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1氣調包裝技術的發展氣調包裝技術

又稱為置換氣體包裝、充氣包裝，其應用于食品包裝已有較長的歷史。在20世紀30年代歐美國家已開始研究使用CO2氣體保存肉類產品；50年代研究開發了用N2和CO2氣體置換牛肉罐頭和奶酪罐的空氣，有效延長了牛肉罐頭和奶酪的保質期；60年代借助于各種氣密性塑料包裝材料的開發，肉食品、水果、蔬菜、蛋糕、茶葉和乳制品等食品都成功地采用了氣體置換包裝技術；70年代生鮮肉的充氣包裝在歐美各國被廣泛采用，此后氣調包裝技術在全世界食品包裝保鮮領域中得到了蓬勃發展。在歐美等發達國家氣調包裝技術已廣泛的應用于牛肉、豬肉、羊肉等的包裝，在國內肉品的氣調包裝技術主要停留在研究階段，實際生產中應用較少，目前只有在北京、上海等少數幾個大城市可看到有部分氣調包裝肉品的銷售。

2氣調包裝技術的保鮮原理

氣調包裝技術的保鮮機理是通過向包裝容器內充入一定比例的混合氣體置換出包裝容器內的空氣，調節貯藏所需要的環境，破壞或改變微生物賴以生存繁殖的條件，以減緩包裝食品的生物生化變化，來達到保鮮防腐的目的。合理的氣調包裝不僅能保障食品的衛生質量、延長食品的貨架期，還可改善食品的感官質量、提升食用品質。氣調包裝所用的氣體通常為O2、CO2和N2，也有報道使用CO。孫衛青指出在混合氣體中加入低濃度CO可使冷卻肉具有良好色澤。氣調包裝中氣體組成及比例的選擇主要從控制微生物生長和保持良好感官質量的角度進行考慮。

2.1二氧化碳在氣調包裝中的作用二氧化碳（carbondioxide）是空氣中常見的化合物，約占空氣總量的0.039%（體積分數）。是碳氧化物之一，其分子式為CO2，由2個氧原子與一個碳原子通過共價鍵連接而成。常溫下是一種無色、無味氣體，密度比空氣略大，微溶于水，并生成碳酸。CO2是氣調包裝中關鍵的一種氣體，對大多數需氧菌和霉菌的繁殖有較強的抑制作用，是氣調包裝的抑菌劑，但是對酵母菌與厭氧菌無作用。研究表明，CO2通過改變細菌細胞滲透性、抑制酶活、使菌體pH發生變化而起到抑菌作用；也有學者提出CO2通過影響微生物的酶法脫羧，進而阻礙微生物的新陳代謝，起到抑制微生物生長繁殖的目的。此外，由于C02可溶于肉中，降低肉的pH，使有些不耐酸的微生物失去生存所必需的條件而起到抑菌的作用。同時由于CO2對塑料包裝薄膜有較高的透氣性和易溶于肉中，而導致包裝盒塌落，影響其產品的外觀。因此，在選擇氣體組成是要充分考慮到這一點，合理選擇氣體比例以免影響產品的銷售形態。

2.2氧氣在氣調包裝中的作用氧氣（oxygen）是空氣的主要組分之一，約占了空氣總量的20.9%（體積分數）。氧氣是氧元素最常見的單質形態，其分子式為O2，由2個氧原子通過共價鍵連接而成。在常溫下是無色、無味、無臭的氣體，不易溶于水。O2在氣調包裝中的作用主要有2方面：一是在一定時間內使肉品具有較好的色澤，這主要是因為肉表面的肌紅蛋白與O2結合生成氧合肌紅蛋白，使肉呈現鮮艷的紅色，使肉品具有較好的感官品質，易被消費者接受。混合氣體中氧分壓的大小對肌紅蛋白的形式有很大影響，主要是因為氧合肌紅蛋白轉變為還原肌紅蛋白時氧的分離曲線和氧合肌紅蛋白轉變為高鐵肌紅蛋白時的反應速度影響氧合肌紅蛋白的數量，進而影響肉品的色澤，當混合氣體中氧分壓在240mmHg，即氧的混合比例超過30%時，可使肉品保持較好的色澤。二是抑制鮮肉貯藏時厭氧菌的生長繁殖，主要是O2存在時破壞了厭氧菌的呼吸作用和新陳代謝，進而影響厭氧菌的生長發育。

2.3氮氣在氣調包裝中的作用氮氣（nitrogen）是空氣的主要組成成分之一，占大氣總量的78.12%（體積分數）。其分子式為N2，有兩個氮原子通過共價鍵結合而成。在常溫下氮氣是一種無色、無味、無嗅、無毒的氣體。在常溫常壓下，氮氣在水里溶解度很小。N2的性質穩定，價格便宜，使用N2主要是利用它來排除O2，制造缺氧的環境從而減緩食品氧化和呼吸作用，同時抑制需氧微生物的活動。N2對塑料包裝材料的透氣率很低，因而可以作為混合氣體緩沖或是平衡氣體，并可以防止因CO2逸出包裝盒受大氣壓的壓塌，在氣調包裝系統中主要是作為充氣材料。

2.4一氧化碳在氣調包裝中的作用一氧化碳（carbonmonoxide），含碳元素的燃料燃燒時，如果氧氣不足就會產一氧化碳。其分子式為CO，由一個碳原子與氧原子通過共價鍵連接而成。在常溫下，CO是無色、無味氣體，微溶于水，溶于乙醇、苯、氯仿等有機溶劑。CO有劇毒，易與血液中的血紅蛋白結合，造成生物缺氧死亡。CO用于氣調包裝中，主要作用有：一是使肉品呈現鮮艷的顏色。CO能與肌紅蛋白形成穩定的羥基肌紅蛋白，呈亮紅色，對維持肉的色澤有顯著作用。Sorheim等研究了在CO2與N2中添加體積分數極小的CO，可使肌紅蛋白和CO結合可以形成比氧合肌紅蛋白（MbO2）更加穩定的CO肌紅蛋白（MbCO），使冷鮮肉具有吸引人的櫻桃紅色。二是起到抑菌、延長貨架期的作用。Clerk研究表明氣調包裝中混入0.5%～10%CO可以減慢嗜熱微生物的生長速度，在0℃～10℃下存放可以延長產品的保質期，因為CO會影響O2與肌紅蛋白結合方式，從而影響需氧微生物的氧供給情況，而起到延長產品的貨架期的目的。雖然CO可以保持肉品較好的色澤和延長貨架期，但是由于CO對人體存在安全隱患，使得CO的應用受到限制。將在各種氣體的安全性問題中重點討論CO的安全性問題。

2.5各種氣體的安全性問題

2.5.1氮氣、氧氣、二氧化碳的安全性N2、O2、CO2廣泛存在于空氣中，是空氣的重要組成成分。從各種氣體的性質來看，O2是維持人體正常生命活動必須的氣體；N2為惰性氣體，不參與人體生命活動；CO2是人體呼吸作用的代謝產物，對人體沒有危害。總體來看N2、O2、CO2對人體來說都是安全無害的。

2.5.2一氧化碳的安全性CO有毒，因為CO易與血液中的血紅蛋白結合，且CO與血紅蛋白的親合力較O2高約240倍，從而干擾體內氧氣的正常供給造成生物缺氧死亡，所以說CO在一定條件下可對人體造成危害。也有報道指出當健康的成年人體內COMb的體積分數小于5%時，并不會造成身體不適。關于在混合氣體中使用CO的毒性問題，挪威肉類專家按照專題論述有毒氣體檢測的國際標準ISO在對氣調冷卻肉中使用CO氣體的毒性檢測后，得出結論：低濃度CO混合氣體（0.5%～1%）對消費者并不存在任何有毒危害。Luo和Srheim報道在含有低濃度CO的氣調包裝內殘留的CO體積分數非常小，含有極低量羧基肌紅蛋白的肉類被消費者食用后，體內羧基血紅蛋白的形成量可以忽略不計。而且經CO處理的冷卻肉熱加工后色澤變為褐色，有85%CO被損失。所以挪威肉類工業使用含0.3%～0.4%CO的混合氣體進行氣調包裝來延長冷卻肉貨架期。因此，雖然CO對人體存在安全隱患，但是只要嚴格控制CO的用量，CO的使用并不會對人體造成危害。

3氣調包裝技術在牛肉保鮮中的應用研究

氣調包裝技術因其對肉品良好的保鮮效果，而受到廣大消費者的歡迎。將氣調包裝技術引入牛肉的包裝中，為提高牛肉的品質、延長牛肉的貨架期和減少在流通過程中的損失起到了很好的作用。王志琴報道將牛肉進行氣調包裝后保存在4℃，通過測定貯藏過程中菌落總數、TVB-N、pH、肉色等指標變化，結果表明氣調包裝對冷卻牛肉的保鮮效果較好，能夠明顯延長牛肉的貨架期。牛肉中的氣調包裝主要分為有氧包裝和無氧包裝，有氧包裝氣體組成中含有O2，其他為N2、CO2的1種或2種；無氧包裝氣體組成為N2、CO2、CO中的1種、2種或3種。有氧包裝按其氧氣含量高低又分為高氧包裝和低氧包裝，高氧包裝中氧氣的含量一般為80%，低氧包裝中氧氣的含量在80%以下，大部分為40%~60%。

3.1牛肉的有氧氣調包裝牛肉的有氧氣調包裝中氧氣對牛肉的保持鮮紅色澤和抑制厭氧微生物的生長繁殖等有較好的效果，但是氧氣存在時也會使肉品氧化速度加快。黃壯霞報道通過預處理終溫為4℃，預處理壓力為1200Pa，聯合氣調包裝充入體積分數40%O2/25%CO2氣體中，通過感官評價、pH、色度、菌落總數的測定，說明牛肉氣調包裝保鮮效果較佳，可使牛肉貨架期延長至14d以上。胡長利等報道了不同比例組合的CO2、O2、N2作為氣調包裝對低溫保藏的新鮮牛臀肉品質的影響。以真空包裝為對照，對保藏期間牛肉色澤、菌相變化、失重率、pH、揮發性鹽基氮等參數進行分析。結果表明，氣調組成為45%O2/45%CO2/10%N2時，在0℃～4℃條件下，牛臀肉可以保藏20d，并保持色澤穩定。M.G.O.Suhivan報道采用不同氣體組成對牛肉進行氣調包裝，然后置于4℃條件下保存15d，通過檢測脂質氧化、多汁性、嫩度、pH、色度、滴水損失和蒸煮損失的變化，結果表明氣體組成為50%O2/20%CO2/30%N2時，包裝牛肉具有較好的感官品質。K.M.Murphy報道了氣體組成為（80%O2/20%CO2）時，氣體體積與牛肉體積比2︰1，1︰1，0.5︰1時對牛肉貨架期的影響，通過檢測pH、肉色、質構和微生物指標的變化，結果表明氣體與牛肉的體積比為2︰1，1︰1時感官品質和可接受性相似，包裝袋大小和氣體容量減少不會影響牛肉的品質和貨架期。P.I.Iakrys-Waliwander報道了高氧和低氧氣調包裝牛肉，對牛肉感官品質的影響，通過檢測貯藏過程中微生物指標、生化指標、感官指標的變化，結果表明市場上包裝的牛肉及試驗組牛肉在整個貯藏期間微生物沒有超標，但是市場上包裝牛肉比試驗組牛肉乳酸菌的總數高。由此可見，當牛肉采用有氧氣調包裝時，至少可使牛肉的貨架期延長至14d。

3.2牛肉的無氧氣調包裝牛肉的無氧氣調包裝中通過CO使牛肉保持較好的色澤，CO2的存在抑制需氧菌的生長繁殖，由于沒有O2的存在使得牛肉的貨架期更長。戴瑞彤報道用0.5%CO/60.4%CO2/39.1%N2的氣體組成包裝冷卻牛肉，在1℃±1℃下貯藏，通過檢測TVB-N及細菌總數、乳酸菌數、熱死環絲菌、假單胞菌在貯藏過程中的變化，表明在貯藏28d時牛肉在保持鮮紅顏色的同時，鮮度仍在國標規定的范圍內。JongYounJeong報道了氣調包裝（69.6%N2/30%CO2/0.4%CO）和真空包裝對碎牛肉色澤穩定性的影響，結果顯示氣調包裝比真空包裝碎牛肉具有更好地色澤穩定性。由此可見，無氧氣調包裝能夠更好的保持牛肉的色澤和延長牛肉的貨架期。

3.3消費者對牛肉氣調包裝的接受程度采用氣調包裝技術對牛肉進行包裝，能否更好地受到消費者的喜愛，直接影響氣調包裝技術的應用；采用何種形式的氣調包裝更受消費者喜愛，為氣調包裝技術的研究提供現實依據。M.D.Aaslyng分別采用有氧包裝（80%O2/20%CO2）無氧包裝（69.6%N2/30%CO2/0.04%CO；70%N2/30%CO2）研究丹麥、挪威、瑞典3個國家共1072個消費者對有氧和無氧包裝牛肉喜愛程度的影響，結果表明3個國家的消費者比較喜歡無氧包裝的牛肉。由此可見，消費者傾向于購買能夠為消費者提供具有更好感官品質和食用品質的商品。由此可知，氣調包裝技術能夠很好的提高冷鮮牛肉的食用品質和延長牛肉的貨架期，具有很好的社會價值和經濟價值。此外，也有相關報道提出氣調包裝技術與其他保鮮技術如真空預處理技術、保鮮劑復合處理技術、紫外線、超聲波等處理技術聯合，進行牛肉的保鮮，也取得了較好的效果。

4結語

氣調包裝技術作為近年來發展起來的包裝技術，在保持冷鮮牛肉的感官品質、營養品質和貨架期方面具有較好的前景。通過對氣調包裝技術中所選用氣體的性質和作用機理可以看出，N2、CO2、O2對人體都是無毒無害且廣泛存在于大氣中的；CO雖對人體健康存在安全隱患，但是只要合理的控制CO的含量，并不會對人體造成危害，且能更好的保持肉品感官品質和延長肉品貨架期。結合不同品種牛肉的特性，深入研究不同氣體比例、采用不同的包裝材料對牛肉進行氣調包裝，并在冷鏈條件下進行牛肉的儲運，將在減少牛肉儲運過程中的損失、提升牛肉的食用品質方面發揮重要的作用，為促進牛肉產業的發展發揮了重要的作用。

作者：李升升謝鵬靳義超單位：農業部公益性行業（農業）科研專項