氣調包裝技術在食品行業中的應用

氣調包裝國外又稱MAP或CAP. 常用的氣體有N2、O2、CO2、混合氣體O2＋N2或CO2＋N2＋O2（即MAP）。氣調包裝技術可廣泛用于各類食品的保鮮，延長食品貨架期，提升食品價值。

一、CO2在食品包裝中的應用

   瑞典一公司推出采用充滿100％CO2氣體的包裝袋、容器、貯藏室來貯藏肉類。高濃度的CO2能阻礙需氧細菌與霉菌等微生物的繁殖，延長微生物增長的停滯期及指數增長期，起防腐防霉作用。該法能使豬肉不需冷凍處理可保存120天，如再加壓處理，貯藏時間更長。這一方法引起美國、澳大利亞等肉類輸出國的極大關注。

   最近，美國專家采用新技術，用CO2制塑料包裝材料。即使用特殊的催化劑，將CO2和環氧乙烷（或環氧丙烷）等量混合，制成新的塑料包裝材料，其特點具有玻璃般的透明度和不通氣性；類似聚碳酸酯和聚酰胺樹脂；在240℃溫度下不會完全分解成氣體；有生物分解性能不會污染環境與土壤等特點。

   我國已研究成功利用納米技術，高效催化CO2合成可降解塑料。即利用CO2制取塑料的催化劑“粉碎”到納米級，實現催化分子與CO2聚合，使每克催化劑催化130克左右的CO2，合成含42％CO2的新包裝材料。其作為降解性優異的環保材料，應用前景廣闊。

二、氮氣在食品包裝中的應用

  氮氣（N2）是理想的惰性氣體，在食品包裝中有特有功效：不與食品起化學反應與不被食品吸收，能減少包裝內的含氧量，極大地抑制細菌、霉菌等微生物的生長繁殖，減緩食品的氧化變質及腐變，從而使食品保鮮。充氮包裝食品還能很好地防止食品的擠壓破碎、食品粘結或縮成一團，保持食品的幾何形狀、干、脆、色、香味等優點。目前充氮包裝正快速取代傳統的真空包裝，已應用于油炸薯片及薯條、油烹調食品等。受到消費者特別是兒童、青年的喜愛，充氮包裝可望應用于更多的食品包裝。

  美國應用N2增加薄鋁材料的飲料罐強度，在飲料裝罐前，將氮氣溶解在飲料中；在飲料罐密封后，氮氣就從飲料中釋放出來，對罐壁形成一種壓力，使飲料罐相當于一個充氣罐，從而增加了飲料罐強度，效果顯著。該罐裝飲料在運輸、堆放中或在貨架上都不會造成破損，也不影響飲料品質。此法也可用于聚酯類塑料制成的飲料包裝。

  在N2應用時必須重視N2的純度與質量。通過膜分離或變壓吸附方式從壓縮空氣中將其分離出的氮氣純度可達99．9％以上。食品包裝中使用的N2純度必須達到純氮級（即安全級）。

三、復合氣體在包裝食品中的應用

   復合氣調保鮮包裝國際上統稱為MAP包裝，所用的氣調保鮮氣體一般由CO2、N2、O2及少量特種氣體組成。CO2能抑制大多需氧腐敗細菌和霉菌的生長繁殖；O2抑制大多厭氧的腐敗細菌生長繁殖；保持鮮肉色澤、維持新鮮果蔬富氧呼吸及鮮度；N2作充填氣。復合氣體組成配比根據食品種類、保藏要求及包裝材料進行恰當選擇而達到包裝食品保鮮質量高、營養成分保持好、能真正達到原有性狀、延緩保鮮貨架期的效果。

復合氣調保鮮包裝在國內外已廣泛應用。

  ▲生鮮魚蝦的氣調包裝新鮮水產及海產魚類的變質主要有細菌使魚肉的氧化三甲胺分解釋放出腐敗味的三甲胺、魚肉脂肪氧化酸敗、魚體內酶降解魚肉變軟、魚體表面細菌（需氧性大腸桿菌、厭氧性梭狀芽孢桿菌）產生中毒毒素，危及人健康。

  用于魚類氣調包裝的氣體由CO2、O2、N2組成，其中CO2氣體濃度高于50％，抑制需氧細菌、霉菌生長又不會使魚肉滲出；O2濃度10％―15％抑制厭氧菌繁殖。魚的鰓和內臟含大量細菌，在包裝前需清除、清洗及消毒液處理。由于CO2易滲出塑料薄膜，因此魚類氣調包裝的包裝材料需用對氣體阻隔性高的復合塑料薄膜，在0℃―4℃溫度下可保持15―30天。英國金槍魚采用35％―45％的CO2／55％―65％N2氣體保鮮包裝貨架期6天。

   蝦的變質主要由微生物引起。其內在酶作用導致蝦變黑。采用氣調包裝可對草蝦保鮮。先將蝦浸泡在100mg／L溶菌酶和1．25％亞硫酸氫鈉的保鮮液中處理后，采用40％的CO2和60％的N2混合氣體灌充氣調包裝袋內，其保質期較對照樣品延長22天，是對照樣品保質期的6．5倍。  

  ▲禽畜生鮮肉類氣調包裝

   生鮮豬、羊、牛的肉的氣調保鮮包裝既要保持鮮肉原有紅色又能防腐保鮮，氣調包裝的氣體由O2和CO2組成，根據肉種類不同，氣體組成分各異。豬肉氣調包裝的氣體組成為60％―70％O2和30％―40％的CO2，于0℃―4℃的貨架期一般7―10天（包括宰殺后在0℃―4℃溫度下冷卻24h使ATP活性物質失去、質地變得有柔軟及香味、適口性好的冷卻豬肉）。家禽肉氣調包裝主要是防腐保鮮，保鮮用氣體由CO2和N2組成，禽肉用50％―70％CO2／50％―30％O2包裝在0℃―4℃的貨架期達14天。

 在肉類氣調保鮮包裝中，使用高濃度O2可使鮮肉保持鮮紅色更鮮艷，在缺氧環境下則肉質呈淡紫色，如用CO2、N2等保鮮氣體，肉色澤呈淡紫色，保鮮期可達30天左右。生鮮肉類包裝材料也要求使用對氣體有高阻隔性的復合塑料包裝材料。

▲烘烤食品與熟食制品的氣調保鮮包裝

    烘烤食品包括糕點、蛋糕、餅干、面包等，主成分為淀粉。由細菌霉菌等引起的腐變、脂肪氧化引起的酸敗變質、淀粉分子結構老化硬變等造成食品變質。應用于這類食品氣調保鮮包裝的氣體由CO2及N2組成。不含奶油的蛋糕在常溫下保鮮20―30天，月餅、布丁蛋糕采用高阻隔性復合膜常溫下保鮮期可達60―90天。

   微波菜肴、豆制品及畜禽熟肉制品充入CO2和N2能有效抑止大腸菌群繁殖。在常溫20℃―25℃下保鮮5―12天，經85℃―90℃調理殺菌后常溫下保鮮30天左右，在0℃―4℃冷藏溫度下保鮮60―90天。

  ▲新鮮果蔬氣調保鮮包裝果蔬收獲后仍能保持吸收氧氣排出CO2的新陳代謝作用，同時消耗營養。

     果蔬保鮮是通過降低環境中O2含量和低溫貯存降低呼吸進度，排除呼吸產生的CO2延緩果蔬成熟衰老從而達到保鮮效果。果蔬的氣調包裝氣體由O2、CO2、N2組成，用透氣性薄膜包裝果蔬，充入低O2與高CO2和混合氣體置換后密封，使包裝內的O2含量低于空氣而積累CO2高于空氣，通過薄膜進行氣體交換，達到利于果蔬保鮮環境、保持微弱需氧呼吸的氣調平衡。

  大多數果蔬用5％O2、5％CO2、90％N2混合比例包裝，在6℃―8℃低溫下有較長的保鮮期。氣調包裝用于荔枝保藏保鮮，用10％CO2＋90％N2及20％CO2＋80％N2處理荔枝果實24hr，既能達到保鮮目的，還能提高果實的好果率，保持果皮紅色，并不影響營養成分，以高CO2和低氧條件結合臭氧處理（4．3mg／M3濃度）并采用可食性薄涂膜，可延長草莓貨架期8―10天。

  美國科學家對芒果采用氣調包裝試驗，將芒果剝皮、切塊，分別采用氧氣包裝，混合氣（N2 86％、CO 210％、O2 4％）包裝及真空包裝，結果經混合氣包裝的芒果貨架期最長，在貯存期間，芒果的色澤、質地等外觀效果好，微生物造成的損害最小。

  氣調包裝也適用于凈菜保鮮。凈菜又稱切割果蔬、半處理加工果蔬，為迎合上班族的新興食品加工產品，有安全、新鮮、營養、方便等特點，但經切割后易褐變。采用氣調包裝降低氧含量能最大限度延長貨架期。例如美國的切絲萵苣以1％―3％的O2、5％―6％的CO2和90％N2阻止褐變。氣調保鮮包裝還適用于去皮和切片的蘋果、馬鈴薯、葉菜類蔬菜等果蔬保鮮。開發適合果蔬氣調包裝保鮮效果的包裝膜是拓寬果蔬保鮮途徑的關鍵。

目前前有哪些氣體是用于食品保鮮或食品加工的呢？

高純氮氣：高純氮氣用于食品保鮮，原理是高純氮氣包裝的食品，使食品跟空氣中的氧氣隔絕，防止食品跟氧氣接觸而變質。此外，食品充滿高純氮氣的包裝也防止食品受到擠壓而破壞食品形狀。

二氧化碳：食品級二氧化碳用于碳酸飲料、啤酒的生產。將食品二氧化碳加壓溶解于可樂、啤酒就得到現有碳酸飲料的口感。此外，食品二氧化碳還用于生產高品質純凈水、醋飲料等。

高純乙烯：高純乙烯廣泛用于臍橙、芒果、香蕉、蜜桔的催熟。通過高純乙烯催熟的氣體符合生物生長規律，有利于果實的保鮮和運輸，對身體本身無害，但口感會差些。

高純一氧化碳：高純一氧化碳用于金槍魚、羅非魚的保鮮。由于這些魚肉中含有的血紅蛋白和肌紅蛋白較多，還原性非常強，跟空氣中的氧氣接觸容易使肉的顏色變成褐色而使人感覺不新鮮。而用一氧化碳具有還原性，經過一氧化碳處理后的金槍魚肉呈鮮紅色，也達到保鮮作用。