氣調(diào)包裝是指在一定的封閉包裝內(nèi)，通過(guò)各種調(diào)節(jié)方式使得包裝內(nèi)氣體不同于正常大氣組成，以此來(lái)抑制引起食品品質(zhì)劣變的生理生化反應(yīng)、物理反應(yīng)、氧化褐變作用等，從而達(dá)到延長(zhǎng)食品保鮮和長(zhǎng)期保存的目的。一般采用連續(xù)的熱力充氣機(jī)器將二氧化碳、氮?dú)?、氧氣等一種或幾種氣體按一定比例充入包裝內(nèi)，經(jīng)熱壓封口后完成充氣包裝。
氣調(diào)包裝的效果
大量的實(shí)踐證明，應(yīng)用合理的氣調(diào)包裝，尤其是合適比例的填充氣體，不僅有助于限制包裝內(nèi)微生物的生長(zhǎng)，對(duì)于緩解內(nèi)容物的過(guò)度成熟和氧化也具有積極意義。
二氧化碳是氣調(diào)包裝中占據(jù)重要地位的氣體成分，突出作用是其高效的抑菌效果。由于二氧化碳能穿透細(xì)菌的細(xì)胞，使細(xì)胞內(nèi)的PH下降和酶的活性降低，因此抑制細(xì)胞的繁殖，因而對(duì)于魚肉海鮮、鮮嫩果蔬、烘焙點(diǎn)心等有防腐和防霉的作用。
氮?dú)馐且环N無(wú)色無(wú)味的惰性氣體，不會(huì)與食物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，充氮?dú)獾哪康氖亲鳛樘畛錃怏w，保持食物的色、香、味、脆、形，對(duì)油脂氧化也能起到緩解作用。
氧氣是大部分生物體生長(zhǎng)繁殖的重要條件，同時(shí)也是油脂類氧化變質(zhì)的主要誘因。一般而言，氣調(diào)包裝中不填充氧氣，但針對(duì)某些食物，一定的含量的氧氣對(duì)于維持食物其他方面的性質(zhì)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，氧氣的作用即是與肌紅蛋白結(jié)合生成氧合肌紅蛋白，使肉質(zhì)呈現(xiàn)鮮紅色。但大量的氧同時(shí)也會(huì)加快肉中脂肪氧化和微生物的繁殖，因此這類食物的氣調(diào)包裝建議填充氧氣和二氧化碳的混合氣體，借助二氧化碳的抑菌作用實(shí)現(xiàn)雙重效果。
對(duì)于另一類新鮮果蔬食物，貯藏中應(yīng)盡可能降低氧氣的濃度，以此降低食物的呼吸強(qiáng)度和基質(zhì)氧化損耗，延緩成熟，但氧氣濃度過(guò)低，一方面會(huì)使果蔬發(fā)生無(wú)氧呼吸，導(dǎo)致缺氧障礙，另一方面會(huì)引起厭氧菌的發(fā)酵，如肉毒桿菌等。由于不同的果蔬具有不同的氧氣臨界濃度，因此在使用氣調(diào)包裝的時(shí)候需要根據(jù)果蔬種類特別設(shè)定填充的氧氣量。
影響氣調(diào)包裝效果的因素分析
氣調(diào)包裝的效果主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：抑菌作用;針對(duì)新鮮果蔬食品，抑制呼吸作用和成熟度;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(chǎn)生的異味。從食物包裝到運(yùn)輸貯藏，氣調(diào)包裝的效果受到諸多因素的制約，包括二氧化碳抑菌的選擇性、二氧化碳的濃度、氣調(diào)包裝材料的性能等。
二氧化碳抑菌的選擇性對(duì)氣調(diào)包裝效果的影響
根據(jù)微生物代謝對(duì)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才能正常生長(zhǎng)，其包含部分好氧細(xì)菌和霉菌，對(duì)于這些微生物，二氧化碳濃度低于10%即可抑制其生長(zhǎng)。其中二氧化碳對(duì)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(duì)二氧化碳的耐受性更強(qiáng)。
兼性厭氧型微生物是指在有氧和無(wú)氧環(huán)境下均可生存的微生物，比如酵母菌，當(dāng)氧氣缺乏時(shí)這類微生物通過(guò)將糖類轉(zhuǎn)化為二氧化碳和乙醇來(lái)生存，因此二氧化碳對(duì)其的抑制作用將有所降低。
厭氧型微生物指的是在無(wú)氧條件下比在有氧條件下生長(zhǎng)好的微生物，比如梭狀芽孢桿菌在無(wú)氧條件下繁殖迅速，可分解糖類，引起果蔬等食品的產(chǎn)氣性變質(zhì)和蛋白質(zhì)變質(zhì)。若此類微生物存在的情況下，向包裝充入大量的二氧化碳，會(huì)促進(jìn)包裝系統(tǒng)中氧含量的降低，反而不利于抑制此類微生物的生長(zhǎng)。
二氧化碳的含量對(duì)氣調(diào)包裝效果的影響
根據(jù)上述對(duì)氣調(diào)包裝效果的分析，包裝內(nèi)容物不同，填充二氧化碳的作用也不盡相同。以往研究結(jié)果表明，提高二氧化碳的含量能加強(qiáng)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(huì)逐漸增強(qiáng)。同時(shí)，應(yīng)視內(nèi)容物的初始微生物種類、數(shù)量具體確定填充濃度。
若內(nèi)容物的初始微生物以好氧細(xì)菌或霉菌為主，填充低于10%的二氧化碳即可表現(xiàn)出抑制作用，20%～30%的二氧化碳能較好的抑制多數(shù)好氧微生物，當(dāng)二氧化碳含量達(dá)到50%以上，其抑制效果的增強(qiáng)便不再顯著。針對(duì)果蔬等食品氣調(diào)包裝，填充2%～3%的二氧化碳為佳。
筆者通過(guò)多種渠道獲得魚、肉、蔬菜、水果、面制品的氣調(diào)包裝產(chǎn)品，利用實(shí)驗(yàn)室配備的HGA-02頂空氣體分析儀分別進(jìn)行了二氧化碳和氧氣含量的檢測(cè)，結(jié)果見表1。測(cè)試結(jié)果展示了當(dāng)前各類產(chǎn)品氣調(diào)包裝中氧氣和二氧化碳成分的含量。
包裝材料對(duì)氣調(diào)包裝效果的影響氣調(diào)包裝完成后，內(nèi)部氣體構(gòu)成和含量會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，隨著產(chǎn)品儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，包裝內(nèi)部的氧氣、二氧化碳或氮?dú)獾暮恐饾u變化，從而影響原有包裝效果，甚至產(chǎn)品的品質(zhì)。
一般情況下，氣體含量變化的原因主要來(lái)自氣體的滲透和泄漏。氣體滲透是指氣體從高濃度側(cè)進(jìn)入包裝材料表面，通過(guò)擴(kuò)散至低濃度側(cè)。通過(guò)這種渠道滲入/滲出的氣體，對(duì)包裝內(nèi)氣體構(gòu)成的影響是長(zhǎng)久緩慢的，其滲透速率取決于包裝材料的阻隔性能。泄漏是指氣體通過(guò)包裝熱封部位的微小孔隙或裂縫進(jìn)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(huì)影響氣調(diào)包裝內(nèi)的各氣體成分含量的變化，從而影響產(chǎn)品的保質(zhì)效果。因此，企業(yè)也采取了多種氣體控制方法，比如采用高阻隔包裝材料來(lái)減緩氣體的滲透。
由于氣調(diào)包裝中二氧化碳發(fā)揮主要作用，所選包裝材料應(yīng)對(duì)二氧化碳表現(xiàn)出較好的阻隔效果。筆者選取了4種氣調(diào)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(jìn)行了二氧化碳的滲透測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2。
從表2可以看出，厚度相差不大的4種材料中KPET的二氧化碳阻隔效果最 好，其次為VMBOPP和PET，BOPP效果最差。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，KPET的二氧化碳透過(guò)率僅為PET的2.37%，這是由于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(qiáng)，結(jié)晶度高，其分子中的氯原子有疏水性，不會(huì)形成氫鍵，氧分子、水分子和二氧化碳分子很難在PVDC有機(jī)大分子中移動(dòng)，因而PVDC具有優(yōu)良的阻氧性、阻濕性和二氧化碳阻隔性。
VMBOPP也是較為優(yōu)良的二氧化碳阻隔材料，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(yōu)良的耐折性、阻氣性、阻濕性、遮光性和保香性，因此其二氧化碳透過(guò)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(duì)包裝熱封部位易出現(xiàn)泄漏的情況，企業(yè)在嚴(yán)格生產(chǎn)工藝的同時(shí)加強(qiáng)包裝質(zhì)量檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)工藝進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。例如，熱封的高溫操作會(huì)使附近的包裝材料的機(jī)械強(qiáng)度降低，從而成為包裝密封的薄弱點(diǎn)。對(duì)此需要對(duì)包裝整體進(jìn)行密封性測(cè)試，可采用“正壓法”，即向包裝內(nèi)充氣增壓，使包裝內(nèi)外形成壓力差來(lái)模擬包裝的受壓狀態(tài)，以進(jìn)行包裝封口強(qiáng)度和整體包裝脹破壓力的量化測(cè)試。
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