MAP氣調(diào)保鮮技術(shù)在現(xiàn)代船舶上的應(yīng)用分析

張化南

（中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海 200011）

0 引 言

艦船上低溫冷庫(kù)基本分為蔬菜庫(kù)、水果庫(kù)、蛋乳品庫(kù)和糧食庫(kù)等，自持力一般大于30天。其中蔬菜和水果容易腐爛，新鮮度很難保證。如何延長(zhǎng)保鮮時(shí)間，為全船人員提供生活保障，為其他艦船補(bǔ)給新鮮果蔬，繼而成為艦船冷藏保鮮技術(shù)的重點(diǎn)。因此，氣調(diào)保鮮技術(shù)近幾年在實(shí)船上應(yīng)用迅速發(fā)展。其中，氣調(diào)保鮮庫(kù)和MAP氣調(diào)保鮮作為陸用果蔬主要保鮮方式也被引入船舶果蔬保鮮領(lǐng)域。

1 氣調(diào)保鮮庫(kù)存在的問(wèn)題

氣調(diào)保鮮庫(kù)是采用改變儲(chǔ)存環(huán)境氣體成份的方法，限制蔬果呼吸作用，延緩蔬果衰敗和變質(zhì)的過(guò)程，利用這種保鮮技術(shù)可以滿足冷藏系統(tǒng)對(duì)食品儲(chǔ)藏時(shí)間的要求，降低由于細(xì)菌和微生物對(duì)食品的危害，并能保持果品和蔬菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是目前世界上比較先進(jìn)的貯存方法。氣調(diào)保鮮庫(kù)在部分艦船上也已開始應(yīng)用［1］。

但目前氣調(diào)保鮮庫(kù)在艦船上應(yīng)用還存在以下問(wèn)題:

（1）氣調(diào)保鮮庫(kù)內(nèi)氣體中的氧濃度≤5%，遠(yuǎn)低于人體正常生命所需約21%的氧濃度。氧氣含量在4～6%時(shí)，人體將在40 s短時(shí)間內(nèi)昏迷不醒、呼吸停止，甚至死亡。所以，當(dāng)人員需進(jìn)入庫(kù)內(nèi)時(shí)，必須先開門通風(fēng)，或攜帶氧氣面罩入庫(kù)，從而給人員進(jìn)出庫(kù)搬取食品造成很多不便。并且隨著人員頻繁進(jìn)出冷庫(kù)，造成庫(kù)內(nèi)氣體比例失衡，需要重新啟動(dòng)機(jī)組，調(diào)節(jié)冷庫(kù)內(nèi)的氣體比例。同時(shí)也會(huì)引起庫(kù)內(nèi)溫度的大幅波動(dòng)，對(duì)庫(kù)內(nèi)蔬果的儲(chǔ)存產(chǎn)生不利影響。

（2）艦船上食品貯藏的特點(diǎn)是多品種蔬果混合貯藏。多品種蔬果存放在同一個(gè)冷藏庫(kù)內(nèi)，它們貯藏溫度要求不同、貯藏氣調(diào)參數(shù)也不同，放入同一個(gè)庫(kù)內(nèi)會(huì)相互干擾，加快腐爛速度。而艦船上的冷庫(kù)多以儲(chǔ)存食品的溫度分類，不能以每一種食品單獨(dú)設(shè)置小儲(chǔ)存庫(kù)。所以只能選擇一種氣體配比成份和一種庫(kù)溫，從而將對(duì)果蔬的保鮮效果產(chǎn)生不良影響。

（3）氣調(diào)保鮮庫(kù)的安全性一直是困擾行業(yè)的難點(diǎn)，一般氣調(diào)保鮮庫(kù)會(huì)采用組裝件，庫(kù)板及其他配件在現(xiàn)場(chǎng)組裝而成，此做法組裝簡(jiǎn)便，但庫(kù)體氣密性難以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。目前，氣調(diào)保鮮庫(kù)或者采用常規(guī)聚氨酯冷庫(kù)板配合船體結(jié)構(gòu)敷設(shè)的型式，或者采用庫(kù)體模塊化整體預(yù)埋吊裝的形式。其施工工藝以及人員需經(jīng)常出入庫(kù)的特點(diǎn)決定了這種氣調(diào)保鮮庫(kù)僅適宜于小型冷庫(kù)。

（4）艦船氣調(diào)保鮮庫(kù)使蔬果的實(shí)際保鮮時(shí)間為25～30天，尚難滿足自給力30天以上艦船食品的保鮮要求。

（5）根據(jù)目前船用保鮮庫(kù)實(shí)際使用狀況調(diào)查，綜合考慮安全性、保鮮時(shí)間、使用方便程度等因素，氣調(diào)保鮮庫(kù)幾乎已不再使用。

因此，在上述幾方面問(wèn)題沒(méi)有得到很好解決的前提下，筆者不建議在艦船上使用氣調(diào)保鮮庫(kù)。近來(lái)在某型艦船上采用了MAP氣調(diào)保鮮技術(shù)，下面對(duì)此技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

2 MAP氣調(diào)保鮮技術(shù)的原理、分類與應(yīng)用

2.1 MAP的技術(shù)原理與分類

國(guó)際上將通過(guò)改變MAP氣調(diào)保鮮包裝袋內(nèi)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(zhǎng)保藏期的包裝技術(shù)，稱為MAP氣調(diào)保鮮技術(shù)。

氣調(diào)包裝的原理是采用復(fù)合保鮮氣體（即CO2、O2、N2三種氣體按果蔬特性配比混合）對(duì)已裝入果蔬的塑料袋或包裝盒內(nèi)的空氣進(jìn)行置換，改變塑料袋或包裝盒內(nèi)的氣體配比，形成袋內(nèi)或盒內(nèi)的微型氣調(diào)環(huán)境，從而達(dá)到降低果蔬呼吸強(qiáng)度，延長(zhǎng)果蔬保鮮期、延緩衰敗的目的［2］。

根據(jù)包裝材料包裝后內(nèi)部氣氛的控制程度不同，氣調(diào)包裝技術(shù)可分為CAP（Controlled Atmosphere Packaging）和 MAP（Modified Atmosphere Packaging）兩種。

CAP指在貯藏期間，氣體濃度始終控制在恒定值或恒定范圍內(nèi)的包裝方式，CAP的主要特征是包裝材料對(duì)包裝內(nèi)的環(huán)境氣氛狀態(tài)有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，這要求包裝材料具有合適氣體可選擇透過(guò)性，以適應(yīng)內(nèi)裝產(chǎn)品的呼吸作用。表1為幾種適合新鮮果蔬CAP 的包裝膜透氣性能［3］。

表1 幾種適合新鮮果蔬CAP的包裝膜透氣性能

MAP指用改良的氣體建立氣調(diào)系統(tǒng)，在以后貯藏期間不再調(diào)整的包裝方式，MAP適合于呼吸代謝強(qiáng)度較小的產(chǎn)品包裝。MAP包裝材料的選用，必須能控制所選用混合氣體以及所產(chǎn)生水蒸氣的滲透速率。果蔬類產(chǎn)品的MAP通常應(yīng)選用具有較好透氣性能的材料，并注意材料O2/CO2（適宜范圍1∶8至1∶10）。MAP和CAP的不同之處在于對(duì)包裝內(nèi)部環(huán)境氣體是否具有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用（或者說(shuō)包裝內(nèi)部氣體的濃度是否恒定），從這個(gè)意義上講，艦船環(huán)境的果蔬充氣包裝屬于MAP范疇。

2.2 MAP在果蔬保鮮中的應(yīng)用

MAP在果蔬保鮮上的主要作用:抑制果蔬上微生物的生長(zhǎng)；降低果蔬營(yíng)養(yǎng)成分的損失，維持果蔬原有的品質(zhì)，延長(zhǎng)果蔬的保鮮期；抑制果蔬的呼吸等生理活動(dòng)，抑制酶促褐變等［4］具體分述如下:

（1）抑制微生物

調(diào)整氣體成分的比例可以對(duì)不同微生物產(chǎn)生抑制作用。在試驗(yàn)中通過(guò)配比氣體的方法，對(duì)油麥菜、紅圓椒等蔬菜進(jìn)行了試樣檢測(cè)。

（2）維持果蔬品質(zhì)，延長(zhǎng)果蔬保鮮期

研究指出，采用MAP保鮮蘆筍，通過(guò)控制氧氣的百分比，有效地保存了維生素C和谷胱甘肽的含量，并達(dá)到預(yù)期效果。采用MAP保鮮蘋果，能保持蘋果具有較佳的硬度、色澤以及較高的果糖和可溶性固形物含量，并且不影響蘋果的口感和風(fēng)味。采用MAP保鮮獼猴桃，能有效抑制獼猴桃的淀粉降解和可溶性固形物含量上升，并且延緩水溶性果膠的生成，從而延長(zhǎng)貯藏期一倍以上。

（3）抑制果蔬生理活動(dòng)

MAP可以抑制果蔬的呼吸作用，降低乙烯的含量。MAP能夠抑制櫻桃的多酚氧化酶（PPO）和過(guò)氧化物酶（POD）的活性，降低果肉中乙烯和乙醇的含量，從而減少果實(shí)的腐爛和褐變現(xiàn)象發(fā)生。

3 MAP的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與需解決的問(wèn)題

3.1 MAP在現(xiàn)代艦船上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

常規(guī)艦船一般在氣調(diào)冷庫(kù)內(nèi)采用乙烯脫除或臭氧保鮮等裝置來(lái)延長(zhǎng)蔬果保鮮時(shí)間，但無(wú)論采用何種處理方式，都無(wú)法系統(tǒng)地解決不同果蔬的保鮮能力。而MAP技術(shù)在艦船環(huán)境下具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì):

（1）改裝方便

在常規(guī)冷庫(kù)的庫(kù)內(nèi)調(diào)整貨架，在合適位置安裝氣調(diào)保鮮袋，即可對(duì)果蔬進(jìn)行貯運(yùn)保鮮，簡(jiǎn)化了艦船上食品保鮮措施。

（2）成本低廉

只需普通恒溫冷藏庫(kù)保溫和配套的檢測(cè)及置換設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)良好的保鮮效果。

（3）適用性強(qiáng)

MAP包裝技術(shù)對(duì)庫(kù)體氣密性沒(méi)有過(guò)高要求，對(duì)新舊船只都有普遍適用性；同時(shí)，MAP包裝技術(shù)能夠在艦船現(xiàn)有條件下實(shí)現(xiàn)多品種蔬果的混合貯藏。

（4）滿足船用惡劣條件

船用設(shè)備需要滿足溫度、濕度、振動(dòng)和鹽霧等各方面指標(biāo)要求。由于MAP技術(shù)相對(duì)獨(dú)立，與外部連接較少，所以不僅適合船用惡劣條件，且增強(qiáng)了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)能力，從而延長(zhǎng)果蔬保鮮時(shí)間。

（5）實(shí)現(xiàn)全程氣調(diào)

與冷藏相結(jié)合，便可實(shí)現(xiàn)從蔬果采后、入庫(kù)、補(bǔ)給到食用全程“冷鏈氣調(diào)”，結(jié)合船用食品運(yùn)輸管理，為遠(yuǎn)洋補(bǔ)給提供保障。

3.2 MAP氣調(diào)保鮮的實(shí)船應(yīng)用效果

為了驗(yàn)證MAP氣調(diào)保鮮在實(shí)船上的使用效果，我們結(jié)合一次遠(yuǎn)洋航行，對(duì)油麥菜、紅圓椒、大蒜、小白菜、芥菜等做了儲(chǔ)藏試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果證明:蔬菜采用MAP保鮮技術(shù)貯藏30天后品質(zhì)良好，幾乎無(wú)腐爛損失。該實(shí)驗(yàn)證實(shí)MAP技術(shù)應(yīng)用于艦船具有廣泛實(shí)用性，現(xiàn)從以下幾方面分析MAP的實(shí)用性［5］:

（1） 從理論上

MAP技術(shù)投資小，且能保證食品保持原汁、原味、原貌并有效避免冷蔬果因保鮮時(shí)間短、冷藏條件差而腐爛的諸多不利因素。

（2） 從經(jīng)濟(jì)上

通過(guò)與常規(guī)冷藏效果的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)MAP技術(shù)對(duì)蔬果的保鮮能力遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)冷藏，從而減少因腐爛變質(zhì)而造成的經(jīng)濟(jì)損失，降低了成本；同時(shí)，避免因進(jìn)出氣調(diào)庫(kù)而引起的庫(kù)內(nèi)氣體比例不平衡問(wèn)題，從而減少因調(diào)整庫(kù)內(nèi)氣體比例而造成的管理成本。

（3）從營(yíng)養(yǎng)性上

通過(guò)與常規(guī)冷藏保鮮的對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)復(fù)合氣調(diào)包裝保鮮蔬菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較一般冷藏方式更高，且可減緩維生素C損失。

（4）從安全性上

采用MAP技術(shù)，可避免氣調(diào)庫(kù)內(nèi)低溫、低氧條件下，對(duì)工作人員生命安全的危害，且無(wú)需佩戴氧氣瓶即可入內(nèi)，其適用性強(qiáng)。

綜上所述，MAP方法適合艦船果蔬保鮮的特點(diǎn)，在遠(yuǎn)洋果蔬保鮮中具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，且具有可行性，是當(dāng)前艦船條件下最適宜于遠(yuǎn)洋蔬果長(zhǎng)期保鮮的方法。

3.3 MAP保鮮法需要解決的問(wèn)題

MAP貯藏實(shí)現(xiàn)了氣調(diào)參數(shù)的相對(duì)獨(dú)立，將不同的果蔬品種分隔成不同的氣調(diào)單元（塑料袋），解決了混貯帶來(lái)氣調(diào)參數(shù)相互影響的問(wèn)題，防止果蔬腐爛變質(zhì)及病菌的傳播，取得較好的使用效果。但從艦船未來(lái)發(fā)展的角度講，MAP還需要解決以下問(wèn)題:

（1） 結(jié)露問(wèn)題

采用MAP貯藏時(shí)，袋內(nèi)因有果蔬釋放的呼吸熱，其內(nèi)部溫度要比外部高0.5℃～1℃，而且袋內(nèi)的濕度通常較高，經(jīng)常接近飽和。塑料膜正處于冷熱交界處，極易形成冷凝水，加之庫(kù)溫波動(dòng)，內(nèi)外溫差加大，則更容結(jié)露。袋內(nèi)形成的水珠由于溶解有二氧化碳，故呈酸性。這種酸性溶液滴到果品蔬菜上，不僅對(duì)果蔬造成傷害，還有利于病菌繁殖。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)減小果蔬保鮮袋內(nèi)外的溫差，一是在扎袋之前要充分預(yù)冷，二是要提高庫(kù)內(nèi)的溫度控制精度。

（2）氣體傷害與有害氣體的蓄積問(wèn)題

由于MAP保鮮袋內(nèi)進(jìn)行的是自發(fā)氣調(diào)的過(guò)程，氣體參數(shù)不斷變化，氧氣不斷被消耗、二氧化碳不斷積累，容易造成氣調(diào)參數(shù)的超限。若氧氣濃度太低，果蔬就會(huì)產(chǎn)生無(wú)氧呼吸，導(dǎo)致袋內(nèi)乙醇、乙醛等揮發(fā)性物質(zhì)積累，產(chǎn)生異味；二氧化碳濃度過(guò)高，則也會(huì)對(duì)某些水果造成傷害。因此，需要在果蔬貯藏過(guò)程中定期檢測(cè)袋內(nèi)氣體成分，采用放風(fēng)或配氣方法對(duì)袋內(nèi)氣體進(jìn)行置換。

4 氣調(diào)保鮮配氣檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)船上MAP袋內(nèi)氣體置換和袋內(nèi)氣體成分的檢測(cè)，需要在艦船上配置小型船用氣調(diào)保鮮配氣檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備外形圖以及主要指標(biāo)分別如圖1和表2所示。

表2 為氣調(diào)保鮮配氣儀的主要指標(biāo)

圖1 船用氣調(diào)保鮮配氣檢測(cè)設(shè)備外形圖

該設(shè)備采用加固型機(jī)柜結(jié)構(gòu)，機(jī)柜下部放置空壓機(jī)、真空泵、儲(chǔ)氣罐、壓力開關(guān)和過(guò)濾器，機(jī)柜上部放置氣路控制板和電路接線板，在柜體頂部裝有操作控制面板和進(jìn)氣壓力顯示面板，面板采用斜坡安裝方式，便于操作人員使用。

小型船用氣調(diào)保鮮配氣檢測(cè)設(shè)備可以對(duì)MAP袋充氣及檢測(cè)氣體成分，也可以在航行中對(duì)一些綠葉菜的氣調(diào)保鮮袋充注復(fù)合保鮮氣體，以形成微型氣調(diào)庫(kù)，從而達(dá)到蔬果保鮮效果。

MAP氣調(diào)貯藏在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的保鮮效果，但由于MAP為自發(fā)氣調(diào)方式，氣體成分不斷變化，因此，需要每隔一段時(shí)間對(duì)復(fù)合氣調(diào)包裝袋內(nèi)的氣體成分進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使袋內(nèi)的氣體成分始終穩(wěn)定在所要求的范圍內(nèi)，保證理想的貯藏效果和減少損失。通過(guò)小型船用氣調(diào)保鮮配氣檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)復(fù)合氣調(diào)包裝袋內(nèi)氣體成分的補(bǔ)充及置換，從而進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)氣體參數(shù)的控制，實(shí)現(xiàn)更好的保鮮效果。

該裝置按照“通用化、系列化、組合化”的設(shè)計(jì)原則，在現(xiàn)有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)提高，保證產(chǎn)品的可靠性和操作性。配氣采用獨(dú)立開發(fā)的脈寬調(diào)制配氣技術(shù)，有效解決了質(zhì)量流量計(jì)配氣技術(shù)不適應(yīng)艦船振動(dòng)環(huán)境和機(jī)械式配氣技術(shù)精度太低的缺點(diǎn)。最后，通過(guò)對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行振動(dòng)摸底測(cè)試、高低溫貯藏和工作摸底試驗(yàn)，以及供電耗電、耐電壓擊穿強(qiáng)度、強(qiáng)電主回路絕緣電阻等摸底試驗(yàn)，對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和分析。

5 結(jié) 論

在綜述MAP保鮮技術(shù)原理及使用經(jīng)驗(yàn)以后，今后在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上還可以進(jìn)一步優(yōu)化，主要包括以下幾個(gè)方面:

（1）提高船用氣調(diào)保鮮配氣檢測(cè)設(shè)備的配氣精度，使氣體含量比例始終控制在所需范圍內(nèi)。

（2）根據(jù)不同果蔬的保鮮要求，結(jié)合冷藏鏈的相關(guān)環(huán)節(jié)條件，增強(qiáng)包裝膜透氣性能，細(xì)化氣調(diào)保鮮包裝袋的規(guī)格參數(shù)，以滿足系列化的要求。

（3）MAP保鮮技術(shù)需要結(jié)合冷藏系統(tǒng)的精確控溫和其他輔助保鮮手段，共同完成延長(zhǎng)食品庫(kù)保鮮時(shí)間的要求。所以需要完善變頻冷藏、乙烯脫除和臭氧保鮮等相關(guān)技術(shù)，為MAP保鮮技術(shù)“保駕護(hù)航”。

MAP氣調(diào)保鮮技術(shù)在模擬試驗(yàn)后，不僅延長(zhǎng)了果蔬的保鮮時(shí)間、降低了果蔬的損耗率，也改善了船員的生活水平；同時(shí)，也將為今后MAP氣調(diào)保鮮技術(shù)在現(xiàn)代船舶上的廣泛應(yīng)用和推廣普及打下更加扎實(shí)的基礎(chǔ)！

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