顶空和气调包装的定义

食物有许多营养价值都与新鲜度密切相关，因此包装的重点正从简单地延长货架期演变为要同时保持食品质量，让新鲜度与安全度成为优先级别的重点。而当出售不经加工的新鲜食物时，这一点变得更加重要。气调包装可以减缓食品质量恶化的过程，这也是气调包装销售额不断增长的原因。

当购买到密封包装的产品时，包装内会存有一些空间，这部分空间被通常称为顶空。气调包装的顶空气体由氧气、二氧化碳和氮气三种气体的不同组合而成，其比例不同于外部的自然空气，是经过科学实验得出的可实施的保鲜混合气体。

气体的体积和成分在气调应用中都至关重要，了解每种食品的具体气调要求是设计和选择包装材料的必要条件，为此考虑影响气调的所有因素也是至关重要的。

影响顶空和气调包装的因素

顶空气体是动态的，会因许多因素而变化：

包装

影响顶空和气调包装的主要因素是包装材料的渗透性，甚至塑料聚合物也是可渗透的。然而因扩散速率不同，聚合物能让二氧化碳扩散比氧气多 3 - 7 倍。二氧化碳从包装中移出是维护气调有效性的最大挑战之一。当顶空内的氧气水平降低时，已知大气中的氧气也会浸入到包装中。

产品与顶空的比例

顶空的量也会影响产品质量，尤其是肉制品。对于猪肉和牛肉，气体顶空与肉的比例不应低于 2：3，否则质量会受到影响。较高的顶空对牛肉没有区别，但会影响猪肉；因此包装尺寸不宜过大。

气体的溶解度

气体会凝结并溶解到包装食品中，导致体积减少，这是肌肉食物的主要问题之一，像鱼就会存在这种问题。

呼吸速率

新鲜农产品采摘后仍能持续呼吸，呼吸速率取决于氧气的可用性。由于呼吸作用，二氧化碳浓度将增加，并产生热量。此外生理和外部因素的结合会导致同一产品不同批次的呼吸速率相差 10%。

外部温度

温度影响新鲜农产品的呼吸速率，温度直接影响食物的质量和微生物的生长，包装材料的气体传输和气体的溶解也取决于温度。即使在气调应用中，也得是较低的温度才能维持理想的保鲜状态，并且在产品的搬运、运输和储存过程中要全程得到冷链控制。稳态气体浓度只有在特殊条件下才有可能，特别是这些呼吸产品。波动或更高的温度会导致厌氧呼吸，产生不良的味道和乙醇。

相对湿度

相对低湿度或波动会导致水分流失。在包装内，水蒸气没有办法逸出，这可能会导致冷凝并产生雾状条件。如果温度下降到露点以下，水蒸气就会液化，促发微生物生长。

光照

产品对光的反应取决于包装材料、食品和光的质量。在光饱和的条件下，多叶蔬菜会进行光合作用，造成进一步的并发症。因此绿色蔬菜在二氧化碳含量高的黑暗中储存效果好，但由于高二氧化碳和低氧气会导致厌氧呼吸，保持平衡对监测很重要。牛肉和火腿由于脂质的光氧化而受到光的负面影响。

运输时间

为了计算顶空和气调包装的体积，必须考虑运输距离，以补偿通过可渗透包装和溶解的气体损失。

不同食物的顶空和气调包装重要性

各种易腐物品，如新鲜农产品、乳制品、海鲜和肉制品，都受益于气调技术，不过每种食物的气调实操都会有所不同。不同的食物规定了不同水平的氧气和二氧化碳浓度，高浓度的二氧化碳被用作抗菌措施来保存所有食物。

新鲜农产品

在新鲜农产品中，由于果蔬是会呼吸的产品，所以即使采摘后有多生理过程仍在发生：

• 高阻隔性材料导致产品质量下降

• 乙烯的产生最终会导致成熟、过度成熟，并最终导致衰老

• 物理损伤也会损害新鲜农产品。

这三个生理过程可以同时发生，由于乙烯的产生，呼吸速率会上升，而乙烯又是在果实成熟过程中产生的，或者是对物理损伤和其他压力的反应。结果颜色和香味都会发生变化。

为了降低呼吸速率，气调包装中的氧气水平要比大气中的低，二氧化碳水平比大气中的高，这也控制了乙烯和微生物的作用。然而即使在高二氧化碳环境下，也不可能控制所有的微生物感染，因为许多微生物也会在厌氧条件下生长。如果在正确的平衡和限制下使用二氧化碳和氧气，颜色、气味都会得到理想状态。但要注意确保氧气水平不会下降，防止产生厌氧条件下的发酵和fubai。

肉

顶空分配适当的气调包装可以在不添加化学食品添加剂的情况下延长货架期。将与包装形式、肉类脂肪含量、外部温度以及微生物菌群和负荷相互作用，宰后水分活度和非蛋白质的数量将反过来决定微生物的活性。

肉制品的质量由它们的颜色、保水性、脂肪成分和微生物活性决定。消费者更喜欢肉的红色。包装中的氧气浓度决定了肉品中肌红蛋白的氧化状态和产品的微生物保质期。传统上对于鲜肉，需要氧浓度大于 70% 才能产生较为理想的鲜红色。但存在氧气就足以使肉中的需氧fubai菌群生长，所以在气体混合物中加入 20-30% 的二氧化碳可以延缓它们的生长。

气调技术已被用于将家禽产品的货架期延长一倍。它用于控制微生物的活动，应用 40 - 100% 的高二氧化碳水平与氮气结合使用，不过厌氧菌会产生粘液和不良气味。

海鲜

在海鲜产品中，由于脂质氧化、微生物fubai和酶活性，质量会下降。微生物降解会影响风味、质地和外观。由于高水分含量、气体成分和氯化钠等添加剂，海鲜*的fubai菌大量繁殖。海鲜*的fubai菌会导致不良风味、货架期变短并产生三甲胺，鱼腥味就这么来的。

气调包装可以减少海鲜*的fubai菌生长，避免腥味，还可以限制脂质氧化。低脂肪鱼类、扇贝，推荐使用  40% 二氧化碳 + 30% 氮气 + 30% 氧气；鲑鱼、鳟鱼、烟熏海鲜制品，推荐使用 40% 二氧化碳+60% 氮气。

高水平的二氧化碳通过溶解在鱼肌肉中形成碳酸来降低酸碱度。二氧化碳被添加到包装中，以保持适当的气调条件，但碳酸会使蛋白质变性致损。另一个风险是厌氧菌引起的肉毒中毒，这只能通过将气调包装的鱼冷藏在 3.5℃ 以下来解决。

顶空分析的应用

通过气调技术改善食品供应和质量，加上包装变化带来的挑战，使得顶空和气调分析在研究和工业中都很重要。

确保食品质量

目前正在进行广泛的研究，以检查不同气调包装条件下新鲜和鲜切食品中的微生物活性。

包装和质量控制

在工业中，顶空和气调分析在包装过程中至关重要，在运输和储存过程中也是质量控制的关键。

处理

在顶空创造理想的气调条件不仅仅局限于包装，还可以应用于收获后的预处理。热处理被广泛用于降低呼吸速率、微生物感染和低温伤害。

埃幸关于气调包装应用过程中的建议：确定合适的大气条件和设计包装的研究依赖于将顶空中的气体、温度、相对湿度和储存时间的各种组合进行比较。以下几种测试方式是气调质量控制中常见方案：

① 便携式顶空分析

② 台式顶空分析

③ 在线顶空分析

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