国内新鲜食品气调包装技术研究现状_宋程
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3 包装材料的性质
气调包装材料品种众多，有聚烯烃类、乙烯基 聚合物、聚酯等。目前气调包装采用的包装材料 主要有低密度聚乙烯（ LDPE） 和聚丙烯（ PP） 等。 国内有一些学者进行过有关 LDPE 透 气 性 的 研 究。张长峰 等 提 出 了 一 种 更 接 近 气 调 包 装 下 LDPE 材料透气系数测算的新方法［27］，该法是在 5、10、15、20、25℃ 下，通过把试验数据带入数学模 型，来测算材料的透气系数。随后利用该系数，使 用计算机迭代模拟出的了气体浓度的变化趋势， 56
（ 1） 基 于 酶 动 力 理 论 的 果 蔬 呼 吸 模 型。 1991 年，Lee 等以酶理论为基础［5］，认为可以用 Michaelies-Menten 式（ 米 式） 方 程 来 模 拟 果 蔬 的 呼吸，并提出了把 CO2 作为 O2 的非竞争抑制的 果蔬呼 吸 速 率 方 程。1996 年，Peppelenbos 等 提 出了 CO2 作 为 O2 的 竞 争 型［6］、反 竞 争 型、竞 争 和反竞争结合型抑制的呼吸速率方程。在上述 模型中，呼吸速率的决定因素有 CO2 、O2 含量和 温度。
值得一提的是，曾有国外学者提出在包装气 体中添加极低比例的 CO，利用 CO 与肌红蛋白结 合可形成比 MbO2 更稳 定 的 一 氧 化 碳 肌 红 蛋 白 （ MbCO） ，而使肉类具有吸引 人 的 樱 桃 红 色［25］。 针对这一问题，国内一些人员做了相关研究，李红 民等的研究表明［26］，气体成分为 CO、CO2 和 N2 的气调包装可以使冷却肉的肉色更加自然。
近年来，国外在 MAP 理论 （ 包装内温湿度、 气体变化等模型的建立） 和应用（ 适宜的气体组 分、温湿度以及包装材料的性质等） 的研究十分 广泛，涉及的食品也遍及新鲜果蔬、畜禽肉和水产 品等种类。国内在 MAP 理论方面的研究较少，对 其应用的研究较多，主要集中在探寻适宜的包装 气体组分、选用包装材料等方向。本文对国内新 鲜食品气调包装技术的相关研究进行综述，为广 大研究人员提供参考。
1 果蔬的呼吸模型
气调包装保鲜食品时，会在包装（ 盒、袋等） 中放入保鲜物并充入气体，这时充入的气体称为 初始气体。此后的保鲜过程中，由于果蔬采摘后 仍是活的有机体，不断进行的呼吸作用对包装气 体组分的影响很大。建立果蔬呼吸作用的数学模 型，可 以 为 初 始 气 体 组 分 的 确 定 提 供 重 要 参 考。 从 20 世纪 60 年代起，国外学者就开始尝试建立 数学模型来分析果蔬的呼吸作用，由于其复杂性， 很难建立一个通用的模型。目前，国内外较常用 的果蔬呼吸模型主要有以下两种：
酶动力模型提出后，国内一些学者采用该模 型，成功 建 立 了 呼 吸 模 型 并 得 到 试 验 验 证。例 如 ，王 娟 等 研 究 了 双 孢 蘑 菇 在 蘑 菇 呼 吸 作 用［7］， 采用米式 方 程，成 功 建 立 了 两 种 温 度 下 双 孢 蘑 菇呼吸速率随 O2 、CO2 体 积 分 数 变 化 的 数 学 模 型； 麦馨允等以杨桃为试验对象［8］，研究不同贮 藏温度和不同初始气体比例条件下密闭包装内 杨桃呼吸 初 值 的 变 化，将 无 竞 争 型 米 式 方 程 与 Arrhenius 公式结合，通过回归分析，建立了呼吸 初值与贮 藏 温 度、初 始 气 体 比 例 的 关 系 模 型 并 进行了验证。
（ 2） 经验型果蔬呼吸模型。经验型的模型一 般采用以气体含量或温度为自变量的多元函数来 计算果蔬呼吸速率。这类模型只能针对某一特定 的果蔬品种，且形式各异、缺乏理论依据，导致其 拟合效果并不稳定。
例如，姚瑶针对 5 个温度，对豆芽建立了基于 二次多项式和米氏方程的呼吸速率模型［9］，结果 表明在二次多项式模型中，各个参数值间没有发 现统一的规律，米式模型拟合效果相对较好。而 肖功年等对草莓和平菇在气调包装条件下呼吸特 性的变化进行了研究［10］，建立了 O2 、CO2 的体积 分数、温度和贮藏时间的多元方程，并与米氏模型 进行了比较，结果显示三次项模型略优于米氏方 程模型。
中图分类号： 气调包装； 食品保鲜； 货架期； 果蔬； 冷却肉 中图分类号： TS206 文献标志码： A 文章编号： 1005 － 1295（ 2017） 01 － 0054 － 04 doi： 10． 3969 / j． issn． 1005 － 1295． 2017． 01． 013
Ｒesearch Status of Modified Atmosphere Packaging Technologies for Fresh Food in China
果蔬有氧呼吸会消耗营养，无氧呼吸ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产生 乙醛和乙酸，进而导致果蔬的变质。所以，保鲜果 蔬要限制果蔬的有氧呼吸并防止其进行无氧 呼吸。
近年来，针对不同种类果蔬气调包装气体组 分的研究十分广泛。朱军伟等以菠菜为研究对 象［15］，探讨了不同气体组分的气调包装在 4℃ 下
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包装与食品机械 2017 年第 35 卷第 1 期
对感官品质及各项理化指标的影响，确定了 10% O2 + 5% CO2 （ 剩余部分为 N2 ，下同） 是该条件下 最优的气体组分。近几年，高氧（ 80% 以上） 气调 包装的研究逐渐增多，丁华等研究了高氧气调包 装草莓的效 果［16］，认 为 相 较 于 低 氧 气 调 包 装，高 氧的环境可以抑制果蔬呼吸，有效延缓 VC、可溶 性固形物及总酸含量的降低。
在常用的保鲜方法中，气调包装（ MAP） 不使用防 腐剂，具有健康、环保的优点，已被广泛地应用于 各类食品包装中。
MAP 是通过改变包装内气氛，使食品处于不
收稿日期： 2016 － 08 － 20； 修稿日期： 2016 － 09 － 18 基金项目： “十二五”农村领域国家科技支撑计划项目（ 2014BAD04B04） 作者简介： 宋程（ 1993 － ） ，男，硕士，研究方向为农产品加工及贮藏。 通信作者： 林亚玲（ 1977 － ） ，女，博士，研究员，研究方向为农产品加工技术与装备开发，通信地址： 100083 北京德胜门外北沙滩 1 号 中
国农业机械化科学研究院，E-mail： 2473163463@ qq． com。
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国内新鲜食品气调包装技术研究现状———宋程，王富华，毕峰华，马崟松，刘斌，林亚玲
同于空气组分的气氛环境中而延长保藏期的一项 技术［1］。其工作原理在于，根据不同食品的生理 特性，将包装气体按照一定比例充入包装内部，构 成一种更适合产品保鲜的环境，以有效地降低食 品的 生 理 消 耗 并 防 止 腐 败，延 长 产 品 的 货 架期［2］。
2 包装气体组分
气调包装的常用气体是二氧化碳、氧气和氮 气。O2 能抑制厌氧菌的繁殖，但它会加速嗜氧菌 繁殖引起变质； CO2 能抑制大多数需氧菌的繁殖， 延长细菌生长的迟滞期； 其对于新鲜肉类和鱼贝 类产品，具有保持其新鲜外观的作用； N2 性质稳 定，能防止腐败和霉菌生长，可作为填充气体。气 调包装技术的核心就是控制食品贮藏环境的气体 组分，这也很大程度上决定了保鲜的效果［11 － 14］。 2． 1 保鲜果蔬的气体组分
对于完整果蔬的保鲜，一般采用的气体组分 为低 O2 （ 2% ～ 5% ） ，3% ～ 10% 的 CO2 和高 N2 ， 由于高氧环境对 VC 等营养物质的保护，也有果 蔬更适合 采 用 高 氧 气 调 包 装［17］。 对 于 鲜 切 果 蔬 制品，由于切割面易褐变，故针对完整果蔬的气体 组分有些并不适用，而高氧气调包装具有更好的 保鲜效果［18 － 19］。 2． 2 保鲜肉类的气体组分
Key words： modified atmosphere packaging （ MAP） ； food preservation； shelf life； fruits and vegetables； chilled meat
0 引言
随着人们生活水平不断提高，在选购食品时， 新鲜与健康的食品日益受到广大消费者的青睐。
技术综述
包装与食品机械 2017 年第 35 卷第 1 期
国内新鲜食品气调包装技术研究现状
宋 程，王富华，毕峰华，马崟松，刘 斌，林亚玲
（ 中国农业机械化科学研究院，北京 100083）
摘要： 气调包装是一种重要的食品保鲜方法，可以有效延长产品的货架期。使用气调包装技术保鲜 食品时，影响保鲜效果的因素主要有三个，一是包装气体的初始组分，二是保鲜过程中包装气体的变化， 三是保鲜的温湿度条件。总结目前常用的两种果蔬呼吸模型，并分析其适用范围。总结出保鲜新鲜果 蔬、鲜切蔬菜和肉类产品的初始气体组分。介绍不同包装膜对包装内外气体交换的影响。概述气调包 装温湿度的相关研究。最后，对气调包装技术研究提出建议。
SONG Cheng，WANG Fu-hua，BI Feng-hua，MA Yin-song，LIU Bin，LIN Ya-ling （ Chinese Academy of Agricultural Mechanization Science，Beijing 100083，China）
Abstract： Modified atmosphere packaging （ MAP） is an important method of food preservation，which can effectively extend products’shelf life． When using MAP to preserve food，there are three main factors that affect the preservation． The first is the initial component of packaging gas． The second is the change of packaging gas during the process． The third is the temperature and humidity conditions． Two common respiration models of fruits and vegetables usually used at present were summarized． And their scopes of application were analyzed． Initial gas composition for the preservation of fresh fruits and vegetables，fresh-cut vegetables and meat products was summed up． The effect of gas exchange inside and outside using different packaging films was introduced． Studies of temperature and humidity in MAP were summarized． Finally，some suggestions for MAP technology research were proposed．
目前，MAP 主要用于保鲜新鲜果蔬和肉类等 食品。保鲜新鲜果蔬时，该技术可以较长时间保 存果蔬中的糖类、有机酸和蛋白质等营养成分，并 有效减少乙醇、乙醛等物质的产生； 保鲜肉类时， 能够降低肉的汁液流失和保护肉色［3 － 4］。因此， 在食品包装领域，保鲜效果显著的气调包装技术 正成为国内外的研究热点。
对气调包装保鲜肉类的气体组分的研究同样 比较广泛。目前，主流的气体组分根据红肉和白 肉的区别分为两种： 对于红肉的保鲜，考虑到需要 氧气来保持肉色，同时又要抑制细菌，较好的气体 组分是 60% ～ 85% 的 O2 和 15% ～ 40% 的 CO2 的 气体组合［20 － 21］。针对禽类鱼虾等白肉，较好的气 体组分是高 CO2 （ 大于 50% ） 、低氧或无氧［22 ， － 24］ 因为高 CO2 的比例可以有效抑制有害细菌的滋 生，但是过高的 CO2 可能会降低 pH 值，使得肌肉 持水力下降而导致汁液流失。
气调包装材料品种众多，有聚烯烃类、乙烯基 聚合物、聚酯等。目前气调包装采用的包装材料 主要有低密度聚乙烯（ LDPE） 和聚丙烯（ PP） 等。 国内有一些学者进行过有关 LDPE 透 气 性 的 研 究。张长峰 等 提 出 了 一 种 更 接 近 气 调 包 装 下 LDPE 材料透气系数测算的新方法［27］，该法是在 5、10、15、20、25℃ 下，通过把试验数据带入数学模 型，来测算材料的透气系数。随后利用该系数，使 用计算机迭代模拟出的了气体浓度的变化趋势， 56
（ 1） 基 于 酶 动 力 理 论 的 果 蔬 呼 吸 模 型。 1991 年，Lee 等以酶理论为基础［5］，认为可以用 Michaelies-Menten 式（ 米 式） 方 程 来 模 拟 果 蔬 的 呼吸，并提出了把 CO2 作为 O2 的非竞争抑制的 果蔬呼 吸 速 率 方 程。1996 年，Peppelenbos 等 提 出了 CO2 作 为 O2 的 竞 争 型［6］、反 竞 争 型、竞 争 和反竞争结合型抑制的呼吸速率方程。在上述 模型中，呼吸速率的决定因素有 CO2 、O2 含量和 温度。
值得一提的是，曾有国外学者提出在包装气 体中添加极低比例的 CO，利用 CO 与肌红蛋白结 合可形成比 MbO2 更稳 定 的 一 氧 化 碳 肌 红 蛋 白 （ MbCO） ，而使肉类具有吸引 人 的 樱 桃 红 色［25］。 针对这一问题，国内一些人员做了相关研究，李红 民等的研究表明［26］，气体成分为 CO、CO2 和 N2 的气调包装可以使冷却肉的肉色更加自然。
近年来，国外在 MAP 理论 （ 包装内温湿度、 气体变化等模型的建立） 和应用（ 适宜的气体组 分、温湿度以及包装材料的性质等） 的研究十分 广泛，涉及的食品也遍及新鲜果蔬、畜禽肉和水产 品等种类。国内在 MAP 理论方面的研究较少，对 其应用的研究较多，主要集中在探寻适宜的包装 气体组分、选用包装材料等方向。本文对国内新 鲜食品气调包装技术的相关研究进行综述，为广 大研究人员提供参考。
1 果蔬的呼吸模型
气调包装保鲜食品时，会在包装（ 盒、袋等） 中放入保鲜物并充入气体，这时充入的气体称为 初始气体。此后的保鲜过程中，由于果蔬采摘后 仍是活的有机体，不断进行的呼吸作用对包装气 体组分的影响很大。建立果蔬呼吸作用的数学模 型，可 以 为 初 始 气 体 组 分 的 确 定 提 供 重 要 参 考。 从 20 世纪 60 年代起，国外学者就开始尝试建立 数学模型来分析果蔬的呼吸作用，由于其复杂性， 很难建立一个通用的模型。目前，国内外较常用 的果蔬呼吸模型主要有以下两种：
酶动力模型提出后，国内一些学者采用该模 型，成功 建 立 了 呼 吸 模 型 并 得 到 试 验 验 证。例 如 ，王 娟 等 研 究 了 双 孢 蘑 菇 在 蘑 菇 呼 吸 作 用［7］， 采用米式 方 程，成 功 建 立 了 两 种 温 度 下 双 孢 蘑 菇呼吸速率随 O2 、CO2 体 积 分 数 变 化 的 数 学 模 型； 麦馨允等以杨桃为试验对象［8］，研究不同贮 藏温度和不同初始气体比例条件下密闭包装内 杨桃呼吸 初 值 的 变 化，将 无 竞 争 型 米 式 方 程 与 Arrhenius 公式结合，通过回归分析，建立了呼吸 初值与贮 藏 温 度、初 始 气 体 比 例 的 关 系 模 型 并 进行了验证。
（ 2） 经验型果蔬呼吸模型。经验型的模型一 般采用以气体含量或温度为自变量的多元函数来 计算果蔬呼吸速率。这类模型只能针对某一特定 的果蔬品种，且形式各异、缺乏理论依据，导致其 拟合效果并不稳定。
例如，姚瑶针对 5 个温度，对豆芽建立了基于 二次多项式和米氏方程的呼吸速率模型［9］，结果 表明在二次多项式模型中，各个参数值间没有发 现统一的规律，米式模型拟合效果相对较好。而 肖功年等对草莓和平菇在气调包装条件下呼吸特 性的变化进行了研究［10］，建立了 O2 、CO2 的体积 分数、温度和贮藏时间的多元方程，并与米氏模型 进行了比较，结果显示三次项模型略优于米氏方 程模型。
中图分类号： 气调包装； 食品保鲜； 货架期； 果蔬； 冷却肉 中图分类号： TS206 文献标志码： A 文章编号： 1005 － 1295（ 2017） 01 － 0054 － 04 doi： 10． 3969 / j． issn． 1005 － 1295． 2017． 01． 013
Ｒesearch Status of Modified Atmosphere Packaging Technologies for Fresh Food in China
果蔬有氧呼吸会消耗营养，无氧呼吸ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产生 乙醛和乙酸，进而导致果蔬的变质。所以，保鲜果 蔬要限制果蔬的有氧呼吸并防止其进行无氧 呼吸。
近年来，针对不同种类果蔬气调包装气体组 分的研究十分广泛。朱军伟等以菠菜为研究对 象［15］，探讨了不同气体组分的气调包装在 4℃ 下
55
包装与食品机械 2017 年第 35 卷第 1 期
对感官品质及各项理化指标的影响，确定了 10% O2 + 5% CO2 （ 剩余部分为 N2 ，下同） 是该条件下 最优的气体组分。近几年，高氧（ 80% 以上） 气调 包装的研究逐渐增多，丁华等研究了高氧气调包 装草莓的效 果［16］，认 为 相 较 于 低 氧 气 调 包 装，高 氧的环境可以抑制果蔬呼吸，有效延缓 VC、可溶 性固形物及总酸含量的降低。
在常用的保鲜方法中，气调包装（ MAP） 不使用防 腐剂，具有健康、环保的优点，已被广泛地应用于 各类食品包装中。
MAP 是通过改变包装内气氛，使食品处于不
收稿日期： 2016 － 08 － 20； 修稿日期： 2016 － 09 － 18 基金项目： “十二五”农村领域国家科技支撑计划项目（ 2014BAD04B04） 作者简介： 宋程（ 1993 － ） ，男，硕士，研究方向为农产品加工及贮藏。 通信作者： 林亚玲（ 1977 － ） ，女，博士，研究员，研究方向为农产品加工技术与装备开发，通信地址： 100083 北京德胜门外北沙滩 1 号 中
国农业机械化科学研究院，E-mail： 2473163463@ qq． com。
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国内新鲜食品气调包装技术研究现状———宋程，王富华，毕峰华，马崟松，刘斌，林亚玲
同于空气组分的气氛环境中而延长保藏期的一项 技术［1］。其工作原理在于，根据不同食品的生理 特性，将包装气体按照一定比例充入包装内部，构 成一种更适合产品保鲜的环境，以有效地降低食 品的 生 理 消 耗 并 防 止 腐 败，延 长 产 品 的 货 架期［2］。
2 包装气体组分
气调包装的常用气体是二氧化碳、氧气和氮 气。O2 能抑制厌氧菌的繁殖，但它会加速嗜氧菌 繁殖引起变质； CO2 能抑制大多数需氧菌的繁殖， 延长细菌生长的迟滞期； 其对于新鲜肉类和鱼贝 类产品，具有保持其新鲜外观的作用； N2 性质稳 定，能防止腐败和霉菌生长，可作为填充气体。气 调包装技术的核心就是控制食品贮藏环境的气体 组分，这也很大程度上决定了保鲜的效果［11 － 14］。 2． 1 保鲜果蔬的气体组分
对于完整果蔬的保鲜，一般采用的气体组分 为低 O2 （ 2% ～ 5% ） ，3% ～ 10% 的 CO2 和高 N2 ， 由于高氧环境对 VC 等营养物质的保护，也有果 蔬更适合 采 用 高 氧 气 调 包 装［17］。 对 于 鲜 切 果 蔬 制品，由于切割面易褐变，故针对完整果蔬的气体 组分有些并不适用，而高氧气调包装具有更好的 保鲜效果［18 － 19］。 2． 2 保鲜肉类的气体组分
Key words： modified atmosphere packaging （ MAP） ； food preservation； shelf life； fruits and vegetables； chilled meat
0 引言
随着人们生活水平不断提高，在选购食品时， 新鲜与健康的食品日益受到广大消费者的青睐。
技术综述
包装与食品机械 2017 年第 35 卷第 1 期
国内新鲜食品气调包装技术研究现状
宋 程，王富华，毕峰华，马崟松，刘 斌，林亚玲
（ 中国农业机械化科学研究院，北京 100083）
摘要： 气调包装是一种重要的食品保鲜方法，可以有效延长产品的货架期。使用气调包装技术保鲜 食品时，影响保鲜效果的因素主要有三个，一是包装气体的初始组分，二是保鲜过程中包装气体的变化， 三是保鲜的温湿度条件。总结目前常用的两种果蔬呼吸模型，并分析其适用范围。总结出保鲜新鲜果 蔬、鲜切蔬菜和肉类产品的初始气体组分。介绍不同包装膜对包装内外气体交换的影响。概述气调包 装温湿度的相关研究。最后，对气调包装技术研究提出建议。
SONG Cheng，WANG Fu-hua，BI Feng-hua，MA Yin-song，LIU Bin，LIN Ya-ling （ Chinese Academy of Agricultural Mechanization Science，Beijing 100083，China）
Abstract： Modified atmosphere packaging （ MAP） is an important method of food preservation，which can effectively extend products’shelf life． When using MAP to preserve food，there are three main factors that affect the preservation． The first is the initial component of packaging gas． The second is the change of packaging gas during the process． The third is the temperature and humidity conditions． Two common respiration models of fruits and vegetables usually used at present were summarized． And their scopes of application were analyzed． Initial gas composition for the preservation of fresh fruits and vegetables，fresh-cut vegetables and meat products was summed up． The effect of gas exchange inside and outside using different packaging films was introduced． Studies of temperature and humidity in MAP were summarized． Finally，some suggestions for MAP technology research were proposed．
目前，MAP 主要用于保鲜新鲜果蔬和肉类等 食品。保鲜新鲜果蔬时，该技术可以较长时间保 存果蔬中的糖类、有机酸和蛋白质等营养成分，并 有效减少乙醇、乙醛等物质的产生； 保鲜肉类时， 能够降低肉的汁液流失和保护肉色［3 － 4］。因此， 在食品包装领域，保鲜效果显著的气调包装技术 正成为国内外的研究热点。
对气调包装保鲜肉类的气体组分的研究同样 比较广泛。目前，主流的气体组分根据红肉和白 肉的区别分为两种： 对于红肉的保鲜，考虑到需要 氧气来保持肉色，同时又要抑制细菌，较好的气体 组分是 60% ～ 85% 的 O2 和 15% ～ 40% 的 CO2 的 气体组合［20 － 21］。针对禽类鱼虾等白肉，较好的气 体组分是高 CO2 （ 大于 50% ） 、低氧或无氧［22 ， － 24］ 因为高 CO2 的比例可以有效抑制有害细菌的滋 生，但是过高的 CO2 可能会降低 pH 值，使得肌肉 持水力下降而导致汁液流失。