气调包装与其他技术结合在食品保鲜中的研究进展

张晨，杨诗奇，李超*，王陶

徐州工程学院食品工程学院（徐州 221018）

随着生活水平的提高，人们开始逐渐关注食品的品质与安全问题。由于食品的贮藏期有限，所以对食品保鲜技术的研究是现今关注的重点问题。气调包装技术在二十世纪七八十年代的欧美各国得到广泛使用，此后气调包装技术在国内外快速发展。目前，气调包装与其他技术结合被广泛应用于食品中，如生肉、水产品、蔬菜、水果等。因此，主要从气调包装的保鲜机理、常用材料、气体作用及与其他技术结合在食品保鲜中应用等方面进行叙述，并探讨气调包装与其他技术结合所存在的问题及发展趋势。

1 气调包装的原理

气调包装（Modified atmosphere package，MAP）是指采用特殊的包装材料，在一定温度条件下，通过改变包装内气体成分的比例来抑制微生物（细菌）的生长繁殖，减缓食品中微生物新陈代谢的速度，从而延长食物贮藏期，提高食品价值。

2 MAP常用的材料

在食品中，MAP的材料主要是采用软性塑料袋或半刚性塑料盒，包装材料的要求基本和其它食品包装一样，但不同的食品对MAP材料的性能有特殊要求。在MAP技术中常用的材料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙稀（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、双向拉伸聚苯乙烯（BOPS）、聚苯乙烯收缩膜（PS）、聚丁二烯拉伸膜（PB）和乙烯-醋酸乙烯共聚膜（EVA）等。

陈阳楼等[1]对MAP材料研究时发现，具有高阻气性的材料能更好保存气体，使包装内混合气体不会泄漏。另外，MAP材料的选择必须考虑材料的热成型性、密封的可靠性等。对鲜肉进行包装时需使用对气体具有高阻隔性的复合塑料包装材料，使充入的气体能存在更长的时间。一般包装材料都要求对N2、CO2和O2具有良好的阻隔性，常选用双向拉伸聚丙烯薄膜（OPP）、铝制材料（ALU）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸类塑料（PET）和双向拉伸尼龙薄膜（OPA）等为基材的复合包装薄膜，并且通常根据产品所需的包装条件选择适合的包装材料。

在选择果蔬的MAP材料时，气体渗透性应尽可能与果蔬的呼吸速率保持一致，使果蔬的有氧呼吸维持稳定，从而实现果蔬保鲜的最佳保存效果。通常用于果蔬保鲜的MAP材料主要有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚二氯乙烯（PVDC）等。不同MAP材料适用于不同呼吸速率的果蔬，保证食品保鲜效果。包装材料的气透性与温度呈正比[2]。因此，对于特定温度下适宜的包装材料，温度改变时将不一定适用。因此在选择材料时应注意储存温度与包装材料相结合。侯春燕等[3]发现在室温条件下，用PE30（厚度30 μm）的包装材料可使樱桃番茄的保鲜最好，使其保鲜期较未处理时延长6 d。

3 MAP中常用的气体及其作用

在MAP技术中，常用的调节气体有CO2、O2和N2。其中，CO2可以抑制食品中细菌与真菌生长，从而降低细胞呼吸速率，CO2浓度过大会对包装外观产生影响。较小的CO2浓度可有效降低组织细胞的呼吸速率；而较大的CO2浓度能在一定程度上抑制细菌和真菌生长；Wang等[4]研究发现随着CO2浓度上升，微生物的生长繁殖会受到明显抑制；一旦CO2浓度超过50%，会使包装发生干瘪，使包装不美观[5]。O2可以抑制食品中厌氧菌的生长，并促进含氧肌红蛋白合成，同时O2可维持果蔬外观颜色；通过降低O2浓度还可减弱产品呼吸强度，在一定程度上延长产品贮藏期；O2浓度很低，会因微生物无氧呼吸对色素造成破坏，尤其是对原花色素或类黄酮等物质造成破坏[6]。N2是仅作为载气存在的惰性气体，不参与化学反应。

这3种气体通过一定比例配比，使食品获得更好的保鲜效果。气体成本低，并且安全性高，对食品本身的风味并不影响[7]。有研究表明，添加少量臭氧、乙醇、一氧化碳等会延长鲜肉的货架期，一氧化碳还可保持肉产品颜色鲜艳[8]。

4 MAP与其他技术结合在食品保鲜中的应用

4.1 紫外线杀菌与MAP结合

紫外线杀菌技术能够有效避免高温处理对营养成分造成的损害，但其多用于产品表面杀菌；MAP技术本身没有杀菌作用，但可以在很大程度上抑制微生物（细菌）的生长繁殖，减缓微生物新陈代谢速度，将紫外线杀菌与MAP结合可更有效提高产品保质期。贺莹[9]利用紫外线杀菌与气调包装结合的技术对带鱼品质进行研究。通过将冷藏鲜带鱼在4 ℃真空环境下作为空白对照，试验组用紫外线（253.7 nm）照射处理，并且将不同比例的气体置于4 ℃的冷藏条件。结果表明，在紫外线照射条件下，带鱼在60% CO2、7%O2和33% N2所共同组成的气体环境中储存时间最长，保鲜效果最好，说明紫外线杀菌与气调包装结合能更好地延长水产品货架期。Choi等[10]在对樱桃番茄的保鲜研究中发现，在4 ℃时紫外线杀菌与5.3% CO2、5.5% O2的气体环境结合可以延长番茄货架期。

4.2 臭氧技术与MAP结合

臭氧具有较强的氧化能力，能够杀菌消毒，降解果蔬在储藏过程中产生的如乙烯、乙醇等有害气体，减少对果蔬的伤害，延缓其腐败速率。臭氧无毒，可自行分解，不会污染环境和包装物。臭氧气调包装是近年来国内外颇受重视的保鲜技术之一。梁媛等[11]基于主成分分析与聚类分析探究臭氧减菌结合MAP对糙米储藏品质的影响。结果表明，在14 ℃的低温储藏条件下，臭氧处理结合N2可有效延长糙米贮藏周期。Barth等[12]研究发现在2 ℃，1 L气体中含0.3 μL臭氧的储存环境中，草莓的贮藏期延长12 d以上。Bai等[13]采用臭氧水（2.21 mg/L）结合70% CO2、30% N2的气体环境，在25 ℃下使荞麦半干面的保鲜期达9 d。

4.3 微波与MAP结合

微波杀菌是利用微波热效应和生物效应共同作用于食品从而达到杀菌目的。微波通过将高频电波转变成热能再作用于食品，使食品内部细胞的细胞膜的选择透过性发生改变，阻碍细胞的正常代谢，从而达到杀菌目的，微波杀菌不会对食品的感官和营养价值产生任何影响[14]。张福平等[15]发现，微波处理结合MAP对黄皮果实采摘后贮藏期间的呼吸强度、质膜相对透性和多酚氧化酶（PPO）活性有明显抑制作用，对过氧化氢酶（CAT）活性有很好保护作用；同时能有效保持黄皮果实外观品质，减缓果实蛋白质、维生素C和可溶性固形物含量下降，从而有效保持黄皮果实原有的风味品质，延长保鲜时间。在Sergio等[16]对即食芦笋保鲜的研究中发现，芦笋在4 ℃环境中经微波处理，将芦笋放置在30% CO2和70% N2的气体环境中贮藏30 d，有效保持其品质和感官特性。

4.4 酸性氧化电解水与MAP结合

酸性氧化电解水通过在电解槽电解稀盐溶液制备，具有良好的杀菌能力，是一种新型杀菌剂。韩千慧等[17]为解决酱卤制品在冷凉环节易被微生物污染的问题，采用酸性氧化电解水雾化先处理酱卤制品10 min，再用MAP技术置于4 ℃下冷藏，结果发现两者的结合可以显著减少冷凉和储存过程中微生物的数量，能显著延缓产品质量指标的恶化，并且处理过的样品比单一的保鲜技术处理延长约2 d的保质期。

4.5 真空预冷与MAP结合

对果蔬进行快速预冷处理，可减少果蔬干耗，提高果蔬保鲜效果。真空预冷方法具有较短的冷却时间，并且对产品的冷却非常均匀，清洁度高。但是，它的成本很高，适用品种非常有限。真空预冷技术在果蔬[18]、牛肉、猪肉[19]和即食熟肉[20]等方面均有较多报道。刘永吉等[21]发现，未经真空预冷的鸡肉样品的保鲜期为4 d，真空预冷后的鸡肉样品保鲜期为8 d，真空预冷结合气调包装鸡肉样品的保鲜期为11 d。试验结果表明，这3种技术中对鸡肉的保鲜效果最好的方法是真空预冷与MAP相结合。郑秀丽[22]在对茶树菇的保鲜机理研究发现，预冷终温4 ℃时，在80% O2或0～10% O2的气体环境中可有效延缓茶树菇自溶，延长其货架期。

4.6 冰温贮藏与MAP结合

冰温贮藏技术能够维持细胞活性，防止水果和蔬菜发生冻害，是继冷藏、气调贮藏后的第3代保鲜技术。张昆明等[23]研究葡萄贮藏保鲜效果时发现，冰温条件下，樱桃膜透气性最小，樱桃膜的自发气调能有效减缓各营养成分下降速率。因此，冰温条件下，樱桃膜内的气体平衡浓度更利于巨峰葡萄的贮藏。凌萍华等[24]研究南美白对虾保鲜时发现，MAP联合冰温技术可使南美白对虾的保鲜期从4 d（相对于对照组）延长至16 d。

4.7 冷藏保鲜与MAP结合

一般致病菌为嗜温菌，20 ℃易生存，仅有少部分为嗜冷菌。通常4 ℃条件下，食品中微生物的各种代谢机制均会减缓，从而抑制微生物的生命活动，延长食品货架期。梁荣蓉等[25]发现，在2种包装参数条件下，100% N2和0% CO2所组成的气体环境或80% N2和20% CO2所组成的气体环境，并在低温0～4 ℃下处理，黄焖鸡产品具有最佳保鲜效果。王婷婷等[26]发现，在4±1 ℃，V（N2）∶V（O2）∶V（CO2）=90∶5∶5气体环境下，金耳能达到最佳保鲜效果。大多数研究结果表明，MAP和低温技术的结合可以显著延长水产品保质期[27]。

4.8 保鲜剂与MAP结合

保鲜剂可分为化学保鲜剂和生物保鲜剂。化学保鲜剂具有较强的抗氧化性及抑菌特性，但过多地使用化学保鲜剂会对人体健康造成伤害，因此它的使用受到限制。生物保鲜剂主要是利用病原菌的非致病菌株制成，从而抑制有害微生物的生长繁殖[28]。崔英丽等[29]研究冷却牛肉保鲜时发现，在45% O2、50% CO2和5% N2气调环境中，与1.5%丁香、1%肉桂结合时，冷却牛肉的保鲜效果最好，可使其货架期延长至16 d。Lucera等[30]研究生鲜面保鲜时发现，使用山梨酸钾、抗菌空气滤饼和MAP结合处理使其保质期相较于未处理时多延长10 d左右。

5 存在的问题及展望

基于文献报道，MAP与其他技术的结合能有效延长食品的保鲜效果。但MAP与其他技术的结合应用还面临着一些难题，具体表现在几个方面：1）在鸡蛋的保鲜研究中，紫外线杀菌技术与气调包装相结合对鸡蛋并没有起到很好的保鲜效果，单一的清洗涂膜对鸡蛋的保鲜效果强于紫外线灭菌与气调包装结合；2）在气调包装中，对于包装材料的选择就显得尤为重要。一个好的薄膜可使气体维持更长时间贮存，从而对产品提供更持久的保鲜效果。臭氧与气调包装结合应用在刚开始时具有非常好的保鲜效果，但随着臭氧浓度降低，后期保鲜的效果持续降低；3）MAP所需的气调设备、包装材料、食品级气体等很多方面都还不太成熟，需要机械、材料、化学、自动化等多种学科的协同研究才能实现食品保鲜技术的产业化。

MAP技术由于操作方便、成本低、效果好等特点，被广泛应用于食品保鲜，且因其特性的优势而在食品行业扮演重要角色。气调包装食品失去气调环境时，其保鲜期会迅速降低，甚至低于未经气调处理食品的保鲜期，此时就体现出气调包装与其他技术结合的优势，即使失去气调环境，其相对于未经处理的食品仍能保存较长时间，可以预见，MAP与其他技术的结合会是一种潮流保鲜技术；乙醇气体在气调包装中很少用到，但在市场中也有应用，如在面包保鲜中应用较多，生产者可将其与气调包装结合应用到更多食品中。大量研究表明，多种保鲜技术结合气调技术比单一的保鲜技术更具有保鲜能力，但有的产品还未找到合适的技术与气调包装结合以延长食品保鲜期。因此，如何更好地利用多种处理技术结合气调包装从而延长产品货架期是今后研究方向。

总之，随着气调包装与其他技术结合在食品领域的深入研究，气调包装与其他技术结合在食品保鲜方面有广泛的应用前景。