食品保藏原理第五章食品的气调保藏

食品保藏原理第五章食品的气调保藏

第一节食品气调的发展 气调保藏定义：气调保藏是指用阻气性材料将食品密封于一个改变了气体成分的环境中，通常是增加CO2的浓度，降低O2浓度以及根据需求调节其他气体成分，从而抑制腐败微生物的生长繁殖及生化活性，达到延长食品货架期的目的。

第一节食品气调的发展 1851年，现代制冷之父澳大利亚的詹姆斯.哈里森设计并制造了世界上第一台制冷压缩机及其辅助设备，并用于果蔬保鲜，被认为是果蔬保鲜史上的第一次革命。其真正摆脱了利用自然冷源保鲜果蔬造成的季节性和地区性的限制，大大提高了贮藏温度控制的精确性，扩大了低温保鲜果蔬的地理和季节应用范围，改善了果蔬保鲜质量，并延长了贮藏期限，随之在商业上得到大量地应用

第一节食品气调的发展 在控制低温的基础上，降低空气中的O2浓度，提高空气中的CO2浓度，在很大程度上比单纯冷藏能更进一步地降低果蔬的呼吸代谢，且比冷藏延长贮藏期1倍以上。英国的基德和韦斯特于1920年正式提出气调贮藏理论。1928年应用该理论在英国建造了世界上第一座气调库贮藏苹果在商业上取得成功。这被认为是果蔬保鲜史上第二次革命。

第一节食品气调的发展 1957年，Workman和Hummel等同时发现，一些果蔬在冷藏的基础上再加上降低气压的条件，与常规气调相比可明显地延长其贮藏寿命。1966年，美国的Burg等人提出了完整的减压贮藏理论和技术。此后，在许多国家相继开了广泛的研究，试验范围也从最先试用的苹果迅速扩大到其它品种的果蔬；1975年起美国开始有供商业用的减压贮藏设备。

第一节食品气调的发展 食品气调保藏的特点：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。

第一节食品气调的发展 气调保藏最大特点是能够对新鲜果蔬等进行保鲜降低呼吸强度；降低氧气和提高二氧化碳浓度，能降低果蔬地呼吸强度并推迟其呼吸高峰期的出现。氧气浓度必须降低到7％以下浓度时才对呼吸强度有抑制作用，但不宜低于2％，否则易出现厌氧呼吸。二氧化碳对呼吸的抑制作用是浓度越高，抑制作用越强。

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。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。其危害比缺氧障碍更严重。多数果蔬合适的CO2浓度为1～5%。低O2高CO2处理可延长某些果蔬的休眠期。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。其危害比缺氧障碍更严重。多数果蔬合适的CO2浓度为1～5%。低O2高CO2处理可延长某些果蔬的休眠期。

第一节食品气调的发展 气调保藏最大特点是能够对新鲜果蔬等进行保鲜降低产品对于乙烯作用的敏感性；乙烯是植物的一种生长激素，能促进果实的生长和成熟，并能大大加快产品的后熟和衰老的过程。高浓度的二氧化碳可抑制乙烯的形成，延缓了乙烯对果蔬成熟的促进作用，而且还可干扰芳香类物质的挥发。

食品气调保藏的特点： 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。

食品气调保藏的特点： 抑制微生物的作用好气性微生物在低氧环境下，其生长繁殖就受到抑制。氧气的浓度还和某些果蔬的病害发展有关高浓度的二氧化碳也能较强地抑制果蔬地某些微生物生长繁殖。

食品气调保藏的特点： 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

第二节食品气调保藏原理 一、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的生长繁殖（新鲜果蔬的呼吸和蒸发、食品成分的氧化或褐变、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

二、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 ，人工气调贮藏）和MA（Modified Atmosphere ，自发气调贮藏）。 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。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。

包括：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）以及改善气氛包装（Modified Atmosphere Packaging，MAP）

想要控制食品的贮藏环境，就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。想要控制食品的贮藏环境，就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。

第二节食品气调保藏原理 MA储藏成本低，操作简单，但达到设定氧气和二氧化碳浓度水平所需的时间较长，操作上较难维持要求的氧气和二氧化碳浓度，因而储藏效果不佳。MA储藏的方法多种多样，在我国多用塑料袋进行储藏，如蒜薹简易气调储藏，而硅橡胶窗储藏也属于MA储藏。二、气调保藏的分类自发气调储藏（MA储藏） MA储藏指的是利用储藏对象—水果、蔬菜自身的呼吸作用降低储藏环境中的氧气浓度，同时提高二氧化碳浓度的一种气调储藏方法。正常大气中氧含量为20.9％,二氧化碳含量为0.03％,理论上，有氧呼吸过程中消耗1％的氧气即可产生1％二氧化碳，而氮气则保持不变，即O2+CO2=21%

仅控制储藏环境中的某一种气体如氧气、二氧化碳或一氧化碳等，而对其他气体不加调节。仅控制储藏环境中的某一种气体如氧气、二氧化碳或一氧化碳等，而对其他气体不加调节。双指标CA储藏指的是对常规气调成分的氧气和二氧化碳两种气体（也可能是其他两种气体成分）均加以调节和控制的一种气调储藏方法二、气调保藏的分类人工气调储藏（CA储藏） CA储藏指的是根据产品的需要和人的意愿调节储藏环境中各气体成分的浓度并保持稳定的一种气调储藏方法。单指标CA储藏双指标CA储藏多指标CA储藏变指标CA储藏多指标CA储藏不仅控制储藏环境中的氧气和二氧化碳，同时还对其他与储藏效果有关的气体成分如乙烯、一氧化碳等进行调节。变指标CA储藏是指在贮藏过程中，贮藏环境中气体浓度指标根据需要，从一个指标变为另一个指标。

氧敏感食品，包装的气调气氛，抽真空后充入氮气可进一步降低包装内残氧含量，即充氮包装，比真空包装取得更好的效果。 三、气体成分对食品保藏的影响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。抑制食品本身和微生物的呼吸并作为充填气体，保持包装完好外形。不同食品的气调保鲜要求，在应用食品气调包装技术时，要根据产品的不同保藏特性来选择合适的气调气氛。

氧气氧气约占大气成分的21％。一切动植物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2～5％。

氧气氧浓度低于正常大气水平，可能产生下列效应对果蔬类产品降低呼吸强度和基质氧化损耗、延缓成熟过程，从而延长果蔬的商品寿命、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。

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。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。

对新鲜肉、禽、鱼类产品 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。因此，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。

二氧化碳 CO2约占空气的0.03％。环境中CO2浓度增加，果蔬生命活动便被抑制。CO2含量达2～10％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 ★ 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； ★脱羟基酶被富集的CO2所抑制； ★存在非脱羟基酶的某种酶被CO2所抑制； ★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。

对于肉类、鱼类产品 提高CO2浓度也能抑制腐败微生物的生长，随着浓度进一步提高，抑制作用增强。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。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。

蛋白质、色素合成 • 对于果蔬提高CO2浓度可降低成熟反应的速度，抑制微生物和某些酶的活动，抑制叶绿素的分解，改变各种糖的比例，从而良好地保持果蔬的品质。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2～3％，蔬菜为2.5～5.5％,同时也受氧气浓度和环境温度的影响。

☆ 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。

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。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。乙烯和臭氧乙烯果蔬在成熟时和受伤害后，会产生较多的乙烯。微量乙烯对果蔬的呼吸就会产生影响，乙烯还会促进叶绿素的分解。乙烯的过分积累，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

气体调节与机械冷藏相结合，可同时控制温度、湿度、气体成分等贮藏因素，是当代最先进、最有前途的贮藏技术。但有些产品对气调反应不佳，过低O2浓度和过高的CO2的浓度，会引起低O2伤害或CO2伤害，不同种、不同品种的新鲜果蔬产品要求不同的O2和CO2配比，应单独贮存而需增加库房。

四、食品气调保藏的工艺条件 气体比例这里所讲的气体，主要指对果蔬影响最大的氧气和二氧化碳。果蔬后熟速度的快慢，与贮藏环境中的气体成分关系很大。氧气浓度越高呼吸作用越强，降低贮藏环境中的氧气浓度，可以延缓组织的衰老，相对提高果肉硬度和含酸量。二氧化碳气体对果蔬的后熟具有多种效应，它可降低呼吸代谢速度、延缓后熟进程、减少病害发生、增加贮藏寿命。

气体比例 果蔬气调保藏时必要的气体成分比例随果蔬的品种、产地、栽培条件、收获时期、贮藏时间等的不同而有所差异。如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。

四、食品气调保藏的工艺条件 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无显著影响。温度下限，应以不影响产品以“新鲜状态”的质地出现在货架上为度。

四、食品气调保藏的工艺条件 相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。水果为90～93%，蔬菜为90～95%。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。

四、食品气调保藏的工艺条件 不同的储藏产品都有各自最佳的储藏条件组合，但这种最佳组合不是一成不变的。当某一条件因素发生改变时，可通过调整另外别的因素而弥补由这一因素的改变所造成的不良影响。因此，同一储藏产品在不同条件下或不同地区，会有不同的储藏条件组合，才会有较理想的保藏效果。

四、食品气调保藏的工艺条件 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、3～7℃时效果最佳。谷物贮藏中，O2浓度降至2％以下、CO2浓度增加到40％以上时，害虫便逐渐死亡。当100％N2置换谷堆中的空气后，害虫在48h后迅速死亡。

第三节食品气调方法 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。

该法颇为简单，缺点是降氧速度慢，乙烯等微量气体成分的积累难以控制。 一、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。

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。 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二、置换气调法人工空气置换空气直接置换根据不同食品对象进行的空气置换二氧化碳置换包装氮气置换包装氧气吸收剂封入包装 30-60%的CO2可以抑制霉菌生长防止食品氧化容器内O2浓度必须低于2% 一般2h内，O2浓度就可以至0.1%以下

三、常用气调方法 塑料薄膜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0.974～0.2mm厚的聚乙烯塑料薄膜。

由于果蔬呼吸作用仍然存在，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。由于果蔬呼吸作用仍然存在，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。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。

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。硅橡胶薄膜对CO2的透过率是同厚度乙烯膜的200-300倍，是聚氯乙烯膜的20000倍；同时，硅橡胶膜对气体具有选择性透过性。

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3％～4%，二氧化碳含量3％～4％。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3％～4%，二氧化碳含量3％～4％。

食品外表形成了一个保护层，能减少水分蒸发、阻碍氧气进入，可以防氧化、减弱呼吸作用，还可防止微生物的侵害食品外表形成了一个保护层，能减少水分蒸发、阻碍氧气进入，可以防氧化、减弱呼吸作用，还可防止微生物的侵害涂膜气调法食品涂膜是将成膜物质事先溶解后，以适当方式涂敷于食品表面，经干燥处理后，食品的表面便被覆一层极薄的涂层，故又称为液体包装。

☆涂膜方法 将一定量的成膜剂、防腐剂等物，按配比加水或以其他方式溶解，将需涂膜的食品浸入涂膜液中，均匀浸附上膜液，迅速取出风干或晾干，也可用喷涂等方式涂膜。关键是根据不同保鲜对象选用合适的涂膜材料、成膜的厚度也不能过薄或有缺损，达不到气调的目的；过厚氧气不能进入，造成无氧呼吸。

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。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。催化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，直到把库内气体含氧量降到要求值。

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，其中第二种方法一般用于大型的气调库。 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。

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