气调包装技术在冷鲜肉的应用与前景

马强 王芳 鹿平 张译菲 闫汶奇 鲍文博 王凌淼

摘要：本文概述了气调包装技术在国内外应用现状，详细阐述了冷鲜肉的保鲜机理、气体的组成与影响;进一步列举气调包装技术在实际生产加工中的应用实例，以及在生产中的系列应用;并展望气调包装技术未来前景。

关键词：气调包装;冷鲜肉;保鲜;保质期

氣调保鲜包装（MAP或CAP）又称气调包装或置换气体包装、充气包装。是采用具有气体阻隔性能的包装材料包装食品，根据实际需求将一定比例氧气、二氧化碳、氮气、一氧化碳混合气体充入包装内，防止食品在物理、化学、生物等方面发生质量下降或减缓质量下降的速度，从而延长食品货架期，提升食品价值。目前我国农产品和食品加工业涉及气调包装技术主要有果蔬类保鲜;新鲜肉类保鲜，主要是牛肉、禽肉;熟食类保鲜，如菜肴、方便餐等方面。近几年，随着国内外气调设备的不断更新，气调保鲜技术在我国新鲜牛肉、新鲜蔬菜和熟食类保鲜的等方面应用较为广泛。为此，本文以实际加工的产品为应用实例，以期为有良好的产品提供技术支持。

1 气调包装技术在冷鲜肉的应用

1.1 气调包装技术在国内外的应用

1.1.1 国内应用 国内有关新鲜食品气调包装技术的研究比较广泛，主要集中在工艺参数的优化以及包装材料的选用等方面，已经取得了很多的成果。目前在掌握食品和包装材料特性的基础上，更容易模拟出保鲜过程中气体组分的变化，从而实现对气体组分更科学的选取。此外，也有相关报道提出气调包装技术与其他保鲜技术如真空预处理技术、保鲜剂复合处理技术、紫外线、超声波等处理技术联合，进行牛肉的保鲜，也取得了较好的效果。

1.1.2 国外应用 食品气调包装走过了一段发展历程，它是欧洲和北美洲食品市场增长的重要组成部分。欧洲是食品气调包装市场应用最发达地区，推动力是气调包装和真空包装的冷藏食品。此外，大型食品连锁零售链向包装供应商规定了产品的质量和配送要求，从而保证气调包装食品的质量和货架期。北美大约一半的新鲜家禽采用气调大包装形式供应给食品零售商、酒店、餐馆和机关食堂。美国气调包装或真空包装熟家禽和真空包装腌制家禽的零售市场增长很快，而所有零售的加工肉类和奶酪都采用真空包装或充氮包装。

1.2 气调包装保鲜鲜肉机理及气体成分

1.2.1 鲜肉腐败变质机理 影响鲜肉腐败变质的原因可分为3大类，一是肉表面微生物繁殖造成肉的腐败。二是色泽的变化，即肉中肌红蛋白氧化成褐色氧化肌红蛋白而影响肉的外观颜色的接受性。三是由于自身酶作用引起的变质。变质后的鲜肉影响感官，失去了食用价值。

1.2.2 气调保鲜机理 气调保鲜技术是指在低温贮藏的基础上，通过人为改变环境气体成分来达到肉类、果蔬等贮藏物保鲜目的的一项技术。具体来说，气调实际上就是在保持适宜低温的同时，降低环境气体中氧的含量，适当改变二氧化碳和氮气的组成比例，抑制微生物生长，减缓肉类、果蔬等代谢速度，达到延长货架期的目的。

1.2.3 气体成分 氧气主要作用是促进氧合肌红蛋白是生成与抑制厌氧菌的生长。一般通过气调包装方式降低氧气含量，可防止厌氧性致病菌如梭状芽孢杆菌繁殖。高氧可保持鲜肉的色泽，低氧可降低肉类、新鲜果蔬呼吸速度的同时，保持肉类与果蔬新鲜状态所需要的需氧呼吸新陈代谢活动，抑制内源酶引起的褐变，取得比空气包装或低氧包装更长的保鲜期。

二氧化碳主要作用是能抑制多数需氧微生物的生长繁殖。首先因其能延长微生物繁殖生长的停滞期（或潜伏期），延缓对数增长期，而达到防腐的目的;其次二氧化碳易溶解于食品的水分成为碳酸而降低食品的pH，抑制微生物，从而延长或假期。

氮气是一种惰性气体，与食品不起化学反应，用氮气填充主要作用是防止二氧化碳逸出后包装塌陷;可降低食品中脂肪、芳香物、色泽的氧化速度;防止氧化酸败。霉菌的生长和寄生虫害;氮气对塑料包装材料的透气率很低，可作为平衡气体。

一氧化碳主要作用是形成稳定、亮红的颜色，还可以抑制酵母、霉菌尤其嗜冷菌的生长。由于一氧化碳有较高的毒性，浓度达到12.5%～74.2%时对包装机械操作者健康有害，一般国家管理部门不允许一氧化碳作为气调包装用气体。

1.3 气调包装技术气体比例的选择与应用

在气调包装中，氧气是保持肉品鲜红色所必需，二氧化碳具有良好的抑菌作用，而氮气主要调节及缓冲包装内气体环境。如何能够使各种气体比例合适，使肉制品的保存期延长，且其他感官指标均能够达到良好的状态，是气调包装技术应用的主要目的以及需要解决的首要问题。本文主要对内蒙古巴彦淖尔市（A）和内蒙古锡林郭勒盟（B）的草原羔羊肉加工的羊肉产品（以下简称A、B产成品）进行气体比例选择，使其有较好感官并做后续货架期试验。气调包装技术同样应用于牛肉类如鲜牛肉丝、鲜牛腱等产品，以及熟食类如香辣牛板筋、红油牛肚丝等产品。

1.4试验研究的意义

本试验通过对不同气体比例气调包装冷鲜羊肉的货架期内反应产品品质的关键指标进行研究，得出最适用于冷鲜羊肉气调保鲜的技术参数，为延长冷鲜羊肉在冷链销售系统中的货架期提供参考。

2 材料与方法

2.1 试验材料、试剂与仪器

2.1.1 材料与试剂 选取产地为内蒙古巴彦淖尔市和内蒙古锡林郭勒盟的草原羔羊肉、气调包装托盒（PP）、气调包装膜（BOPP/PE）。平板计数琼脂、氯化钠、硼酸、氧化镁、甲基红乙醇溶液、溴甲酚绿乙醇溶液、盐酸标准滴定溶液、氧气（纯度99.999%）、二氧化碳（纯度99.999%）、氮气（纯度99.999%）。

2.1.2 主要试验仪器 色差仪（CR-10、柯尼卡美能达）、顶空分析仪（Oxybaby M+I 氧气/二氧化碳、WITT）、自动凯式定氮仪（K9840、海能仪器）、气调保鲜包装机（DL-410K、DAJIANG）、超净台（SW-CJ-1FD、AIRTECH）、培养箱（LRH-250、上海一恒科技有限公司）、电子分析天平（MS204S、METTLER TOLEDO）

2.2 试验方法

2.2.1 原料处理与包装 将羊肉剔除表面脂肪、筋膜后，按垂直羊肉纹理方向切成厚度为2～3毫米的薄片备用。将修割好的羊肉薄片，分别盛放于气调包装盒内用不容比例氧气、二氧化碳、氮气填充并封口，置于-2～2℃恒温库貯藏7天。气体比例见表1。

2.2.2 感官评定 对原料及第7天产品进行感官评定。感官评定前需打开包装使样品充分暴露于空气中1小时后测定，以保证肌红蛋白充分氧化成氧化肌红蛋白，使其呈现正常肉色。由5人组成感官评定小组进行盲样评价，最终结果按“多数原则”确定。评分标准如表2所示。

2.2.3 TVB-N值测定 按GB 5009.228《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》半微量定氮法测定原料、及第3、5、7天样品的TVB-N值。

2.2.4 菌落总数测定 按GB 4789.2《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行测定，在无菌条件下进行取样和梯度稀释，使用平板计数培养基于37℃恒温培养箱内培养48±2小时，分别测定原料及第3、5、7天样品的菌落总数。

2.2.5 色泽测定 使用色差仪进行测定，分别测定原料及第3、5、7天样品的a*值和L*值，每个样品测定5个平行，取平均值进行分析。

3 结果与分析

3.1 感官评定

按2.2.2步骤操作，所得结果如表3、表4所示，两种产地羊肉均具有羊肉应有的色泽和气味，表面湿润不粘手，将产品分别储存于气体比例为80%、75%、55%试验组的气调包装内7天，55%试验组在货架期内产生不同程度的色泽、气味和黏度变化，感官指标处于轻度变质肉和变质肉之间，无法有效达到延长产品货架期的作用，重影响消费体验和产品食用价值。其他两组试验组产品感官指标处于一级鲜肉与二级鲜肉之间，能有效起到对产品货架期的延长作用，对消费体验和食用价值无明显不利影响。

3.3.1 对TVB-N值的影响 按2.2.3步骤操作，所得结果如图1、图2所示，TVB-N是衡量肉品在加工及贮藏过程中蛋白质分解程度的重要指标。样品TVB-N值在测定周期内均呈增长趋势，不同气体比例产品TVB-N值相差不大，均低于国家标准GB 2707《鲜（冻）畜、禽产品》限值≤15毫克/100克。

3.3.2 对菌落总数影响 按2.2.4步骤操作，所得结果如图3、图4所示，55%试验组在前5天菌落总数增长速度得到明显的抑制，但第7天所有试验组菌落总数相差不大。综合数据分析不同气体比例对产品菌落总数无明显影响。

3.3.3 对样品a*值的影响按2.2.5步骤操作，所得结果如图5、图6所示，肉品颜色是肉品感官的重要指标，消费者选购产品更多是通过感官判断，零售过程中肉色是潜在影响消费者的首要因素。a*值主要反应肌红蛋白氧化还原状态，脱氧肌红蛋白为紫红色，氧合肌红蛋白为鲜红色，高铁肌红蛋白为褐色。前期氧气逐渐与肌红蛋白结合形成氧合肌红蛋白而呈现出良好的鲜红色，随着氧气分压的降低，使肌红蛋白和氧合肌红蛋白氧化为高铁肌红蛋白，逐渐累积而出现褐变，红度值下降。从图中分析可知，前5天所有试验组产品a*值均有一定程度的升高80%和75%试验组因为氧气含量较高，a*值有较明显的升高，产品呈现较红润色泽。所有试验组在5天后a*值均有一定程度的降低，其中55%试验组因为氧气分压较小，在第5天后a*值显较其他试验组显著降低，第7天肉色呈现褐红发白颜色，影响消费者感官判断。

3.3.4 对样品L*值的影响按2.2.5步骤操作，所得结果如图7、图8所示，由图可以看出，两组产品的亮度值L*随着测定周期延长逐渐增加。亮度值L*反映冷鲜肉表面对光的反射能力，样品表面水分含量越大，反射能力越强，亮度值增大，在贮藏期内随着肌肉中蛋白质的氧化反应，蛋白表面电荷分布及氢键发生变化，从而影响蛋白分子间、蛋白与水分子间的相互作用和肌原纤维蛋白的系水能力，肌肉自身水分溶出，冷鲜肉的持水力降低，导致冷鲜肉表面水分含量增大，使亮度值增大。随着冷鲜肉肌肉持水力的下降，肉的多汁性降低，影响肉的口感和风味。由图7、图8分析可知，55%试验组在在持水力上明显优于75%和80%试验组，肉质更加多汁。

4 结论

试验选用3种不同比例气体包装形式，对不同气体包装下的冷鲜羊肉进行总和评价。研究发现高氧试验组（75%、80%）能很好的保持肉色稳定性，但是肌肉持水力不如低氧试验组（55%），55%试验组虽然能很好的保持冷鲜羊肉的持水力，保持了鲜肉原有的风味和鲜嫩多汁的口感，但感官评价和肌肉红度因为氧气含量较低，高铁肌红蛋白大量累积，色泽发褐，严重影响消费者感官评价，因此75%和80%试验组更适合于市场销售。

从数据分析可知75%实验组和80%试验组无明显区别，因考虑到充气成本的问题，同体积氧气约为氮气价格的两倍，因此选用75%氧气+20%二氧化碳+5%氮气比例充气更适合大规模的生产和市场销售需求。

5 气调包装技术未来前景

近年来，国内外在 MAP 理论和应用的研究十分广泛，主要集中在探寻适宜的包装气体组分、选用包装材料等方向。如今市场大多数鲜肉以柜台冷藏保存，微生物繁殖较快，例如16℃微生物1天繁殖15倍，21℃微生物1天繁殖700倍，而4℃微生物1天繁殖2倍，因此将鲜肉包装销售是具有发展前景的方式。采用气调包装后，可以延长货架期，且气体成分不会对肉品造成化学污染，应用气调保鲜技术，是当前食品生产加工企业的必然趋势。气调包装在我国有着巨大的潜在需求和广阔的发展前景。