食品在储藏期间，由微生物引起的腐败及脂肪、蛋白质等营养物质的氧化，导致其品质下降，进而使货架期变短，因此可通过对食品表面处理及改变包装方式来延长货架期。近年来，随着“双碳”战略的提出，可食用膜以安全、可降解和环保等特点被应用于食品保鲜，在延长食品货架期方面展现出巨大的潜力。可食用薄膜对外界环境能起到屏障作用，可以阻隔氧气、水分和微生物的干扰[1]。研究发现越来越多的天然活性物质被广泛应用于可食用膜，能增强其功能和结构性能，一方面能提高可食用膜的抗氧化性能和抑菌特性，可以最大限度抑制病原微生物在表面增殖，防止食品变质；另外一方面可以提高可食用膜的安全性及食品的保质期，还能避免传统化学添加剂带来的危害[2]。
可食用膜中添加的活性物质包括有机酸、酶类、细菌素、酚类和藻类提取物等，其能限制微生物的生长并防止食品中脂肪和蛋白质的氧化变质，从而达到延长食品货架期的目的[3]。目前对天然活性物质的研究主要集中在成分提取及药用植物的抑菌活性方面，本文介绍可食用膜中活性物质的分类及特点，阐述活性物质发挥抑菌和抗氧化的作用机制，并探讨活性物质在可食用包装膜中的应用，以期为食品保鲜提供理论指导。
1 可食用膜的概述
可食用膜以蛋白质、脂肪、碳水化合物等为主要成膜基材，将基材按照一定比例制成符合食品包装性能的薄膜[4]，覆盖于食品表面，作为阻隔水蒸气、氧气、二氧化碳、氮气和紫外线等的屏障剂。根据制备可食用膜的基材种类，可分为蛋白类、多糖类、脂类和复合型类可食用膜[5]，具有机械强度大、透光性强、透气性好和持水性高等特点。由于基材特性的差异使可食用膜性能较为单一，如蛋白质在溶液中比较稳定，易发生交联作用，特别是二硫键的产生，使蛋白膜具有良好的机械性能和阻隔性能[6]；多糖膜以植物或动物多糖为基质，在成膜过程中的氢键使其有良好的稳定性；脂质膜因脂质分子难溶于水而具有较好的水蒸气阻隔性能。
可食用膜中添加活性物质、营养素和香料等成分能提升膜的功能和感官特性，还能有效抑制微生物生长，防止食品腐烂，达到保鲜的效果[7-8]。目前应用较为广泛的天然活性物质包括植物甾醇、类胡萝卜素、单宁、生物碱、花青素、类黄酮、萜类化合物、咖啡酸和其他有机酸等[9]。可食用膜在制备过程中，活性物质的结构、性质、浓度和分子量等因素也会影响膜的力学性能及表面特性，改变膜的微结构[10]。
2 活性物质的分类及特点
已知可食用膜中的活性物质包括有机酸（如抗坏血酸、山梨酸、丙酸、乙酸、柠檬酸）、微生物源的细菌素、动物源的酶类和酚类化合物等，这些物质普遍被认为是安全的[11]。可食用膜中活性物质的特点：1）天然无毒，一般从植物、动物及微生物中提取；2）减少了合成防腐剂的滥用及超量使用；3）资源丰富，具有良好的生物相容性。图1 为可食用膜中添加的活性物质。
图1 具有抗菌作用的活性物质
Fig.1 Active substances with antimicrobial properties
3 活性物质的抑菌机制及应用
根据食品腐败的因素可从抑菌方面调控食品的保质期，可食用膜中有抑菌特性的活性成分能选择性地从食用薄膜迁移到食品表面，这比在食品中添加抑菌剂更有效[12]。Kuai 等[13]通过活性物质控释机理和食品中微生物生长动力学模型发现，要使可食用膜中活性物质的迁移速度与微生物的生长速度相适应，才能保证可食用膜的包装系统不会失去活性，而一旦食用薄膜的抑菌系统崩塌，就会导致微生物迅速生长，使可食用膜的防腐作用失效。
3.1 活性物质的抑菌机制
活性物质种类多样，由于其结构、属性及与微生物作用靶点的不同，因而发挥着不同的抑菌作用。活性物质对微生物的作用机理如图2 所示。
图2 活性物质对微生物的作用机理
Fig.2 Mechanism of action of active substances on microorganisms
3.1.1 有机酸的抑菌作用
有机酸能有效杀灭食品中的腐败菌并延长保质期，如大肠杆菌、李斯特菌及芽孢杆菌等。有机酸分为天然和合成有机酸，天然有机酸有一定生理活性，主要从植物或农副产品中提取分离，包括乌梅、五味子、青梅及油茶饼等。张军等[14]发现乌梅中所含的有机酸可用于抑菌防腐，并且具有天然性、无污染等优点，具备开发成抑菌添加剂的潜力。合成有机酸则通过化学合成法、酶催化法以及微生物发酵法获得。不同种类的有机酸化学结构不同，但其抑菌的作用机制是相似的，主要通过增加质子浓度，降低微生物胞内的pH 值，影响细胞膜完整性，并干扰养分转运和能量代谢，来抑制细菌及真菌的生长[15]。Mortada 等[16]通过体外研究发现，甲酸和肉桂醛能形成低pH 值环境，破坏大肠弯曲杆菌的能量生成过程，使其增殖和生长受阻，从而起到抑菌效果。Zhang 等[17]从油茶饼中提取了5 种有机酸并进行抑菌特性分析，发现这些有机酸多以未解离的形式存在，能被动穿透细菌的细胞膜，有效抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、真菌总状毛霉、匍匐茎霉和米曲霉的活性。
综上所述，天然有机酸通过降低微生物细胞内环境的pH 值，影响微生物能量生成过程，使其增长繁殖受到阻碍。此外未解离的有机酸被认为是活性形式，由于其可以自由地通过细胞膜扩散到细胞质中，解离出羧基离子和氢离子，羧基离子可以抑制DNA 复制及蛋白的合成和破坏菌体细胞膜的功能，从而抑制菌体产生下一代；而解离出的H+则降低细菌细胞内pH 值，向胞外泵出质子的过程消耗能量，菌体因耗能而失去活性，不能产毒、不能附着，导致菌体死亡。然而，有机酸的侧链组成、链长和疏水性等因素可能影响有机酸的防腐能力，这需在未来的研究中进行探讨。
3.1.2 细菌素的抑菌作用
细菌素是细菌在代谢过程中通过核糖体合成的多肽（通常是阳离子），能与带负电的细胞膜相互作用，从而起到抑菌作用[18]。细菌素主要分为I 类、II 类和III类，其中I 类细菌素包括羊毛硫肽、环肽细菌素、大肠杆菌素、含硫碳键的细菌素和含糖基化氨基酸的细菌素等，能破坏细菌细胞膜的完整性和抑制酶的活性。Sangshetti 等[19]研究发现大肠杆菌素能影响肽聚糖的合成，破坏细胞质膜的功能。Gut 等[20]发现细菌素能形成孔隙，破坏细胞膜的完整性，使细胞膜电位受损，导致细菌死亡。脂质是合成肽聚糖的关键中间体，I 类细菌素的受体通常是脂质，可直接结合脂质或者将其作为“对接分子”结合后，导致细胞膜形成孔洞，使胞内营养物质流失，引起菌体裂解。II 类细菌素以环状细菌素、类乳酸片球菌素为代表，这类细菌素能进入靶细菌内，在胞内抑制基因或蛋白的表达，从而抑制细菌的生长[21]。II 类细菌素与I 类细菌素在细胞膜上形成孔洞方式不同，其能结合细胞膜上的甘露糖磷酸转移系统，在细胞膜上形成孔洞。III 类细菌素是大分子热不稳定细菌素，不需要对接分子或特异性受体[22]。植物乳杆菌素能杀灭食源性致病菌，在食品加工中有替代化学防腐剂的潜力。Xu 等[23]利用植物乳杆菌素来抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，发现其能在靶细菌的细胞壁和细胞膜上形成孔隙，使细胞内容物泄漏，并改变DNA 和蛋白质的功能，引起菌体死亡。Yuliana 等[24]将复合细菌素用于鸡肉贮藏，结果表明复合细菌素有效抑制了腐败菌、致病菌以及蛋白水解菌的生长，延长了鸡肉的保质期。这些结果表明植物乳杆菌及从植物中提取的复合细菌素都可以抑制微生物的生长繁殖。此外，细菌素对肉毒杆菌的耐热细菌孢子和食源性病原体，如产菌李斯特菌、金黄色葡萄球菌或蜡样芽孢杆菌特别有效。这些细菌素可能会加速革兰氏阴性微生物细胞壁的渗透性，使菌体细胞更易死亡。
3.1.3 酶类的抑菌作用
酶类化合物是食品中常见的抑菌物质，主要来源于动物、植物及微生物中，比如乳铁蛋白、溶菌酶等。乳铁蛋白是抗生素的替代品，对多种微生物有抑菌、杀菌作用，用于乳制品、肉类、海鲜、饮料、烘焙产品和婴儿配方奶粉等[25]。
乳铁蛋白的抑菌机制主要体现在以下方面：1）阻断细菌对铁源的利用，使细菌缺乏铁而抑制生长，这类细菌主要有单核细胞增生乳杆菌、沙门氏菌、大肠杆菌、嗜脂热芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌等；2）乳铁蛋白进入菌体内与胞内物质结合，使之发生生物学反应从而破坏病原体[26]。
颜蜜[27]发现乳铁蛋白与百里酚的非共价复合物能有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，且乳铁蛋白的最低抑制浓度为40 mg/mL。曹杰[28]采用生物电化学技术探究乳铁蛋白的杀菌机理，发现乳铁蛋白通过与细菌外膜上的脂多糖结合，使脂多糖释放，导致膜上孔洞的形成，进而引起了菌体死亡。因此乳铁蛋白作为一种新的抗生素代替品，可以抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及乳杆菌等，主要通过与构成菌体细胞膜的脂多糖结合，使脂多糖释放，破坏细胞膜的完整性，导致菌体死亡。然而酶类的活性受温度与pH 值的影响，制膜过程中的高温以及pH 值变化可能会引起酶的失活，这也是制约此类可食用活性薄膜产业化发展的主要因素。
溶菌酶属于裂解酶，能引起肽聚糖结构中N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的β-1，4 糖苷键断裂，削弱菌体的细胞壁，导致藤黄微球菌、枯草杆菌和溶壁微球菌等菌体破裂[29]。革兰氏阳性菌的细胞壁几乎全部由肽聚糖组成，而革兰氏阴性菌只有内壁层为肽聚糖，因此溶菌酶对革兰氏阳性菌的抑菌能力强于革兰氏阴性菌。
3.1.4 酚类的抑菌作用
酚类化合物包括简单酚类（酚酸、香豆素等）、多酚类、天然植物提取物（单宁、类黄酮、绿茶提取物、茶多酚等）和挥发性酚类（精油、芳香等）。这些化合物种类多样，抑菌机制也相当复杂，其通过破坏细胞壁通透性、增加细胞膜的渗透性以及引发菌体DNA 损伤来发挥抑菌作用。研究发现酚类不仅能作用于细胞壁，破坏其通透性，使细胞膜发生局部破裂并导致内容物的渗漏，破坏菌体的基本结构；还能破坏细胞外膜，释放脂多糖，增加细胞质膜对三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）的渗透性。Liang 等[30]发现酚类能与菌内DNA 结合，改变DNA 结构并抑制其生物功能，影响蛋白质的表达，从而产生抑菌作用。Thebti 等[31]研究发现类黄酮对金黄色葡萄球菌的抑菌活性最为显著，其原因是类黄酮的亲脂性使其容易与细胞膜的磷脂双分子层结合，导致菌体细胞膜发生不可逆损伤以及核酸泄漏。以上说明酚类化合物通过与菌体结合，进而干扰 DNA 复制和蛋白质代谢，造成菌体代谢紊乱，从而发挥抑菌作用，此外酚类化合物由于其本身的性质导致与菌体细胞膜的磷脂双分子层结合，破坏了细胞膜的完整性，导致细胞内容物流出，抑制菌体的生长。Ekonomou 等[32]将加入芳樟醇和丁香酚的抗微生物涂层用于鸡肉贮藏，发现鸡肉中李斯特菌的数量显著下降，这与芳樟醇和丁香酚对细菌细胞膜的破坏有关。Li 等[33]评价了黄酮类化合物的抑菌活性及作用机制，发现山奈酚影响细菌能量代谢，破坏细胞完整性，使内容物渗漏，导致细胞死亡，在分子水平上发挥抑菌作用。天然提取的活性物质没食子酸、阿魏酸和绿原酸等通过破坏微生物的外膜发挥抑菌功效。Shi 等[34]用透射电镜观察阿魏酸（ferulic acid， FA）对阪崎肠杆菌的抑菌研究，发现阿魏酸能引起菌体细胞膜的功能障碍及细胞形态变化，使菌膜的完整性丧失。Yan等[35]发现阿魏酸是控制食品储存过程中霉菌生长繁殖的有效抑制剂，阿魏酸的作用靶点是细胞膜，能使霉菌的细胞膜受损，表现出细胞膜表面粗糙，有皱纹，超微结构边缘模糊，细胞质渗漏。Su 等[36]发现绿原酸（chlorogenic acid， CA）可以诱导铜绿假单胞菌外膜脱落，增加细胞内膜的通透性，干扰细胞内的代谢，细胞内外膜的损伤以及细胞代谢的破坏最终导致铜绿假单胞菌的死亡。Lou 等[37]发现绿原酸能抑制所有病原菌的生长，其能与菌体膜结合，增加外膜和质膜的通透性，使病原菌的屏障功能丧失，释放细胞质大分子，从而导致病原菌死亡。
鉴于上述情况，酚类化合物通过影响细胞膜通透性及能量代谢过程，抑制微生物菌体DNA 复制和蛋白质合成，进而造成菌体死亡；其次酚类化合物可以将菌体细胞细胞膜作为靶点，使细胞膜的形态及功能发生改变，影响菌体的体内代谢，导致菌体死亡。
3.2 活性抑菌物质在可食用膜中的应用
抗菌薄膜主要由抗菌化学物质组成，可以抑制物质表面细菌的滋生。在食用薄膜中掺入有机酸（如抗坏血酸、山梨酸、丙酸、柠檬酸）、细菌素（乳杆菌素、那他霉素）、酶类（如溶菌酶、乳铁蛋白）及酚类化合物可以最大限度地减少或防止细菌、病毒等病原微生物对食品表面的侵入，从而保证食品的安全。可食用膜中的活性物质能直接接触灭活食品中的微生物、降低食品中微生物生长速度以及延长微生物的滞后期，增强可食用膜的保鲜功效。Farahat 等[38]将丁香油包埋在β-环糊精中的壳聚糖膜制备可食用的抑菌食品包装材料，发现丁香油的掺入提高了食用膜对金黄色葡萄球菌、寒沙门氏菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌活性，避免了食品中微生物的污染。Sayanjali 等[39]用含山梨酸钾的复合食用膜贮藏开心果，发现开心果中黄曲霉和寄生曲霉等霉菌的生长受到抑制。细菌素对各种乳酸菌和其他革兰氏阳性菌具有抗菌活性，Cha 等[40]发现含抑菌剂（溶菌酶、乳酸链球菌素和葡萄籽提取物）的海藻酸钠和卡拉胶生物聚合膜对食品中所有的腐败细菌和病原体均有较强的抑制作用。据报道乳链球菌素（nisin，NIS）对肉毒杆菌的耐热细菌孢子和食源性病原体，如产菌李斯特菌、金黄色葡萄球菌或蜡样芽孢杆菌均有抑菌作用。此外NIS 与螯合剂联合使用可能会提高抑菌效果，因为螯合剂使革兰氏阴性微生物的细胞壁更具渗透性，因此更容易受到NIS 的影响。Lan等[41]将乳酸乳球菌包埋在玉米淀粉（corn starch，NS）和羧甲基纤维素（carboxymethyl cellulose，CMC）膜中，发现1.5%的薄膜乳酸乳球菌表现出最好的性能和最低的水蒸汽透过率。此外 1.5%乳酸乳杆菌的复合膜在8 d 后乳酸链球菌素释放量最高，抗菌活性良好。因此，这种食用薄膜是一种可行的替代抗菌策略，用于活性包装含有低水分含量的食品。对天然微生物的抑菌活性因其结构组成而异。酚基的结构单元含有羟基，当它们与目标细菌的细胞膜结合破坏膜结构并导致细胞成分释放时，对微生物具有抑制活性。Xiong 等[42]在壳聚糖-明胶薄膜中添加葡萄籽提取物（grape seed extract，GSE）用于肉类的保鲜，研究发现GSE 增强了抗氧化活性，并使肉的颜色更红和更黄，主要归因于GSE中存在的酚类化合物。Han 等[43]在成膜基质（海藻酸钠和羧甲基纤维素）中添加肉桂精油，发现制备的可食用薄膜能有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的活性，延长香蕉的保质期。王亚茹[44]发现含有生姜精油的复合可食用膜可明显抑制微生物的生长，减缓蛋白质降解及脂肪氧化等过程，延长真鲷鱼片的货架期。综上所述，在可食用膜中添加有机酸、细菌素、酶类及酚类物质等天然抗菌活性物质具有优越的抗菌性能，可用于食品保鲜，既达到防腐目的，又对人体无任何毒副作用。
然而，食品保鲜领域最迫切的问题是这些抗菌活性物质与食品成分发生反应，导致其在食品基质中的应用效率下降。因此，具有抗菌特性的食用膜缓释包装设计极为重要，其可以实现持续释放，并在食品储存期间提供高稳定性和有效的抗菌活性。控释有助于提高食品表面活性物质在贮存期间的功效，抗菌膜的功效是基于活性物质的迁移，然而活性物质在可食用膜中的释放速率不同，可根据这一特点设计缓释食用包装膜，从而使可食用抗菌膜能精确的达到抑制腐败微生物的作用。Ouattar 等[45]在分别添加乙酸、丙酸和月桂酸制备可食用薄膜，发现添加乙酸的薄膜对腊肠、火腿或熏牛肉中的肠杆菌和沙雷氏菌有较强的抑制作用，这是因为丙酸在48 h 内可完全从薄膜中释放，乙酸则需要168 h 才能完成释放，因此可通过活性物质的缓慢释放来抑制肉制品中的微生物。Benelhadj 等[46]用溶菌酶（抑菌蛋白）和酪蛋白酸钠制备可食用活性膜，发现在不同的pH 值下溶菌酶和酪蛋白酸钠之间的静电相互作用不同，因此通过pH 值可控制活性膜中溶菌酶释放，进而保护食品免受腐败菌的污染。陈娟等[47]利用逐层静电沉积技术制备壳聚糖、明胶和玉米淀粉薄膜，并在3 层膜中添加乳酸菌细菌素，发现不仅可食用薄膜中细菌素的释放效率提高，而且薄膜包装的圣女果中菌落总数较低，说明细菌素薄膜包装有效提高了抑菌活性。以同样的方式，Ollé 等[48]将纳他霉素和乳酸链球菌素添加到木薯淀粉膜中，发现在奶酪贮藏过程中薄膜中的纳他霉素和乳酸链球菌素能释放到奶酪表面，有效控制了酿酒酵母和李斯特菌的生长，使食用膜的抑菌效果增强。
食用膜中活性物质的释放可通过一些技术来调节，保持其在食品表面的浓度，以抑制初始污染或包装过程中涉及的污染，从而延长食品保质期。因此需要控制活性物质从包装材料向食品的释放速度，使其与目标微生物的生长速度相近或略快。未来，需要更多的研究来深入了解生物聚合物与活性物质之间的相互作用，并不断探索和优化食用膜缓释的制备工艺，以加速开发更经济、稳定、高利用率缓释的材料，为后续开发食用膜的配方提供理论依据。
4 活性物质的抗氧化机制及应用
4.1 抗氧化活性物质
食品氧化是食品腐败的因素之一，添加抗氧化剂是延长食品货架期的有效措施。抗氧化剂分为天然和人工合成两类，国家批准的合成类抗氧化剂主要有丁基羟基甲苯（butylated hydroxytoluenem，BHT）、丁基羟基茴香醚（butylated hydroxy-anisole，BHA）、辛酯没食子酸丙酯（propyl gallate，PG）、没食子酸（octyl gallate，OG）、没食子酸十二烷基（propyl gallate，DG）、乙氧喹、棕榈酸抗坏血酸酯（ascorbyl palmitate，AP）和叔丁基对苯二酚[49]，天然的抗氧化剂有植物精油、类胡萝卜素、茶多酚、生酚（α、β、γ 及δ）和抗坏血酸等[50]。这些天然抗氧化剂已被用于制造保护性活性屏障，可直接应用于可食用薄膜或涂层。在植物、藻类和蘑菇中发现的天然活性物质具有较高的抗氧化活性，其具有提供离子或氢、螯合金属和断链的能力[51]，而维生素、类胡萝卜素及多酚被认为是抗氧化性最强的天然活性物质。
筛选这些不同的抗氧化物质尤为重要，无论是小分子抗氧化剂还是大分子抗氧化剂，由于其活性基团和起活性作用的物质不同，在最佳筛选方法上存在差异。根据抗氧化活性成分与其试剂的反应原理，可以筛选出具有抗氧化活性的物质，这些抗氧化活性成分的筛选方法可分为三类：清除自由基、改变金属离子价态的方法、以及基于细胞的生物活性测定。然而，筛选天然活性抗氧化物质如酚类物质、类黄酮或植物精油等，主要是通过自由基清除试验，包括DPPH 自由基清除能力试验、ABTS+自由基清除能力试验、羟基自由基清除能力（hydroxyl radical scavenging capacity，HORSC）试验和超氧阴离子自由基清除能力（superoxide anion scavenging ability，SASA）试验。其中，DPPH 自由基清除能力（DPPH radical scavenging ability，DRSA）和ABTS+自由基清除能力（ABTS+ radical scavenging capacity，ARSC）是近年来最常用的方法。DRSA 和ARSC 的反应原理是基于氢原子转移机制（hydrogen atom transfer，HAT）和单电子转移机制（single electron transfer，SET），使天然抗氧化剂能够直接与DPPH 自由基或ABTS+自由基发生反应，从而确定其抗氧化能力[52]，例如对番茄叶提取物、母乳和芒果副产品等抗氧化活性的研究。
4.2 活性物质的抗氧化机制
天然类和合成类抗氧化剂的作用机制不同，合成抗氧化剂通过捕获和中和自由基，减少自由基与其他食物成分发生反应；天然抗氧剂的分子形式和结构复杂，其作用机制分为自由基吸收、金属离子螯合、氧清除、单线态氧淬灭、氢过氧化物分解和酶抗氧化等[53]。合成类抗氧化剂存在诸多安全隐患，过量使用会致畸、致癌以及产生慢性疾病等，因此合成类抗氧化剂的安全性受到质疑。
天然类抗氧化剂从动植物中提取，具有安全性高、抗氧化能力强、无副作用等特点。酚类物质是许多植物大分子抗氧化剂的主要成分。例如，食用海藻中的大分子抗氧化剂主要是多酚组分，其主要成分包括羟基肉桂酸、羟基苯甲酸和黄酮醇。果皮中大分子抗氧化剂的主要成分包括酚酸、黄烷醇和黄酮醇。Toniasso等[54]发现植物提取物成分含有单宁、类黄酮、苯酚等，有较强的抗氧化能力，能清除去骨禽肉中的自由基、超氧化物和过氧亚硝酸盐自由基等，延长去骨禽肉的货架期。与此同时，Esparza-Martínez 等[55]从橘柑的废料中提取酚类及评估其血浆铁还原能力（ferric reducing ability of plasma，FRAP）和氧自由基吸收能力（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）的抗氧化活性，发现新鲜和干燥的橘柑废料中具有较高的纤维和酚含量并具有极高的抗氧化能力，此外根据抗氧化活性的结果表明，热处理过程中组分之间发生了相互作用，使一些化合物被释放，另一些化合物由组分之间产生相互作用。Khodaei 等[56]用精油和植物提取物开发了保存肉制品的多种抗氧化系统，这是食品添加剂的优良替代品，能将肉制品的保质期延长2～4 倍。这种功效导致精油与植物提取物从膜基质扩散到肉制品中受到控制，可能是由于多种抗氧化系统不断地清除肉中的氧自由基，从而延长了肉制品的保质期。
4.3 抗氧化活性物质在可食用膜中的应用
抗氧化剂可掺入可食用薄膜中或共价固定在薄膜表面。在可食用膜中加入抗氧化剂的目的是保护食品免受氧化酸败、降解和变色，以此延长食品的保质期。Christai 等[57]发现植物精油添加到食用膜中能更好地控制奶酪储存期间的品质，延缓其品质劣变。Saberi等[58]在瓜尔豆胶薄膜中加入天然抗氧化剂（没食子儿茶素没食子酸酯、蓝莓果实提取物、香蕉皮提取物和坚果提取物）后，发现薄膜的抗氧化活性显著增强。这可能是因为蓝莓果实提取物、香蕉皮提取物和坚果提取物中含有多酚物质，有较强的抗氧化能力，可以清除氧自由基、超氧化物和过氧亚硝酸盐自由基等，而没食子酸则被公认为具有高抗氧化性功效的关键成分。Moghadam 等[59]研制了含石榴皮的绿豆蛋白食用膜，发现随石榴皮含量的增加，绿豆蛋白膜的抗氧化能力显著增加。此外，田润丰[60]将花色苷类色素-紫甘薯红与羟丙基甲基纤维素材料（较高的透明度和亲水性）共混制备含天然色素的可食用膜，发现其能有效抑制油脂的氧化。
氧气是影响食品劣变的重要因素，传统包装只是简单将抗氧化剂加入到包装材料中，很难控制抗氧化剂的释放，这大大降低了抗氧化作用。抗氧化可食用膜避免了传统包装的弊端，不仅能阻碍氧气与食品的接触，还能通过控制抗氧化物质的释放速率来抑制食品的氧化变质。可食用膜中抗氧化剂的保留和释放可以通过成膜基质的设计来实现，膜中的抗氧化剂以一定速率持续释放到食品表面，能精确控制包装内食品周围活性物质的浓度，最大限度地减少食物系统中的氧气以及延缓脂质氧化和蛋白质变性，以此来保持食物的高品质[61]。Andrade 等[62]用含有绿茶和迷迭香多酚提取物的聚乳酸薄膜来保存牛肉，发现牛肉在储存11 d 时丙二醛（malondialdehyde，MDA）的含量仍旧较低，因此保持抗氧化活性成分的释放速度和食品氧化动力学之间的动态平衡能极大延缓高脂肪食品中的脂质氧化。
5 结语
控制食品中的氧化反应和微生物生长是延长保质期并确保食品行业盈利的必要措施，新型活性包装作为新兴技术受到了广泛关注，能提高食品的质量和稳定性。抑菌剂通过与菌体细胞壁的相互作用、影响生物膜合成和干扰细胞膜的功能来发挥抑菌作用，抗氧化剂则能捕获和中和食品中的自由基。可食用膜中加入抑菌剂和抗氧化剂避免了传统化学添加剂带来的危害，为食品的安全提供了保障。
尽管活性物质的添加使可食用膜的性能增强，有利于保存食品，但其在食品工业化应用方面仍存在缺陷。首先，使用活性物质时必须考虑它们的剂量和潜在的毒理学效应。其次，一些天然化合物对食品的感官特性会产生负面影响，特别是风味和味道属性，进而导致消费者接受度较低。最后，天然活性物质的性能受多种因素的干扰，提取及制备过程工艺复杂，难度较大。目前国内关于天然活性物质与可食膜成膜制备的方法及成膜条件的研究较少，故探讨多种影响因素对添加天然活性物质的可食用膜性能的影响仍是下一步的研究重点。
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