MAP气调保鲜技术在现代船舶上的应用分析

张化南

（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海 200011）

0 引 言

舰船上低温冷库基本分为蔬菜库、水果库、蛋乳品库和粮食库等，自持力一般大于30天。其中蔬菜和水果容易腐烂，新鲜度很难保证。如何延长保鲜时间，为全船人员提供生活保障，为其他舰船补给新鲜果蔬，继而成为舰船冷藏保鲜技术的重点。因此，气调保鲜技术近几年在实船上应用迅速发展。其中，气调保鲜库和MAP气调保鲜作为陆用果蔬主要保鲜方式也被引入船舶果蔬保鲜领域。

1 气调保鲜库存在的问题

气调保鲜库是采用改变储存环境气体成份的方法，限制蔬果呼吸作用，延缓蔬果衰败和变质的过程，利用这种保鲜技术可以满足冷藏系统对食品储藏时间的要求，降低由于细菌和微生物对食品的危害，并能保持果品和蔬菜的营养价值，是目前世界上比较先进的贮存方法。气调保鲜库在部分舰船上也已开始应用［1］。

但目前气调保鲜库在舰船上应用还存在以下问题:

（1）气调保鲜库内气体中的氧浓度≤5%，远低于人体正常生命所需约21%的氧浓度。氧气含量在4～6%时，人体将在40 s短时间内昏迷不醒、呼吸停止，甚至死亡。所以，当人员需进入库内时，必须先开门通风，或携带氧气面罩入库，从而给人员进出库搬取食品造成很多不便。并且随着人员频繁进出冷库，造成库内气体比例失衡，需要重新启动机组，调节冷库内的气体比例。同时也会引起库内温度的大幅波动，对库内蔬果的储存产生不利影响。

（2）舰船上食品贮藏的特点是多品种蔬果混合贮藏。多品种蔬果存放在同一个冷藏库内，它们贮藏温度要求不同、贮藏气调参数也不同，放入同一个库内会相互干扰，加快腐烂速度。而舰船上的冷库多以储存食品的温度分类，不能以每一种食品单独设置小储存库。所以只能选择一种气体配比成份和一种库温，从而将对果蔬的保鲜效果产生不良影响。

（3）气调保鲜库的安全性一直是困扰行业的难点，一般气调保鲜库会采用组装件，库板及其他配件在现场组装而成，此做法组装简便，但库体气密性难以满足系统设计的要求。目前，气调保鲜库或者采用常规聚氨酯冷库板配合船体结构敷设的型式，或者采用库体模块化整体预埋吊装的形式。其施工工艺以及人员需经常出入库的特点决定了这种气调保鲜库仅适宜于小型冷库。

（4）舰船气调保鲜库使蔬果的实际保鲜时间为25～30天，尚难满足自给力30天以上舰船食品的保鲜要求。

（5）根据目前船用保鲜库实际使用状况调查，综合考虑安全性、保鲜时间、使用方便程度等因素，气调保鲜库几乎已不再使用。

因此，在上述几方面问题没有得到很好解决的前提下，笔者不建议在舰船上使用气调保鲜库。近来在某型舰船上采用了MAP气调保鲜技术，下面对此技术的应用进行分析。

2 MAP气调保鲜技术的原理、分类与应用

2.1 MAP的技术原理与分类

国际上将通过改变MAP气调保鲜包装袋内的气氛，使食品处在与空气组成（78.8%、20.96%、0.03%）不同的气氛环境中而延长保藏期的包装技术，称为MAP气调保鲜技术。

气调包装的原理是采用复合保鲜气体（即CO2、O2、N2三种气体按果蔬特性配比混合）对已装入果蔬的塑料袋或包装盒内的空气进行置换，改变塑料袋或包装盒内的气体配比，形成袋内或盒内的微型气调环境，从而达到降低果蔬呼吸强度，延长果蔬保鲜期、延缓衰败的目的［2］。

根据包装材料包装后内部气氛的控制程度不同，气调包装技术可分为CAP（Controlled Atmosphere Packaging）和 MAP（Modified Atmosphere Packaging）两种。

CAP指在贮藏期间，气体浓度始终控制在恒定值或恒定范围内的包装方式，CAP的主要特征是包装材料对包装内的环境气氛状态有自动调节作用，这要求包装材料具有合适气体可选择透过性，以适应内装产品的呼吸作用。表1为几种适合新鲜果蔬CAP 的包装膜透气性能［3］。

表1 几种适合新鲜果蔬CAP的包装膜透气性能

MAP指用改良的气体建立气调系统，在以后贮藏期间不再调整的包装方式，MAP适合于呼吸代谢强度较小的产品包装。MAP包装材料的选用，必须能控制所选用混合气体以及所产生水蒸气的渗透速率。果蔬类产品的MAP通常应选用具有较好透气性能的材料，并注意材料O2/CO2（适宜范围1∶8至1∶10）。MAP和CAP的不同之处在于对包装内部环境气体是否具有自动调节作用（或者说包装内部气体的浓度是否恒定），从这个意义上讲，舰船环境的果蔬充气包装属于MAP范畴。

2.2 MAP在果蔬保鲜中的应用

MAP在果蔬保鲜上的主要作用:抑制果蔬上微生物的生长；降低果蔬营养成分的损失，维持果蔬原有的品质，延长果蔬的保鲜期；抑制果蔬的呼吸等生理活动，抑制酶促褐变等［4］具体分述如下:

（1）抑制微生物

调整气体成分的比例可以对不同微生物产生抑制作用。在试验中通过配比气体的方法，对油麦菜、红圆椒等蔬菜进行了试样检测。

（2）维持果蔬品质，延长果蔬保鲜期

研究指出，采用MAP保鲜芦笋，通过控制氧气的百分比，有效地保存了维生素C和谷胱甘肽的含量，并达到预期效果。采用MAP保鲜苹果，能保持苹果具有较佳的硬度、色泽以及较高的果糖和可溶性固形物含量，并且不影响苹果的口感和风味。采用MAP保鲜猕猴桃，能有效抑制猕猴桃的淀粉降解和可溶性固形物含量上升，并且延缓水溶性果胶的生成，从而延长贮藏期一倍以上。

（3）抑制果蔬生理活动

MAP可以抑制果蔬的呼吸作用，降低乙烯的含量。MAP能够抑制樱桃的多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）的活性，降低果肉中乙烯和乙醇的含量，从而减少果实的腐烂和褐变现象发生。

3 MAP的应用优势与需解决的问题

3.1 MAP在现代舰船上的应用优势

常规舰船一般在气调冷库内采用乙烯脱除或臭氧保鲜等装置来延长蔬果保鲜时间，但无论采用何种处理方式，都无法系统地解决不同果蔬的保鲜能力。而MAP技术在舰船环境下具有一定的应用优势:

（1）改装方便

在常规冷库的库内调整货架，在合适位置安装气调保鲜袋，即可对果蔬进行贮运保鲜，简化了舰船上食品保鲜措施。

（2）成本低廉

只需普通恒温冷藏库保温和配套的检测及置换设备就能够实现良好的保鲜效果。

（3）适用性强

MAP包装技术对库体气密性没有过高要求，对新旧船只都有普遍适用性；同时，MAP包装技术能够在舰船现有条件下实现多品种蔬果的混合贮藏。

（4）满足船用恶劣条件

船用设备需要满足温度、湿度、振动和盐雾等各方面指标要求。由于MAP技术相对独立，与外部连接较少，所以不仅适合船用恶劣条件，且增强了设备的稳定运营能力，从而延长果蔬保鲜时间。

（5）实现全程气调

与冷藏相结合，便可实现从蔬果采后、入库、补给到食用全程“冷链气调”，结合船用食品运输管理，为远洋补给提供保障。

3.2 MAP气调保鲜的实船应用效果

为了验证MAP气调保鲜在实船上的使用效果，我们结合一次远洋航行，对油麦菜、红圆椒、大蒜、小白菜、芥菜等做了储藏试验，试验结果证明:蔬菜采用MAP保鲜技术贮藏30天后品质良好，几乎无腐烂损失。该实验证实MAP技术应用于舰船具有广泛实用性，现从以下几方面分析MAP的实用性［5］:

（1） 从理论上

MAP技术投资小，且能保证食品保持原汁、原味、原貌并有效避免冷蔬果因保鲜时间短、冷藏条件差而腐烂的诸多不利因素。

（2） 从经济上

通过与常规冷藏效果的对比，发现MAP技术对蔬果的保鲜能力远优于常规冷藏，从而减少因腐烂变质而造成的经济损失，降低了成本；同时，避免因进出气调库而引起的库内气体比例不平衡问题，从而减少因调整库内气体比例而造成的管理成本。

（3）从营养性上

通过与常规冷藏保鲜的对比试验，发现复合气调包装保鲜蔬菜的营养价值较一般冷藏方式更高，且可减缓维生素C损失。

（4）从安全性上

采用MAP技术，可避免气调库内低温、低氧条件下，对工作人员生命安全的危害，且无需佩戴氧气瓶即可入内，其适用性强。

综上所述，MAP方法适合舰船果蔬保鲜的特点，在远洋果蔬保鲜中具有绝对的优势，且具有可行性，是当前舰船条件下最适宜于远洋蔬果长期保鲜的方法。

3.3 MAP保鲜法需要解决的问题

MAP贮藏实现了气调参数的相对独立，将不同的果蔬品种分隔成不同的气调单元（塑料袋），解决了混贮带来气调参数相互影响的问题，防止果蔬腐烂变质及病菌的传播，取得较好的使用效果。但从舰船未来发展的角度讲，MAP还需要解决以下问题:

（1） 结露问题

采用MAP贮藏时，袋内因有果蔬释放的呼吸热，其内部温度要比外部高0.5℃～1℃，而且袋内的湿度通常较高，经常接近饱和。塑料膜正处于冷热交界处，极易形成冷凝水，加之库温波动，内外温差加大，则更容结露。袋内形成的水珠由于溶解有二氧化碳，故呈酸性。这种酸性溶液滴到果品蔬菜上，不仅对果蔬造成伤害，还有利于病菌繁殖。在实际应用过程中应减小果蔬保鲜袋内外的温差，一是在扎袋之前要充分预冷，二是要提高库内的温度控制精度。

（2）气体伤害与有害气体的蓄积问题

由于MAP保鲜袋内进行的是自发气调的过程，气体参数不断变化，氧气不断被消耗、二氧化碳不断积累，容易造成气调参数的超限。若氧气浓度太低，果蔬就会产生无氧呼吸，导致袋内乙醇、乙醛等挥发性物质积累，产生异味；二氧化碳浓度过高，则也会对某些水果造成伤害。因此，需要在果蔬贮藏过程中定期检测袋内气体成分，采用放风或配气方法对袋内气体进行置换。

4 气调保鲜配气检测设备的应用

为了实现实船上MAP袋内气体置换和袋内气体成分的检测，需要在舰船上配置小型船用气调保鲜配气检测设备。该设备外形图以及主要指标分别如图1和表2所示。

表2 为气调保鲜配气仪的主要指标

图1 船用气调保鲜配气检测设备外形图

该设备采用加固型机柜结构，机柜下部放置空压机、真空泵、储气罐、压力开关和过滤器，机柜上部放置气路控制板和电路接线板，在柜体顶部装有操作控制面板和进气压力显示面板，面板采用斜坡安装方式，便于操作人员使用。

小型船用气调保鲜配气检测设备可以对MAP袋充气及检测气体成分，也可以在航行中对一些绿叶菜的气调保鲜袋充注复合保鲜气体，以形成微型气调库，从而达到蔬果保鲜效果。

MAP气调贮藏在实际应用中取得了良好的保鲜效果，但由于MAP为自发气调方式，气体成分不断变化，因此，需要每隔一段时间对复合气调包装袋内的气体成分进行调节，以使袋内的气体成分始终稳定在所要求的范围内，保证理想的贮藏效果和减少损失。通过小型船用气调保鲜配气检测设备实现复合气调包装袋内气体成分的补充及置换，从而进一步加强对气体参数的控制，实现更好的保鲜效果。

该装置按照“通用化、系列化、组合化”的设计原则，在现有成熟技术的基础上改进提高，保证产品的可靠性和操作性。配气采用独立开发的脉宽调制配气技术，有效解决了质量流量计配气技术不适应舰船振动环境和机械式配气技术精度太低的缺点。最后，通过对该产品进行振动摸底测试、高低温贮藏和工作摸底试验，以及供电耗电、耐电压击穿强度、强电主回路绝缘电阻等摸底试验，对其进行综合评价和分析。

5 结 论

在综述MAP保鲜技术原理及使用经验以后，今后在系统设计上还可以进一步优化，主要包括以下几个方面:

（1）提高船用气调保鲜配气检测设备的配气精度，使气体含量比例始终控制在所需范围内。

（2）根据不同果蔬的保鲜要求，结合冷藏链的相关环节条件，增强包装膜透气性能，细化气调保鲜包装袋的规格参数，以满足系列化的要求。

（3）MAP保鲜技术需要结合冷藏系统的精确控温和其他辅助保鲜手段，共同完成延长食品库保鲜时间的要求。所以需要完善变频冷藏、乙烯脱除和臭氧保鲜等相关技术，为MAP保鲜技术“保驾护航”。

MAP气调保鲜技术在模拟试验后，不仅延长了果蔬的保鲜时间、降低了果蔬的损耗率，也改善了船员的生活水平；同时，也将为今后MAP气调保鲜技术在现代船舶上的广泛应用和推广普及打下更加扎实的基础！

［1］罗伯坤，赵楠.蔬果保鲜技术在舰船中的应用分析［J］.船舶，2009（6）:30-32.

［2］李喜宏.果蔬薄膜保鲜技术［M］.天津:天津科技书出版社，2003:17-18.

［3］章建浩.食品包装学［M］.第3版.北京:中国农业出版社，2010:22-25.

［4］孔凡春.MAP保鲜特色果蔬的研究［M］.北京:中国农业大学，2004:77-79.

［5］包骞.远洋蔬果保鲜特性分析及复合气调保鲜的应用研究［J］.农产品加工，2009（8）:39-44.