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调包装MAP技术的研究及应用分析

发布时间:2022年04月29日    点击:[0]人次

调包装(MAP)技术的研究及应用分析

气调包装(ModifiedAtmospherePackaging),简称MAP,可定义为“在能阻止气体进出的材料中调节食品的气体环境的技术”。MAP的一个重要性是贮藏初始调节包装内的气体组分,以达到抑制的腐烂和变质,维持易腐烂食品正常货架期内的品质或延长其货架寿命的目的。因此气调包装又称为主动气调包装(Activ eAtmospherePackaging)。

一、气调包装的现状 气调包装的起源可追溯至19世纪30年代。当时将新鲜牛羊肉装在大包装袋保鲜贮运,而在水产品中的应用始于1930年。但是这项技术大规模在商业上应用是从1970年以后才开始。1979年英国Mark&Spencer公司推出了MAP肉制品,两年后应用到了鱼类、火腿等方面。对果蔬气调保鲜的研究,早在1955年,美国Ger hard国家研究中心植物生理实验室的马尔赛兰,开始研究各种PE膜贮藏苹果和梨,并对贮藏环境中的氧气(O2)和二氧化碳(CO2)变化作了系统的研究,1960年发表研究报告,并称为生理包装贮藏。

我国气调包装起步于20世纪90年代,国家农产品保鲜工程技术中心于1988年开发了果蔬专用PVC保鲜膜24种配方,从中筛选出32个品种,47种规格用于蒜薹、黄瓜、芹菜、葡萄、苹果和鸭梨等保鲜膜袋的实际应用,

二、气调包装体系的组成 果蔬贮藏过程中有两个主要影响因素,即需氧菌和氧化反应,两者均需要O2。因此,要延长货架期或保持果蔬的品质,就需要降低环境的O2含量。试验证明,当包装内的O2含量<1%。各种细菌生长就急速下降,降低到0.5%时,其生长受到抑制并停止繁殖。然而,一些果蔬的腐烂变质是由于厌氧/微需氧微生物和非-氧化反应,实际上单独利用真空包装对其很难有效,并且产品不可避免地被皱缩而不适合许多的食物。MAP技术是特别为真空包装中存在的问题而设计的,能进一步地抑制微生物的腐败和产品皱缩。MAP与真空包装一样,产品通常与冷藏相结合。其核心是将果蔬周围的气体调节成与正常大气相比含有低氧和高二氧化碳的气体,配合适当的温度条件,来延长新鲜产品的货架寿命。MA P技术的调节气体有氧气、氮气和二氧化碳。

(一)氧气 果蔬包装保鲜理想的条件是要排除O2。然而,当包装新鲜果蔬时,O2 又是必不可少的。因为果蔬采收后必须进行呼吸作用(如消耗O2和产生CO2),并且如果缺少O2将进行厌氧呼吸,这样将加速感官品质的变化和腐烂。

(二)二氧化碳 CO2能抑制细菌和真菌的繁殖与生长,但是具体的作用机制不是很清楚。可以肯定的是,这取决于包装内的气体扩散,有以下理由:(1)抑制效果与CO2的存在直接相关。Gill和Tan(1980)指出抑制效果与CO2浓度呈线性关系直到其浓度达到50%~60%(大气体积比),而进一步增加浓度对大多数微生物效果不明显。s hay和Egan(1987)以及Gill和Penney (1988)均认为超过50%~60%将会扩散至产品中,这样可达到最佳效果。因此,包装体积和包装材料的透气性及表面积应该重点考虑。(2) CO2溶解性与贮藏温度呈反比,因此低温具有协同作用。(3)当CO2浓度很高时,如存在含碳酸的一些解性气体,将产生酸味。(4)产品吸收气体将使得气体体积减少,因此这会引起产品塌陷,这将稍微引起表观上的变化,有时候会使人误认为是包装不严和包装材料的缺陷。

另外,CO2的抑菌效果还取决于存在的微生物的生长阶段。CO2能增加延迟期和减少对数生长期的繁殖效率;然而前者的影响更明显,因此当细菌从延迟期向对数生长期过渡时抑制效果将减弱。这样,充气包装早阶段CO2将更有效。

应当指出以上引用的关于CO2抑制效果的参考文献都是利用还有疑问的实验方法学(如利用无缓冲的介质,在一实验中改变几个变量等),作为结果肯定存在一些潜在的误差。

(三)氮气 氮气是一种惰性、无味的气体,能控制化学反应。氮气是空气的主要成分,约占78%。在同食品的接触过程中呈中性,因此可用于食品防腐。与其他常用的气体相比,氮气不容易透过包装膜,在气调包装系统中主要作为充填气体。

综上所述,气调包装系统的设计应考虑多方面的因素,其中最重要的因素是包装内CO2和O2的相对含量,这主要是由包装内气体浓度和包装材料的透气性决定。

三、果蔬气调包装应用及发展 新鲜的果蔬在采摘后,还进行着旺盛的呼吸作用和蒸发作用。从空气中吸取氧气,分解消耗自身的营养物质,产生二氧化碳、水和热量。而呼吸期间的主要营养物质是糖,因此呼吸反应主要是糖的氧化反应。当氧气供应不十分充分时,这种呼吸称为缺氧呼吸,亦即分子间呼吸。在缺氧呼吸时,将产生酒精等不完全氧化物。

正常供氧时果蔬进行有氧呼吸,缺氧时进行无氧呼吸,过快的有氧呼吸或无氧呼吸都会使果蔬老化或腐烂。果蔬的两种呼吸产生程度与环境中氧的浓度成预定比例关系。控制环境中的氧浓度,可使果蔬仅产生微弱的有氧呼吸而不产生厌氧呼吸。包装在塑料袋内的果蔬,在呼吸作用下消耗O2并产生CO2,逐渐增加环境中的CO2和降低CO2的浓度,采用高透性的塑料薄膜可与大气进行气体交换,补充所消耗的O2和排除CO2。当体从薄膜渗透的速度与果蔬呼吸速度相等时,包装袋内的气体达到某一平衡浓度,使果蔬维持微弱的呼吸速度而不产生厌氧呼吸,从而延缓果蔬的成熟而得 到保鲜。影响包装袋内产生气体平衡浓度的因素很多,如果果蔬的呼吸速度、薄膜对O2与CO2的透气比率、贮藏温度等。果蔬气调包装有两种包装方式,一种称为被动气调,即目前超市供应的用塑料膜交换气体来调节O2 与CO2含量;一种称作主动气调,根据果蔬呼吸强度充入低氧和二氧化碳的混合气体并利用不同透气薄膜进行气体交换,尽快使包装袋内气体交换达到平衡。显然,主动气调方式优于被动气调方式。但技术复杂并受到高透气性薄膜品种不多的限制。新鲜果蔬的货架寿命取决于果蔬的生理老化和水分损失。气调包装能有效地控制以上影响因素,使一些重要的商品的货架寿命延长。在贮藏过程中当糖和酸分解时,果蔬的感官品质开始发生变化,变化速率是由其呼吸作用决定的,因此,货架寿命必然与呼吸作用密切相关。MAP就是通过降低氧气的含量来降低厌氧呼吸速率。

因为包装体系必须要允许呼吸作用的气体交换。真空包装达不到这种要求,虽然充气包装有时也是利用自然包装的方法,但最常用还是设计一种包装体系,这个体系应达到合适的气体氛围,使得呼吸作用和包装的透气性达到平衡。在这样的体系列中,包装膜的透性(如O2的进入和CO2的排除)应根据产品的呼吸速率(如O2的消耗和CO2的产生)进行选择,目的是在贮藏期间内气体组分从20.95%O2和0.03%CO2调节到2%~5%和 3%~8%。

然而,事实上,MAP应用很复杂,因为呼吸作用和包装膜的透气性是在不断的变化。

呼吸速率取决于许多因素,如果蔬类型以及各种果蔬不同的品种(如莴苣品种不同,呼吸速率也决然不同),成熟度(如成熟的香蕉的呼吸速率是绿香蕉的4~5倍),以及制备过程中损伤程度(如条状的胡萝卜的呼吸强度是没有切条胡萝卜的6~7倍)。温度也是最重要的影响因素之一,温度每升高10。c,呼吸速率一般增加2~3倍。然而尽管如此,常温贮藏非常普通,因为冷藏需要的费用太高,而事实上CO2比低温更加有效,一般呼吸作用可控制为低温的4~5倍。

信息来源:食品科技

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