氣調(diào)包裝與其他技術(shù)結(jié)合在食品保鮮中的研究進(jìn)展

張晨，楊詩奇，李超*，王陶

徐州工程學(xué)院食品工程學(xué)院（徐州 221018）

隨著生活水平的提高，人們開始逐漸關(guān)注食品的品質(zhì)與安全問題。由于食品的貯藏期有限，所以對(duì)食品保鮮技術(shù)的研究是現(xiàn)今關(guān)注的重點(diǎn)問題。氣調(diào)包裝技術(shù)在二十世紀(jì)七八十年代的歐美各國得到廣泛使用，此后氣調(diào)包裝技術(shù)在國內(nèi)外快速發(fā)展。目前，氣調(diào)包裝與其他技術(shù)結(jié)合被廣泛應(yīng)用于食品中，如生肉、水產(chǎn)品、蔬菜、水果等。因此，主要從氣調(diào)包裝的保鮮機(jī)理、常用材料、氣體作用及與其他技術(shù)結(jié)合在食品保鮮中應(yīng)用等方面進(jìn)行敘述，并探討氣調(diào)包裝與其他技術(shù)結(jié)合所存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)。

1 氣調(diào)包裝的原理

氣調(diào)包裝（Modified atmosphere package，MAP）是指采用特殊的包裝材料，在一定溫度條件下，通過改變包裝內(nèi)氣體成分的比例來抑制微生物（細(xì)菌）的生長(zhǎng)繁殖，減緩食品中微生物新陳代謝的速度，從而延長(zhǎng)食物貯藏期，提高食品價(jià)值。

2 MAP常用的材料

在食品中，MAP的材料主要是采用軟性塑料袋或半剛性塑料盒，包裝材料的要求基本和其它食品包裝一樣，但不同的食品對(duì)MAP材料的性能有特殊要求。在MAP技術(shù)中常用的材料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙?。≒VC）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）、雙向拉伸聚苯乙烯（BOPS）、聚苯乙烯收縮膜（PS）、聚丁二烯拉伸膜（PB）和乙烯-醋酸乙烯共聚膜（EVA）等。

陳陽樓等[1]對(duì)MAP材料研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，具有高阻氣性的材料能更好保存氣體，使包裝內(nèi)混合氣體不會(huì)泄漏。另外，MAP材料的選擇必須考慮材料的熱成型性、密封的可靠性等。對(duì)鮮肉進(jìn)行包裝時(shí)需使用對(duì)氣體具有高阻隔性的復(fù)合塑料包裝材料，使充入的氣體能存在更長(zhǎng)的時(shí)間。一般包裝材料都要求對(duì)N2、CO2和O2具有良好的阻隔性，常選用雙向拉伸聚丙烯薄膜（OPP）、鋁制材料（ALU）、聚乙烯（PE）、聚對(duì)苯二甲酸類塑料（PET）和雙向拉伸尼龍薄膜（OPA）等為基材的復(fù)合包裝薄膜，并且通常根據(jù)產(chǎn)品所需的包裝條件選擇適合的包裝材料。

在選擇果蔬的MAP材料時(shí)，氣體滲透性應(yīng)盡可能與果蔬的呼吸速率保持一致，使果蔬的有氧呼吸維持穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)果蔬保鮮的最佳保存效果。通常用于果蔬保鮮的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材料適用于不同呼吸速率的果蔬，保證食品保鮮效果。包裝材料的氣透性與溫度呈正比[2]。因此，對(duì)于特定溫度下適宜的包裝材料，溫度改變時(shí)將不一定適用。因此在選擇材料時(shí)應(yīng)注意儲(chǔ)存溫度與包裝材料相結(jié)合。侯春燕等[3]發(fā)現(xiàn)在室溫條件下，用PE30（厚度30 μm）的包裝材料可使櫻桃番茄的保鮮最好，使其保鮮期較未處理時(shí)延長(zhǎng)6 d。

3 MAP中常用的氣體及其作用

在MAP技術(shù)中，常用的調(diào)節(jié)氣體有CO2、O2和N2。其中，CO2可以抑制食品中細(xì)菌與真菌生長(zhǎng)，從而降低細(xì)胞呼吸速率，CO2濃度過大會(huì)對(duì)包裝外觀產(chǎn)生影響。較小的CO2濃度可有效降低組織細(xì)胞的呼吸速率；而較大的CO2濃度能在一定程度上抑制細(xì)菌和真菌生長(zhǎng)；Wang等[4]研究發(fā)現(xiàn)隨著CO2濃度上升，微生物的生長(zhǎng)繁殖會(huì)受到明顯抑制；一旦CO2濃度超過50%，會(huì)使包裝發(fā)生干癟，使包裝不美觀[5]。O2可以抑制食品中厭氧菌的生長(zhǎng)，并促進(jìn)含氧肌紅蛋白合成，同時(shí)O2可維持果蔬外觀顏色；通過降低O2濃度還可減弱產(chǎn)品呼吸強(qiáng)度，在一定程度上延長(zhǎng)產(chǎn)品貯藏期；O2濃度很低，會(huì)因微生物無氧呼吸對(duì)色素造成破壞，尤其是對(duì)原花色素或類黃酮等物質(zhì)造成破壞[6]。N2是僅作為載氣存在的惰性氣體，不參與化學(xué)反應(yīng)。

這3種氣體通過一定比例配比，使食品獲得更好的保鮮效果。氣體成本低，并且安全性高，對(duì)食品本身的風(fēng)味并不影響[7]。有研究表明，添加少量臭氧、乙醇、一氧化碳等會(huì)延長(zhǎng)鮮肉的貨架期，一氧化碳還可保持肉產(chǎn)品顏色鮮艷[8]。

4 MAP與其他技術(shù)結(jié)合在食品保鮮中的應(yīng)用

4.1 紫外線殺菌與MAP結(jié)合

紫外線殺菌技術(shù)能夠有效避免高溫處理對(duì)營養(yǎng)成分造成的損害，但其多用于產(chǎn)品表面殺菌；MAP技術(shù)本身沒有殺菌作用，但可以在很大程度上抑制微生物（細(xì)菌）的生長(zhǎng)繁殖，減緩微生物新陳代謝速度，將紫外線殺菌與MAP結(jié)合可更有效提高產(chǎn)品保質(zhì)期。賀瑩[9]利用紫外線殺菌與氣調(diào)包裝結(jié)合的技術(shù)對(duì)帶魚品質(zhì)進(jìn)行研究。通過將冷藏鮮帶魚在4 ℃真空環(huán)境下作為空白對(duì)照，試驗(yàn)組用紫外線（253.7 nm）照射處理，并且將不同比例的氣體置于4 ℃的冷藏條件。結(jié)果表明，在紫外線照射條件下，帶魚在60% CO2、7%O2和33% N2所共同組成的氣體環(huán)境中儲(chǔ)存時(shí)間最長(zhǎng)，保鮮效果最好，說明紫外線殺菌與氣調(diào)包裝結(jié)合能更好地延長(zhǎng)水產(chǎn)品貨架期。Choi等[10]在對(duì)櫻桃番茄的保鮮研究中發(fā)現(xiàn)，在4 ℃時(shí)紫外線殺菌與5.3% CO2、5.5% O2的氣體環(huán)境結(jié)合可以延長(zhǎng)番茄貨架期。

4.2 臭氧技術(shù)與MAP結(jié)合

臭氧具有較強(qiáng)的氧化能力，能夠殺菌消毒，降解果蔬在儲(chǔ)藏過程中產(chǎn)生的如乙烯、乙醇等有害氣體，減少對(duì)果蔬的傷害，延緩其腐敗速率。臭氧無毒，可自行分解，不會(huì)污染環(huán)境和包裝物。臭氧氣調(diào)包裝是近年來國內(nèi)外頗受重視的保鮮技術(shù)之一。梁媛等[11]基于主成分分析與聚類分析探究臭氧減菌結(jié)合MAP對(duì)糙米儲(chǔ)藏品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，在14 ℃的低溫儲(chǔ)藏條件下，臭氧處理結(jié)合N2可有效延長(zhǎng)糙米貯藏周期。Barth等[12]研究發(fā)現(xiàn)在2 ℃，1 L氣體中含0.3 μL臭氧的儲(chǔ)存環(huán)境中，草莓的貯藏期延長(zhǎng)12 d以上。Bai等[13]采用臭氧水（2.21 mg/L）結(jié)合70% CO2、30% N2的氣體環(huán)境，在25 ℃下使蕎麥半干面的保鮮期達(dá)9 d。

4.3 微波與MAP結(jié)合

微波殺菌是利用微波熱效應(yīng)和生物效應(yīng)共同作用于食品從而達(dá)到殺菌目的。微波通過將高頻電波轉(zhuǎn)變成熱能再作用于食品，使食品內(nèi)部細(xì)胞的細(xì)胞膜的選擇透過性發(fā)生改變，阻礙細(xì)胞的正常代謝，從而達(dá)到殺菌目的，微波殺菌不會(huì)對(duì)食品的感官和營養(yǎng)價(jià)值產(chǎn)生任何影響[14]。張福平等[15]發(fā)現(xiàn)，微波處理結(jié)合MAP對(duì)黃皮果實(shí)采摘后貯藏期間的呼吸強(qiáng)度、質(zhì)膜相對(duì)透性和多酚氧化酶（PPO）活性有明顯抑制作用，對(duì)過氧化氫酶（CAT）活性有很好保護(hù)作用；同時(shí)能有效保持黃皮果實(shí)外觀品質(zhì)，減緩果實(shí)蛋白質(zhì)、維生素C和可溶性固形物含量下降，從而有效保持黃皮果實(shí)原有的風(fēng)味品質(zhì)，延長(zhǎng)保鮮時(shí)間。在Sergio等[16]對(duì)即食蘆筍保鮮的研究中發(fā)現(xiàn)，蘆筍在4 ℃環(huán)境中經(jīng)微波處理，將蘆筍放置在30% CO2和70% N2的氣體環(huán)境中貯藏30 d，有效保持其品質(zhì)和感官特性。

4.4 酸性氧化電解水與MAP結(jié)合

酸性氧化電解水通過在電解槽電解稀鹽溶液制備，具有良好的殺菌能力，是一種新型殺菌劑。韓千慧等[17]為解決醬鹵制品在冷涼環(huán)節(jié)易被微生物污染的問題，采用酸性氧化電解水霧化先處理醬鹵制品10 min，再用MAP技術(shù)置于4 ℃下冷藏，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者的結(jié)合可以顯著減少冷涼和儲(chǔ)存過程中微生物的數(shù)量，能顯著延緩產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的惡化，并且處理過的樣品比單一的保鮮技術(shù)處理延長(zhǎng)約2 d的保質(zhì)期。

4.5 真空預(yù)冷與MAP結(jié)合

對(duì)果蔬進(jìn)行快速預(yù)冷處理，可減少果蔬干耗，提高果蔬保鮮效果。真空預(yù)冷方法具有較短的冷卻時(shí)間，并且對(duì)產(chǎn)品的冷卻非常均勻，清潔度高。但是，它的成本很高，適用品種非常有限。真空預(yù)冷技術(shù)在果蔬[18]、牛肉、豬肉[19]和即食熟肉[20]等方面均有較多報(bào)道。劉永吉等[21]發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)真空預(yù)冷的雞肉樣品的保鮮期為4 d，真空預(yù)冷后的雞肉樣品保鮮期為8 d，真空預(yù)冷結(jié)合氣調(diào)包裝雞肉樣品的保鮮期為11 d。試驗(yàn)結(jié)果表明，這3種技術(shù)中對(duì)雞肉的保鮮效果最好的方法是真空預(yù)冷與MAP相結(jié)合。鄭秀麗[22]在對(duì)茶樹菇的保鮮機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)冷終溫4 ℃時(shí)，在80% O2或0～10% O2的氣體環(huán)境中可有效延緩茶樹菇自溶，延長(zhǎng)其貨架期。

4.6 冰溫貯藏與MAP結(jié)合

冰溫貯藏技術(shù)能夠維持細(xì)胞活性，防止水果和蔬菜發(fā)生凍害，是繼冷藏、氣調(diào)貯藏后的第3代保鮮技術(shù)。張昆明等[23]研究葡萄貯藏保鮮效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，冰溫條件下，櫻桃膜透氣性最小，櫻桃膜的自發(fā)氣調(diào)能有效減緩各營養(yǎng)成分下降速率。因此，冰溫條件下，櫻桃膜內(nèi)的氣體平衡濃度更利于巨峰葡萄的貯藏。凌萍華等[24]研究南美白對(duì)蝦保鮮時(shí)發(fā)現(xiàn)，MAP聯(lián)合冰溫技術(shù)可使南美白對(duì)蝦的保鮮期從4 d（相對(duì)于對(duì)照組）延長(zhǎng)至16 d。

4.7 冷藏保鮮與MAP結(jié)合

一般致病菌為嗜溫菌，20 ℃易生存，僅有少部分為嗜冷菌。通常4 ℃條件下，食品中微生物的各種代謝機(jī)制均會(huì)減緩，從而抑制微生物的生命活動(dòng)，延長(zhǎng)食品貨架期。梁榮蓉等[25]發(fā)現(xiàn)，在2種包裝參數(shù)條件下，100% N2和0% CO2所組成的氣體環(huán)境或80% N2和20% CO2所組成的氣體環(huán)境，并在低溫0～4 ℃下處理，黃燜雞產(chǎn)品具有最佳保鮮效果。王婷婷等[26]發(fā)現(xiàn)，在4±1 ℃，V（N2）∶V（O2）∶V（CO2）=90∶5∶5氣體環(huán)境下，金耳能達(dá)到最佳保鮮效果。大多數(shù)研究結(jié)果表明，MAP和低溫技術(shù)的結(jié)合可以顯著延長(zhǎng)水產(chǎn)品保質(zhì)期[27]。

4.8 保鮮劑與MAP結(jié)合

保鮮劑可分為化學(xué)保鮮劑和生物保鮮劑?；瘜W(xué)保鮮劑具有較強(qiáng)的抗氧化性及抑菌特性，但過多地使用化學(xué)保鮮劑會(huì)對(duì)人體健康造成傷害，因此它的使用受到限制。生物保鮮劑主要是利用病原菌的非致病菌株制成，從而抑制有害微生物的生長(zhǎng)繁殖[28]。崔英麗等[29]研究冷卻牛肉保鮮時(shí)發(fā)現(xiàn)，在45% O2、50% CO2和5% N2氣調(diào)環(huán)境中，與1.5%丁香、1%肉桂結(jié)合時(shí)，冷卻牛肉的保鮮效果最好，可使其貨架期延長(zhǎng)至16 d。Lucera等[30]研究生鮮面保鮮時(shí)發(fā)現(xiàn)，使用山梨酸鉀、抗菌空氣濾餅和MAP結(jié)合處理使其保質(zhì)期相較于未處理時(shí)多延長(zhǎng)10 d左右。

5 存在的問題及展望

基于文獻(xiàn)報(bào)道，MAP與其他技術(shù)的結(jié)合能有效延長(zhǎng)食品的保鮮效果。但MAP與其他技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用還面臨著一些難題，具體表現(xiàn)在幾個(gè)方面：1）在雞蛋的保鮮研究中，紫外線殺菌技術(shù)與氣調(diào)包裝相結(jié)合對(duì)雞蛋并沒有起到很好的保鮮效果，單一的清洗涂膜對(duì)雞蛋的保鮮效果強(qiáng)于紫外線滅菌與氣調(diào)包裝結(jié)合；2）在氣調(diào)包裝中，對(duì)于包裝材料的選擇就顯得尤為重要。一個(gè)好的薄膜可使氣體維持更長(zhǎng)時(shí)間貯存，從而對(duì)產(chǎn)品提供更持久的保鮮效果。臭氧與氣調(diào)包裝結(jié)合應(yīng)用在剛開始時(shí)具有非常好的保鮮效果，但隨著臭氧濃度降低，后期保鮮的效果持續(xù)降低；3）MAP所需的氣調(diào)設(shè)備、包裝材料、食品級(jí)氣體等很多方面都還不太成熟，需要機(jī)械、材料、化學(xué)、自動(dòng)化等多種學(xué)科的協(xié)同研究才能實(shí)現(xiàn)食品保鮮技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

MAP技術(shù)由于操作方便、成本低、效果好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品保鮮，且因其特性的優(yōu)勢(shì)而在食品行業(yè)扮演重要角色。氣調(diào)包裝食品失去氣調(diào)環(huán)境時(shí)，其保鮮期會(huì)迅速降低，甚至低于未經(jīng)氣調(diào)處理食品的保鮮期，此時(shí)就體現(xiàn)出氣調(diào)包裝與其他技術(shù)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，即使失去氣調(diào)環(huán)境，其相對(duì)于未經(jīng)處理的食品仍能保存較長(zhǎng)時(shí)間，可以預(yù)見，MAP與其他技術(shù)的結(jié)合會(huì)是一種潮流保鮮技術(shù)；乙醇?xì)怏w在氣調(diào)包裝中很少用到，但在市場(chǎng)中也有應(yīng)用，如在面包保鮮中應(yīng)用較多，生產(chǎn)者可將其與氣調(diào)包裝結(jié)合應(yīng)用到更多食品中。大量研究表明，多種保鮮技術(shù)結(jié)合氣調(diào)技術(shù)比單一的保鮮技術(shù)更具有保鮮能力，但有的產(chǎn)品還未找到合適的技術(shù)與氣調(diào)包裝結(jié)合以延長(zhǎng)食品保鮮期。因此，如何更好地利用多種處理技術(shù)結(jié)合氣調(diào)包裝從而延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期是今后研究方向。

總之，隨著氣調(diào)包裝與其他技術(shù)結(jié)合在食品領(lǐng)域的深入研究，氣調(diào)包裝與其他技術(shù)結(jié)合在食品保鮮方面有廣泛的應(yīng)用前景。