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  生鲜食品气调包装新型材料的研究进展
  目录
  
  什么是气调包装
  
  食品保鲜加工的必然趋势
  
  气调包装有何优势
  
  气调包装气体成分分析
  
  生鲜红肉应用
  
  新鲜蔬果应用
  
  烘焙产品应用
  
  什么是气调包装
  
  气调包装,又称MAP,是采用具有气体阻隔性能的包装材料包装食品,根据客户实际需求将一定比例O2 、N2、CO2等气体充入包装内,防止食品在物理、化学、生物等方面发生质量下降或减缓质量下降的速度,从而延长食品货架期,提升食品附加值的一种包装方式。气调包装可广泛应用于生熟肉、鱼、新鲜果蔬、休闲食品、焙烤食品、方便食品、奶制品等产品包装。
  
  食品保鲜加工的必然趋势
  
  据MarketsandMarkets预测,全球气调包装市场预计将以4.3%的年均复合增长率,在2020年突破137.8亿美元。气调包装在欧美发展比较成熟,2015年,北美地区是全球最大的气调包装市场。但近几年来,亚太地区增长最为迅速。目前,中国已发展成为全球气调包装设备、材料和气体应用增长最快的市场之一。
  
  随着人们生活水平的提高、生活节奏的加快,越来越多的中国消费者也开始选用保鲜时间相对较长,且方便卫生的气调包装食品。如今国内绝大多数鲜肉以柜台冷藏保存,保鲜期也就1-2天,但采用气调包装后,则可以延长至5-8天。因此,不管是蔬菜、水果,还是肉类、鱼类和方便食品,应用气调保鲜技术,是当前食品加工与包装的必然趋势。气调包装在我国有着巨大的潜在需求和广阔的发展前景。
  
  食品气调包装有何优势
  
  >  抑制细菌和微生物繁殖,从根本上延长产品货架期
  
  >  较好地保持了产品原有新鲜度、色泽、形状和口感
  
  >  可减少或不使用添加剂,食品更健康
  
  >  拓展产品供应地理区域和时间
  
  > 卫生、可堆叠,密封无汁液和气味渗漏
  
  > 提升包装档次,增加产品附加值
  
  > 减少食品加工企业和消费者浪费
  
  气调包装气体成分分析
  
  采用气调包装,需根据客户需求将一定比例的O2+CO2+N2,N2+CO2,O2 +CO2混合或单一的N2、CO2来置换包装内空气进行包装。这三种气体有什么作用呢?
  
  CO2 二氧化碳
  
  > 可抑制微生物生长,减缓呼吸作用
  
  > 易溶解于水,可溶于脂肪
  
  N2 氮气
  
  > 无色无味惰性气体
  
  > 主要用作填充气,防止包装塌陷
  
  O2 氧气
  
  > 引起食品腐败变质,如油脂酸败、果蔬熟化衰老、焙烤食品老化、微生物增加等
  
  > 新鲜肉类需要高含量氧气以保持色泽鲜红
  
  > 水果和蔬菜包装需要低含量的氧气
  
  影响气调包装效果的因素有哪些
  
  1.食品的特性
  
  如水分活度、pH值将决定何种微生物在产品上生长。
  
  2.食品的处理和加工
  
  食品加工必须在低温状态下进行,且必须尽可能地减少与空气、设备和人员接触。
  
  3.微生物的类型和数量
  
  食品最初的菌落数目十分重要,关乎货架期。
  
  4.卫生水准
  
  遵循良好卫生法规,并在整个加工链过程中保持最高的卫生标准,以抑制细菌增长。
  
  5.温度
  
  温度是影响产品货架期和新鲜安全的关键因素。冷藏食品若没有在适宜的温度下加工和储藏,容易导致微生物增长速度加快,引发食品变质。
  
  6.包装机械
  
  包装设备的成型、封口及抽真空系统必须可靠,密封性良好。为保持干净卫生,设备必须完全可清洗。
  
  7.包装材料的特性
  
  包装材料需能延长产品货架期,并确保产品具有较好的展示效果。
  
  8.包装内的气体体积
  
  包装内充入适当体积的气体以达到较美观的展示效果。
  
  9.混合气体
  
  气体使用类型、成分比例与产品货架期和外观密切相关。
  
  生鲜红肉应用
  
  对于猪肉、牛肉、羊肉等生鲜红肉包装来说,保持鲜肉本身鲜红的颜色是影响其销售的最重要因素。此类气调包装的保鲜气体一般由O2和CO2组成。鲜肉颜色很大程度上取决于组织中存在的肌红蛋白。由于肌红蛋白本身是紫色的,但在高氧环境下,则会变成鲜红色,因此生鲜红肉气调包装一般氧气含量高达60%-80%。同时,在包装内充入不低于25%的CO2,以有效抑制细菌等微生物的繁殖。各类红肉的肌红蛋白含量不同,肉的红色程度也不相同,如牛肉比猪肉色泽深,因此不同红肉气调包装时氧气的浓度也需要调整,以取得最佳的色泽保持效果和货架期延长。此类产品气调包装气体组成一般为60%-80%的O2,20-40%的CO2,在2-3℃储存,产品的货架期通常为5-8天。
  
  新鲜蔬果应用
  
  水果和蔬菜采摘后,仍将继续呼吸,进行活跃的新陈代谢。果蔬在呼吸过程中,不断消耗自身水分,并产生乙烯等具有催熟作用的气体,如未得到妥善处置,产品原有营养价值和风味将随之受到影响。因此新鲜果蔬气调包装需特别采用具有透气性的塑料薄膜,或者在薄膜上增加透气孔,允许包装内外气体交换渗透,从而为果蔬提供良好的呼吸环境,延长产品的货架期。这种包装又称均衡气调包装,一般由CO2、N2和O2等气体组成。气调包装保鲜期根据果蔬品种和新鲜度确定。目前这种技术已经在国内开始应用。
  
  烘焙产品应用
  
  气调包装已被广泛用于面包、糕点、饼干等烘焙产品中。由于引起这些食品腐败的微生物大部分为霉菌,而这些霉菌偏好多水环境,也是好氧微生物,因此烘焙产品气调包装一般不充入O2,而使用CO2和N2来延长产品的货架期,CO2的浓度可达到100%。同时,包装材料的完整性也十分重要,因为包装泄露会导致氧气进入,引起霉菌生长造成产品变质。
  
  利用实验室配备的HGA-02顶空气体分析仪分别进行了二氧化碳和氧气含量的检测,结果见表1。测试结果展示了当前各类产品气调包装中氧气和二氧化碳成分的含量。
  
  真空包装机的原理是在抽空里面的空气后再充入氮气、二氧化碳、氧气单一气体或者两三种气体的混合气体。因为氮气是惰性气体,起到填充的作用,可以使袋里保持正压,以防止袋外的空气进入袋内,对食品起到一个保护的作用。氧化碳气能够溶于各类脂肪或者水中,形成酸性较弱的碳酸,抑制霉菌、腐败细菌等微生物活性。氧气具有抑制厌氧菌的生长繁殖,保持水果、蔬菜的新鲜色彩,另外高浓度的氧气可以使新鲜肉保持颜色鲜红,看起来更美观。
  
  1、普通塑料软包装:未填充任何气体或抽真空处理的散装形式,根据包装材料内添加的阻隔性材质的不同,可满足不用的保质期需求。
  
  2、充空气的塑料软包装:在成品包装内冲入空气,以防止膨化食品被压碎。一般选择韧性较好的材质,以防止包装袋体破裂。
  
  3、充氮塑料软包装:利用氮气防止油炸型的膨化食品氧化变质,相应的包装材料对氮气、氧气的阻隔性应较高,多为镀铝复合膜。
  
  1)真空包装
  
  ①真空包装简介
  
  真空包装袋是指能隔离空气,防止袋内食品氧化,防变质。所以食品包装袋一般也是真空包装袋,现在来简单说一下七方面特点。
  
  1、真空包装袋的高阻隔性。利用不同塑料材料阻隔的性能相差迥异,达到氧气水、二氧化碳、气味等高阻隔的效果。
  
  2、真空包装袋多功能性。耐油、耐潮湿、耐90℃的高温蒸煮,耐低温冷冻、保质、保鲜、保气味,可用于真空包装、无苗包装、充气包装。
  
  3、真空包装袋低成本性。相对来说真空包装袋的成本比一般礼品包装盒相对较低,而且效果也很明显。
  
  4、真空包装袋强拉伸性。真空包装袋在加工过程中具有拉伸的特点,塑料拉伸后可相应提高强度,也可以在中间加入尼龙、聚乙烯等塑料材料,使其具备超过一般塑料包装的复合强度,不存在分层剥离现象,柔软性好,热封性能优良。
  
  5、真空包装袋容比小。共挤薄膜可以采用真空收缩包装,容里体积比近乎99.9%,这是玻璃、铁灌、纸包装所无法比拟的。
  
  6、真空包装袋高环保性。不添加黏结剂,无残留溶剂污染问题,绿色环保。
  
  7、真空包装袋运用范围广泛。真空包装袋运用范围广泛,比如食品行业、电子行业、化工行业等都用到化工包装袋。
  
  对于生鲜肉类来说,真空包装还有以下优点:
  
  (1)防止变干。
  
  包装材料给水蒸气屏蔽,防止干燥,使鲜肉表面保持柔软。
  
  (2)防止氧化。
  
  抽真空时,氧气和空气一起排除,包装材料和大气屏蔽,使得没有氧气进入包装袋中,氧化被彻底防止。
  
  (3)防止肉香味的损失。
  
  包装材料能有效的阻隔易挥发性的芳香物质的溢出,同时也防止不同产品之间的传味。
  
  (4)避免冷冻损失。
  
  包装材料使产品与外界隔绝,因此冷冻时冰的形成和风干可将损失减少到最小的程度。
  
  ③真空包装的缺陷
  
  真空包装的原理比较简单:除去包装中的氧气,防止内容物性能发生改变(如食品变质),一般而言,氧气浓度小于1%,微生物的生长和繁殖速度会急速下降,真空包装的低温肉制品货架期一般达一个月以上。然而,如果污染微生物,特别是活力强的致腐菌株会不断生长繁殖,致使产品在货架期内常发生腐败,影响产品质量。
  
  真空包装不能抑制厌氧菌的繁殖和酶的反应引起的食品变质和变色,乳酸菌是真空包装低温肉制品中的主要腐败菌。当低温肉制品进行真空包装后,贮藏初期,这些腐败菌用培养的方法常常不能检出(<10cfu/g),然而随后产品却快速腐败,这样的致腐特性增加了产品的腐败率,给质量管理造成很大困难,产品安全亦受到严重威胁。所以有时需要结合其他辅助性方法,如冷藏、高温杀菌、腌制等。
  
  2)气调保鲜
 
  
  ①气调保鲜原理
  
  气调包装的保鲜机理是用阻隔性好的包装材料来保护食品,指用一定理想气体组分充入包装内,在一定的温度条件下改善包装内的环境成分,抑制微生物的生长和阻止酶引起的腐败变质,达到保鲜防腐的目的,从而延长产品的货架期。所用的气体通常为二氧化碳、氧气和氮气或它们的各种组合,而每种气体对鲜肉的保鲜作用不尽相同。一般通过充气包装的鲜肉类的货架期可达到10~14d。
  
  (1)二氧化碳充当细菌抑制剂。
  
  二氧化碳是一种稳定的化合物,无色、无味,对大多数需氧菌和霉菌的繁殖有较强的抑制作用。同时也可延长细菌生长的滞后期和降低其对数增长期的速度。
  
  二氧化碳的抑菌作用,一是在高浓度二氧化碳的包装袋内,二氧化碳取代了氧气,高二氧化碳环境使大量好气性微生物(如假单胞菌)生长受到抑制;二是由于二氧化碳,可溶于水中形成碳酸,降低环境中的pH值,使某些不耐酸的微生物失去生存的必要条件;三是通过对细胞的渗透作用。
  
  在同温同压下二氧化碳在水中的溶解度是氧气的6倍,渗入细胞的速率是氧气的30倍,由于二氧化碳的大量渗入,会影响细胞膜的结构,增加膜对离子的渗透力,改变膜内外代谢作用的平衡,而干扰细胞正常代谢,使细菌生产受到抑制。二氧化碳渗入还会刺激线粒体ATP酶的活性,加快氧化磷酸化作用减少ATP,使机体代谢生长所需能量减少。
  
  (2)氧气的作用。
  
  在气调包装中使用氧气,主要是由于肌肉中肌红蛋白与氧分子结合后,成为氧合肌红蛋白而呈鲜红色。因此,为保持肉的鲜红色,包装袋内必须有氧气。自然空气中含氧气约20.9%,因此新切面肉表面暴露于空气中则显浅红色。
  
  据报道,当温度为0℃,相对湿度99.3%时,氧分压800±400Pa(0.4%氧气~1.2%氧气)时高铁肌红蛋白形成最多,氧气必须在5%以上方能减少高铁肌红蛋白的形成。但据Bartkowski(1982)指出,氧气必须在10%以上才能维持鲜红,40%以上的氧气能维持9d良好色泽。鲜红的氧合肌红蛋白的形成还与肉表面潮湿与否有关,表面潮湿,则溶氧量多,易于形成鲜红色。
  
  (3)氮气的作用。
  
  氮气是惰性气体,对被包装物一般不起作用,也不会被食品所吸收。氮气对塑料包装材料的透气率很低,因而可作为混合气体缓冲或平衡包装内气体,并可防止因充入二氧化碳所造成的压塌现象。
  
  ②气调保鲜优势
  
  气调包装是延长各类食品(包括冷却肉)货架期的最常用最有效的方法之一。合理的气调包装不仅可以保证肉品的卫生质量,延长货架期,还可对冷却肉的感官质量产生良好影响。气调包装最常用的气体成分主要是二氧化碳+氧气+氮气。
  
  采用这种混合气体主要是从控制微生物生长和感官质量(如色泽)角度考虑的。这种气调包装形式对鲜肉的保鲜效果主要取决于原料肉的初始菌数、二氧化碳的浓度、包装袋内有无氧气存在、包装材料的通透性、贮存温度以及气体成分等。它通过引起细菌合成酶和酶反应速率的改变以及影响羧化反应和脱氨反应来起到抑制微生物的作用。混合气体中配有一定比例的氧气,是为了保持鲜肉的色泽和抑制致病菌的生长。
  
  气调包装体系是一个封闭的系统,在这个系统中同时存在着两种过程:一是产品的生理系列化过程,即新陈代谢的呼吸过程;二是包装材料透气作用导致产品与包装袋内气体的交换过程,这两个过程使气调系统成为一个动态系统。
  
  气调包装的原理可归纳为两点:①破坏微生物赖以生长繁殖的环境;②能够维持食品内部细胞一定的活性,保持一定程度的生鲜状态。
  
  食品贮藏主要有两个影响因素,即需氧菌和氧化反应,两者均需要氧气。因此,要延长货架期,就需要降低环境的氧气含量。气调包装技术能够在一定程度上弥补真空包装的不足,进一步抑制微生物的腐败。
  
  ③气调包装的注意事项
  
  (1)鲜肉在包装前的处理。
  
  生猪宰杀后如果在0℃一4℃下冷却24h,ATP停止活动后便产生排酸过程。这样处理的冷却肉,其营养和口感远比速冻肉和热鲜肉要好。此外,为了保证气调包装的保鲜效果,还必须控制好鲜肉在包装前的卫生指标,防止微生物污染。
  
  (2)包装材料的选择。
  
  气调包装应选用阻隔性良好的包装材料,以防止包装内气体外溢,同时也要防止大气中氧气的渗入,通常选用PET、PP、PA、PVDC等作为基材的复合包装薄膜。而衡量塑料薄膜对气体的阻隔性,一般以透气系数表示:透气系数愈小,阻隔性愈好。另外,所有的包装材料必须有足够的机械强度,使其能承受抽真空时压力的变化。同时还要求材料有一定挺度,以便包装袋能自动张开充气。
  
  1、KOPP/VMOPP/LDPE:用于薯片包装,热封性好、阻氧、遮光,保质期可以达到一年以上,如果再采用充氮气的方法,还可以达到更长的保质期。
  
  2、BOPP/VMPET/CPP(或PE)、BOPP/PE/VMPET/CPP共挤膜、OPP/PET/AL/CPP:用于膨化食品的包装,采用的形式为气调包装,具有密封性,遮光性,耐油性等优点。
  
  3、BOPP/VMCPP、PET/VMCPP:经常用于薯片等膨化食品的包装,相对上述两种材料的成本较低,但内容物的保质期略短。该材料科阻氧、阻湿、避光、耐油、保香、外观挺刮、色彩鲜艳、成本低廉,其中,BOPP、PET与VMCPP的挺度较好,BOPP印刷性好,光泽度高。VMCPP阻隔性好,保香阻湿,CPP耐油性也较好。
  
  水煮袋、蒸煮袋的复合强度问题,在水煮和蒸煮过程中易出现分层现象,有哪些影响因素?
  
  121度40分钟的蒸煮袋,要求PET12/AL9/PA15/RCPP70或者透明结构PET12/PA15/RCPP70、PET12/DL/PA15/DL/RCPP或PA15/RCPP70这些结构中,复合的强度达到9.8N/20mm,有铝箔结构的透氧性和透湿性都是0,透明的两层结构的透氧性大于1g/m224h。
  
  须指出的是凡是高温蒸煮袋首先是在抽真空下包装各类食品,然后把已真空包装了的食品放在一排排高温蒸煮锅内蒸煮30分钟,冷却后取出,对没有抽真空的包装袋,放入蒸煮将会大量破袋,任何复合包装袋袋装不可能承受空气从常温升到100度或120度的气体膨胀产生的强大压力。为了保证高温蒸煮下不分层破袋,应注意一下几点:
  
  A:涂胶面点晕处理在42达因以上;
  
  B:涂胶量确保:透明蒸煮袋3.5-4.0g/m2(干)、铝箔袋4.0-5.0 g/m2(干);
  
  C:热封温度:铝箔袋180-230度,透明袋150-220度,热封宽度10mm以上,如果填充食品入袋时,油污不影响到热封面,则一般是不会在蒸煮过程中分层的,油墨应使用复合油墨。
  
  (3)产品储存温度的控制。
  
  温度对保鲜效果的影响来自两个方面:一是温度的高低直接影响肉体表面各种微生物的活动;二是包装材料的阻隔性与温度有密切的关系,温度愈高,包装材料的阻隔性愈低。因此,必须实现从产品、储存、运输到销售全过程的温度控制。
  
  3、总结
  
  目前真空包装技术能抑制微生物生长,防止二次污染,减缓脂肪氧化速度,使肉品整洁,延长肉类产品的保质期。如果冷鲜肉通过真空包装,保鲜有一定效果,但其色泽会呈现紫红色,此技术不够完美。
  
  只有气调包装是一种较为理想的延长肉类食品货架期的方法。气调包装技术以抑制微生物的生长,从而延长肉类食品货架期。气调包装不仅能够使肉色泽鲜红,而且能够显著抑制腐败微生物的生长繁殖,保证肉品的卫生质量,还可以保持鲜肉类产品的良好的感官品质,明显延长保质期。
 
 
 
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