氣調包裝的效果以及影響因素分析

一、氣調包裝的介紹

　　2000年後，人們的生活方式和生活理念的轉變是顯而易見的，對食物的追求從安全健康逐漸上昇到新鮮、純正，並要求隨時隨地保持一貫的品質。為了實現人們這些期望，一方面食物原材料要保證新鮮，另一方面借助有效的包裝形式維持食物長距離運輸的品質穩定性。對於某些易腐、易氧化的食物，如魚肉海鮮、鮮嫩果蔬、烘焙點心等，自獲取或制成之時，變質便以開始，期間或出於生化反應，或環境溫濕度影響，或包裝質量問題等種種因素，變質漸呈不可遏制之勢。冷凍——這種有效延緩食物變質的方法運用的廣泛而純熟，但隨著銷售流通的全球化發展，冷凍成本不斷上昇，食品工業轉而開發新的食品包裝技術來解決這一問題。

　　氣調包裝是指在一定的封閉包裝內，通過各種調節方式使得包裝內氣體不同於正常大氣組成，以此來抑制引起食品品質劣變的生理生化反應、物理反應、氧化褐變作用等，從而達到延長食品保鮮和長期保存的目的。一般采用連續的熱力充氣機器將CO₂、N₂、O₂等一種或幾種氣體按一定比例充入包裝內，經熱壓封口後完成充氣包裝。

二、氣調包裝的效果

　　大量的實踐證明，應用合理的氣調包裝，尤其是合適比例的填充氣體，不僅有助於限制包裝內微生物的生長，對於緩解內容物的過度成熟和氧化也具有積極意義。魚肉海鮮、新鮮果蔬和烘焙點心是三類適用於氣調包裝的典型食品，接下來針對這三種食物分別對填充氣體CO₂、N₂、O₂的效果進行分析。

　　CO₂是氣調包裝中佔據重要地位的氣體成分，突出作用是其高效的抑菌效果。由於CO₂能穿透細菌的細胞，使細胞內的PH下降和酶的活性降低，因此抑制細胞的繁殖。並且CO₂低毒，對食品感官品質影響小，因而對於魚肉海鮮、鮮嫩果蔬、烘焙點心等有防腐和防霉的作用。

　　N₂是一種無色無味的惰性氣體，不會與食物發生化學反應，充N₂的目的是作為填充氣體，並保持食物的色、香、味、脆、形，對於高油脂的烘焙食品，對油脂氧化也能起到緩解作用。

　　O₂是大部分生物體生長繁殖的重要條件，同時也是油脂類氧化變質的主要誘因。一般而言，氣調包裝中不填充O₂，但針對某些食物，一定的含量的O₂對於維持食物其他方面的性質具有良好的效果。例如，魚肉海鮮類的食物，往往含有肌紅蛋白，呈紫紅色，O₂的作用即是與肌紅蛋白結合生成氧合肌紅蛋白，使肉質呈現鮮紅色。但大量的氧同時也會加快肉中脂肪氧化和微生物的繁殖，因此這類食物的氣調包裝建議填充O₂和CO₂的混合氣體，借助CO₂的抑菌作用實現雙重效果。對於另一類新鮮果蔬食物，貯藏中應盡可能降低O₂的濃度，以此降低食物的呼吸強度和基質氧化損耗，延緩成熟，但O₂濃度過低，一方面會使果蔬發生無氧呼吸，導致缺氧障礙，另一方面會引起厭氧菌的發酵，如肉毒杆菌等。由於不同的果蔬具有不同的O₂臨界濃度，因此在使用氣調包裝的時候需要根據果蔬種類特別設定填充的O₂量。

三、影響氣調包裝效果的因素分析

　　氣調包裝的效果主要體現在三個方面：（1）抑菌作用；（2）針對新鮮果蔬食品，抑制呼吸作用和成熟度；（3）保持食物原有的味道和形狀，特別是烘焙食品，減少因油脂氧化產生的異味。從食物包裝到運輸貯藏，氣調包裝的效果受到諸多因素的制約，包括CO₂抑菌的選擇性、CO₂的濃度、氣調包裝材料的性能等。

1、 CO₂抑菌的選擇性對氣調包裝效果的影響

　　根據微生物代謝對氧的需求量，可分為好氧型、兼性厭氧型和厭氧型微生物。好氧型微生物是指生命體只有在有氧的條件下纔能正常生長，其包含部分好氧細菌和霉菌，對於這些微生物，CO₂濃度低於10%即可抑制其生長。其中CO₂對不同菌屬的霉菌的抑制效果也有所差異，例如青霉屬比曲霉屬對CO₂的耐受性更強。兼性厭氧型微生物是指在有氧和無氧環境下均可生存的微生物，比如酵母菌，當氧氣缺乏時這類微生物通過將糖類轉化為二氧化碳和乙醇來生存，因此CO₂對其的抑制作用將有所降低。厭氧型微生物指的是在無氧條件下比在有氧條件下生長好的微生物，比如梭狀芽孢杆菌在無氧條件下繁殖迅速，可分解糖類，引起果蔬等食品的產氣性變質和蛋白質變質。若此類微生物存在的情況下，向包裝充入大量的CO₂，會促進包裝系統中氧含量的降低，反而不利於抑制此類微生物的生長。

2、 CO₂的含量對氣調包裝效果的影響

　　根據上述對氣調包裝效果的分析，包裝內容物的不同，填充CO₂的作用也不盡相同：對於魚肉海鮮類的食物，重點在於抑制微生物的繁殖；而果蔬食品則以抑制呼吸作用、減緩成熟度為目的。以往研究結果表明，提高CO₂的含量能加強其抑制微生物繁殖的能力，而且隨著含量的提高，抑制作用會逐漸增強。同時，應視內容物的初始微生物種類、數量具體確定填充濃度。若內容物的初始微生物以好氧細菌或霉菌為主，填充低於10%的CO₂即可表現出抑制作用，20%~30%的CO₂能較好的抑制多數好氧微生物，當CO₂含量達到50%以上，其抑制效果的增強便不再顯著。針對果蔬等食品，提高CO₂含量能降低成熟速率，抑制葉綠素的分解，以保持果蔬新鮮的品質。但若CO₂含量過高反而會引起果蔬的呼吸障礙，縮短保存期。一般來說，水果氣調包裝填充2~3%CO₂為佳。

　　筆者通過多種渠道獲得魚、肉、蔬菜、水果、面制品的氣調包裝產品，利用實驗室配備的HGA-02頂空氣體分析儀分別進行了CO₂和O₂含量的檢測，結果見表1。測試結果展示了當前各類產品氣調包裝中O₂和CO₂成分的含量。

表1 各類產品氣調包裝O₂和CO₂含量測試數據

3、 包裝材料對氣調包裝效果的影響

　　氣調包裝完成後，內部氣體構成和含量會在一段時間內保持穩定，隨著產品儲存時間的延長，包裝內部的O₂、CO₂或N₂的含量逐漸變化，從而影響原有包裝效果，甚至產品的品質。一般情況下，氣體含量變化的原因主要來自氣體的滲透和泄漏。氣體滲透是指氣體從高濃度側進入包裝材料表面，通過擴散至低濃度側。通過這種渠道滲入/滲出的氣體，對包裝內氣體構成的影響是長久緩慢的，其滲透速率取決於包裝材料的阻隔性能。泄漏是指氣體通過包裝熱封部位的微小孔隙或裂縫進入或逸出，造成氣體含量的急劇變化。

　　不論是氣體滲透或是泄漏，都會影響氣調包裝內的各氣體成分含量的變化，從而影響產品的保質效果。因此，企業也采取了多種氣體控制方法，比如采用高阻隔包裝材料來減緩氣體的滲透。由於氣調包裝中CO₂發揮主要作用，所選包裝材料應對CO₂表現出較好的阻隔效果。筆者選取了4種氣調包裝常用的材料，分別為PET、KPET、BOPP、VMBOPP，借助VAC-V2壓差法氣體滲透儀進行了CO₂的滲透測試，測試結果如下：

表2 四類材料CO₂透過率測試數據

　　從表2可以看出，厚度相差不大的四種材料中KPET的CO₂阻隔效果最好，其次為VMBOPP和PET，BOPP效果最差。通過比較發現，KPET的CO₂透過率僅為PET的2.37%，這是由於KPET是在PET基材上涂布一層PVDC而制成，PVDC因其分子間凝聚力強，結晶度高，其分子中的氯原子有疏水性，不會形成氫鍵，氧分子、水分子和二氧化碳分子很難在PVDC有機大分子中移動，因而PVDC具有優良的阻氧性、阻濕性和二氧化碳阻隔性。VMBOPP也是較為優良的CO₂阻隔材料，它是一種真空鍍鋁的雙向拉伸聚丙烯薄膜，鍍鋁層的加入，使VMBOPP具有優良的耐折性、阻氣性、阻濕性、遮光性和保香性，因此其CO₂透過率較BOPP有了大幅的下降。

　　除了采用高阻隔材料作為包裝材料，針對包裝熱封部位易出現泄漏的情況，企業在嚴格生產工藝的同時加強包裝質量檢測，根據檢測數據對工藝進行及時的調整。例如，熱封的高溫操作會使附近的包裝材料的機械強度降低，從而成為包裝密封的薄弱點。對此需要對包裝整體進行密封性測試，可采用“正壓法”，即向包裝內充氣增壓，使包裝內外形成壓力差來模擬包裝的受壓狀態，以進行包裝封口強度和整體包裝脹破壓力的量化測試。

四、結語

　　隨著氣調包裝的使用日漸廣泛，針對不同的內容物填充合適的氣體，使其發揮最佳的效果是如今氣調包裝生產和應用的重中之重。在氣調包裝的應用中，填充氣體尤其是CO₂，其抑菌選擇性和濃度，以及包裝材料的選擇都會對氣調包裝的效果產生影響，需要包裝生產企業和使用方多加重視。