氣調(diào)包裝是指在一定的封閉包裝內(nèi)，通過各種調(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)到延長食品保鮮和長期保存的目的。一般采用連續(xù)的熱力充氣機(jī)器將二氧化碳、氮氣、氧氣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。
氣調(diào)包裝的效果
大量的實踐證明，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，對于緩解內(nèi)容物的過度成熟和氧化也具有積極意義。
二氧化碳是氣調(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。由于二氧化碳能穿透細(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，因而對于魚肉海鮮、鮮嫩果蔬、烘焙點心等有防腐和防霉的作用。
氮氣是一種無色無味的惰性氣體，不會與食物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，充氮氣的目的是作為填充氣體，保持食物的色、香、味、脆、形，對油脂氧化也能起到緩解作用。
氧氣是大部分生物體生長繁殖的重要條件，同時也是油脂類氧化變質(zhì)的主要誘因。一般而言，氣調(diào)包裝中不填充氧氣，但針對某些食物，一定的含量的氧氣對于維持食物其他方面的性質(zhì)具有良好的效果。
例如，魚肉海鮮類的食物，往往含有肌紅蛋白，呈紫紅色，氧氣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。但大量的氧同時也會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)包裝建議填充氧氣和二氧化碳的混合氣體，借助二氧化碳的抑菌作用實現(xiàn)雙重效果。
對于另一類新鮮果蔬食物，貯藏中應(yīng)盡可能降低氧氣的濃度，以此降低食物的呼吸強(qiáng)度和基質(zhì)氧化損耗，延緩成熟，但氧氣濃度過低，一方面會使果蔬發(fā)生無氧呼吸，導(dǎo)致缺氧障礙，另一方面會引起厭氧菌的發(fā)酵，如肉毒桿菌等。由于不同的果蔬具有不同的氧氣臨界濃度，因此在使用氣調(diào)包裝的時候需要根據(jù)果蔬種類特別設(shè)定填充的氧氣量。
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3個方面：抑菌作用;針對新鮮果蔬食品，抑制呼吸作用和成熟度;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。從食物包裝到運輸貯藏，氣調(diào)包裝的效果受到諸多因素的制約，包括二氧化碳抑菌的選擇性、二氧化碳的濃度、氣調(diào)包裝材料的性能等。
二氧化碳抑菌的選擇性對氣調(diào)包裝效果的影響
根據(jù)微生物代謝對氧的需求量，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，其包含部分好氧細(xì)菌和霉菌，對于這些微生物，二氧化碳濃度低于10%即可抑制其生長。其中二氧化碳對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二氧化碳的耐受性更強(qiáng)。
兼性厭氧型微生物是指在有氧和無氧環(huán)境下均可生存的微生物，比如酵母菌，當(dāng)氧氣缺乏時這類微生物通過將糖類轉(zhuǎn)化為二氧化碳和乙醇來生存，因此二氧化碳對其的抑制作用將有所降低。
厭氧型微生物指的是在無氧條件下比在有氧條件下生長好的微生物，比如梭狀芽孢桿菌在無氧條件下繁殖迅速，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，向包裝充入大量的二氧化碳，會促進(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。
二氧化碳的含量對氣調(diào)包裝效果的影響
根據(jù)上述對氣調(diào)包裝效果的分析，包裝內(nèi)容物不同，填充二氧化碳的作用也不盡相同。以往研究結(jié)果表明，提高二氧化碳的含量能加強(qiáng)其抑制微生物繁殖的能力，而且隨著含量的提高，抑制作用會逐漸增強(qiáng)。同時，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%的二氧化碳即可表現(xiàn)出抑制作用，20%～30%的二氧化碳能較好的抑制多數(shù)好氧微生物，當(dāng)二氧化碳含量達(dá)到50%以上，其抑制效果的增強(qiáng)便不再顯著。針對果蔬等食品氣調(diào)包裝，填充2%～3%的二氧化碳為佳。
筆者通過多種渠道獲得魚、肉、蔬菜、水果、面制品的氣調(diào)包裝產(chǎn)品，利用實驗室配備的HGA-02頂空氣體分析儀分別進(jìn)行了二氧化碳和氧氣含量的檢測，結(jié)果見表1。測試結(jié)果展示了當(dāng)前各類產(chǎn)品氣調(diào)包裝中氧氣和二氧化碳成分的含量。
包裝材料對氣調(diào)包裝效果的影響氣調(diào)包裝完成后，內(nèi)部氣體構(gòu)成和含量會在一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定，隨著產(chǎn)品儲存時間的延長，包裝內(nèi)部的氧氣、二氧化碳或氮氣的含量逐漸變化，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，通過擴(kuò)散至低濃度側(cè)。通過這種渠道滲入/滲出的氣體，對包裝內(nèi)氣體構(gòu)成的影響是長久緩慢的，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減緩氣體的滲透。
由于氣調(diào)包裝中二氧化碳發(fā)揮主要作用，所選包裝材料應(yīng)對二氧化碳表現(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)行了二氧化碳的滲透測試，測試結(jié)果如表2。
從表2可以看出，厚度相差不大的4種材料中KPET的二氧化碳阻隔效果最 好，其次為VMBOPP和PET，BOPP效果最差。通過比較發(fā)現(xiàn)，KPET的二氧化碳透過率僅為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，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)良的二氧化碳阻隔材料，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，因此其二氧化碳透過率較BOPP有了大幅的下降。
除了采用高阻隔材料作為包裝材料，針對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)工藝的同時加強(qiáng)包裝質(zhì)量檢測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)對工藝進(jìn)行及時的調(diào)整。例如，熱封的高溫操作會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。對此需要對包裝整體進(jìn)行密封性測試，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試。
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