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气调包装技术研究
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真空/气调/收缩包装机械展厅
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气调包装(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”。MAP的一个重要特征是贮藏初始调节包装内的气体组成,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。因此气调包装又被称为主动气调包装(Active Atmosphere Packaging)。新鲜果蔬是人们获取维生素和膳食性纤维的主要来源。其在采摘后的储存期间内仍具有生命活性,包括呼吸作用和蒸腾作用等。呼吸作用和蒸腾作用所释放的物质和热量对果蔬的质量影响很大,造成果蔬重量减轻、营养损失、外观和色泽受损、最终导致其腐烂变质,失去食用价值,造成巨大的经济损失。果蔬气调包装就是在冷藏的基础上,通过对包装内环境温度、湿度、气体浓度等因素的调节控制来抑制果蔬的呼吸作用并降低其水分蒸发速率,从而达到延长其货架寿命的目的。果蔬气调包装以其安全、有效且操作简单的特点已成为近年来国内外研究的重点。


一、气调包装的历史及现状

气调包装的起源可追溯至19世纪30年代,当时将新鲜牛羊肉装在大包装袋保鲜贮运,而在水产品中的应用始于1930年。但是这项技术大规模在商业上的应用是从1970年以后才开始。1979年英国Mark&Spencer公司推出了MAP肉制品,两年后应用到了鱼类、火腿等方面。至于对果蔬气调保鲜的研究,早在1955年,美国Gerhard国家研究中心植物生理实验室的马尔赛兰,开始研究各种PE膜贮藏苹果和梨,并对贮藏环境中的氧气(O2) 和二氧化碳(CO2)变化作了系统的研究,并于1960年发表了研究报告,并称之为生理包装贮藏。根据果品呼吸的生物模数来确定保鲜膜配方、厚度、规格,在特定的温度条件下,借助PE膜透过O2和CO2的双重效应,维持袋内的气体成分。

我国气调包装起步于20世纪90年代,国家农产品保鲜工程技术中心于1988年开发了果蔬专用PVC保鲜膜24种配方,从中筛选出32个品种,47种规格用于黄瓜、芹菜、葡萄、苹果和鸭梨等保鲜膜袋的实际应用。最近几年MAP已经成为各方研究的热点。

二、气调包装的体系组成

果蔬贮藏过程中有两个主要影响因素,即需氧菌和氧化反应,两者均需要O2。因此,要延长货架期或保持果蔬的品质,就需要降低环境的O2含量。试验证明,当包装内的O2含量<1%,各种细菌生长就急速下降,当降低到<0.5%时,其生长受到抑制并停止繁殖。然而,实际上单独利用真空包装对其很难有效,并且产品不可避免地被皱缩而不适合许多的食物。MAP技术是特别为真空包装中存在的问题而设计的,能进一步地抑制微生物的腐败和产品皱缩。MAP与真空包装一样,产品通常与冷藏相结合。其核心是将果蔬周围的气体调节成与正常大气相比含有低氧和高二氧化碳的气体,配合适当的温度条件,来延长新鲜产品的货架寿命。MAP技术的调节气体有O2、CO2和N2。

O2可以维持产品新鲜色泽和抑制厌氧微生物生长。低氧含量能够有效地抑制呼吸作用,在一定程度上减少蒸发作用和微生物生长。

CO2是气调包装中的一种关键气体。它能抑制细菌、真菌的生长,用于果蔬包装时增加CO2,具有强化减氧、降低呼吸强度的作用。但使用CO2时必须注意,CO2对水的溶解度很高,溶解后形成的碳酸会改变果蔬的ph值和品味。同时CO2溶解后,包装中的气体减少,容易导致包装萎缩、不饱满,影响外观。气调包装中对 CO2的使用必须考虑贮藏温度、果蔬的水分、微生物的种类和数量等多方面因素。

N2是一种惰性、无味的气体,能控制化学反应。N2是空气的主要成分,约占78%,在同食品的接触过程中呈中性,因此可用于食品防腐。与其他常用的气体相比,N2不容易透过包装膜,在气调包装系统中主要作为充填气体。

三、气调包装机理

果蔬产品被包装后,随着呼吸的进行,其细胞内的O2不断减少,细胞与包装内环境及包装外环境之间O2分压的平衡关系被打破。包装外环境的O2便不断地向包装内环境及细胞内部进行渗透或扩散。当O2的消耗速度超过渗入包装内环境的速度时,包装内环境的O2浓度下降,而O2浓度的下降又会反过来降低果蔬的呼吸速率,直到O2的消耗速度等于透过包装材料进入包装内环境的速度时,包装内环境O2的分压才达到平衡状态,该平衡是一种动态的平衡,对于CO2 和N2也有类似的平衡过程。

由此可以看出,包装内环境气体成分主要取决于果蔬的呼吸速率和薄膜的透气性。如果进入包装内环境的全被呼吸过程消耗,呼吸过程产生的O2全部分散到包装外环境中。

当单位时间内进入包装内环境的O2全被呼吸过程消耗,呼吸过程产生的CO2全部分散到包装外环境中,即系统达到动态平衡。

以上是气调包装数学模型建立的理论基础。假如确定其中某些参数,就可以利用计算机技术来进一步预测适合产品最佳MAP条件的其它参数。在此基础上准确描述特定果蔬MAP系统中气体环境和温度等与呼吸强度的关系,利用计算机技术预测包装内环境中气体浓度和达到平衡时间,或选择薄膜材料,确定果蔬的包装量和包装尺寸等。实现满足特定果蔬所需要的最佳气体浓度的包装内环境是今后MAP技术研究的方向。

当前食物的保鲜技术有辐射保鲜、化学保鲜、高静压水处理保鲜、无线电波(频率为l--100MHz)处理保鲜、结构化水保鲜、一般冷藏、充气包装和气控包装等。其中辐射保鲜和化学保鲜有安全、卫生方面的问题,高静压水、无线电波、结构化水等处理保鲜又有高新技术上的普及问题,因而在冷藏基础上的气调包装有其它保鲜技术无法比拟的优点。近几十年来, 随着消费者对新鲜果蔬需求量的逐年增长以及果蔬跨地区性、跨季节性的需求,水调贮藏作为一种简易而行之有效的保鲜技术, 其应用与推广也是势在必行。目前,在国外发达国家已得到广泛应用,而在我国尚处于起步阶段。经过国内这几年的研究,新鲜食品采用气调包装一般可达到5- 14天的保鲜期,基本达到国外同类食品气调包装的保鲜期。 (end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2/13/2008)
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