范 珺

（濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司）

氣調(diào)包裝的效果以及影響因素分析

范 珺

（濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司）

隨著氣調(diào)包裝的使用日漸廣泛，針對(duì)不同的內(nèi)容物填充合適的氣體，使其發(fā)揮最佳的效果，是如今氣調(diào)包裝生產(chǎn)和應(yīng)用的重中之重。在氣調(diào)包裝的應(yīng)用中，填充氣體尤其是CO2，其抑菌選擇性和濃度，以及包裝材料的選擇都會(huì)對(duì)氣調(diào)包裝的效果產(chǎn)生影響，需要包裝生產(chǎn)企業(yè)和使用方多加重視。

氣調(diào)包裝 效果 CO2抑菌 包裝材料

一、氣調(diào)包裝的介紹

2000年后，人們的生活方式和生活理念的轉(zhuǎn)變是顯而易見(jiàn)的，對(duì)食物的追求從安全健康逐漸上升到新鮮、純正，并要求隨時(shí)隨地保持一貫的品質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)人們這些期望，一方面食物原材料要保證新鮮，另一方面借助有效的包裝形式維持食物長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)钠焚|(zhì)穩(wěn)定性。對(duì)于某些易腐、易氧化的食物，如魚(yú)肉海鮮、鮮嫩果蔬、烘焙點(diǎn)心等，自獲取或制成之時(shí)，變質(zhì)便以開(kāi)始，期間或出于生化反應(yīng)，或環(huán)境溫濕度影響，或包裝質(zhì)量問(wèn)題等種種因素，變質(zhì)漸呈不可遏制之勢(shì)。冷凍——這種有效延緩食物變質(zhì)的方法運(yùn)用的廣泛而純熟，但隨著銷售流通的全球化發(fā)展，冷凍成本不斷上升，食品工業(yè)轉(zhuǎn)而開(kāi)發(fā)新的食品包裝技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題。

氣調(diào)包裝是指在一定的封閉包裝內(nèi)，通過(guò)各種調(diào)節(jié)方式使得包裝內(nèi)氣體不同于正常大氣組成，以此來(lái)抑制引起食品品質(zhì)劣變的生理生化反應(yīng)、物理反應(yīng)、氧化褐變作用等，從而達(dá)到延長(zhǎng)食品保鮮和長(zhǎng)期保存的目的。一般采用連續(xù)的熱力充氣機(jī)器將CO2、N2、O2等一種或幾種氣體按一定比例充入包裝內(nèi)，經(jīng)熱壓封口后完成充氣包裝。

二、氣調(diào)包裝的效果

大量的實(shí)踐證明，應(yīng)用合理的氣調(diào)包裝，尤其是合適比例的填充氣體，不僅有助于限制包裝內(nèi)微生物的生長(zhǎng)，對(duì)于緩解內(nèi)容物的過(guò)度成熟和氧化也具有積極意義。魚(yú)肉海鮮、新鮮果蔬和烘焙點(diǎn)心是三類適用于氣調(diào)包裝的典型食品，接下來(lái)針對(duì)這三種食物分別對(duì)填充氣體CO2、N2、O2的效果進(jìn)行分析。

CO2是氣調(diào)包裝中占據(jù)重要地位的氣體成分，突出作用是其高效的抑菌效果。由于CO2能穿透細(xì)菌的細(xì)胞，使細(xì)胞內(nèi)的PH下降和酶的活性降低，因此抑制細(xì)胞的繁殖。并且CO2低毒，對(duì)食品感官品質(zhì)影響小，因而對(duì)于魚(yú)肉海鮮、鮮嫩果蔬、烘焙點(diǎn)心等有防腐和防霉的作用。

N2是一種無(wú)色無(wú)味的惰性氣體，不會(huì)與食物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，充N2的目的是作為填充氣體，并保持食物的色、香、味、脆、形，對(duì)于高油脂的烘焙食品，對(duì)油脂氧化也能起到緩解作用。

O2是大部分生物體生長(zhǎng)繁殖的重要條件，同時(shí)也是油脂類氧化變質(zhì)的主要誘因。一般而言，氣調(diào)包裝中不填充O2，但針對(duì)某些食物，一定的含量的O2對(duì)于維持食物其他方面的性質(zhì)具有良好的效果。例如，魚(yú)肉海鮮類的食物，往往含有肌紅蛋白，呈紫紅色，O2的作用即是與肌紅蛋白結(jié)合生成氧合肌紅蛋白，使肉質(zhì)呈現(xiàn)鮮紅色。但大量的氧同時(shí)也會(huì)加快肉中脂肪氧化和微生物的繁殖，因此這類食物的氣調(diào)包裝建議填充O2和CO2的混合氣體，借助CO2的抑菌作用實(shí)現(xiàn)雙重效果。對(duì)于另一類新鮮果蔬食物，貯藏中應(yīng)盡可能降低O2的濃度，以此降低食物的呼吸強(qiáng)度和基質(zhì)氧化損耗，延緩成熟，但O2濃度過(guò)低，一方面會(huì)使果蔬發(fā)生無(wú)氧呼吸，導(dǎo)致缺氧障礙，另一方面會(huì)引起厭氧菌的發(fā)酵，如肉毒桿菌等。由于不同的果蔬具有不同的O2臨界濃度，因此在使用氣調(diào)包裝的時(shí)候需要根據(jù)果蔬種類特別設(shè)定填充的O2量。

三、影響氣調(diào)包裝效果的因素分析

氣調(diào)包裝的效果主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）抑菌作用；（2）針對(duì)新鮮果蔬食品，抑制呼吸作用和成熟度；（3）保持食物原有的味道和形狀，特別是烘焙食品，減少因油脂氧化產(chǎn)生的異味。從食物包裝到運(yùn)輸貯藏，氣調(diào)包裝的效果受到諸多因素的制約，包括CO2抑菌的選擇性、CO2的濃度、氣調(diào)包裝材料的性能等。

1、CO2抑菌的選擇性對(duì)氣調(diào)包裝效果的影響

根據(jù)微生物代謝對(duì)氧的需求量，可分為好氧型、兼性厭氧型和厭氧型微生物。好氧型微生物是指生命體只有在有氧的條件下才能正常生長(zhǎng)，其包含部分好氧細(xì)菌和霉菌，對(duì)于這些微生物，CO2濃度低于10%即可抑制其生長(zhǎng)。其中CO2對(duì)不同菌屬的霉菌的抑制效果也有所差異，例如青霉屬比曲霉屬對(duì)CO2的耐受性更強(qiáng)。兼性厭氧型微生物是指在有氧和無(wú)氧環(huán)境下均可生存的微生物，比如酵母菌，當(dāng)氧氣缺乏時(shí)這類微生物通過(guò)將糖類轉(zhuǎn)化為二氧化碳和乙醇來(lái)生存，因此CO2對(duì)其的抑制作用將有所降低。厭氧型微生物指的是在無(wú)氧條件下比在有氧條件下生長(zhǎng)好的微生物，比如梭狀芽孢桿菌在無(wú)氧條件下繁殖迅速，可分解糖類，引起果蔬等食品的產(chǎn)氣性變質(zhì)和蛋白質(zhì)變質(zhì)。若此類微生物存在的情況下，向包裝充入大量的CO2，會(huì)促進(jìn)包裝系統(tǒng)中氧含量的降低，反而不利于抑制此類微生物的生長(zhǎng)。

2、CO2的含量對(duì)氣調(diào)包裝效果的影響

根據(jù)上述對(duì)氣調(diào)包裝效果的分析，包裝內(nèi)容物的不同，填充CO2的作用也不盡相同：對(duì)于魚(yú)肉海鮮類的食物，重點(diǎn)在于抑制微生物的繁殖；而果蔬食品則以抑制呼吸作用、減緩成熟度為目的。以往研究結(jié)果表明，提高CO2的含量能加強(qiáng)其抑制微生物繁殖的能力，而且隨著含量的提高，抑制作用會(huì)逐漸增強(qiáng)。同時(shí)，應(yīng)視內(nèi)容物的初始微生物種類、數(shù)量具體確定填充濃度。若內(nèi)容物的初始微生物以好氧細(xì)菌或霉菌為主，填充低于10%的CO2即可表現(xiàn)出抑制作用，20%～30%的CO2能較好的抑制多數(shù)好氧微生物，當(dāng)CO2含量達(dá)到50%以上，其抑制效果的增強(qiáng)便不再顯著。針對(duì)果蔬等食品，提高CO2含量能降低成熟速率，抑制葉綠素的分解，以保持果蔬新鮮的品質(zhì)。但若CO2含量過(guò)高反而會(huì)引起果蔬的呼吸障礙，縮短保存期。一般來(lái)說(shuō)，水果氣調(diào)包裝填充2～3% CO2為佳。

筆者通過(guò)多種渠道獲得魚(yú)、肉、蔬菜、水果、面制品的氣調(diào)包裝產(chǎn)品，利用實(shí)驗(yàn)室配備的HGA－02頂空氣體分析儀分別進(jìn)行了CO2和O2含量的檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。測(cè)試結(jié)果展示了當(dāng)前各類產(chǎn)品氣調(diào)包裝中O2和CO2成分的含量。

表1 各類產(chǎn)品氣調(diào)包裝O2和CO2含量測(cè)試數(shù)據(jù)

表1 各類產(chǎn)品氣調(diào)包裝O 2和C O 2含量測(cè)試數(shù)據(jù)

3、包裝材料對(duì)氣調(diào)包裝效果的影響

氣調(diào)包裝完成后，內(nèi)部氣體構(gòu)成和含量會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，隨著產(chǎn)品儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，包裝內(nèi)部的O2、CO2或N2的含量逐漸變化，從而影響原有包裝效果，甚至產(chǎn)品的品質(zhì)。一般情況下，氣體含量變化的原因主要來(lái)自氣體的滲透和泄漏。氣體滲透是指氣體從高濃度側(cè)進(jìn)入包裝材料表面，通過(guò)擴(kuò)散至低濃度側(cè)。通過(guò)這種渠道滲入／滲出的氣體，對(duì)包裝內(nèi)氣體構(gòu)成的影響是長(zhǎng)久緩慢的，其滲透速率取決于包裝材料的阻隔性能。泄漏是指氣體通過(guò)包裝熱封部位的微小孔隙或裂縫進(jìn)入或逸出，造成氣體含量的急劇變化。

不論是氣體滲透或是泄漏，都會(huì)影響氣調(diào)包裝內(nèi)的各氣體成分含量的變化，從而影響產(chǎn)品的保質(zhì)效果。因此，企業(yè)也采取了多種氣體控制方法，比如采用高阻隔包裝材料來(lái)減緩氣體的滲透。由于氣調(diào)包裝中CO2發(fā)揮主要作用，所選包裝材料應(yīng)對(duì)CO2表現(xiàn)出較好的阻隔效果。筆者選取了4種氣調(diào)包裝常用的材料，分別為PET、KPET、BOPP、VMBOPP，借助VAC－V2壓差法氣體滲透儀進(jìn)行了CO2的滲透測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，厚度相差不大的四種材料中KPET的CO2阻隔效果最好，其次為VMBOPP和PET，BOPP效果最差。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，KPET的CO2透過(guò)率僅為PET的2.37%，這是由于KPET是在PET基材上涂布一層PVDC而制成，PVDC因其分子間凝聚力強(qiáng)，結(jié)晶度高，其分子中的氯原子有疏水性，不會(huì)形成氫鍵，氧分子、水分子和二氧化碳分子很難在PVDC有機(jī)大分子中移動(dòng)，因而PVDC具有優(yōu)良的阻氧性、阻濕性和二氧化碳阻隔性。VMBOPP也是較為優(yōu)良的CO2阻隔材料，它是一種真空鍍鋁的雙向拉伸聚丙烯薄膜，鍍鋁層的加入，使VMBOPP具有優(yōu)良的耐折性、阻氣性、阻濕性、遮光性和保香性，因此其CO2透過(guò)率較BOPP有了大幅的下降。

表2 四類材料CO2透過(guò)率測(cè)試數(shù)據(jù)

除了采用高阻隔材料作為包裝材料，針對(duì)包裝熱封部位易出現(xiàn)泄漏的情況，企業(yè)在嚴(yán)格生產(chǎn)工藝的同時(shí)加強(qiáng)包裝質(zhì)量檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)工藝進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。例如，熱封的高溫操作會(huì)使附近的包裝材料的機(jī)械強(qiáng)度降低，從而成為包裝密封的薄弱點(diǎn)。對(duì)此需要對(duì)包裝整體進(jìn)行密封性測(cè)試，可采用“正壓法”，即向包裝內(nèi)充氣增壓，使包裝內(nèi)外形成壓力差來(lái)模擬包裝的受壓狀態(tài)，以進(jìn)行包裝封口強(qiáng)度和整體包裝脹破壓力的量化測(cè)試。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著氣調(diào)包裝的使用日漸廣泛，針對(duì)不同的內(nèi)容物填充合適的氣體，使其發(fā)揮最佳的效果是如今氣調(diào)包裝生產(chǎn)和應(yīng)用的重中之重。在氣調(diào)包裝的應(yīng)用中，填充氣體尤其是CO2，其抑菌選擇性和濃度，以及包裝材料的選擇都會(huì)對(duì)氣調(diào)包裝的效果產(chǎn)生影響，需要包裝生產(chǎn)企業(yè)和使用方多加重視。

Analysis of the factors influencing the performance of modified atmosphere packaging（MAP）

Fan Jun
（Labthink Instruments Co.，Ltd.）

Themodified atmosphere packaging（MAP）has been widely used.In order to get an optimal performance of MAP，it is crucial to select proper gas to fill in the package for different contents inside.The bacteriastasis selectivity and concentration of the gas，especially CO2aswell as the packagingmaterial will affect the performance of MAP and should be paid more attention to by themanufacturers and users.

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