醇类、酮类等挥发性物质，并产生酸败异味，降低冷鲜肉的感官品质和营养价值，缩短货架期[21]。Jiang Yi等[22]研究证实，脂质氧化会影响牛肉肌原纤维蛋白的凝胶特性。
蛋白质氧化受肉品类型、脂质氧化程度及加工条件等多因素调控[23]。与脂质氧化相似，蛋白质氧化也属于自由基链式反应，反应进程包括链引发、链传递和链终止3 个阶段，反应初期形成活性自由基和氢过氧化物，随后这些活性中间体通过攻击肽键和蛋白质侧链引发分子内自由基转移，最后在终止阶段形成非自由基产物[21]。蛋白质氧化会导致肉中蛋白质结构和功能特性变化，导致酸败异味、色泽劣变及新鲜度与营养价值降低[24]。此外，蛋白质和脂质氧化相互联系，脂质氧化产物可诱发蛋白质降解，而蛋白质氧化又可能促进脂质过氧化，这种恶性循环会加剧冷鲜肉的整体品质劣变进程[5,25]。
1.2.4 其他因素引起的腐败变质
冷鲜肉的腐败进程还受加工、贮藏环境条件和肉品自身物化特性影响。其中，温度波动不仅直接影响微生物增殖速率，还会改变酶促反应动力学；湿度通过调节表面水分活度影响微生物群落演替；而肉品初始pH值、水分含量与分布状态等则决定了其抵抗品质劣变的能力[26-27]。这些因素的交互作用共同构成了冷鲜肉腐败变质的复杂调控网络。
冷鲜肉在加工、运输及销售过程中的腐败变质问题已对食品行业经济产生了极大的负面影响，制备含有功能性成分的活性包装被认为是降低肉品浪费和改善肉类品质的创新性解决方案[28]。活性包装是指在包装材料中加入各种功能性组分，如抗氧化剂、抗菌剂、气体吸收剂及紫外吸收剂等，使其与食品或环境发生相互作用，从而有效维持食品品质、安全性及完整性，进而延长其货架期[29]。该技术兼具较高市场接受度和广阔的实践可能性。
在包装基材的选择上，当前研究仍普遍采用低密度聚乙烯（low density polyethylene，LDPE）、聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）、乙烯-乙烯醇共聚物（ethylene-vinyl alcohol copolymers，EVOH）及聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene glycol terephthalate，PET）等非生物降解材料作为单一或复合薄膜基质。然而，鉴于这类材料不易降解及其引发的“白色污染”问题，在生态文明建设背景下，可生物降解材料和可食性包装材料替代合成聚合物制备活性包装膜逐渐成为研究热点。
2.1.1 可生物降解聚合物
聚乳酸（polylactic acid，PLA）、聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）、聚己内酯、聚丁二酸-己二酸丁二酯（poly(butylene succinate-co-butylene adipate)，PBSA）等可生物降解聚合物被认为是传统包装材料的良好替代品，具有广阔的应用前景。其中，PLA作为典型的生物基材料，其原料主要来源于玉米淀粉等可生物植物资源，不仅制备成本低廉，还兼具良好的机械性能、高透明度及优异的生物相容性，已被美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）认证为“一般公认安全（generally recognized as safe，GRAS）”材料[30]。相较于聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoates，PHA）和聚乙二醇等生物聚合物，PLA展现出更优异的热加工性能，可通过挤出、注塑成型、热成型、纤维纺丝和吹膜等多种工艺进行加工，已广泛应用于包装领域[31]。Yang Chunxiang等[32]将PLA与PBSA共混并负载香芹酚和麝香草酚2 种活性成分，制备出一种新型生物降解活性膜。该PLA-PBSA复合活性膜不仅能实现活性成分的高效释放，还表现出显著的抗氧化性能，能够将冷藏三文鱼片的货架期延长3～4 d，这为PLA基材料在水产品保鲜领域的应用提供了重要参考依据。
2.1.2 多糖
天然多糖（如淀粉、纤维素、壳聚糖、果胶和海藻酸钠等）因具有优异的生物相容性和可生物降解特性，已成为新型环保食品包装材料的重要选择[33]。多糖基薄膜的形成主要基于氨基、羟基、羰基等官能团通过氢键和范德华力等与其他物质相互作用形成稳定的三维网络结构[34]。由于多糖高度有序的分子堆积网状结构，多糖基包装材料展现出优异的力学特性和气体阻隔性能，可有效抑制食品色泽劣变和脂质氧化[35]。在多糖可食性膜中，壳聚糖基薄膜因其独特的抗菌性而被广泛应用。王倩等[36]开发的冬凌草甲素-壳聚糖复合膜能显著延缓冰鲜鸡胸肉在贮藏过程中pH值、菌落总数、总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量和汁液损失率的上升。Alirezalu等[37]的研究进一步证实，添加含ε-聚赖氨酸的壳聚糖膜可使4 ℃贮藏12 d的牛柳硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值和微生物数量维持在较低水平，表明二者在抗氧化和抑菌方面具有协同增效作用。海藻酸钠则因低成本、高稳定性和优异的成膜能力等特点常被用作包装基材。通过与其他生物聚合物复合可进一步提高海藻酸钠的力学性能与阻隔性能[38]。例如，卡拉胶与海藻酸钠共混能通过氢键作用形成致密的网络结构，从而显著提升复合膜的抗拉强度。卞紫秀等[39]发现，当卡拉胶与海藻酸钠以7∶3的质量比复合时，薄膜表现出最优的拉伸强度（（3.825±0.456）MPa），然而，当两者质量比增至9∶1时，由于分子链间硫酸基与羧基的静电排斥作用，薄膜抗拉强度有所下降。多糖的亲水性导致其水蒸气阻隔性能较差，且在高湿度贮藏环境下薄膜的完整性易被破坏。朱秀清等[40]将海藻酸钠、大豆分离蛋白与硬脂酸混合制备复合膜，可将薄膜的水蒸气透过系数降至8.20×10-10 g/（m·s·Pa），这主要归因于海藻酸钠与大豆分离蛋白之间通过静电相互作用和氢键形成的致密空间网络结构，硬脂酸能够均匀分散其中，从而显著增强复合膜的致密性并提高其阻水性能。疏水性蜡的加入一般可将多糖膜的水蒸气透过系数降至（1～10）×10-10 g/（m·s·Pa）[35]，Butt等[41]通过添加棕榈蜡将海藻酸钠/乳清蛋白膜的水蒸气透过系数显著降至8.67×10-10 g/（m·s·Pa）。另外，淀粉作为最早使用的成膜基质，现在常经改性后与其他基质材料复合使用以提高其吸水性。在淀粉膜中添加柠檬酸、儿茶素或植物精油等添加剂，通过增强分子间相互作用也可改善薄膜的力学性能及其他功能特性，从而拓宽淀粉基材的应用范围。
2.1.3 蛋白质
蛋白质是由氨基酸通过肽键连接形成的生物大分子，通过分子间氢键、二硫键及疏水相互作用等构建的蛋白基活性膜具有优异的气体阻隔性能，甚至表现出接近传统塑料薄膜（如PVC）的物化特性[42]。常见的蛋白质成膜基质按其来源可分为以大豆蛋白、玉米醇溶蛋白等为主的植物分离蛋白和以明胶、肌原纤维蛋白、乳清蛋白等为主的动物蛋白[43]。其中，明胶由胶原蛋白部分或全部水解形成，具有成本低、可生物降解、生物相容性良好等优点。一方面，明胶的棒状三股螺旋结构能赋予薄膜较高的机械强度；另一方面，明胶所含氨基酸残基能在一定程度上吸收紫外辐射，有效保护包装内容物免受光氧化损伤[44]。值得注意的是，蛋白基薄膜通常表现出较差的耐湿性、高脆性及低韧性等力学特性，因此常需通过改性或与其他材料复合以改善性能[45]。蛋白质与多糖复合时，可在界面处形成蛋白质-多糖聚集体，多糖的高度亲水性虽阻碍其自发吸附，但与蛋白质结合后能产生协同效应，显著提高膜表面压力和分散系统稳定性[46]。刘桂艳等[47]以氧化壳寡糖作为改性交联剂制备明胶基薄膜，壳寡糖通过与明胶分子交联形成共价网络结构，可显著改善明胶膜的溶胀特性，15%（m/m，以明胶质量计）壳寡糖添加量下薄膜的溶胀率较未交联明胶膜降低近71%，同时明胶链上的氨基酸及壳寡糖分子中脱水葡萄糖单元的C2—OH和C6—OH可作为电子供体协同清除自由基，赋予薄膜优异的抗氧化能力。
2.1.4 脂质
与多糖和蛋白质不同，脂质极性较低，通常难以独立成膜，因此多用作涂层材料或与其他生物聚合物复合制备复合薄膜。将脂质掺入活性膜和作为涂层材料可提高薄膜的黏结性、疏水性和柔韧性，形成有效的防潮屏障，从而减少食品水分流失[48]。目前，油和蜡已广泛应用于水果保鲜领域，既能保持产品新鲜度又可改善产品外观光泽，但在肉与肉制品领域的应用还有待研究。
不同活性膜的成膜基质及其优缺点如表1所示。
表1 不同活性膜的成膜基质及其优缺点[49-53]
Table 1 Film-forming substrates, advantages and disadvantages of different active films[49-53]
注：PHB.聚-β-羟丁酸（poly-β-hydroxybutyric acid）。
来源材料优点缺点合成聚合物LDPE、PVC、EVOH、PET等密度低、惰性、阻隔性能好、机械强度高、便于操作不易降解、部分材料加热后可能会产生有毒物质、环境污染大多糖类机械性能适宜、无毒、阻气性强低水蒸气阻隔性、低抗紫外线能力蛋白质类透明度高、气体屏障作用强高脆性、低耐湿性和持水能力脂质类水蒸气阻隔性能良好透明度低、无法独立形成薄膜生物单体的可再生物质化学合成PLA高透明度、低毒性、操作方便、生物相容性低氧气阻隔性、机械性能差微生物发酵PHA高抗紫外线能力碳源浪费PHB水蒸气阻隔性、机械性能较好高脆性、热不稳定性、生产成本高
受原料自身特性的影响，单一物质制备的薄膜往往存在性能局限。除对包装基材进行改性外，选取不同材料通过共混或构建多层膜结构等方式制备复合膜，可充分发挥各组分的性能优势，进而改善薄膜综合性能，已成为开发高性能活性包装的重要策略。
2.2.1 共混
材料共混是改善薄膜性能的常用途径，通过组分间的相互作用实现性能互补，使共混膜展现出优于单一膜的综合特性。例如，Cortés-Rodríguez等[54]通过响应面优化开发出一种木薯淀粉-乳清蛋白-蜂蜡（3.17∶1.3∶0.5，m/m）复合可食用薄膜，与单独以木薯淀粉或乳清蛋白为基质的薄膜相比，该薄膜表现出更低的水蒸气渗透性。Chakravartula等[55]系统探究不同比例果胶、藻酸盐和乳清蛋白浓缩物共混膜的理化特性，发现果胶主要影响薄膜的黄度指数，乳清蛋白可有效改善薄膜的光学性能和机械性能，并可提高其耐水性，藻酸盐则影响薄膜的不透明度。Tian Zhu等[56]以壳聚糖和酯化淀粉为基材、苦荞麦麸皮提取物为活性物质制备的羊肉保鲜膜具有良好的机械性能、低透光率和水溶性，可将（4±1）℃条件下贮藏的羊肉货架期延长2 d。值得注意的是，共混材料通常需要选择同类物质或具有良好相容性的不同类物质，以避免出现相分离现象[57]。
2.2.2 双（多）层膜结构
双（多）层膜结构是开发具有优良综合性能活性包装膜的另一种有效策略，其可通过层层组装、层层浇筑、压缩成型、静电纺丝等方法制备。在该体系中，各单层膜间既相互独立又存在相互作用，某单层膜的优势特性可弥补其他膜层的性能不足，实现材料间的优势互补[58]。与共混膜相比，多层膜结构在一定程度上具备更优的功能特性。例如，以壳聚糖和乳清蛋白作为成膜基质制备的双层膜的水汽阻隔能力是共混膜的2 倍以上，抗拉强度则可达29 倍以上，展现出优异的力学性能和阻隔性能[59]。双（多）层膜结构设计不仅能够精确调控薄膜各功能层的性质、组成与厚度，从而改善薄膜的热稳定性、机械性能与阻隔性能，还能够实现生物活性化合物的可控释放[60]，可将活性成分包埋于中间层，避免其直接暴露于外界环境，也可置于接触层，在保护其活性的同时充分发挥活性作用。多层膜结构的构建为活性包装材料的功能化定制提供了新思路。
活性包装体系所采用的活性成分主要包括抗氧化剂和抑菌剂等。近年来，随着可持续发展理念的深入普及与消费者健康食品需求的持续增长，天然来源活性成分（如植物提取物等）因其安全性和环境友好特性，已成为提升包装功能的研究重点。值得注意的是，金属及金属氧化物纳米颗粒凭借其独特的抗菌性能及氧/乙烯清除活性，也成为活性包装领域的研究热点。
2.3.1 植物提取物
植物提取物通常通过蒸馏等方法从花、果、叶和农业副产物中提取获得，富含多酚类物质（如花青素、迷迭香酸和茶多酚等）的植物提取物通常具有优异的抗氧化活性和抗菌活性[61]。Gallego等[62]研究证实，添加云实和刺云实植物提取物的明胶基薄膜能有效维持4 ℃贮藏牛肉饼的品质，贮藏12 d后，牛肉饼TBARS值仍低于1.5 mg/kg的阈值，同时可将牛肉饼的高铁肌红蛋白含量降至37.4%，有效维持其色泽稳定性。将植物提取物加入成膜基质后，其活性分子能够与聚合物链的活性基团相互作用，进而改善包装膜的结构和理化特性，改善效果主要取决于植物提取物的种类与浓度[63]。例如，Guo Hao等[64]将富含花青素的荔枝壳提取物加入明胶膜中，显著提升了薄膜的紫外阻隔性能和抗氧化能力，但荔枝壳提取物的空间结构为水蒸气提供了更易通过的渗透路径，使薄膜阻水性略有降低；而在Ma Jie等[65]的研究中，壳聚糖膜的水蒸气透过系数随着牡丹叶提取物含量的增加逐渐下降，这可能与薄膜厚度的增加延长了水分子渗透路径以及牡丹叶提取物中的酚类物质通过增强分子间相互作用提升了薄膜致密性有关。此外，植物提取物内的酚类物质可作为离子载体降低微生物细胞膜上的pH值梯度，干扰其营养物质摄取，最终导致细胞死亡[66]。
植物精油作为植物次生代谢产物，具有挥发性、疏水性及芳香气味，主要从植物各个部分（如叶片、树皮、果实、种子、根茎等）中蒸馏获得，其安全性已得到广泛认可[67]。植物精油通常含有酚类、醛类、萜烯类、醚类等多种活性成分，其中百里香、肉桂、丁香、牛至等精油在包装领域应用最为广泛[68]，可赋予薄膜优异的抗氧化活性和抗菌活性。一方面，精油中的亲水性和/或亲脂性官能团有助于其化合物通过细菌膜渗透至细胞内部，而酚类物质能破坏细胞膜结构完整性，导致细菌内容物泄漏，从而发挥抗菌活性[69]。据报道，植物精油对多种食源性致病菌也表现出抑制效果。例如，牛至精油能够增强细菌孢子对热处理的敏感性，抑制孢子萌发并减少霉菌数量[70]。另一方面，精油中的部分萜类物质具有强抗氧化性，其机制主要包括清除ROS及调节内源性抗氧化系统[71]。植物精油因其不稳定性，在活性包装制备过程中易挥发，导致功能活性降低。为解决这一问题，研究人员采用多种包封技术（如脂质体、乳液包封）与多层屏障结构等形式提高精油在包装材料中的分散性，增强其稳定性并维持其功能活性[67]。董小刚等[72]将香芹酚以纳米乳液形式加入海藻酸钠基质中制备活性膜并用于冰鲜三文鱼保鲜，香芹酚纳米乳液的存在能够有效抑制微生物生长繁殖、降低三甲胺等胺类物质生成、减缓蛋白质分解和不饱和脂肪酸氧化，从而有效减缓三文鱼pH值变化速率，货架期延长至12 d。Zhu Chenyan等[73]将牛至精油以纳米乳液形式包封在类PSE鸡肉分离蛋白膜中并应用于猪肉保鲜，结果表明，该膜能够显著延缓猪肉TVB-N含量增长速率，TVB-N含量在贮藏10 d才超过国家标准限值（15 mg/100 g），与未添加牛至精油的类PSE鸡肉分离蛋白膜组相比，该膜可将猪肉保鲜期延长4 d。类似地，Zheng Hui等[74]开发的含有牛至精油的PLA/聚羟基烷酸酯活性包装膜可将河豚鱼片4 ℃保质期延长2～3 d，进一步验证了牛至精油在抑菌和延缓腐败方面的协同增效作用。
2.3.2 金属及金属氧化物纳米颗粒
金属及金属氧化物纳米颗粒具有乙烯清除、紫外阻隔和抑菌活性。其中，氧化锌（ZnO）、二氧化钛（TiO2）、铜和银纳米颗粒对假单胞菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、念珠菌等表现出优异的抑菌活性[66]。Sayadi等[75]开发的含1 g/100 mL TiO2纳米颗粒和2 g/100 mL孜然精油的海藻酸钠薄膜能有效延缓鲜牛肉的脂质氧化和微生物腐败、改善鲜牛肉色泽品质和感官属性，进而延长其货架期。此外，金属及金属氧化物纳米颗粒的加入还能改善包装材料的机械性能和阻隔性[76]。Chen Jian等[77]将ZnO纳米颗粒（ZnO nanoparticles，ZnO NPs）加入羧甲基壳聚糖/明胶复合膜中，聚合物基质与ZnO NPs间的相互作用增强，促进基体内部分子紧密聚合，显著提高了薄膜的抗拉强度和弹性模量。ZnO和TiO2是目前最常用的金属氧化物，其中ZnO NPs具有高比表面积、高结晶度、高热导率、优异的紫外吸收能力和广谱抗菌特性，被FDA认定证为“GRAS”材料，可应用于食品和药品工业领域[76]。将ZnO NPs与肉桂醛联用于大豆分离蛋白膜，ZnO NPs能够均匀分布在薄膜基质中，并通过调节ROS代谢与肉桂醛协同抑制黑曲霉生长与扩散，使薄膜展现出更高的氧屏障和抗真菌性能[78]。Souza等[79]进一步证实，ZnO NPs能够提升壳聚糖膜的紫外阻隔性能，降低猪肉的pH值、TVB-N含量和菌落总数，并展现出强大的氧化延缓能力。如表2所示，不同类型的活性包装薄膜通过特定的作用机制，可显著延长各类肉品的货架期并维持其品质特征。
表2 活性包装薄膜在冷鲜肉保鲜中的应用
Table 2 Application of active packaging films in chilled meat preservation
注：PBAT.聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（poly(butyleneadipate-co-terephthalate)）。
成膜基质活性物质制备方式应用对象保鲜效果参考文献可生物降解聚合物PVA、壳聚糖茶多酚溶液共混法冷鲜猪肉茶多酚可破坏微生物生长坏境，影响细菌蛋白质的合成，将冷鲜肉货架期延长1～2 d[80]PVA纳米TiO2、花青素流延法大黄鱼含1%（m/m，以PVA质量计）纳米TiO2和3%（m/m，以PVA质量计）花青素的PVA薄膜可成功实现pH值颜色响应，将大黄鱼货架期延长4 d[81]PLA、PBAT丁香精油挤出流延法虾薄膜断裂伸长率提升至93.24%，赋予薄膜优异的抗菌活性，并有效抑制虾贮藏3～6 d的黑变[82]PLA单宁酸流延法冷鲜猪肉对大肠杆菌、荧光假单胞菌和金黄色葡萄球菌的抑菌活性可达86%及以上，将冷鲜猪肉的货架期延长5 d[83]海藻酸钠、褐藻纳米纤维素壳聚糖溶液共混法南美白对虾壳聚糖赋予薄膜优异的抗菌性能、良好的抗菌和阻隔特性，有效延缓虾腐败变质，贮藏4 d活性膜组TVB-N含量较对照组降低18.9%[84]海藻酸钠、低酰基结冷胶花生壳黄酮溶液共混法冷鲜猪肉花生壳黄酮增加了复合膜间的分子相互作用，薄膜厚度、拉伸强度及阻隔性能提升，同时黄酮类物质的抑菌和抗氧化特性可将冷鲜猪肉的货架期延长至9 d[85]多糖海藻酸钠、玉米淀粉茶多酚溶液共混法冷鲜鸡肉当茶多酚质量浓度为1.25 g/100 mL时，复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抑菌活性，可有效降低鸡肉贮藏过程中的pH值、TBARS值和TVB-N含量[86]普鲁兰多糖、热塑性聚氨酯牛至精油同轴静电纺丝法海鲈鱼片牛至精油中的百里香酚和香芹酚具有较强的抑菌和抗氧化活性，通过协同效应将海鲈鱼片的货架期从8 d延长至12 d[87]壳聚糖姜黄素流延法南美白对虾在4 d的贮藏期内，含姜黄素/壳聚糖颗粒的薄膜光照处理后可抑制微生物生长繁殖，有效延缓TVB-N含量与pH值上升，减缓虾质地软化[88]壳聚糖、魔芋葡甘聚糖纳米ZnO、丁香精油溶液共混法冷鲜猪肉丁香精油和纳米ZnO在抗菌方面具有良好的协同作用，添加6%（m/m，以壳聚糖和魔芋葡甘聚糖干质量计）纳米ZnO和0.6%（V/V）丁香精油的复合膜可将冷鲜猪肉货架期延长至14 d以上[89]蛋白质明胶纳米TiO2、紫甘蓝花青素流延法虾纳米TiO2显著改善薄膜光照稳定性、力学性能和阻隔特性，在实时监测鲜虾新鲜度的同时可有效延缓其腐败变质[90]明胶、壳聚糖恰玛古提取物溶液共混法新鲜褐牛肉经复合膜包装后的样品水分流失减少，蛋白与脂质氧化延缓，在贮藏末期具有最佳的肉品色泽[91]山药淀粉丁香酚流延法冷鲜猪肉丁香酚与淀粉基质间通过氢键相互作用，活性膜对大肠杆菌的抑菌效果优于单核细胞增生李斯特菌和金黄色葡萄球菌，含3%（m/m）丁香酚的薄膜可将猪肉的货架期延长50%以上[92]大豆分离蛋白、柑橘果胶柑橘黄酮类化合物溶液共混法冷鲜猪肉柑橘黄酮类化合物的持续释放赋予薄膜优异的抗氧化和抑菌活性，与未包装组相比可将冷鲜猪肉货架期延长4 d左右[93]玉米醇溶蛋白没食子酸、银纳米颗粒流延法冷鲜猪肉复合膜对大肠杆菌O157:H7和肠道沙门氏菌具有高效抗菌活性，可将冷鲜猪肉的货架期延长至12 d[94]
在食品的产销过程中，包装发挥着至关重要的作用。随着技术的发展与进步，活性包装技术正不断发生革新，因其能够延长货架期、提升产品安全性而成为研究热点。未来活性包装的开发研制将更加重视可持续性、多功能化和协同作用。1）可持续发展维度：随着消费者环保观念的普遍提升，可生物降解活性包装的市场需求将呈现持续增长态势，开发新型包装基材的同时提高现有可生物降解包装材料的贮藏稳定性和保鲜性能，对推动活性包装的产业化应用具有重要战略意义；2）功能活性维度：现有研究中包装活性成分多局限于单一或2 种成分，单一活性成分的保鲜效果往往有限，开发集成多种活性成分的复合型包装，实现抗菌、抗氧化等功能活性的协同效应，对提升活性包装性能具有重要的实践价值；3）技术融合维度：未来活性包装将突破单一技术体系的局限性，与杀菌前处理技术及低温、气调、真空等物理保鲜技术协同应用，并联合物联网及智能包装构建多元化包装系统，在弥补现有技术缺陷的同时充分发挥自身独特优势，为冷鲜肉保鲜提供更优质的解决方案。
在生产加工过程中，对冷鲜肉进行杀菌处理能有效提高其在贮藏与销售期间的品质，该技术已广泛应用于食品领域。然而，传统热杀菌技术易导致肉品营养价值损失及质地、风味劣变，而有机酸喷淋技术则存在设备维护困难、杀菌效率较低等问题，且难以完全避免胴体表面接触水汽，进而影响产品口感和营养价值。相比之下，冷杀菌技术因其独特优势展现出广阔的市场前景。
脉冲电场杀菌技术通过向样品施加重复性高压短脉冲（5～80 kV）实现杀菌目的，介质击穿和电穿孔是其主要作用机制[95]。根据脉冲波极性的不同，脉冲电场分为单极脉冲和双极脉冲，波形通常呈指数衰减波或方波状[96]。其中，指数衰减波虽易于生成，但当电压降至峰值36.8%以下时会丧失杀菌效力且存在热效应风险；方波状脉冲杀菌效果更优，但结构设计复杂、成本高且对硬件要求严苛。当对通过2 个电极间的样品施加多个短脉冲高压刺激时，在外加电场作用下，细胞膜受到挤压导致厚度减小，引发膜结构崩解并形成孔隙；同时电场作用促使原有孔隙扩大或新孔隙形成，最终因细胞膜通透性增加和细胞内容物泄漏导致微生物死亡[97-98]。
脉冲电场技术对乳制品、蛋制品、果汁等液态食品具有优异的杀菌效果，近年来在肉品领域也展现出强大的灭菌潜力[99]。值得注意的是，脉冲电场的杀菌效果受电场强度、脉冲数、处理时间等参数的影响。Onitsuka等[100]研究表明，使用不同脉冲功率参数的脉冲电场处理含异尖线虫幼虫的竹荚鱼鱼片时，脉冲能量密度越高，幼虫灭活率越高。当单脉冲能量达1.70 J/cm3、总能量达8.60 J/cm3时，幼虫失活率可达100%。He Yuchun等[101]采用不同参数（电场强度2 kV/cm，频率110.6、141.2、173.6 Hz）脉冲电场对猪肉进行预处理后，其微生物数量显著减少，且处理频率越高，微生物减少越显著，在173.6 Hz高频率处理条件下菌落总数最大降幅达0.69（lg（CFU/g）），但伴随pH值略微上升、红度值下降及蒸煮与离心损失增加等现象，这与脉冲处理引起亲水蛋白变性加剧及自由基释放导致肉类氧化有关。采用低场强、低频率脉冲处理或联合保鲜剂处理可有效减少脉冲电场杀菌对食品感官品质的不良影响。例如，Clemente等[102]采用1 kV/cm低场强的脉冲电场结合15.625 mg/kg牛至精油溶液浸泡对生鲜鸡肉进行处理，可将生鲜鸡肉中空肠弯曲菌1146 DF减少约1.5（lg（CFU/g））且能有效避免对鸡肉感官品质的负面影响（如色泽劣变、表皮损伤等）。
低温等离子体是一种基于电子、离子、原子和原子团的混合活性粒子作用的冷杀菌技术[103]。该技术通过准中性电离气体产生激发态分子、离子、电子和自由基等活性物质，这些活性物质通过蚀刻细胞表面、破坏细胞壁和细胞膜结构、损伤细胞质内的核酸和蛋白质发挥杀菌作用[104]。低温等离子体技术对肉类表现出优异的抑菌效果，在100 kV下对鸡肉进行5 min低温等离子体处理可使样品菌落总数减少2.0（lg（CFU/g））；在20 kPa下进行10 min低温等离子体处理，猪肉中酵母、霉菌和嗜冷菌总数可减少1.1～1.5（lg（CFU/cm2）），牛肉中则减少1.0～2.1（lg（CFU/cm2））[105-106]。胡袭塬等[107]研究发现，低温等离子体处理诱导的ROS可直接攻击细菌细胞壁和细胞膜，抑制假单胞菌数增加，经低温等离子体处理后的南美白对虾在贮藏6 d时的菌落总数尚未超过国家标准限值，且循环处理模式通过延长活性粒子作用时间，较直接处理展现出更好的抑菌保鲜效果。该技术的抑菌效果受电极类型、气体成分、施加电压、处理条件及细菌类型等多种因素影响，在适当放电电压及放电时间范围内，增大电压或延长作用时间可提升抑菌效果，但过高强度的高压电场作用会导致氧化产物积累，引发肌肉细胞膜损伤和营养物质流失，反而促进细菌侵入与繁殖。值得注意的是，低温等离子体处理过程中产生的ROS自由基可能引发蛋白质和脂质氧化，使其在高脂食品中的应用受到限制[108]。因此，选择适宜的处理条件（如电压强度、作用时间等）对减少低温等离子体处理引起的食品感官品质不良变化至关重要。例如，杜曼婷等[109]研究发现，宰后6～12 h对羊肉背最长肌进行60 s低温等离子体处理不会对肉品色泽稳定性和蛋白质氧化产生明显影响；孟婧怡等[110]则发现一定程度的低温等离子体处理（电压小于80 kV、时间小于80 s）虽会促进猪肉脂质一次氧化，但适用于短期低温贮藏猪肉产品。针对不同设备装置和产品特性，仍需对低温等离子体处理工艺条件进行个性化设计。
辐照技术利用机械或天然电离辐射源（包括高速电子流、X射线和γ射线）实现微生物灭活[111]。目前，许多大规模的工业辐照设施已实现商业化应用。在辐照过程中，当电离辐射穿过食品时，能直接破坏微生物的DNA或RNA分子，并产生过氧化氢、羟自由基和氢原子等活性分子，这些活性分子通过进一步干扰微生物细胞的代谢途径、引发氧化损伤导致其灭活[97]。de La Paz Xavier等[112]研究发现，2.5 kGy γ辐照可将牛肉饼中的大肠杆菌和单核细胞增生李斯特菌数量分别减少5、2（lg（CFU/g））；陈方雪等[113]研究发现，1.5 kGy电子束辐照处理可有效抑制冷藏期间鲈鱼肉微生物生长和脂肪氧化，且对鱼肉硬度、组织形态及水分含量等品质指标无显著负面影响。事实上，为充分发挥辐照技术的作用，需结合食品基质特性与目标微生物耐受性，合理优化辐照剂量和处理时间，在确保有效灭菌的同时，避免因剂量不当引起食品营养成分损失和质地劣变。此外，还需关注辐照剂量分布的均匀性，并协调电子束能量、穿透深度等关键参数，以实现辐照剂量的精准控制[114]。
紫外线是一种频率介于可见光和X射线间的电磁波，按照波长分为长波紫外线（波长320～400 nm）、中波紫外线（波长280～320 nm）、短波紫外线（ultraviolet C，UVC；波长200～280 nm）和真空紫外线（波长100～200 nm）。其中，260～270 nm波段的UVC因与核酸吸收峰高度匹配而展现出最优杀菌效能[115]。遗传损伤是紫外线杀菌的关键机制，UVC被吸收后会使微生物的DNA或RNA发生光化学变化，形成胸腺嘧啶二聚体，同时破坏细胞膜并改变其通透性，进而阻断遗传物质转录和复制，导致微生物死亡[111]。紫外杀菌技术可应用于食品工业的多个阶段，灭菌效果受处理时间、样品种类、处理能量等多种因素影响，已有多项研究证实UVC照射能有效降低肉品中的微生物数量并延长其保质期。Söbeli等[116]研究发现，4.2 J/cm2的UVC处理可使牛排中的好氧嗜温菌高度失活，数量减少（3.49±0.67）（lg（CFU/g））。同样地，Koch等[117]也观察到9.76 J/cm2的UVC处理可使猪皮中的沙门氏菌和耶尔森菌数量分别减少（3.16±0.57）、（3.42±1.49）（lg（CFU/cm2）），猪里脊中2 种致病菌则分别减少（1.26±0.18）、（1.69±0.26）（lg（CFU/cm2））。由于具有成本低廉、设备简单且易于维护、安全无毒且不产生废弃物等优点，连续紫外线照射是冷鲜肉上市前的有效杀菌策略[118]。然而，紫外照射产生的ROS自由基并不具有靶向性，在导致细菌细胞氧化应激的同时也会加速肉类自身的氧化反应，UVC处理肉品的氧化水平会升高，且可能出现明显的肉色劣变现象[119]。李成林等[120]研究发现，紫外处理会显著提高裸露包装猪肉脂质氧化程度，但使用保鲜袋包装后对猪肉进行紫外预杀菌处理可在缩短照射距离、延长照射时间、减少初始菌落总数的同时，减缓猪肉贮藏过程中TVB-N含量和TBARS值的增加及品质劣变，使其货架期延长3～4 d，表明包装联合紫外处理对抑制紫外诱导氧化、提升保鲜效果具有重要意义。部分冷杀菌技术在冷鲜肉保鲜中的应用案例如表3所示。
表3 冷杀菌技术在冷鲜肉保鲜中的应用
Table 3 Application of cold sterilization technologies in the preservation of chilled meat
冷杀菌技术应用对象参数保鲜效果参考文献猪肉电场强度2 kV/cm，频率110.6、141.2、173.6 Hz菌落总数可减少0.14～0.69（lg（CFU/g））；低频率下样品pH值较对照组显著下降，173.6 Hz处理频率下样品pH值略微上升、红度值下降、蒸煮及离心损失增加[101]脉冲电场鸡肉电场强度0.25～20 kV/cm 0.25～1 kV/cm下，鸡肉中的空肠弯曲菌无法显著灭活；1、5、10、20 kV/cm下，最大灭活水平分别为0.2～0.3、0.4～0.5、0.6～0.7、1.7～1.9（lg（CFU/g））；1 kV/cm脉冲电场技术结合15.625 mg/kg牛至精油溶液浸泡处理，空肠弯曲菌1146 DF最大减少量接近1.5（lg（CFU/g））[102]牛肉60 kHz，240、300 s大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌含量分别降低4.0、5.9（lg（CFU/g）），脂质氧化延缓，嫩度提高[121]低温等离子体蓝圆鲹50 kV、5 min菌落总数、TVB-N含量、TBARS值上升速率放缓，可将蓝圆鲹的货架期延长2 d及以上[122]鸡肉150 kV、115 s单一低温等离子体处理可将鸡肉贮藏期从5 d延长至7 d，2%（V/V）乳酸协同低温等离子体处理后可进一步减缓TVB-N含量上升，样品货架期延长至9 d[123]罗非鱼片0、2、4、8 kGy 4 kGy辐照处理可有效灭活罗非鱼片中的病原菌，贮藏11 d时样品TVB-N含量略超国家标准限值；8 kGy辐照处理会产生异味和肉色变黄等不良现象[124]辐照猪肉≤2 kGy 1 kGy辐照可使鼠伤寒沙门氏菌和金黄色葡萄球菌分别减少2.2、1.6（lg（CFU/g））；2 kGy辐照联合壳聚糖-香芹酚处理对2 种菌的抑菌效果均超过5（lg（CFU/g））；真空包装肉样在4 ℃贮藏14 d后未观察到细菌复苏[125]紫外杀菌鳟鱼片3 515.40 mJ/cm2UVC照射处理后可将真空包装鳟鱼鱼片保质期延长1.4 倍[126]鸡肉0.05～3 J/cm2可将鸡肉片中的大肠杆菌平均数量减少1.1～2.8（lg（CFU/cm2））[127]
与传统杀菌方式相比，冷杀菌技术杀菌条件易于控制，且能够缩短处理时间，最大限度地减少由温度升高引起的营养损失，在冷鲜肉灭菌方面显示出巨大的应用潜力。缓解冷杀菌技术引发的氧化问题对未来冷杀菌技术在肉品领域的应用至关重要，未来对冷杀菌技术的研究将更多着力于作用机制探究和参数优化，开发与气调包装、生物抗菌剂等协同作用的杀菌体系，并融合大数据、人工智能与传感器技术实现技术条件的精准控制，推动冷杀菌技术向高效节能、绿色安全及智能协同方向发展。此外，规模化设备成本降低及法规标准的完善将推动冷杀菌技术的商业化应用，最终形成兼顾安全性、经济性与保障产品良好感官特性的冷鲜肉非热杀菌保鲜新范式。
冷鲜肉因其较高的营养价值、适宜的水分活度与pH值，在整个产销链中易发生微生物污染与繁殖造成的腐败变质，以及脂质氧化和蛋白质降解等品质劣变问题，进而降低其感官品质和食用价值。采用生物可降解材料复合多种活性成分开发的多功能活性包装系统对冷鲜肉的品质保持具有重要意义。同时，以紫外照射为代表的冷杀菌技术作为有效的预杀菌手段可通过降低产品的初始微生物负载量，在实际生产中被广泛应用。未来，采用积极主动的保鲜包装方式结合高效杀菌技术可实现对冷鲜肉从屠宰到销售各环节的质量控制，提升冷鲜肉的安全品质、营养价值和食用品质，最终推动冷鲜肉市场向高质量、可持续方向发展。
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