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1、第九章 食品的气调保鲜,Introduction Development of MAP,Packaging techniques based on altered gas conditions have a long historyBeginning of the 19th century:fruit placed in closed containers did not ripenEnd of 19th century:First patentuse of a CO2/CO mixture to extend the shelf life of meatCommercial storage
2、under altered gas conditions was undertaken in England in 1929apples were stored in 10%CO2 and ambient O2.,The first commercial application of MAP took place in 1974when the technique was used for meatThe use of modified atmosphere(MA)for storage and packaging has increased steadily over the yearsMA
3、 Strongly extend postharvest life&maintain qualityBiggest growth in use:fresh fruits and vegetablesApplication size ranges:Bulk storage packages(red currants)transport packages(bananas,strawberries)consumer packages(apples,broccoli),气调保鲜包装技术就是通过改善食品包装内的气体组成，使食品处在不同于空气组成的环境中，从而延长食品保藏期的包装技术。,第一节 食品气调保
4、鲜包装技术,1.气调保藏的基本原理2.气调保藏的分类3.气调保藏的特点,1.气调保藏的基本原理,在一定的封闭体系内，通过各种调节方式得到的不同于正常大气组成（或浓度）的调节气体，以此来抑制引起食品品质劣变的生理生化过程或抑制食品中微生物生繁殖（新鲜果蔬的呼吸和蒸发、食品成分的氧化或褐变作用、微生物的生长繁殖等），从而达到延长食品保鲜或保藏期的目的。,2.气调保藏的分类,根据气体调节原理，气调贮藏可分为CA（Controlled Atmosphere，人工气调）和MA（Modified Atmosphere，自发气调）。CA指在贮藏期间，气体的浓度一直控制在某一恒定的值或范围内，所采用的包装方式
5、称为CAP；MA指用改良的气体建立气调系统，在以后贮藏期间不再调整，所采用的包装方式称为MAP。,国际上将通过改变包装袋内的气氛使食品处在与空气组成（78.8、20.96、0.03）不同的气氛环境中而延长保藏期的包装，归属为同一类型的包装技术，称为CAP/MAP包装技术。真空包装（Vacuum Packaging，VP）真空贴体包装（Vacuum Skin Packaging，VSP）气体吸附剂包装、控制气氛包装（Controlled Atmosphere Packaging，CAP）改善气氛包装（Modified Atmosphere Packaging，MAP）,想要控制食品的贮藏环境，就
6、必须将食品封闭在一定的空间内。空间大小视贮藏量而定，有气调库、气调车、气调垛、气调袋（CAP或MAP）、涂膜保鲜等。,3.气调保藏的特点,气调保藏最大特点是能够对新鲜果蔬等进行保鲜，延缓果蔬产品的衰老过程。通过如下四个方面达成：降低呼吸强度；降低产品对于乙烯作用的敏感性；延缓叶绿素的寿命；减慢果胶的变化。,空气中的O2和CO2对果蔬呼吸作用、成熟和衰老影响很大。降低O2浓度可以降低呼吸强度，浓度低于5%时呼吸明显受抑制。但O2过少会产生无氧呼吸，时间长会导致果蔬的生理病害即缺氧障碍。不同种类果蔬具有不同的O2临界浓度。增高CO2浓度也可抑制呼吸，但浓度过高会产生无氧呼吸造成CO2中毒。其危害比
7、缺氧障碍更严重。多数果蔬合适的CO2浓度为15%。低O2高CO2处理可延长某些果蔬的休眠期。,减轻一定的贮藏性生理病害-冷害 果蔬的冷害是果蔬组织在冷害温度下积累乙醛、醇等有毒物质所致。通过适当的气调手段（如减压贮藏），可以从果蔬组织中排除这些物质，从而减轻冷害。抑制微生物的作用防治虫害抑制或延缓其它影响食品品质下降的不良化学变化,b.Effect on pathogenic microorganisms,High levels of CO2 inhibit Staphylococcus aureusSalmonella spp.E.coli Inhibition increases as t
8、emperature decreases,a.Effect on spoilage micros,CO2 in excess of 5%inhibit the growth of most food spoilage bacteriaG-bacteria are more sensitive to CO2 than G+bacteria ExamplesPseudomonads&AcinetobacterMicrococcus and BacillusLAB:very resistant to CO2Mould sensitive to high levels of CO2Anaerobic
9、atmosphere must be used with extreme caution,第二节 气调保鲜条件与管理,1.气体成分对食品保藏的影响2.气调保藏的工艺条件3.气调及气调保藏的方法,1.气体成分对食品保藏的影响,为了正确掌握气调时各气体成分的适当比例，首先必须理解各气体成分对食品生理生化的影响。,Gaseous Composition of Air,Gas Mixtures,three types of gas mixtures used in modified atmosphere packagingInert blanketing N2Semi-reactive blanket
10、ing CO2/N2 or O2/CO2/N2Fully-reactive blanketing CO2 or CO2/O2,氮气,氮气是化学性质不活泼的惰性气体，大气中含量约占78。它对于生物呼吸及其他生理作用无直接关系，只是作为置换、填充气体使用。,氧气氧气约占大气成分的21。一切动植物都要依赖氧气进行呼吸作用以维持生命活动。动物在氧气不足时生命就不能维持；而植物可以随着含氧量的降低而相应减少自身的呼吸量，仍能维持生命活动。低氧量的限度视果蔬种类、成熟度及贮藏温度而不同，一般为25。,对果蔬类产品，氧浓度低于正常大气水平，可能产生下列效应：降低呼吸强度和基质氧化损耗、延缓成熟过程，从而延长
11、果蔬的商品寿命、抑制叶绿素降解、减少乙烯产生、降低抗坏血酸损失、改变不饱和脂肪酸比例、延缓不溶性果胶物质减少速度。,对新鲜肉、禽、鱼类产品来说：低氧浓度或不含氧可抑制氧化性变质、可抑制需氧微生物的生长，但出会使含肌红蛋白的产品失去鲜红的色泽。对于含肌红蛋白的生鲜产品，常将环境气体的氧含量提高到80；而对不含肌红蛋白的动物产品（或含肌红蛋白但经热处理过），则尽量降低氧含量，如用纯氮充气包装处理过的瘦肉。,对于以抑制真菌为目的的气调处理，则氧含量须降低到1以下才有效。一般来说，果蔬在贮藏中应尽可能降低气体成分中的氧气分压，但如果氧气浓度降得过低，体内有机物就不能形成好气性分解，从而会引起有害于品质
12、的厌氧发酵，如肉毒杆菌的生长。所以，当降低氧气的浓度时，应以不致于造成厌氧性呼吸障碍为度。,二氧化碳 CO2约占空气的0.03。植物利用光合作用将其合成为碳水化合物等。环境中CO2浓度增加，果蔬生命活动便被抑制。CO2含量达210时，呼吸量下降，呼吸基质有机酸的消耗也受到抑制。有机酸含量对品质有直接影响，从而CO2对生命活动的抑制效果重大。贮藏环境中O2降低和CO2提高都可以抑制成熟度的进展而延长贮藏时间。,CO2抑菌机理,1、CO2穿透细菌的细胞，使细胞内的pH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
13、，它的性质发生变化和某种功能被抑制。,CO2抑菌的选择性,霉菌、无色杆菌等需氧菌对CO2高度敏感而被抑制；相对而言，酵母菌对CO2有阻抗性或不敏感，CO2对酵母菌的抑制作用不大；乳酸菌等厌氧菌对CO2阻抗性较强或不敏感，CO2无抑制作用。,影响CO2抑菌作用的因素,CO2浓度与压力 在大气压力时，CO2分压越大，抑菌作用越高。在大气压力以上，绝对压力升高，抑菌作用增加。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抑菌作用增加，主要是低温使CO2更易溶解于含水分的食品。,肉类、鱼类产品,提高CO2浓度也能抑制腐败微生物的生长，而且随着浓度进一步提高，抑制作用会增强
14、。具体使用浓度决定于产品的品种、初始含菌量、贮藏温度、其他气体含量以及要求的保鲜期限。一般来说，要使CO2在气调保鲜中发挥抑菌作用，其浓度必须控制在20以上。,对于果蔬,提高环境中CO2浓度可降低成熟反应（蛋白质、色素合成）的速度，抑制微生物和某些酶（如细胞色素氧化酶）的活动，抑制叶绿素的分解，改变各种糖的比例，从而可以良好地保持新鲜果蔬的品质。但如果CO2浓度太高，将会造成呼吸障碍，反而缩短贮藏时间。各种果蔬的最适CO2浓度有所差异，一般水果为23，蔬菜为2.55.5，同时也受氧气浓度和环境温度的影响。,氧气浓度过低或二氧化碳浓度过高可能会引起果蔬的异常代谢，从而使组织受到伤害。例如：果肉褐
15、变、组织解体和积累某些有毒害性的有机酸。,果蔬，特别是果实在成熟时和受伤害后，会产生较多的乙烯 微量乙烯（1mg/kg）对果蔬的呼吸就会产生影响，乙烯还会促进叶绿素的分解。研究表明，它对香蕉、柑桔等有色果实的着色和促进果实的成熟、提高品质均有益 但乙烯对果蒂部分分离层的形成有促进作用，往往会造成蒂落后的褐斑，而有损外观。,乙烯和臭氧,乙烯等低分子不饱和碳氢化合物含量的过分积累，会造成过熟，从而有损果蔬的品质但当乙烯被氧化成氧化乙烯时，对果蔬的成熟则有抑制作用臭氧可使乙烯氧化成为氧化乙烯，这样就能防止果蔬过熟，从而保持良好的新鲜度。,2.气调保藏的工艺条气体比例：,果蔬气调保藏时必要的气体成分比
16、例随果蔬的品种、产地、栽培条件、收获时期、贮藏时间等的不同而有所差异。苹果同样在低温下气调贮藏，开始的第一个月以氧3、CO22.5、温度3.3为好，以后则以CO2浓度增加到5为佳因此在实际操作中要根据具体情况加以适当调节。,Recommended gas mixtures of MAP,温度：果蔬在气调贮藏中，为了获得更理想的效果和延长保藏期，贮藏温度应尽可能低些，但以不致出现低温障碍和冻结为度，这样其保藏时间较普通低温保藏可以延长近1倍以上。温度对高浓度CO2条件下的新鲜动物产品的气调效应（抑制微生物的效应）无显著影响。温度的下限，应以不影响这类产品以“新鲜状态”的质地出现在货架上为度。,相
17、对湿度：在气调贮藏中，为了防止果蔬表面的干枯及重量损失，根据品种不同，须保持一定的相对湿度（一般为8595）。水果为9093%，蔬菜为9095%。肉、禽、鱼类产品，一般采用的MAP气调技术，所以一般没有对于调节气体相对湿度进行专门控制要求。,气调贮藏应用于其他食品方面时也能获得良好的效果如肉类气调保藏试验表明牛肉、猪肉在100 N2、37时效果最佳谷物贮藏中，O2浓度降至2以下、CO2降至2以下、CO2浓度增加到40以上时，害虫便逐渐死亡当100N2置换谷堆中的空气后，害虫在48h后迅速死亡。,3.气调及气调保藏的方法,气调方法 气调的方法较多，但总的来说，其原理都是基于降低含氧量，提高CO2
18、或N2的浓度，并根据贮藏物的不同要求，使气体成分保持在所希望的状况。,自然气调法对于果蔬等呼吸强度大的食品，一般采用自然降氧的方法进行气调。在密闭性好的贮藏环境中，果蔬呼吸作用使氧气降低、CO2增加，当其含量变化达到所希望的浓度后，便设法将过剩的CO2排除，另外再通入部分新鲜空气以补充不足的氧气。,具体措施上，有利用密闭性好的低温库或简易的塑料贮藏袋，配备限制性的空气渗透装置（如硅橡胶薄膜窗）加以实现。此法简便，但缺点是库内的乙烯等微量气体成分的积累难以控制；利用自然气调达到所需要求，历时较长。,另有利用化学药品（碱）与CO2相作用而吸收过量CO2的方法。反应装置有湿式和干式两种。湿式：利用N
19、aOH等氢氧化物和乙醇胺等的水溶液，将库内的空气通过该溶液脱除CO2后再置入库内；或将库内空气导入贮气罐利用含CO2吸收剂的溶液进行喷雾，然后再将其送回库内。干式是将库内空气循环地通过消石灰的填充层装置，而使CO2脱除。,置换气调法人工空气置换的方法主要有：利用燃烧液化丙烷等消除空气中的O2和提高CO2浓度，再经冷却后通入库内；利用空气直接置换的办法，即部分或全部置换进氮气或CO2。该法可在短时间内达到库内低氧或绝氧的状态。,结合食品包装，根据不同食品进行适当的空气置换，以实现简单的气调贮藏。主要方法有 CO2置换包装；氮气置换包装；氧气吸收剂封入包装等。,常用气调方法,气调冷藏库,气调冷藏是
20、以冷藏库为封闭体，主要用于大宗新鲜果蔬长期贮藏的大型气调贮藏系统。由于贮藏量大，所以一般自动化程度要求较高。一般气调冷藏库主要由库房、制冷系统、气体发生系统、气体净化系统、压力平衡装置等组成。,塑料薄膜帐气调法,利用塑料薄膜对O2和CO2渗透性不同和对水透过率低的原理来抑制果蔬在贮藏过程中的呼吸作用和蒸发作用。塑料薄膜一般选用0.12mm厚的无毒聚氯乙烯薄膜或0.9740.2mm厚的聚乙烯塑料薄膜。,由于塑料薄膜对气体具有选择性渗透，可使袋内的气体成分自然地形成气调贮藏状态，从而推迟果蔬营养物质的消耗和延缓衰老。对于需要快速降氧气的塑料帐，封帐后用机械降氧气机快速实现气凋条件。但由于果蔬呼吸作
21、用仍然存在，帐内二氧化碳浓度会不断升高，应定期用专门仪器进行气体检测，以便及时调整气体成分的配比。,硅窗气调法：根据不同的果蔬及贮藏的温湿条件选择面积不同的硅橡胶织物膜热合于用聚乙烯或聚氯乙烯制成的贮藏帐上，作为气体交换的窗口，简称硅窗。硅胶膜对氧气和二氧化碳有良好透气性和适当的透气比，可以用来调节果蔬贮藏环境的气体成分，达到控制呼吸作用的目的。选用合适的硅窗面积制作的塑料帐，其气体成分可自动衡定在氧气含量34%，二氧化碳含量34。,燃烧降氧气调法：用催化燃烧降氧机以汽油、石油液化气等与从贮藏环境中(库内)抽出的高氧气体混合进行催化燃烧反应，反应后无氧气体再返回气调库内，如此循环，直到把库内气
22、体含氧量降到要求值。这种燃烧方法及果蔬的呼吸作用会使库内二氧化碳浓度升高，这时可以配合采用二氧化碳脱除机降低二氧化碳浓度。,充氮气降氧气调法：从气调库内用真空泵抽除富氧的空气，然后充入氮气，这两个抽气、充气过程交替进行，以使库内氧气含量降到要求值。所用氮气的来源一般有两种：一种用液氮钢瓶充氮；另一种用碳分子筛制氮机充氮，基中第二种方法一般用于大型的气调库。,减压保藏法,减压贮藏也称低压贮藏或真空贮藏等，是气调冷藏的发展。减压贮藏是将产品保持在低压、低温的环境下，并不断补给饱和湿度空气，以延长果蔬保藏期的一种气调保藏法，一般比常规冷藏延长几倍。技术特点：能精确得到低氧环境；促进产品组织内不良气体
23、的挥发；系统相对湿度高；诸因素的协同作用（气压、温度、湿度、空气的变化速率）,减压保藏系统主要由气密贮藏室、真空容器、冷却装置、加湿装置、真空泵和压力控制装置等组成。,充气保鲜袋：近年来，国外食品充气包装发展迅速，气调包装改变了食品包装中的气体环境，消除和减少了食品的损害因素。它与直接在空气中包装食品相比，货架寿命可延长24倍。,要选用一台合适的包装机(目前推广使用的有补偿式真空包装机和吹气式两类)；选用保护膜；要选用合适的气体，一般是一种或数种混合气体。目前常用的有氮气、氧气，如氮气属惰性气体，无味，主要用于防止色素、调味品、脂肪酸的氧化，但它没有直接抑制细菌、真菌的作用。,食品充气包装必备
24、条件：,气调的缺点,Capital cost of gas packaging machineryCost of gases and packaging materialsCost of analytical equipment to ensure that correct gas mixtures are being usedCost of quality assurance systems to prevent the distribution of leakers,Disadvantages of MAP(cont.),Increased pack volume which will a
25、dversely affect transport costs and retail display spacePotential growth of foodborne pathogens due to temperature abuse by retailers and consumers,第三节 气调保鲜包装应用实例,1.新鲜果蔬气调包装2.新鲜肉类气调包装3.新鲜水产品气调包装4.加工产品食品气调包装,Fresh fruit and vegetables,Fresh or minimally processed products have shorter shelf life unde
26、r MAP than more fully processed product Controlled atmosphere storage(CAS)MAP Tropical fruits are not suitable for CASShelf life of fruits vegetablesExample:The shelf life of mixed vegetable salad was extend from 10 days to two or three more weeks,Fresh meat,Major gases:CO2 and N2Low levels of O2 re
27、quired for meat24 weeks or more at 3CExamples:Beef,pork,lamb,chicken,and rabbit,Fish,Most perishable among fresh commoditiesShorter rigor mortisMicrobial contaminationFish lipids unsaturated Commercial application of fish in MAP lagPracticeHigher CO2 concentration(25-100%)Lower storage temperature(0
28、C)Dipping fish fillets in solutions of acids,antioxidants,Fully Processed Products,English-style crumpets(60%CO2 and 40%N2),room temperature:more than one monthMeat sandwiches(60%CO2 and 40%N2),refrigerated temperature:30 days Cheese:30%CO2 and 70%N2Yogurt and sour cream:Flushing the headspace,Intermediate moisture foods and dried products,normally quite shelf stable benefit from MAP if their storage problems are aerobic spoilage and/or oxidative chemical reactions Examplesdried fruits or vegetablesbeef or pork jerky,The End,
