几种气体在食品气调包装中的应用

 （广东省贸易职业技术学校，广东 广州  510507）

摘  要：本文简要介绍了几种气体在食品包装中的应用的研究现状，阐述了食品包装中应用的几种气体及其防腐保鲜的作用原理；并概括了二氧化碳、氮气、氧气等作为食品包装防腐保鲜介质在干食类、熟食类、肉类、果蔬和蛋类包装中的应用，从而达到食品的防腐保鲜目的。可以预见几种气体在食品包装中的应用将成为本世纪食品包装领域研究热点，并将在实践生产中得到广泛应用。

 关键词：食品包装；气调包装；二氧化碳；氮气；氧气；防腐保鲜

近年来我国食品安全质量事故频发，三聚氰胺、瘦肉精、塑化剂等事件让消费者对我国的食品安全环境倍感担忧。食品包装作为食品安全的重要一环成为人们关注和研究的焦点。食品作为日常消费商品具有特殊的商品性质，即营养卫生极其重要，但又极易腐败变质。过去人们都采用蒸煮、盐浸、熏烤、添加防腐剂、消毒剂、抗氧化剂等物理和化学方法对食品进行储存，这些方法不但对食品的储存时间不长，而且有些方法还对消费者的健康产生了严重的危害^[1]。随着食品工业的迅速发展，各种包装材料被用于食品的包装和储存，作为一种物理手段阻隔外界环境对食品的影响，从而使被包装的食品保质期更长。然而包装材料对食品本身夹带或封装时袋内残留的氧气及其他气体作用甚微，因此国外包装业界称这种包装方法为“消极性包装”。随着消费者对食品质量卫生安全需求的不断提高，对于食品质量卫生安全直接相关的包装也就提出了新的更高的要求^[2]。针对目前普遍采用的常规包装方法的不足，一种新的适合于各类新鲜方便食品或半成品的气体包装技术—气体包装(MAP)被研究人员开发出来，目前这一技术已经广泛应用于食品包装领域，可以预见气体在食品包装中的应用将在本世纪获得蓬勃的发展。本文旨在探讨几种气体在食品包装中的作用原理和应用，以期为几种气体在食品包装中的应用提供参考。

1  气体在食品包装中的应用研究的现状

气体包装(Modified Atmosphere Packaging)，简称MAP，可定义为“在能阻止气体进出的材料中调节食品的气体环境的技术”，是指用一种或几种气体组成混合气体取代包装袋内的气体，构成一种更适合食品储藏的环境气氛，以达到抑制食品的腐烂和变质，维持易腐烂食品正常货架期内的品质或延长其货架寿命的目的。

MAP的历史可追溯至19世纪30年代，当时将新鲜牛羊肉等食品还靠包装袋保鲜贮运，这项技术在1970年以后开始在商业上大规模的应用。1979年英国的Mark＆Spencer公司首次推出了MAP肉制品，两年后应用到了鱼肉类、火腿等领域。果蔬气调保鲜的研究始于1955年，美国的马尔赛兰对各种PE膜贮藏苹果和梨的保鲜储存进行了研究，并对贮藏环境中的氧气和二氧化碳变化作了系统的分析，并于1960年发表了研究报告，将这一储存方法称之为生理包装贮藏。

我国气体包装的研究与应用起步较晚，始于20世纪90年代。1988年国家农产品保鲜工程技术中心开发了专门用于果蔬保鲜的24种PVC保鲜膜配方，从中筛选出47种规格用于葡萄、苹果、黄瓜和芹菜等保鲜膜袋的实际应用。最近几年来，随着各国对于食品包装安全的重视，MAP已经成为各国研究人员的研究热点。

2  食品包装中的常用的几种气体及其作用原理

2.1  气调包装中常用的几种气体

食品工业中气调包装使用的气体包括二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)。其中最常使用的气体为N2、CO2和O2，前两种气体在用气总量中占到90%以上，氧气约占10%左右。在实际应用当中，气调包装一般选择由三种气体中的两种或三种气体混合而成混合气体。食品气调包装的混合气体组成和比例，须根据食品种类和包藏要求来选择。

2.2  几种气体在食品包装中的作用原理

在低浓度下CO2能促进许多微生物的繁殖，而在高浓度下却能抑制大多数需氧细菌和霉菌等微生物的繁殖，延长微生物增长的停滞期和指数增长期，达到防腐防霉作用。有研究人员发现在混合气体中，CO2浓度超过30%就足以抑制细菌的增长。此外，CO2溶于水会形成弱酸H2CO3，降低PH从而对有害微生物产生抑制作用。CO2对油脂及碳水化合物等有较强的吸附作用，减少这类食品与氧气的接触，从而减少氧化。用于新鲜果蔬包装时增加CO2浓度，则具有强化减氧、降低呼吸强度的作用。

氮气(N2)是惰性气体，一般不与食品发生化学作用，不被食品吸收。氮气本身不能抑制食品微生物繁殖生长，其主要作用原理就是取代O2，抑制食品本身和微生物的呼吸，减缓食品的氧化变质及其腐变速度。研究发现对极易氧化变质的食品，充氮包装能有效地延缓食品的氧化变质，确保食品质量安全。

一般来说，氧气(O2)是不利于食品贮存的，它能氧化食物中的维生素和脂肪，引起食品变质，加速腐败细菌的生长，包装内一般都不希望它存在。但氧气也有其特殊的作用，在保持肉类和果蔬新鲜的外观上O2是不可或缺的角色。肉类包装中如果含有一定量的O2就能防止肉制品脱味和脱色。此外，还有一些食品和鲜果蔬，对O2也有一定的需求，微量的氧气可以使果蔬通过呼吸来保持活性，否则会加速其腐败发酵的速度，不利于产品保鲜。因此，含氧气调包装特别适用于肉类以及生鲜果蔬的保鲜包装。只要采用适当的包装材料和方法，就能抑制果蔬储存环境中的氧分压和呼吸速度，为此，通常把CO2和O2混合成“理想”的气体，填充入生鲜食品的包装，则能使生鲜食品内部细胞的活性维持一定时间，延缓其生命过程，从而达到保鲜的目的。

3  几种气体在食品包装中的应用

目前气调包装已经广泛应用各个食品包装领域，根据食品含水分活性高低、干湿程度，气调包装在食品包装的应用可分为以下几类：

3.1  在干燥食品包装中的应用

奶粉、咖啡、土豆片、松果、花生等食品几本上不含水分，微生物一般无法生长繁殖，影响其保质期的因素仅仅在于食品的氧化作用。对这类产品的气调包装主要考虑如何抑制食品的氧化作用，在实际生产当中，一般采用真空N2，N2能将包装袋中氧气含量降到1%以下，从而有效抑制食品的氧化作用，防止干燥类食品因氧化而变味变色，保证了食品质量卫生安全。对于干燥类食品因特别注意食品的吸潮，应选择对氧气和水蒸气阻隔效果好的包装材料。

3.2  在熟食制品包装中的应用

熟食制品的包装主要考虑减缓食品的氧化作用和抑制细菌、微生物、霉菌的生长繁殖，防止食品的氧化及霉变。在此类食品的气调包装中一般选择充入食品级CO2，通常配气比(体积比)为40% ~60 %。

3.3  在肉制品包装中的应用

肉类食品不但要防止腐烂变质，同时还要考虑食物的保鲜问题。细菌等微生物在这类食品中极易生长繁殖，厌氧和好氧微生物同时存在，因此单一气体成分无法满足肉类微生物的抑制以及保鲜的双重任务，需要配制一定比例组分的混合气体。例如，鲜猪肉气调包装时，可选用二氧化碳来抑制细菌等好氧微生物的生长和繁殖，用氧气来保持鲜肉色泽并抑制厌氧微生物的生长，混合气中二氧化碳占混合气总体积的20%~35%, 氧气占混合气总体积的40~70%。

3.4  在果蔬类食品包装中的应用

水果和蔬菜的气调保鲜是最复杂的。在通常情况下，果蔬的呼吸作用愈强，贮藏时间愈短，愈容易腐烂变质；但又不能完全抑制果蔬的呼吸，否则果蔬就会发蔫、失去光泽，并且容易受到微生物侵染。一般可以通过控制混合气体中O2和CO2的比例及贮藏温度的方法来控制果蔬的呼吸强度，例如，有研究发现柑桔气调保鲜混合气比例为氧气占12.5%~17.5%，二氧化碳占1.35%~3.65%时，柑桔呼吸强度就能得到有效抑制，腐果率明显降低，由7.63%降低到2.32%。

3.5  在禽蛋类中的应用

二氧化碳对禽蛋类的保鲜十分有效。禽蛋变质的原因在于二氧化碳通过蛋壳上的微孔逐渐渗出，造成禽蛋中的PH值升高，使蛋白转变成水样蛋白，从而使蛋类变质。因此，在禽蛋的气调包装中充入二氧化碳，CO2通过蛋壳上的微孔渗人蛋内，能够延缓形成水样蛋白的速度，可达到保鲜目的。研究发现二氧化碳在禽蛋气调包装混合气中体积比占30%-70%的气氛中放置时，其保鲜期明显延长。

从上述介绍可以看出，在应用气调包装技术时，可以根据产品的不同特性来选择气调的种类。保持食品的色、香、味及防止氧化，通常使用充入氮气的方法；为了使肉类保持鲜艳的光泽，则充氧气；肉制品，鱼糕以及蛋糕的包装，一般充入CO2和O2的混合气体，而新鲜牛肉的气调包装则用N2和CO2的混合气体[3]。对于不同的食品，应充入气体的种类和混合的方式，还有待于进一步探索。

4  结束语

我国每年由于食品腐烂变质造成了大量的浪费，尤其是果蔬类，其在收获、运输、贮藏过程中，因没有合适的保存方法而造成的腐烂现象非常普遍，如果消费者误食了这些变质的食物，还会损害人们的生命健康，因此对食品包装方法的研究是非常重要的。气调包装不但可以延长食品的保质期、保鲜期，而且不用对食品进行化学处理，可以很好的保存食品的原有风味。经过气调包装的食品，可以实现食物产品反季节销售，增加食品的附加值。结合传统烹饪技术开发出可用气调包装的速食性食品，则适合生活节奏快的人们的需要，有着良好的社会效益和经济效益[4]。因此，气调包装技术将成为食品包装研究的一个重要发展方向，可以预见气体包装将成为本世纪食品包装领域研究热点，并将在实践生产中得到广泛应用

参考文献

[1] 张鹏程. 气体在食品包装中的应用[J].技术与应用，2003,(2):40-41.

[2] 周美玲, 邹奇波, 黄卫宁，RAYAS-DUARTE Patticia. 气调包装技术延长烘焙食品货架期的研究[J].食品科学, 2007, 28(9):599-603.

[3] 唐伟强, 廖良银, 潘永刚. 气调包装的发展趋势分析与研究[M]. 第六届全国包装与食品工程学术年会论文集, 2002, 222-226.

[4] 肖功年, 屠定玉. 氮气在食品工业中的应用[J]. 农产品加工, 2008, 56-57.

来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第1期  在线投稿  >>