气调包装技术在食品行业中的应用

来源：化工易贸网

  气调包装国外又称MAP或CAP、国内称气调包装或置换气体包装、充气包装。常用的气体有N2、O2、CO2、混合气体O2＋N2或CO2＋N2＋O2（即MAP）。气调包装技术可广泛用于各类食品的保鲜，延长食品货架期，提升食品价值。
一、CO2在食品包装中的应用
    瑞典一公司推出采用充满100％CO2气体的包装袋、容器、贮藏室来贮藏肉类。高浓度的CO2能阻碍需氧细菌与霉菌等微生物的繁殖，延长微生物增长的停滞期及指数增长期，起防腐防霉作用。该法能使猪肉不需冷冻处理可保存120天，如再加压处理，贮藏时间更长。这一方法引起美国、澳大利亚等肉类输出国的极大关注。
    最近，美国专家采用新技术，用CO2制塑料包装材料。即使用特殊的催化剂，将CO2和环氧乙烷（或环氧丙烷）等量混合，制成新的塑料包装材料，其特点具有玻璃般的透明度和不通气性；类似聚碳酸酯和聚酰胺树脂；在240℃温度下不会完全分解成气体；有生物分解性能不会污染环境与土壤等特点。
     我国已研究成功利用纳米技术，高效催化CO2合成可降解塑料。即利用CO2制取塑料的催化剂“粉碎”到纳米级，实现催化分子与CO2聚合，使每克催化剂催化130克左右的CO2，合成含42％CO2的新包装材料。其作为降解性优异的环保材料，应用前景广阔。
二、氮气在食品包装中的应用
    氮气（N2）是理想的惰性气体，在食品包装中有特有功效：不与食品起化学反应与不被食品吸收，能减少包装内的含氧量，极大地抑制细菌、霉菌等微生物的生长繁殖，减缓食品的氧化变质及腐变，从而使食品保鲜。充氮包装食品还能很好地防止食品的挤压破碎、食品粘结或缩成一团，保持食品的几何形状、干、脆、色、香味等优点。目前充氮包装正快速取代传统的真空包装，已应用于油炸薯片及薯条、油烹调食品等。受到消费者特别是儿童、青年的喜爱，充氮包装可望应用于更多的食品包装。
    美国应用N2增加薄铝材料的饮料罐强度，在饮料装罐前，将氮气溶解在饮料中；在饮料罐密封后，氮气就从饮料中释放出来，对罐壁形成一种压力，使饮料罐相当于一个充气罐，从而增加了饮料罐强度，效果显著。该罐装饮料在运输、堆放中或在货架上都不会造成破损，也不影响饮料品质。此法也可用于聚酯类塑料制成的饮料包装。
    在N2应用时必须重视N2的纯度与质量。通过膜分离或变压吸附方式从压缩空气中将其分离出的氮气纯度可达99．9％以上。食品包装中使用的N2纯度必须达到纯氮级（即安全级）。
三、复合气体在包装食品中的应用
    复合气调保鲜包装国际上统称为MAP包装，所用的气调保鲜气体一般由CO2、N2、O2及少量特种气体组成。CO2能抑制大多需氧腐败细菌和霉菌的生长繁殖；O2抑制大多厌氧的腐败细菌生长繁殖；保持鲜肉色泽、维持新鲜果蔬富氧呼吸及鲜度；N2作充填气。复合气体组成配比根据食品种类、保藏要求及包装材料进行恰当选择而达到包装食品保鲜质量高、营养成分保持好、能真正达到原有性状、延缓保鲜货架期的效果。
复合气调保鲜包装在国内外已广泛应用。
    ▲生鲜鱼虾的气调包装新鲜水产及海产鱼类的变质主要有细菌使鱼肉的氧化三甲胺分解释放出腐败味的三甲胺、鱼肉脂肪氧化酸败、鱼体内酶降解鱼肉变软、鱼体表面细菌（需氧性大肠杆菌、厌氧性梭状芽孢杆菌）产生中毒毒素，危及人健康。
    用于鱼类气调包装的气体由CO2、O2、N2组成，其中CO2气体浓度高于50％，抑制需氧细菌、霉菌生长又不会使鱼肉渗出；O2浓度10％―15％抑制厌氧菌繁殖。鱼的鳃和内脏含大量细菌，在包装前需清除、清洗及消毒液处理。由于CO2易渗出塑料薄膜，因此鱼类气调包装的包装材料需用对气体阻隔性高的复合塑料薄膜，在0℃―4℃温度下可保持15―30天。英国金枪鱼采用35％―45％的CO2／55％―65％N2气体保鲜包装货架期6天。
     虾的变质主要由微生物引起。其内在酶作用导致虾变黑。采用气调包装可对草虾保鲜。先将虾浸泡在100mg／L溶菌酶和1．25％亚硫酸氢钠的保鲜液中处理后，采用40％的CO2和60％的N2混合气体灌充气调包装袋内，其保质期较对照样品延长22天，是对照样品保质期的6．5倍。
 
    ▲禽畜生鲜肉类气调包装
    生鲜猪、羊、牛的肉的气调保鲜包装既要保持鲜肉原有红色又能防腐保鲜，气调包装的气体由O2和CO2组成，根据肉种类不同，气体组成分各异。猪肉气调包装的气体组成为60％―70％O2和30％―40％的CO2，于0℃―4℃的货架期一般7―10天（包括宰杀后在0℃―4℃温度下冷却24h使ATP活性物质失去、质地变得有柔软及香味、适口性好的冷却猪肉）。家禽肉气调包装主要是防腐保鲜，保鲜用气体由CO2和N2组成，禽肉用50％―70％CO2／50％―30％O2包装在0℃―4℃的货架期达14天。
   在肉类气调保鲜包装中，使用高浓度O2可使鲜肉保持鲜红色更鲜艳，在缺氧环境下则肉质呈淡紫色，如用CO2、N2等保鲜气体，肉色泽呈淡紫色，保鲜期可达30天左右。生鲜肉类包装材料也要求使用对气体有高阻隔性的复合塑料包装材料。
    ▲烘烤食品与熟食制品的气调保鲜包装
        烘烤食品包括糕点、蛋糕、饼干、面包等，主成分为淀粉。由细菌霉菌等引起的腐变、脂肪氧化引起的酸败变质、淀粉分子结构老化硬变等造成食品变质。应用于这类食品气调保鲜包装的气体由CO2及N2组成。不含奶油的蛋糕在常温下保鲜20―30天，月饼、布丁蛋糕采用高阻隔性复合膜常温下保鲜期可达60―90天。
    微波菜肴、豆制品及畜禽熟肉制品充入CO2和N2能有效抑止大肠菌群繁殖。在常温20℃―25℃下保鲜5―12天，经85℃―90℃调理杀菌后常温下保鲜30天左右，在0℃―4℃冷藏温度下保鲜60―90天。
    ▲新鲜果蔬气调保鲜包装果蔬收获后仍能保持吸收氧气排出CO2的新陈代谢作用，同时消耗营养。果蔬保鲜是通过降低环境中O2含量和低温贮存降低呼吸进度，排除呼吸产生的CO2延缓果蔬成熟衰老从而达到保鲜效果。果蔬的气调包装气体由O2、CO2、N2组成，用透气性薄膜包装果蔬，充入低O2与高CO2和混合气体置换后密封，使包装内的O2含量低于空气而积累CO2高于空气，通过薄膜进行气体交换，达到利于果蔬保鲜环境、保持微弱需氧呼吸的气调平衡。
    大多数果蔬用5％O2、5％CO2、90％N2混合比例包装，在6℃―8℃低温下有较长的保鲜期。气调包装用于荔枝保藏保鲜，用10％CO2＋90％N2及20％CO2＋80％N2处理荔枝果实24hr，既能达到保鲜目的，还能提高果实的好果率，保持果皮红色，并不影响营养成分，以高CO2和低氧条件结合臭氧处理（4．3mg／M3浓度）并采用可食性薄涂膜，可延长草莓货架期8―10天。
    美国科学家对芒果采用气调包装试验，将芒果剥皮、切块，分别采用氧气包装，混合气（N2 86％、CO 210％、O2 4％）包装及真空包装，结果经混合气包装的芒果货架期最长，在贮存期间，芒果的色泽、质地等外观效果好，微生物造成的损害最小。
    气调包装也适用于净菜保鲜。净菜又称切割果蔬、半处理加工果蔬，为迎合上班族的新兴食品加工产品，有安全、新鲜、营养、方便等特点，但经切割后易褐变。采用气调包装降低氧含量能最大限度延长货架期。例如美国的切丝莴苣以1％―3％的O2、5％―6％的CO2和90％N2阻止褐变。气调保鲜包装还适用于去皮和切片的苹果、马铃薯、叶菜类蔬菜等果蔬保鲜。开发适合果蔬气调包装保鲜效果的包装膜是拓宽果蔬保鲜途径的关键。