第九章食品氣調保鮮技術

第九章食品氣調保鮮技術第一頁，共六十三頁，2022年，8月28日Introduction–

DevelopmentofMAPPackagingtechniquesbasedonalteredgasconditionshavealonghistoryBeginningofthe19thcentury:fruitplacedinclosedcontainersdidnotripenEndof19thcentury:FirstpatentuseofaCO2/COmixturetoextendtheshelflifeofmeatCommercialstorageunderalteredgasconditionswasundertakeninEnglandin1929appleswerestoredin10%CO2andambientO2.第二頁，共六十三頁，2022年，8月28日ThefirstcommercialapplicationofMAPtookplacein1974whenthetechniquewasusedformeatTheuseofmodifiedatmosphere(MA)forstorageandpackaginghasincreasedsteadilyovertheyearsMAStronglyextendpostharvestlife&maintainqualityBiggestgrowthinuse:freshfruitsandvegetablesApplicationsizeranges:Bulkstoragepackages(redcurrants)transportpackages(bananas,strawberries)consumerpackages(apples,broccoli)第三頁，共六十三頁，2022年，8月28日氣調保鮮包裝技術就是通過改善食品包裝內的氣體組成，使食品處在不同于空氣組成的環(huán)境中，從而延長食品保藏期的包裝技術。第四頁，共六十三頁，2022年，8月28日第一節(jié)食品氣調保鮮包裝技術1.氣調保藏的基本原理2.氣調保藏的分類3.氣調保藏的特點第五頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.氣調保藏的基本原理在一定的封閉體系內，通過各種調節(jié)方式得到的不同于正常大氣組成（或濃度）的調節(jié)氣體，以此來抑制引起食品品質劣變的生理生化過程或抑制食品中微生物生繁殖（新鮮果蔬的呼吸和蒸發(fā)、食品成分的氧化或褐變作用、微生物的生長繁殖等），從而達到延長食品保鮮或保藏期的目的。第六頁，共六十三頁，2022年，8月28日2.氣調保藏的分類根據氣體調節(jié)原理，氣調貯藏可分為CA（ControlledAtmosphere，人工氣調）和MA（ModifiedAtmosphere，自發(fā)氣調）。

CA指在貯藏期間，氣體的濃度一直控制在某一恒定的值或范圍內，所采用的包裝方式稱為CAP；MA指用改良的氣體建立氣調系統(tǒng)，在以后貯藏期間不再調整，所采用的包裝方式稱為MAP。第七頁，共六十三頁，2022年，8月28日

國際上將通過改變包裝袋內的氣氛使食品處在與空氣組成（78.8％、20.96％、0.03％）不同的氣氛環(huán)境中而延長保藏期的包裝，歸屬為同一類型的包裝技術，稱為CAP/MAP包裝技術。真空包裝（VacuumPackaging，VP）真空貼體包裝（VacuumSkinPackaging，VSP）氣體吸附劑包裝、控制氣氛包裝（ControlledAtmospherePackaging，CAP）改善氣氛包裝（ModifiedAtmospherePackaging，MAP）第八頁，共六十三頁，2022年，8月28日

想要控制食品的貯藏環(huán)境，就必須將食品封閉在一定的空間內?？臻g大小視貯藏量而定，有氣調庫、氣調車、氣調垛、氣調袋（CAP或MAP）、涂膜保鮮等。第九頁，共六十三頁，2022年，8月28日3.氣調保藏的特點⑴氣調保藏最大特點是能夠對新鮮果蔬等進行保鮮，延緩果蔬產品的衰老過程。通過如下四個方面達成：★降低呼吸強度；★降低產品對于乙烯作用的敏感性；★延緩葉綠素的壽命；★減慢果膠的變化。第十頁，共六十三頁，2022年，8月28日

空氣中的O2和CO2對果蔬呼吸作用、成熟和衰老影響很大。降低O2濃度可以降低呼吸強度，濃度低于5%時呼吸明顯受抑制。但O2過少會產生無氧呼吸，時間長會導致果蔬的生理病害即缺氧障礙。不同種類果蔬具有不同的O2臨界濃度。增高CO2濃度也可抑制呼吸，但濃度過高會產生無氧呼吸造成CO2中毒。其危害比缺氧障礙更嚴重。多數果蔬合適的CO2濃度為1～5%。低O2高CO2處理可延長某些果蔬的休眠期。第十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日

⑵減輕一定的貯藏性生理病害----冷害果蔬的冷害是果蔬組織在冷害溫度下積累乙醛、醇等有毒物質所致。通過適當的氣調手段（如減壓貯藏），可以從果蔬組織中排除這些物質，從而減輕冷害。

⑶抑制微生物的作用

⑷防治蟲害

⑸抑制或延緩其它影響食品品質下降的不良化學變化第十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日b.EffectonpathogenicmicroorganismsHighlevelsofCO2inhibitStaphylococcusaureusSalmonellaspp.E.coli

Inhibitionincreasesastemperaturedecreases第十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日a.EffectonspoilagemicrosCO2inexcessof5%inhibitthegrowthofmostfoodspoilagebacteriaG-bacteriaaremoresensitivetoCO2thanG+bacteriaExamplesPseudomonads&AcinetobacterMicrococcusandBacillusLAB:veryresistanttoCO2MouldsensitivetohighlevelsofCO2Anaerobicatmospheremustbeusedwithextremecaution第十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)氣調保鮮條件與管理1.氣體成分對食品保藏的影響2.氣調保藏的工藝條件3.氣調及氣調保藏的方法第十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.氣體成分對食品保藏的影響為了正確掌握氣調時各氣體成分的適當比例，首先必須理解各氣體成分對食品生理生化的影響。第十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日GaseousCompositionofAir

GasPercentageNitrogen(N2)78.03Oxygen(O2)20.99Argon(Ar)0.94Carbondioxide(CO2)0.03Hydrogen(H2)0.01第十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日GasMixtures

threetypesofgasmixturesusedinmodifiedatmospherepackagingInertblanketingN2Semi-reactiveblanketingCO2/N2orO2/CO2/N2Fully-reactiveblanketingCO2orCO2/O2第十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日⑴氮氣氮氣是化學性質不活潑的惰性氣體，大氣中含量約占78％。它對于生物呼吸及其他生理作用無直接關系，只是作為置換、填充氣體使用。第十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日

⑵氧氣氧氣約占大氣成分的21％。一切動植物都要依賴氧氣進行呼吸作用以維持生命活動。動物在氧氣不足時生命就不能維持；而植物可以隨著含氧量的降低而相應減少自身的呼吸量，仍能維持生命活動。低氧量的限度視果蔬種類、成熟度及貯藏溫度而不同，一般為2～5％。第二十頁，共六十三頁，2022年，8月28日

對果蔬類產品，氧濃度低于正常大氣水平，可能產生下列效應：降低呼吸強度和基質氧化損耗、延緩成熟過程，從而延長果蔬的商品壽命、抑制葉綠素降解、減少乙烯產生、降低抗壞血酸損失、改變不飽和脂肪酸比例、延緩不溶性果膠物質減少速度。第二十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日

對新鮮肉、禽、魚類產品來說：低氧濃度或不含氧可抑制氧化性變質、可抑制需氧微生物的生長，但出會使含肌紅蛋白的產品失去鮮紅的色澤。

對于含肌紅蛋白的生鮮產品，常將環(huán)境氣體的氧含量提高到80％；而對不含肌紅蛋白的動物產品（或含肌紅蛋白但經熱處理過），則盡量降低氧含量，如用純氮充氣包裝處理過的瘦肉。第二十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日

對于以抑制真菌為目的的氣調處理，則氧含量須降低到1％以下才有效。

一般來說，果蔬在貯藏中應盡可能降低氣體成分中的氧氣分壓，但如果氧氣濃度降得過低，體內有機物就不能形成好氣性分解，從而會引起有害于品質的厭氧發(fā)酵，如肉毒桿菌的生長。所以，當降低氧氣的濃度時，應以不致于造成厭氧性呼吸障礙為度。第二十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日

⑶二氧化碳

CO2約占空氣的0.03％。植物利用光合作用將其合成為碳水化合物等。環(huán)境中CO2濃度增加，果蔬生命活動便被抑制。CO2含量達2～10％時，呼吸量下降，呼吸基質有機酸的消耗也受到抑制。有機酸含量對品質有直接影響，從而CO2對生命活動的抑制效果重大。貯藏環(huán)境中O2降低和CO2提高都可以抑制成熟度的進展而延長貯藏時間。第二十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日☆CO2抑菌機理1、CO2穿透細菌的細胞，使細胞內的pH下降和細胞內酶的活性降低；2、脫羥基酶被富集的CO2所抑制；3、存在非脫羥基酶的某種酶被CO2所抑制；4、由于細菌的細胞膜溶解CO2

，它的性質發(fā)生變化和某種功能被抑制。第二十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日☆CO2抑菌的選擇性★霉菌、無色桿菌等需氧菌對CO2高度敏感而被抑制；★相對而言，酵母菌對CO2有阻抗性或不敏感，CO2對酵母菌的抑制作用不大；★乳酸菌等厭氧菌對CO2阻抗性較強或不敏感，CO2無抑制作用。第二十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日☆影響CO2抑菌作用的因素★CO2濃度與壓力在大氣壓力時，CO2分壓越大，抑菌作用越高。在大氣壓力以上，絕對壓力升高，抑菌作用增加?！餃囟茸饔酶逤O2濃度包裝的新鮮食品必須在冷藏溫度下貯藏，溫度降低可使CO2抑菌作用增加，主要是低溫使CO2更易溶解于含水分的食品。第二十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日肉類、魚類產品提高CO2濃度也能抑制腐敗微生物的生長，而且隨著濃度進一步提高，抑制作用會增強。具體使用濃度決定于產品的品種、初始含菌量、貯藏溫度、其他氣體含量以及要求的保鮮期限。一般來說，要使CO2在氣調保鮮中發(fā)揮抑菌作用，其濃度必須控制在20％以上。第二十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日對于果蔬提高環(huán)境中CO2濃度可降低成熟反應（蛋白質、色素合成）的速度，抑制微生物和某些酶（如細胞色素氧化酶）的活動，抑制葉綠素的分解，改變各種糖的比例，從而可以良好地保持新鮮果蔬的品質。但如果CO2濃度太高，將會造成呼吸障礙，反而縮短貯藏時間。各種果蔬的最適CO2濃度有所差異，一般水果為2～3％，蔬菜為2.5～5.5％，同時也受氧氣濃度和環(huán)境溫度的影響。第二十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日

氧氣濃度過低或二氧化碳濃度過高可能會引起果蔬的異常代謝，從而使組織受到傷害。例如：果肉褐變、組織解體和積累某些有毒害性的有機酸。第三十頁，共六十三頁，2022年，8月28日

果蔬，特別是果實在成熟時和受傷害后，會產生較多的乙烯微量乙烯（1mg/kg）對果蔬的呼吸就會產生影響，乙烯還會促進葉綠素的分解。研究表明，它對香蕉、柑桔等有色果實的著色和促進果實的成熟、提高品質均有益但乙烯對果蒂部分分離層的形成有促進作用，往往會造成蒂落后的褐斑，而有損外觀。⑷乙烯和臭氧第三十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日

乙烯等低分子不飽和碳氫化合物含量的過分積累，會造成過熟，從而有損果蔬的品質但當乙烯被氧化成氧化乙烯時，對果蔬的成熟則有抑制作用臭氧可使乙烯氧化成為氧化乙烯，這樣就能防止果蔬過熟，從而保持良好的新鮮度。第三十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日2.氣調保藏的工藝條—

⑴氣體比例：果蔬氣調保藏時必要的氣體成分比例隨果蔬的品種、產地、栽培條件、收獲時期、貯藏時間等的不同而有所差異。蘋果同樣在低溫下氣調貯藏，開始的第一個月以氧3％、CO22.5％、溫度3.3℃為好，以后則以CO2濃度增加到5％為佳因此在實際操作中要根據具體情況加以適當調節(jié)。第三十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日RecommendedgasmixturesofMAPProduct%O2%CO2%N2Redmeat60-8515-40--Bread--60-7030-40Pasta----100Spinach2110-2060-70Strawberry5-1012-2070-83Apple1-30-691-99Fish304040第三十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日

⑵溫度：果蔬在氣調貯藏中，為了獲得更理想的效果和延長保藏期，貯藏溫度應盡可能低些，但以不致出現低溫障礙和凍結為度，這樣其保藏時間較普通低溫保藏可以延長近1倍以上。溫度對高濃度CO2條件下的新鮮動物產品的氣調效應（抑制微生物的效應）無顯著影響。溫度的下限，應以不影響這類產品以“新鮮狀態(tài)”的質地出現在貨架上為度。第三十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日⑶相對濕度：在氣調貯藏中，為了防止果蔬表面的干枯及重量損失，根據品種不同，須保持一定的相對濕度（一般為85～95％）。水果為90～93%，蔬菜為90～95%。肉、禽、魚類產品，一般采用的MAP氣調技術，所以一般沒有對于調節(jié)氣體相對濕度進行專門控制要求。第三十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日

氣調貯藏應用于其他食品方面時也能獲得良好的效果如肉類氣調保藏試驗表明牛肉、豬肉在100％N2、3～7℃時效果最佳谷物貯藏中，O2濃度降至2％以下、CO2降至2％以下、CO2濃度增加到40％以上時，害蟲便逐漸死亡當100％N2置換谷堆中的空氣后，害蟲在48h后迅速死亡。第三十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日3.氣調及氣調保藏的方法⑴氣調方法氣調的方法較多，但總的來說，其原理都是基于降低含氧量，提高CO2或N2的濃度，并根據貯藏物的不同要求，使氣體成分保持在所希望的狀況。第三十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日

★自然氣調法對于果蔬等呼吸強度大的食品，一般采用自然降氧的方法進行氣調。在密閉性好的貯藏環(huán)境中，果蔬呼吸作用使氧氣降低、CO2增加，當其含量變化達到所希望的濃度后，便設法將過剩的CO2排除，另外再通入部分新鮮空氣以補充不足的氧氣。第三十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日

具體措施上，有利用密閉性好的低溫庫或簡易的塑料貯藏袋，配備限制性的空氣滲透裝置（如硅橡膠薄膜窗）加以實現。此法簡便，但缺點是庫內的乙烯等微量氣體成分的積累難以控制；利用自然氣調達到所需要求，歷時較長。第四十頁，共六十三頁，2022年，8月28日

另有利用化學藥品（堿）與CO2相作用而吸收過量CO2的方法。反應裝置有濕式和干式兩種。濕式：利用NaOH等氫氧化物和乙醇胺等的水溶液，將庫內的空氣通過該溶液脫除CO2后再置入庫內；或將庫內空氣導入貯氣罐利用含CO2吸收劑的溶液進行噴霧，然后再將其送回庫內。干式是將庫內空氣循環(huán)地通過消石灰的填充層裝置，而使CO2脫除。第四十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日

★置換氣調法人工空氣置換的方法主要有：利用燃燒液化丙烷等消除空氣中的O2和提高CO2濃度，再經冷卻后通入庫內；利用空氣直接置換的辦法，即部分或全部置換進氮氣或CO2

。該法可在短時間內達到庫內低氧或絕氧的狀態(tài)。第四十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日

結合食品包裝，根據不同食品進行適當的空氣置換，以實現簡單的氣調貯藏。主要方法有

CO2置換包裝；氮氣置換包裝；氧氣吸收劑封入包裝等。第四十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日☆常用氣調方法第四十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日氣調冷藏庫氣調冷藏是以冷藏庫為封閉體，主要用于大宗新鮮果蔬長期貯藏的大型氣調貯藏系統(tǒng)。由于貯藏量大，所以一般自動化程度要求較高。一般氣調冷藏庫主要由庫房、制冷系統(tǒng)、氣體發(fā)生系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)、壓力平衡裝置等組成。第四十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日塑料薄膜帳氣調法利用塑料薄膜對O2和CO2滲透性不同和對水透過率低的原理來抑制果蔬在貯藏過程中的呼吸作用和蒸發(fā)作用。

塑料薄膜一般選用0.12mm厚的無毒聚氯乙烯薄膜或0.974～0.2mm厚的聚乙烯塑料薄膜。第四十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日

由于塑料薄膜對氣體具有選擇性滲透，可使袋內的氣體成分自然地形成氣調貯藏狀態(tài)，從而推遲果蔬營養(yǎng)物質的消耗和延緩衰老。對于需要快速降氧氣的塑料帳，封帳后用機械降氧氣機快速實現氣凋條件。但由于果蔬呼吸作用仍然存在，帳內二氧化碳濃度會不斷升高，應定期用專門儀器進行氣體檢測，以便及時調整氣體成分的配比。第四十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日

硅窗氣調法：根據不同的果蔬及貯藏的溫濕條件選擇面積不同的硅橡膠織物膜熱合于用聚乙烯或聚氯乙烯制成的貯藏帳上，作為氣體交換的窗口，簡稱硅窗。

硅膠膜對氧氣和二氧化碳有良好透氣性和適當的透氣比，可以用來調節(jié)果蔬貯藏環(huán)境的氣體成分，達到控制呼吸作用的目的。選用合適的硅窗面積制作的塑料帳，其氣體成分可自動衡定在氧氣含量3％～4%，二氧化碳含量3％～4％。第四十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日

燃燒降氧氣調法：用催化燃燒降氧機以汽油、石油液化氣等與從貯藏環(huán)境中(庫內)抽出的高氧氣體混合進行催化燃燒反應，反應后無氧氣體再返回氣調庫內，如此循環(huán)，直到把庫內氣體含氧量降到要求值。

這種燃燒方法及果蔬的呼吸作用會使庫內二氧化碳濃度升高，這時可以配合采用二氧化碳脫除機降低二氧化碳濃度。第四十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日

充氮氣降氧氣調法：從氣調庫內用真空泵抽除富氧的空氣，然后充入氮氣，這兩個抽氣、充氣過程交替進行，以使庫內氧氣含量降到要求值。所用氮氣的來源一般有兩種：一種用液氮鋼瓶充氮；另一種用碳分子篩制氮機充氮，基中第二種方法一般用于大型的氣調庫。第五十頁，共六十三頁，2022年，8月28日減壓保藏法減壓貯藏也稱低壓貯藏或真空貯藏等，是氣調冷藏的發(fā)展。減壓貯藏是將產品保持在低壓、低溫的環(huán)境下，并不斷補給飽和濕度空氣，以延長果蔬保藏期的一種氣調保藏法，一般比常規(guī)冷藏延長幾倍。

技術特點：能精確得到低氧環(huán)境；促進產品組織內不良氣體的揮發(fā)；系統(tǒng)相對濕度高；諸因素的協(xié)同作用（氣壓、溫度、濕度、空氣的變化速率）第五十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日

減壓保藏系統(tǒng)主要由氣密貯藏室、真空容器、冷卻裝置、加濕裝置、真空泵和壓力控制裝置等組成。第五十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日

充氣保鮮袋：近年來，國外食品充氣包裝發(fā)展迅速，氣調包裝改變了食品包裝中的氣體環(huán)境，消除和減少了食品的損害因素。它與直接在空氣中包裝食品相比，貨架壽命可延長2～4倍。

第五十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日要選用一臺合適的包裝機(目前推廣使用的有補償式真空包裝機和吹氣式兩類)；選用保護膜；要選用合適的氣體，一般是一種或數種混合氣體。目前常用的有氮氣、氧氣，如氮氣屬惰性氣體，無味，主要用于防止色素、調味品、脂肪酸的氧化，但它沒有直接抑制細菌、真菌的作用。

食品充氣包裝必備條件：第五十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日氣調的缺點CapitalcostofgaspackagingmachineryCostofgasesandpackagingmaterialsCostofanalyticalequipmenttoensurethatcorrectgasmixturesarebeingusedCostofqualityassurancesystemstopreventthedistributionofleakers第五十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日DisadvantagesofMAP(cont.)IncreasedpackvolumewhichwilladverselyaffecttransportcostsandretaildisplayspacePotentialgrowthoffoodbornepathogensduetotemperatureabusebyretailersandconsumers第五十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)氣調保鮮包裝應用實例1.新鮮果蔬氣調包裝2.新鮮肉類氣調包裝3.新鮮水產品氣調包裝4.加工產品食品氣調包裝第五十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日FreshfruitandvegetablesFreshorminimallyprocessedproducts

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shortershelflifeunderMAPthanmorefullyprocessedproductControlledatmospherestorage(CAS)>MAPTropicalfruitsarenotsuitableforCASShelflifeoffruits<vegetablesExample:Theshelflifeofmixedvegetablesaladwasextend