一、食品气调包装技术

（一）气调包装的概念及原理

气调包装以具有气体阻隔性能的包装材料作为包装容器，用两种或两种以上的气体组成的混合气体取代包装容器内的空气，来改善食品周围的气氛环境，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，构建一种更适宜保藏食品的氛围，从而使食品能有一个相对较长的保质期，这项技术在国外被称为MAP或CAP。

气调包装常常应用于食品保鲜。采用气调包装可以延长食品的货架寿命，保持食品的香味，抑制细菌的活性，防止因水分蒸发而降低食品的收缩率，能维持原包装外形的大小，且只需常规冷藏。气调包装在包装新鲜食品时外观甚佳，对零售业来说，在运输、保存、货品展示以及货品的增值能力等方面都有益处。

（二）食品气调包装的类型

1.真空包装和真空贴体包装

真空包装是将产品装入气密性包装容器，抽去容器内部的空气，使密封后的容器内达到预定真空度的一种食品包装方法。[11]真空包装是最早应用的简单的气调包装形式，直到现在还广泛用于分割鲜肉、腌熏肉、硬奶酪和研磨咖啡等食品的包装。真空包装的优点是包装工艺简单和生产效率高，缺点是包装后软性食品易受大气压力挤压变形。1985年，德国Darflesh System进一步改进了真空包装技术，开发了真空贴体包装。真空贴体包装技术的特点是：平面的塑料底膜与预热的塑料上膜进入真空室，真空室抽气使上膜被吸下覆盖并贴紧食品，形成与食品形状一致的包装膜，随后热封模具将上膜与底膜的四周热封。由于软化的上膜紧贴食品，空气被完全驱除，薄膜与食品间没有皱纹和空隙，而残氧量比一般的真空包装低，包装美观，货架期更长。

2.巴氏杀菌真空包装

20世纪80年代，法国餐饮业成功开发了菜肴巴氏杀菌真空包装技术，集中供应餐饮业和个人消费者。这种技术的特点是将严格烹调加工的菜肴真空包装后巴氏杀菌、急速冷却和冷链贮运与销售，在食用前再加热以保证食用安全，在法国以及欧美各国的餐饮业得到了广泛应用。

3.气调包装

改善气氛的包装（MAP），可以比较确切地表达这种包装技术的定义。CAP的英文含义是控制气氛的包装，由于软包装材料的透气性和食品与包装内气体相互作用使包装内气氛不可能控制，因而被认为是误称。虽然国际上MAP与CAP有时通用，但包装业界已逐步统一将气调包装称为MAP。MAP有时也称为气体包装（gas packagin），包装内充入单一气体如充氮（N2）、充二氧化碳（CO2），也可充入两种气体如CO2/N2或3种气O2/CO2/N2，具体的气体种类和组分根据各类食品防腐保鲜要求。这种通过充入单一气体或混合气体来改变包装内气氛的气调包装是食品气调包装主要的包装形式。

4.气体吸收剂/释放剂的包装

通过放入包装内的气体吸收剂或释放剂小袋来改变包装内气氛的一气调包装类型，如吸氧剂、乙烯吸收剂、二氧化碳释放剂和乙醇气体释放剂等，又称为活性包装（active packaging）。国外将主动地建立包装内气调气氛的包装看作是活性包装的一种形式，如充入混合气体的MAP。

我国食品气调包装也有不同的名称，如充气包装、气体置换包装、换气包装、复合气调包装等，虽然气调包装的定义还没有统一的标准，但食品气调包装的称谓已为国内食品包装业界和消费者普遍接受。

（三）气调包装技术的特点

气调包装技术的特点主要表现在：①抑制呼吸作用，减少有机物质的消耗和水分的蒸发，可较好地保持食品原有的色泽、口味、形状、营养成分及新鲜度；②抑制某些后熟酶的活性和病原菌的滋生繁殖，抑制乙烯产生，延缓后熟和衰老过程，降低果实腐烂率，相对一般的低温储藏具有较长的货架期；③属于物理保鲜方法，不会有化学残留的食品安全问题；④有利于产品的运输、展示及增值。

（四）影响气调包装技术的因素

1.气体混合物的比例

气调包装最常用的气体是氮气、二氧化碳、氧气三种气体或它们的混合气体。

氮气性质稳定，使用氮气一般是利用它来排除氧气，从而减缓食品的氧化作用和呼吸作用。氮气对细菌生长也有一定的抑制作用，另外氮气基本上不溶于水和油脂。因此，食品对氮气的吸附作用很小，包装后不会由于气体被吸收而产生包装物逐渐萎缩的现象。

二氧化碳是气调包装中最关键的一种气体，它能抑制细菌、真菌的生长。用于水果、蔬菜的包装时，增加二氧化碳量具有强化减氧、降低呼吸强度的作用；但是使用二氧化碳时必须注意，二氧化碳对水和油脂的溶解度较高，溶解后形成的碳酸会改变食品的pH和口味，同时二氧化碳溶解后，包装中的气体量减少，容易导致食品包装萎缩、不丰满，影响包装外观。气调包装中二氧化碳的使用必须考虑储藏的温度、食品的水分、微生物的种类及数量等多方面的因素。

气调包装一般只在以下3种情况中使用氧气：①用氧气维持食品的颜色，如肉的红色；②维持水果、蔬菜的呼吸作用；③抑制厌氧微生物生长。

2.环境的温度和湿度

（1）温度

果蔬的生理代谢活动主要与环境温度有关。但储藏保鲜温度也并不是越低越好，只有在适宜的低温环境中进行气调保鲜，才有可能取得很好的保鲜效果。最低温度与具体产品有关。对多数果蔬来说，0～5℃比较适宜，但如香蕉、番茄、黄瓜、青椒在12℃左右才较合适。[12]例如，温度低于最低温度值，会使保鲜产品产生冷害或冻害。同时有些果蔬、切花的组织温度在0℃左右时对CO2敏感，容易发生生理伤害，这时温度如略高1～2℃就可避免这种影响。

（2）湿度

气调保鲜需要较高的环境相对湿度，它可减弱果蔬中的水分蒸发，一般相对湿度在90%左右时，能较好地保持产品的新鲜度。例如，相对湿度过高，会促进呼吸酶的活性，增强产品的呼吸作用，同时还会为微生物生长和繁殖提供条件，影响保鲜效果。(www.daowen.com)

3.气体阻隔膜的性能

气体阻隔膜是气调包装中重要的一环，必须有较高的气体阻隔性能，从而保证包装内的混合气体不外漏。另外，对水果、蔬菜而言，由于其呼吸作用会改变混合气体的比例，在这种情况下，必须使混合气体达到动态平衡，即利用阻隔膜的透气性能来维持混合气体的理想比例。

4.食品质量及微生物环境

食品产生发霉及腐烂现象主要是由霉菌、细菌等微生物造成的，所以包装前食品内及表面依附的微生物种类和数量也是影响食品保质期的一个重要因素，特别是水分活度较高的食品。微生物的生长除受温度影响外，还与食品的水分活度有关。

根据食品水分活度的高低，可将食品分成3类，即基本不含水分的干食品、含较少水分的微湿食品和含水量高的高湿食品。细菌在水分活度值低于0以下的食品中无法繁殖，酵母菌繁殖的最低水分活度值为0.88，霉菌为0.80。[13]鱼、水果等食品水分活度值高达0.98以上，非常适于微生物的繁殖和生长，对于这类食品，包装前的杀菌是非常重要的。

除了微生物环境以外，包装前食品质量的好坏也非常重要。例如，采摘水果的成熟度，有没有损伤，这些都直接影响食品的呼吸强度及抗菌性能，从而影响包装内氧气和二氧化碳的浓度。在使用气调包装技术时，包装前的食品质量是必须要考虑的要素。

（五）不同种类食物的气调包装

1.新鲜果蔬类的气调包装

水果、蔬菜的气调包装很复杂，果蔬收获后，仍是一个生命有机体，还会进行休眠、发芽、水分蒸发以及呼吸等复杂的生命活动。这些生命活动都影响和制约着果蔬的包装储藏时间，其中影响最大的就是呼吸作用。通常情况下，果蔬的呼吸作用越强，越容易腐烂变质，储藏时间越短；但又不能完全抑制果蔬的呼吸，否则果蔬就会发蔫、失去光泽，并且容易受到微生物侵染。一般可以通过控制混合气体中氧气和二氧化碳的浓度及控制储藏温度的方法来控制果蔬的呼吸强度。[14]用于水果气调包装的塑料薄膜必须具备以下几个条件：具有适当的透气性；不易破损；便于操作；化学稳定性强；低温下不会老化；符合卫生要求，不含有毒添加剂。目前使用较广的有聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜。

2.新鲜肉类的气调包装

鱼、肉均属水分含量高的食品，水分活度值高达0.98以上，这种环境很适合微生物的生长繁殖，包括厌氧微生物和好氧微生物。设计这类食品的气调包装时，关键要注意混合气体的氧气浓度和阻隔膜的氧气透过率，并提供适当的储藏温度，达到抑制微生物生长的目的。

3.新鲜水产品的气调包装

海鲜食品含有大量的厌氧微生物，需用氧气来抑制此种微生物的生长，为了保持海鲜食品的新鲜，设计好二氧化碳和氧气的混合比例非常重要。目前，对海鲜食品进行气调包装时，一般不采用氧气阻隔性能良好的材料，这样外界的氧气就能渗透进包装内部，从而保证混合气体中氧气的比例，这是一种比较安全的包装方法。另外，鱼机体具有复杂的生理情况，鱼死后机体的变化和鱼临死前发生的状况有很大联系。因此，对不同的情况应采用不同的包装方法，区别对待。水产品的气调包装由于水产品制造工艺、成分等不同，同种比例的混合气体用于不同水产品的包装结果不同。海蜇皮等胶体物质的保鲜包装要求能抑制细菌引起的腐败变质，并能保持蛋白原有的韧脆性；新鲜鱼类的腐败主要是由于微生物在鱼体上繁殖使鱼肉蛋白质分解。

4.干食品的气调包装

干食品如乳粉、咖啡、土豆片、乳酪、松果、花生等食品内部几乎没有水分，一般微生物无法繁殖生长，其保质期仅仅依赖于食品的氧化作用。对这类食品的气调包装主要考虑如何抑制食品的氧化作用，一般采用真空充氮法，能将氧气含量降到1%以下，从而抑制食品的氧化作用，同时还必须防止食品吸潮，包装材料应采用对氧气和水蒸气阻隔性好的薄膜。一般这类食品不用低温储藏。

二、活性包装技术

（一）活性包装的概念

活性包装（active packaging）即在包装材料中或包装空隙内添加或附着一些辅助成分来改变包装食品的环境条件，以增强包装系统性能来保持食品感官品质特性、有效延长货架期的包装技术。[15]

活性包装技术涉及包装或包装的某些组成部分与包装内部的气体及食品三者之间的相互作用。活性包装能够控制，甚至参与包装内的各种反应。活性包装就是针对具有生命的各类产品，为维持其生命所采取的必要包装。具体地说，它是通过改变包装自身的条件来延长食品的货架寿命及改善食品的安全性和感官性质，同时维持食品的品质。由此可见，活性包装不仅仅是产品与外界环境的一道屏障，它结合了当前先进的食品包装技术和材料科学技术，从而最大限度地维持了包装食品的质量。

（二）活性包装系统的分类

用于储藏食品、提高品质和安全性的活性包装系统可以分为3种类型：吸收类型的活性包装系统（表3-1）、释放类型的活性包装系统（表3-2）和其他功能的活性包装系统（表3-3）。[16]吸收类型的活性包装系统用于除去诸如氧气、二氧化碳、乙烯、多余水分、污染物和其他的特殊组分。释放类型的活性包装系统能够适时地向包装食品或者包装的顶隙内添加或者释放某些组分，如二氧化碳、抗氧化剂和防腐剂。其他功能的活性包装系统的功能较为复杂，如自加热、自冷却和自保护。

表3-1　吸收类型的活性包装系统

表3-2　释放类型的活性包装系统

表3-3　其他功能的活性包装系统

按照活性包装系统的物理结构，吸收剂和释放剂的剂型分为小袋型、标签型或者薄膜型。小袋可以自由放置在包装的顶隙内；标签可贴在包装外。由于可能会削弱系统的功效或者引起物质迁移等，吸收剂和释放剂不应直接接触食物。