食品气调包装保鲜原理和市场应用

发布时间: 2017-12-27

通常食品包装目的是为了避免食品受到环境污染和机械损伤，但食品周围有利于细菌繁殖的空气是食品腐败变质的主要因素。人们在实践中发现改变包装内食品周围环境（如降低氧和相对湿度）可以有效抑制细菌繁殖而延长保藏期。降低包装内氧含量的食品保藏方法早在上个世纪初就应用如罐头食品和真空软包装食品。罐头食品将食品原料放入不透气的金属或玻璃容器排除部分空气后密封并高温杀菌，由于罐内顶隙部分的氧含量低和高温杀菌后食品残存细菌很少，因而细菌繁殖缓慢从而可以长期保藏。通常真空软包装食品是不经过高温杀菌处理的食品或新鲜食品原料，食品残存细菌多而不易保存，需要足够高的真空度使氧含量降低到细菌不能繁殖的程度才能延缓食品腐败。此外塑料软包装材料都有一定的透气性，空气中氧渗透入包装使氧含量升高，因而食品不能长期保存。食品气调保鲜包装MAP(Modified Atmosphere Packaging)并不是新的概念而是在原有降氧包装（Oxygen Reduced Packaging ,简称ORP）概念基础上进一步发展应用。气调包装是比真空包装复杂的食品保鲜包装技术，包装内气调气氛更有利于各种食品防腐保鲜，尤其是肉类、鱼类和果蔬等新鲜食品（见表1-1）。由于食品气调包装可以比真空包装为消费者提供更多保持天然风味和营养的新鲜食品或加工食品，自上世纪80年代以来在国外市场得到广泛应用。

表1-1  国外几种食品气调包装货架期

注：a为冷藏温度；b为环境温度。

1.1 食品气调包装定义和类型

国外气调包装名称有MAP(Modified Atmosphere Packaging)、CAP(Controlled Atmosphere Packaging)、Active Packaging 等。为了统一对气调包装技术的认识，国际食品包装界对气调包装定义为“通过改变包装内气氛使食品处于不同于空气组分（78.8%N₂,20.96%O₂,0.03%CO₂）气氛环境中而延长保藏期的包装”，凡符合这一定义的包装技术都称为MAP或CAP。

国外气调包装主要包括以下几种类型包装：

1.真空包装（Vacuum Packaging ，VP）和真空贴体包装（Vacuum Skim Packaging VSP)

    真空包装是最早应用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。真空包装防腐保鲜的机理是包装内的氧从21%降低到0.5%-1%时大多数需氧细菌和真菌的繁殖受到抑制从而延长食品的货架期。因此真空包装要求采用氧高阻隔性包装材料和封口后包装内残氧达到0.5-1%才能有效地防腐保鲜食品。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真空贴体包装。真空贴体包装技术特点是：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（Sous Vide Packaging）

    上世纪80年代法国餐饮业开发成功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广泛应用。

3. 气调包装（Modified Atmosphere Packaging，MAP/Controller Atmosphere Packaging ，CAP)

     MAP的英文含义是改善气氛的包装，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 packaging），包装内充入单一气体如充氮包装和充二氧化碳，也可充入两种气体如CO₂/N₂或三种气体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种气调包装类型，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都认为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，但称为食品气调包装已为国内食品包装业界和消费者普遍接受。

样机展示：

1.2 食品气调防腐保鲜包装基本原理和常用保护气体

1.2.1食品气调防腐保鲜包装基本原理

    许多食品在空气中由于水分减少或增加、氧化反应以及需氧微生物繁殖如细菌和霉菌而快速腐败。微生物繁殖是导致食品组织、色泽、风味、营养值变化的主要因素，使食品变味和食用不安全。食品在气调气氛环境中将减缓化学或生物化学反应和抑制微生物活性，从而延缓食品的腐败速度。在空气的中新鲜果蔬消耗其营养基质来维持正常需氧呼吸的新陈代谢活动而逐渐衰老枯黄，而在气调气氛中可减缓它的新陈代谢活动而得到保鲜。

食品气调包装防腐保鲜的基本原理是用保护性气体（单一或混合气体）置换包装内的空气，食品置于保护性气氛环境中抑制腐败微生物繁殖、保持食品新鲜色泽以及减缓新鲜果蔬的新陈代谢呼吸活动，从而延长食品的货架期或保鲜期。气调包装内保护气体种类和组分要根据各类食品的防腐保鲜要求来确定，才能取得最佳的防腐保鲜效果。

1.2.2 食品气调包装常用保护气体

    食品气调包装常用的气体有O₂、CO₂和N₂三种，各种气体对食品防腐保鲜的作用如下：

1.二氧化碳（CO₂）  

二氧化碳是一种气体抑菌剂，在空气中的正常含量为0.03%，低浓度的CO₂能促使微生物的繁殖，高浓度CO₂能阻碍引起食品腐败的大多数需氧微生物的生长繁殖。CO₂能延长微生物繁殖生长的停滞期(或潜伏期)和延缓其对数增长期。CO₂易溶解于食品中的水分成为碳酸而降低食品的pH有利于食品保藏，在100kpa、20℃时溶解度为1.57g/kg ，溶解度随温度降低而增加。因此CO₂在10℃时的抗菌活性比15℃时明显大得多，这对气调包装食品的防腐有重要意义。CO₂亦溶解于食品中的脂肪和某些有机物。

CO₂的抑菌机理和特点如下：

   （1）CO₂抑菌的选择性

     —霉菌_、极毛杆菌和无色杆菌等需氧菌对CO₂高度敏感而被抑制。

     —相对而言，酵母对CO₂有阻抗性或不敏感，CO₂对酵母的抑制作用不大。

     —乳酸菌等厌氧菌对CO₂阻抗性较强或不敏感，无抑制作用。

    包装内气氛环境确定何种微生物的生长繁殖。从图1-1可见，无CO₂的气氛环境中，革兰氏阳性细菌如乳酸菌，热死环丝菌（Brothotrix thermosphacta）等的繁殖在贮藏过程中取代革兰氏阴性细菌的繁殖，而在有CO₂的气氛环境中则相反。然而，不能就认为革兰氏阳性细菌对CO₂不敏感或不被抑制，而是两个菌种对CO₂的敏感性程度。大部分的革兰氏阳性细菌是厌氧性或兼性的细菌。CO₂的抑菌作用体现在延长细菌生长的潜伏期（或停滞期）。图1-2是鸡肉在4℃温度贮藏，CO₂浓度对延长细菌繁殖生长潜伏期的影响。试验证明，CO₂有效抑菌浓度为15%～20%。图1-3是不同浓度CO₂时，贮藏温度与细菌产生时间的关系。食品加工后立即包装和食品包装前的污染的细菌处于潜伏期或污染很少时，CO₂的抑菌作用最有效。

    （2）影响CO₂抑菌作用的因素

①CO₂浓度或分压  大气压力时，CO₂ 的分压愈大，抑菌作用愈高。在大气压力以上，绝对压力升高抑菌作用增加。

      ②温度作用  高CO₂浓度包装的新鲜食品必须在冷藏温度下贮藏，温度降低可使CO₂的抑菌作用增加，主要是CO₂在低温易溶解于含水分的食品使pH降低。

 （3）CO₂的抑菌机理  目前有四种假设

   ①CO₂ 穿透细菌的细胞膜，使细胞内pH值下降和细胞内酶的活性降低。

      ②脱羟基酶被富集的CO₂所抑制。

      ③存在非脱羟基酶的某种酶被CO₂所抑制。

      ④由于细菌的细胞膜溶解CO₂ ，它的性质发生变化和某种功能被抑制。

2.氧(O₂)  

通常气调包装尽量降低氧含量或无氧，但海产品气调包装时氧的存在可防止厌氧性致病菌如梭状芽孢杆菌繁殖。高氧可保持鲜肉的色泽，低氧可降低新鲜果蔬呼吸速度的同时保持果蔬新鲜状态所需要的需氧呼吸新陈代谢活动。但鲜切蔬菜气调包装最新研究证明，高浓度氧（70-80%O₂）能抑制大多数需氧菌和厌氧菌的生长繁殖和抑制蔬菜内源酶引起的褐变，取得比空气包装或低氧包装更长的保鲜期。

3.氮（N₂）

氮是惰性气体，与食品不起化学作用，用作充填气体以防CO₂ 逸出后使包装坍落。氮气在充氮包装中，可降低食品中的脂肪、芳香物和色泽的氧化。图1-4是氮气对降低过氧化物的作用。

    除了以上三种常用气体外，目前国际上还研究其他气体对食品的防腐保鲜作用，如氩、一氧化二氮、一氧化碳和二氧化硫等气体，这些气体对食品防腐保鲜机理如下：

  1.氩（Ar）  

氩与氮相同的无色无味惰性气体，但氩的质量比氮重而溶解度是氮的两倍，可取代氮作为混合气体的充填气体。通常认为氩与氮对微生物没有抑制作用，但最近试验研究证明氩具有明显的抑菌作用，因为微生物对Ar敏感并改变了微生物细胞的膜流特性从而影响其功能。此外，氩原子尺寸类似的氧、密度大于氧以及溶解度较高，因而氩可从植物细胞和酶的氧接收器中置换氧从而抑制氧化反应和减缓新陈代谢呼吸速度。

2.一氧化碳（CO）  

Zagory报道仅1%CO就可以有效地抑制许多细菌、酵母和霉菌尤其嗜冷性细菌。此外，CO与鲜肉的肌红蛋白形成鲜红色的碳氧肌红蛋白而保持肉的新鲜色泽。国内外曾用CO气调包装或处理保持新鲜金枪鱼鱼片的红色色泽，但鱼肉腐败变质后仍保持新鲜红色色泽很容易引起食物中毒尤其是食用生鱼片，因而我国制定的金枪鱼保鲜标准中已禁用CO护色保鲜。由于CO有较高的毒性浓度达到12.5-74.2%时对包装机械操作者健康有害，一些国家管理部门不允许作为气调包装用气体。但美国在生菜气调包装中允许用低浓度CO抑制菜叶的褐色色变。

3.二氧化硫（SO₂）  

SO₂无束缚非离子态的分子具有抗菌作用，可以抑制软水果霉菌和细菌的繁殖（尤其是葡萄和干水果），亦可抑制果汁、白酒、虾和泡菜的细菌。SO₂对不同微生物的抑制效果与浓度有关，如25ppm SO₂抑制真菌类而1-2 ppm SO₂抑制细菌。SO₂抑制埃希氏大肠菌和加单胞菌等革兰氏阴性菌比抑制乳酸杆菌素等革兰氏阳性菌更有效。但由于SO₂特殊气味不适用作气调包装的气体，常作为果蔬包装前的杀菌处理方法。

1.3 食品气调包装混合气体组成和气体混合配比

    空气是78.8%N₂、20.96%  O ₂和0.03%CO₂气体体积百分比组成的混合气体，因此置换空气的混合气体也是由体积百分比组成。气调包装的混合气体由CO₂、O₂、N₂三种气体中的两种气体或三种气体混合组成，各气体的体积百分比称为气体混合配比。食品气调包装的混合气体组成和气体混合配比，须根据食品的种类和保藏要求来选择。表1-2是国外几种食品气调包装的混合气体组成与气体混合配比。表1-3是国内几种食品气调包装的混合气体组成和保藏期。

表1-2  国外几种食品气调包装的混合气体组成与气体混合配比

表1-3  国内几种食品气调包装的混合气体组成和保藏期

  注：资料由上海水产大学食品学院提供。

1.4 气调包装抑制食品腐败微生物的作用

    微生物在食品中生长繁殖速度取决于食品内在条件(如pH、Aw）和食品所处的外部环境条件(如气氛、温度、相对湿度)。气调包装通过控制或调节食品外部气氛条件（或称气调）延缓微生物繁殖速度达到延长食品货架期目的。气调包装对微生物的抑制作用有腐败微生物和病原微生物两方面。

1.4.1 气调抑制腐败微生物的作用

    微生物腐败使食品发生色泽、组织、风味和气味等感官质量变化，造成食品不可接受或不可食用。当气调气氛中CO₂超过5% （v/v）就可使许多食品腐败微生物受到一定的抑制，尤其是许多冷藏食品繁殖嗜冷性细菌。通常革兰氏阴性细菌比革兰氏阳性细菌对CO₂更敏感。

新鲜肉和家禽常见的假单胞菌、极毛杆菌/摩拉氏菌属等腐败微生物很快被CO₂抑制。其他一些普通食品腐败微生物如微球菌和杆状菌属对CO₂也非常敏感。但乳酸菌对CO₂有很大的抗性，在鲜肉气调包装中会取代需氧腐败菌。乳酸菌生长缓慢在没有繁殖到大量细菌前不会产生难闻的气味。

许多食品腐败的霉菌是需氧繁殖的对高浓度CO₂敏感。低水分活度的焙烤食品也易受霉菌繁殖而变质，因而气调包装可以抑制霉菌繁殖而延长货架期。许多酵母可以在完全无氧条件下繁殖，而多数酵母对CO₂比较有抗性。表1-4是普通食品腐败菌和致病菌繁殖对氧的要求。

1.4.2 气调对抑制致病菌的作用

    气调抑制致病菌尤其是李斯特氏单核细胞菌、耶氏肠道菌的效果还不完全了解。已发现高浓度CO₂对抑制金黄色葡萄球菌、沙门氏菌属、埃希氏大肠菌、耶氏肠道菌有效，抑制效果随温度升高而降低。已知杆菌素（Bacillus cereus）、肉毒梭状芽孢杆菌E型(C.botulinum typeE)、李斯特氏单核细胞菌(L.monocytogenes)、耶氏肠道菌(Y.enterolitica)、亲水性微气单胞菌(Aerominas hydrophilia) 五种引起食物中毒的致病菌（见表1-5）能在低于5℃温度下繁殖。但有关亲水性微气单胞菌引起肠道病的结论还有争论，还未被欧洲冷藏食品联盟认可。其他埃希氏大肠杆菌产肠毒素（enterotoxigenic E.coli）、金黄色葡萄球菌（S.aureus）、弧菌（Vibrio parathaemolyticus）、沙门氏菌（Salmonella spp. ）四种致病菌可以在内5℃以上繁殖。因此，了解食品气调包装后所处的外部温度条件对能否抑制这些致病菌非常重要。然而一些无害的微生物如乳酸菌的繁殖不能与许多致病菌竞争，导致后者在温度误差时繁殖很快。蔬菜和家禽常污染的李斯特氏单核细胞菌是兼性菌也能在低温下繁殖，因而气调包装时需要引起重视。此外，肉毒梭状芽孢杆菌E型可以在低温和无氧条件下繁殖并产生引起食物中毒的毒素。但环境中含有＞2%氧和温度低于3.3℃，就可以使污染肉毒梭状芽孢杆菌E型的食品有足够的安全防护。

表1-4  普通食品腐败菌和致病菌繁殖对氧的要求

表1-5  致病菌的繁殖特性

1.5 食品气调包装工艺要求

  为了取得保鲜效果和食用安全，食品气调包装对包装前食品的污染程度、包装材料和保藏温度有较严格的要求。

    1.包装前食品污染程度

    气调包装的食品尤其是新鲜鱼和肉类等易腐食品对污染程度有较高的要求。图1-5是法国熟菜（precooked disk）气调包装（80%CO₂/20%N₂）在4℃保藏时，包装前嗜中温需氧菌的初始菌数与货架期关系。图1-6是法国熟菜气调包装（80%CO₂/20%N₂）在4℃保藏时，包装前大肠杆菌初始菌数与货架期的关系。由此可见，包装前细菌污染指标愈低保藏期愈长。作者根据我国新鲜食品气调包装试验得出，新鲜鱼和肉类在包装前污染的细菌总数大于10⁵个/g时，气调包装的保鲜效果很差或没有，细菌总数小于10⁴个/g时保鲜效果明显。新鲜食品的质量如果仅仅是表面污染程度高，包装前通过适当的消毒处理可以减少表面污染，气调包装仍可取得一定的效果。此外，食品气调包装对包装生产车间与个人的卫生有较严格的要求，尽量避免经预处理的食品再次污染，才能取得预期的保藏效果。国外食品气调包装生产如西欧的红肉包装都是大型企业集中生产，然后通过低温冷链贮运和销售，保证包装食品的质量和食用安全。原上海食品集团的大场肉类加工厂建立班产20t冷却鲜猪肉的气调包装生产线和贮运冷链系统，是我国第一家大型集中生产冷却鲜猪肉气调包装的企业。目前我国各地已有多家肉类加工企业建立现代冷却分割鲜猪肉生产线具备生产气调包装分割鲜肉的条件。

     2.包装材料

为了保持包装内混合气体给定的浓度，食品气调包装（不包括新鲜果蔬）的包装材料有以下几点要求：

    (1)包装材料的机械强度  包装材料有一定的抗撕裂和抗戳破的强度，尤其是包装新鲜的鱼和带骨的肉。

    (2)包装材料的气体阻隔性  由于大多数塑料包装材料CO₂气体的透气率比O₂大3～5倍，食品气调包装要求采用对气体高阻隔性的多层塑料复合包装材料。高阻隔性的PVDC和EVOH是塑料复合包装材料的最佳阻隔层。表1-6是国外几种气调包装食品的塑料复合包装材料。

    (3)包装材料的水汽阻隔性  为了避免包装产品因失水而重量损失，食品气调包装的包装材料要求有一定的水汽阻隔性，推荐采用透湿量为0.1g / (m^{2 .} 24h ^. 38℃)的包装材料。

    (4)包装材料的抗雾性  大多数的气调包装食品都要求冷藏贮藏或销售，包装内外温差使水分在包装膜内产生雾滴并影响产品外观。采用抗雾性塑料包装材料，使包装内水分不形成雾滴。

(5)包装材料的热封性  为了保持包装内的混合气体，包装袋或盒的封口有一定强度而且完全密封无微小的泄漏。聚乙烯的热封性最可靠。

表1-6  国外几种气调包装食品的包装材料

新鲜果蔬的塑料包装膜用作包装内外的气体交换膜，从大气中补充包装内被果蔬需氧呼吸所消耗的氧和从包装内排出果蔬呼吸所产生过多的二氧化碳，因此要求采用透气性的塑料包装材料而不是阻气性的包装材料。

    3.气调包装产品的贮运/销售温度

冷藏包装食品包括真空包装和气调包装都存在安全性问题。食品气调包装可抑制腐败微生物的繁殖，但还有许多致病菌受影响较少。因此，新鲜鱼或肉气调包装产品在感官还未腐败前就可能潜在着产生一种对人体健康有危害性的毒素问题。实际上，延缓食品腐败却给许多污染的致病菌一个延缓繁殖期机会。尤其是一些嗜冷性微生物如李斯特单核细胞质（Listeria monocytogenes）、 非分解蛋白质的肉毒梭状芽孢杆菌（Nonproteolytic Clostridium botulinum） 、亲水性的产气单孢菌属（Aeromonas hydrophila ）和小肠或结肠炎的耶尔森菌 （Yersinia enterocolitica）等可以在冷藏温度下繁殖。国外有资料证明，目前整个食品冷藏链还难以保持所要求的冷藏温度，尤其是在零售和家庭冰箱中，食品在冷藏下销售常显示的温度为7～10℃，而在家庭冰箱的冷藏室温度则超过10℃，一些致病菌在冷藏温度稍有波动就能繁殖。这些致病菌包括沙门氏菌属（Salmonella）、分解蛋白质的肉毒杆菌C型毒素（Proteolytic C botulinum）、产气荚膜梭状芽孢杆菌（Clostridium perfringens）、 蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。当食品在冷藏温度波动下保藏时，这些嗜冷性致病菌的繁殖速度会加快。许多研究证明，一些MAP产品在腐败之前，肉毒杆菌C型毒素就产生毒性，尤其是冷藏温度波动。因此，MAP产品所要求保藏温度必须通过严格控制冷藏冷链温度或采用时间-温度指示标签（TTIS，Time-Temperture Indicators）保证食用安全和货架期。

1.6 国内外食品气调包装市场应用

    虽然气调包装和真空包装食品在世界食品市场上的地位并不显著，但它是欧洲和北美州食品市场增长的重要组成部分。由于气调包装和真空包装被认为是相同的包装技术，国外统计气调包装食品市场应用时包括真空包装在内。美国和加拿大约80%牛肉销售由肉类包装生产商以分割肉真空包装形式供应给零售商、旅馆/餐馆/机关食堂（hotel/restaurant/institutional, HRI），欧洲也是如此。北美大约一半的新鲜家禽采用气调大包装形式供应给食品零售商和旅馆/餐馆/机关食堂。目前美国气调包装或真空包装熟家禽和真空包装腌制家禽的零售市场增长，而所有零售的加工肉类和奶酪都采用真空包装或充氮包装 ，熟食店的熟肉则采用真空包装。国外数量很大新鲜果蔬和鲜切果蔬采用气调包装销售，美国约15%的生菜和80%加利福利亚草莓为气调包装。欧洲几十个肉类包装商和几千个零售商采用气调包装销售分割新鲜红肉。欧洲有几百个焙烤食品商采用气调包装来延长面包和蛋糕等软性焙烤食品。加拿大有数百个焙烤食品与三明治生产商和美国的香肠三明治产品也采用气调包装技术。所有的新鲜馅饼（pasta）采用气调包装销售。法国餐饮连锁店大量菜肴采用巴氏杀菌真空包装（Sous Vide Packaging ），美国有500个厂商采用类似Sous Vide包装的蒸煮-冷却包装（cooked-chill packaging）技术供应汤料和调味料。目前，真空包装和气调包装的市场应用已从新鲜红肉延伸到熟肉制品以及其他易腐的初加工食品。

    我国自上世纪70年代后期开发真空包装机以来，真空包装已广泛用于新鲜肉类、茶叶、休闲食品等食品防腐保鲜，市场应用取得很大成功。此外，封入吸氧剂和吸湿剂小包的气调包装也广泛用于焙烤食品和休闲食品。在真空包装基础上的充氮包装也少量用于氧敏感食品和蔬菜包装。但这类包装的包装工艺都没有严格的规定或标准，如包装材料阻隔性要求、包装内残氧率和货架期内的理化指标与微生物指标等，因而产品质量和货架期不能得到保证。

    随着我国大城市消费者对冷藏新鲜食品需求增加真空包装已不能满足各类食品保鲜包装要求。我国在上世纪90年代后期开始研究开发食品气调包装设备和工艺，如四川工学院、上海水产大学和江苏工学院先后研究开发了食品气调包装工艺和设备，上海肉类加工企业引进国外气调包装设备开发新鲜猪肉气调包装的市场开发，为我国食品气调包装市场应用打下基础。21世纪以来食品气调包装的研究与市场应用进入一个发展时期，许多高等院校和研究单位在肉类、鱼类和果蔬等新鲜食品气调包装工艺方面作了大量理论研究和实践吸引食品企业开发食品气调包装市场的兴趣和要求。国内一些包装机械厂商根据市场需求开发生产效率较高的气调包装机械，如上海聚罡公司的MAP1C3或1C4等自动盒式气调包装机和双工位盒式气调包装机等，为食品包装市场开发提供必要的生产条件。

    据作者了解，目前我国农产品和食品加工业对气调包装要求主要有三个方面：果蔬类保鲜，如杨梅、枇杷、荔枝、桂圆、各种菇类和净菜（即鲜切蔬菜）；新鲜肉类主要是猪肉、牛肉、禽肉；熟食类如菜肴、方便餐。但是目前除了新鲜猪肉、新鲜蔬菜和熟肉的气调保鲜包装有市场应用外，其他的食品气调包装还没有实现市场开发，因此我国食品气调包装市场应用开发前景广阔。

1.6.1 国外食品气调包装发展历史

    食品加工和包装技术业已证明，低温降低微生物活性和热处理破坏微生物的方法可以有效地延缓食品中微生物繁殖。同时还了解到降低环境中氧含量和增加二氧化碳含量来减慢微生物的呼吸与繁殖。收获后果蔬通过耗氧呼吸和降解自身基质产生二氧化碳和水来维持生命。多年的实践证明，降低氧的同时增加二氧化碳并排出乙烯可以减缓果蔬呼吸活动从而延缓果蔬衰老枯萎。这些科学实践是食品气调包装发展的理论依据。

    早在12世纪初期，从新西兰船运到英国新鲜牛羊肉采用固态二氧化碳可以得到比湿冰保鲜时间更长，意外地发现这种现象是由于气调的作用。尔后气调又进一步应用到运输车辆和冷藏库，通过增加车厢或库房内二氧化碳和降低氧来运输或贮藏鲜肉。

    1930年美国研究发现，放在密封冷藏库里的苹果和梨的呼吸活动降低了库房内氧含量和增加二氧化碳含量，明显地降低水果呼吸速度使保鲜期达到6个月，冷藏保鲜期延长了一倍。1950年这种利用呼吸自身气调的贮藏方式在美国各地得到很快发展。

气调贮藏和气调包装发展的典型例子：

（1）Tectrol系统   1950-1960年美国科学家提出直接控制肉类和水果周围环境的保鲜概念被肉类和水果业采用，发展为Tectrol(Total Environmental ConTROL)系统。该系统采用机械设备与仪器对冷库的气体环境和温度进行全面控制，即气调库（CAS, Controlled Atmosphere Store）。到1960年美国和欧洲已建立了数百个气调库保鲜果蔬。

（2）Transfresh系统  1960美国建立Transfresh系统气调集装箱运输果蔬，再进一步发展到用于运输大包装或小包装的鲜切果蔬的Tectrol /Transfresh系统和生产和包装鲜切蔬菜的Fresh Express系统。

（3）熟肉制品气调包装  1950年时火腿和香肠等熟肉制品采用真空包装，尔后发展为抽真空充氮盒式包装。美国标准包装和杜邦公司（American companies Standard Packaging & DoPont）开始用二氧化碳置换氧包装熟食品来延长货架期。

（4）焙烤食品气调包装  1960年英国面粉和焙烤食品研究协会得出二氧化碳能抑制焙烤食品表面霉菌繁殖的结论，但直到1970年后才应用到面包包装。1980年后美国和加拿大应用于充填肉类制品的三明治包装，在冷藏温度下货架期可达数周。

（5）红肉类气调包装  1960年德国Kalle证明新鲜红肉类在高氧和高二氧化碳气氛环境下可以保持新鲜肉樱桃红色泽。高二氧化碳抑制微生物的效果抵消不良的氧化反应的概念被当时的西德企业接受，采用热成型真空-充气包装机实现了新鲜红肉高氧保鲜保色包装的商业化生产。欧洲许多包装机生产厂商如德国的Dixie-Union, ，瑞典的Akerlund & Rausing 和法国的Otto Nielsein大量生产这种机型。分割新鲜红肉通过肉类包装配送中心供应大量生产供应零售商，这种称为case-ready packaging包装形式在欧洲得到全面推广。

（6）Sous-Vide 包装  1980年法国厨师M.Georges Pralus研究食品加工输入的总热量与食品质量的关系，发展Sous-Vide 包装或巴氏杀菌真空包装为餐饮业集中提供保鲜菜肴。菜肴由熟练的厨师烹调新鲜原料与配料，总的输入热量包括预煮的热量、包装后巴氏杀菌热处理热量和食用前再加热的热量。加热处理目的是减少细菌数，真空包装可防止食品氧化破坏和需氧菌繁殖并加快传热。Sous-Vide 包装要求严格的3℃贮藏温度管理，其货架期约21天。Sous-Vide 包装在法国餐饮业上有重要地位。美国也有相类似包装称为蒸煮-冷却包装（cooked-chill packaging），以大包装形式供应HRI汤料与调味料。但巴氏杀菌仅能破坏需氧腐败菌而不能破坏热稳定性的厌氧致病菌的芽孢，如果这些致病芽孢离开温度控制将产生毒素，因此这类巴氏杀菌的包装只能低温短期保藏。

（7）馅饼（pasta） 1980年美国馅饼生产与包装通过优化配料选择、改善加工的卫生条件、气调包装和保持30%水分的措施，在冷藏温度下馅饼的安全质量可保持40天以上。更为重要的是这种加工方法和包装的原理已进一步应用到主菜、配菜和肉/鱼肉沙拉的保鲜包装。

1.6.2  欧洲气调包装市场应用

    欧洲是食品气调包装市场应用最发达地区，食品市场推动力是气调包装和真空包装的冷藏食品。欧洲食品销售地理距离短是货架期短的气调包装食品有利条件。欧洲大型食品连锁零售链的销售方式使食品气调包装市场取得很大成功。此外，大型食品连锁零售链向包装供应商规定了产品的质量和配送要求，从而保证气调包装食品的质量和货架期。欧洲各国都建有大型食品连锁零售链如英国的Marks & Spencer、法国的Euromarche、丹麦的Irma，Spar和荷兰的Tengelmann等。

   1970年丹麦Irma零售连锁链在哥本哈根配送中心集中生产的鲜肉气调包装首次成功地供应整个丹麦。Irma零售连锁链鲜肉配送中心拥有自己的加工和包装设备，产品Irma为商标，通过卫生生产和高氧高二氧化碳包装延长货架期，货架期规定从包装开始到销售共5天。所有的零售点在配送中心250英里范围内，由中心的冷藏运输车每天配送。随后，英国Mark & Spencer零售连锁链气调包装新鲜红肉以St Michael 商标供应全国。该鲜肉生产系统已成为英国的鲜肉包装的标准，3℃货架期为包装后6天。欧洲鲜肉气调包装销售范围一般在100英里内，很少超过250英里。

    英国和法国是欧洲食品气调包装发展最快的国家，1980年英国真空包装和气调包装约占欧洲这类包装食品市场的一半，其次是法国约占1/4。

欧洲各国食品气调包装市场应用状况：

（1）英国  目前几乎所有的食品零售连锁练都销售气调包装的食品，约有38%以上的新鲜红肉采用气调包装。1982年销售总额增加了300%，年平均增长率到1991年仍达到9%，此后年增长率减慢到5-7%。1994年Tesco零售连锁链将所有红肉用阻隔气体的发泡聚苯乙烯盒气调包装。1990-1993年气调包装增长最快的是水果和鲜切蔬菜，Tesco零售连锁链占据主导地位。Asda零售连锁链1992年发展了加工蔬菜气调包装。随着蔬菜大量应用气调包装，各种焙烤食品也大量应用气调包装，如法式棍子面包（baguettes）、新月形面包(croissants)、英式小松饼(muffins)、预制比萨(pre-baked pizza)和脆饼(crumpets).等。表1-7是英国1992年各种气调包装食品所占百分比。

表1-7   英国1992年各种气调包装食品所占百分比

（2）法国  占法国新鲜食品市场很大部分的棍子面包气调包装特别成功。Champagne Viande 公司是应用新鲜红肉气调包装第一家公司。家禽是法国新鲜食品另一个传统大市场，家禽气调包装自1983年开始增长。1985-1990年鲜切蔬菜气调包装市场应用大范围增长，从1985年零吨到1988年增长到36000吨，其中约80%是即食沙拉（ready-to-eat salads）。法国消费的沙拉比英国多，这说明了沙拉气调包装在法国较早取得成功。1990年后气调包装的品种明显多样化，鲜切蔬菜从生菜（letuce）扩展到土豆、卷心菜、胡萝卜、韭葱等蔬菜，比萨饼和方便餐（ready-to-cooked meals）也开始应用气调包装。1985到1990年方便餐几乎增加4倍专门用PVC包装，其中气调包装约占70%。法国每年生产约34000吨餐后甜点的奶制品，主要的生产商已开始采用二氧化碳与氮组成混合气体气调包装甜点来延长货架期。法国主导世界Sous Vide 包装生产，它的生产工艺过程是烹调加工、真空包装、巴氏热杀菌和冷藏销售。法国法规规定Sous Vide 包装的热处理工艺要求，加热到中心温度65℃和巴氏杀菌值为100的食品货架期为21天，加热到中心温度70℃和巴氏杀菌值为1000的食品货架期为42天，销售温度低于3℃。法国的Sous Vide 包装生产由政府卫生管理部门监管，每个生产商必需按指令管理生产和确保安全。1988年26家生产方便餐私人公司组成的SYNAFAP贸易协会制订Sous Vide 包装生产的指导方针，保证产品在整个销售期间的安全和质量。1988年Sous Vide 包装生产了11300吨供应全国的旅馆/餐馆/机关食堂和5700吨供零售，比1987年增长25%。1988年Sous Vide 包装占法国大卖场和超市冷藏食品的15%以上，每份包装价格为4-6美元。约35%Sous Vide 包装为个人购买，1988年已有5%进入到法国家庭。英国和其他欧洲国家的旅馆/餐馆/机关食堂采用Sous Vide 包装或加热-冷却包装。加热-冷却包装与Sous Vide 包装不同点是蒸煮和巴氏杀菌后包装，冷却后包装内自然形成部分真空，通常包装汤料和调味料产品。

（3）德国  在1980-1990年德国与北欧反对塑料包装尤其是聚氯乙烯基的包装材料带来环境污染使气调包装的应用受到抵制，在改用聚酯和聚乙烯基的包装材料和使用后回收再循环制度后气调包装开始应用于方便餐、比萨和鲜切蔬菜。

（4）意大利  零售连锁链规模小和新鲜食品不包装销售是气调包装应用受到限制的主要因素。1980年后开始对气调包装再感兴趣，主要用于熟食制品和馅饼。目前估计约有10%腌肉和72%馅饼（1992年产量约50000吨）应用气调包装。馅饼包装形式分为三类：垂直式自动成型充填包装机生产的枕式包装占市场12%；自动热成型包装机生产的盒式包装占市场85%；裹包包装占市场3%。从长远看，意大利气调包装的发展受到天气热不利于冷藏食品销售和缺少大型集中生产配送中心的根本限制。

（5）其他国家  荷兰和比利时气调包装开始应用于蔬菜和沙拉的包装，新鲜肉类通常以不包装形式零售。挪威气调包装应用于整个的生菜和新鲜鱼。

包装产品展示：