【资料】食品气调包装保鲜原理和市场应用

1.1 食品气调包装定义和类型

国外气调包装名称有MAP(Modified Atmosphere Packaging)、CAP(Controlled Atmosphere Packaging)、Active Packaging 等。为了统一对气调包装技术的认识，国际食品包装界对气调包装定义为“通过改变包装内气氛使食品处于不同于空气组分（78.8%N2,20.96%O2,0.03%CO2）气氛环境中而延长保藏期的包装”，凡符合这一定义的包装技术都称为MAP或CAP。



国外气调包装主要包括以下几种类型包装：

1.真空包装（Vacuum Packaging ，VP）和真空贴体包装（Vacuum Skim Packaging VSP)

真空包装是最早应用简单的气调包装形式，直到现在还广泛用于分割鲜肉、腌熏肉、硬奶酪和研磨咖啡等食品的包装。真空包装防腐保鲜的机理是包装内的氧从21%降低到0.5%-1%时大多数需氧细菌和真菌的繁殖受到抑制从而延长食品的货架期。因此真空包装要求采用氧高阻隔性包装材料和封口后包装内残氧达到0.5-1%才能有效地防腐保鲜食品。真空包装的优点是包装工艺简单和生产效率高，缺点是包装后软性食品易受大气压力挤压变形。1985年德国Darflesh System进一步改进了真空包装技术开发真空贴体包装。真空贴体包装技术特点是：平面的塑料底膜与预热的塑料上膜进入真空室，真空室抽气使上膜被吸下覆盖并贴紧食品，形成与食品形状一致的包装膜，随后热封模具将上膜与底膜的四周热封。由于软化的上膜紧贴食品空气被完全驱除，薄膜与食品间没有皱纹和空隙而残氧量比一般的真空包装低，包装美观货架期更长。

2. 巴氏杀菌真空包装（Sous Vide Packaging）

上世纪80年代法国餐饮业开发成功菜肴巴氏杀菌真空包装技术，集中供应餐饮业和个人消费者。这种技术的特点是将严格烹调加工的菜肴真空包装后巴氏杀菌、急速冷却和冷链贮运与销售，在食用前再加热以保证食用安全，在法国以及欧美各国的餐饮业得到广泛应用。

3. 气调包装（Modified Atmosphere Packaging，MAP/Controller Atmosphere Packaging ，CAP)

MAP的英文含义是改善气氛的包装，比较确切地表达这种包装技术的定义。CAP的英文含义是控制气氛的包装，由于软包装材料的透气性和食品与包装内气体相互作用使包装内气氛不可能控制因而被认为是误称。虽然国际上MAP与CAP有时通用，但包装业界已逐步统一将气调包装称为MAP。MAP有时也称为气体包装（gas packaging），包装内充入单一气体如充氮包装和充二氧化碳，也可充入两种气体如CO2/N2或三种气体O2/CO2/N2，具体的气体种类和组分根据各类食品防腐保鲜要求。这种通过充入单一气体或混合气体来改变包装内气氛的气调包装是食品气调包装主要的包装形式。

4. 气体吸收剂/释放剂的包装

通过放入包装内的气体吸收剂或释放剂小袋来改变包装内气氛的一种气调包装类型，如吸氧剂、乙烯吸收剂、二氧化碳释放剂和乙醇气体释放剂等，又称为活性包装（Active Packaging）。国外将主动地建立包装内气调气氛的包装都认为是活性包装的一种形式如充入混合气体的MAP。

我国食品气调包装也有不同的名称如充气包装、气体置换包装、换气包装、复合气调包装等，虽然气调包装的定义还没有统一的标准，但称为食品气调包装已为国内食品包装业界和消费者普遍接受。

1.2 食品气调防腐保鲜包装基本原理和常用保护气体

1.2.1食品气调防腐保鲜包装基本原理

许多食品在空气中由于水分减少或增加、氧化反应以及需氧微生物繁殖如细菌和霉菌而快速腐败。微生物繁殖是导致食品组织、色泽、风味、营养值变化的主要因素，使食品变味和食用不安全。食品在气调气氛环境中将减缓化学或生物化学反应和抑制微生物活性，从而延缓食品的腐败速度。在空气的中新鲜果蔬消耗其营养基质来维持正常需氧呼吸的新陈代谢活动而逐渐衰老枯黄，而在气调气氛中可减缓它的新陈代谢活动而得到保鲜。

食品气调包装防腐保鲜的基本原理是用保护性气体（单一或混合气体）置换包装内的空气，食品置于保护性气氛环境中抑制腐败微生物繁殖、保持食品新鲜色泽以及减缓新鲜果蔬的新陈代谢呼吸活动，从而延长食品的货架期或保鲜期。气调包装内保护气体种类和组分要根据各类食品的防腐保鲜要求来确定，才能取得最佳的防腐保鲜效果。

CO2的抑菌机理和特点如下：

（1）CO2抑菌的选择性

—霉菌、极毛杆菌和无色杆菌等需氧菌对CO2高度敏感而被抑制。

—相对而言，酵母对CO2有阻抗性或不敏感，CO2对酵母的抑制作用不大。

—乳酸菌等厌氧菌对CO2阻抗性较强或不敏感，无抑制作用。

包装内气氛环境确定何种微生物的生长繁殖。从图1-1可见，无CO2的气氛环境中，革兰氏阳性细菌如乳酸菌，热死环丝菌（Brothotrix thermosphacta）等的繁殖在贮藏过程中取代革兰氏阴性细菌的繁殖，而在有CO2的气氛环境中则相反。然而，不能就认为革兰氏阳性细菌对CO2不敏感或不被抑制，而是两个菌种对CO2的敏感性程度。大部分的革兰氏阳性细菌是厌氧性或兼性的细菌。CO2的抑菌作用体现在延长细菌生长的潜伏期（或停滞期）。图1-2是鸡肉在4℃温度贮藏，CO2浓度对延长细菌繁殖生长潜伏期的影响。试验证明，CO2有效抑菌浓度为15%～20%。图1-3是不同浓度CO2时，贮藏温度与细菌产生时间的关系。食品加工后立即包装和食品包装前的污染的细菌处于潜伏期或污染很少时，CO2的抑菌作用最有效。

（2）影响CO2抑菌作用的因素

①CO2浓度或分压 大气压力时，CO2 的分压愈大，抑菌作用愈高。在大气压力以上，绝对压力升高抑菌作用增加。

②温度作用 高CO2浓度包装的新鲜食品必须在冷藏温度下贮藏，温度降低可使CO2的抑菌作用增加，主要是CO2在低温易溶解于含水分的食品使pH降低。

（3）CO2的抑菌机理 目前有四种假设

①CO2 穿透细菌的细胞膜，使细胞内pH值下降和细胞内酶的活性降低。

②脱羟基酶被富集的CO2所抑制。

③存在非脱羟基酶的某种酶被CO2所抑制。

④由于细菌的细胞膜溶解CO2 ，它的性质发生变化和某种功能被抑制。

2.氧(O2)

通常气调包装尽量降低氧含量或无氧，但海产品气调包装时氧的存在可防止厌氧性致病菌如梭状芽孢杆菌繁殖。高氧可保持鲜肉的色泽，低氧可降低新鲜果蔬呼吸速度的同时保持果蔬新鲜状态所需要的需氧呼吸新陈代谢活动。但鲜切蔬菜气调包装最新研究证明，高浓度氧（70-80%O2）能抑制大多数需氧菌和厌氧菌的生长繁殖和抑制蔬菜内源酶引起的褐变，取得比空气包装或低氧包装更长的保鲜期。

3.氮（N2）

氮是惰性气体，与食品不起化学作用，用作充填气体以防CO2 逸出后使包装坍落。氮气在充氮包装中，可降低食品中的脂肪、芳香物和色泽的氧化。图1-4是氮气对降低过氧化物的作用。

除了以上三种常用气体外，目前国际上还研究其他气体对食品的防腐保鲜作用，如氩、一氧化二氮、一氧化碳和二氧化硫等气体，这些气体对食品防腐保鲜机理如下：

1.氩（Ar）

氩与氮相同的无色无味惰性气体，但氩的质量比氮重而溶解度是氮的两倍，可取代氮作为混合气体的充填气体。通常认为氩与氮对微生物没有抑制作用，但最近试验研究证明氩具有明显的抑菌作用，因为微生物对Ar敏感并改变了微生物细胞的膜流特性从而影响其功能。此外，氩原子尺寸类似的氧、密度大于氧以及溶解度较高，因而氩可从植物细胞和酶的氧接收器中置换氧从而抑制氧化反应和减缓新陈代谢呼吸速度。

2.一氧化碳（CO）

Zagory报道仅1%CO就可以有效地抑制许多细菌、酵母和霉菌尤其嗜冷性细菌。此外，CO与鲜肉的肌红蛋白形成鲜红色的碳氧肌红蛋白而保持肉的新鲜色泽。国内外曾用CO气调包装或处理保持新鲜金枪鱼鱼片的红色色泽，但鱼肉腐败变质后仍保持新鲜红色色泽很容易引起食物中毒尤其是食用生鱼片，因而我国制定的金枪鱼保鲜标准中已禁用CO护色保鲜。由于CO有较高的毒性浓度达到12.5-74.2%时对包装机械操作者健康有害，一些国家管理部门不允许作为气调包装用气体。但美国在生菜气调包装中允许用低浓度CO抑制菜叶的褐色色变。