气调包装技术在牛肉中的应用范文

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1气调包装技术的发展气调包装技术

又称为置换气体包装、充气包装，其应用于食品包装已有较长的历史。在20世纪30年代欧美国家已开始研究使用CO2气体保存肉类产品；50年代研究开发了用N2和CO2气体置换牛肉罐头和奶酪罐的空气，有效延长了牛肉罐头和奶酪的保质期；60年代借助于各种气密性塑料包装材料的开发，肉食品、水果、蔬菜、蛋糕、茶叶和乳制品等食品都成功地采用了气体置换包装技术；70年代生鲜肉的充气包装在欧美各国被广泛采用，此后气调包装技术在全世界食品包装保鲜领域中得到了蓬勃发展。在欧美等发达国家气调包装技术已广泛的应用于牛肉、猪肉、羊肉等的包装，在国内肉品的气调包装技术主要停留在研究阶段，实际生产中应用较少，目前只有在北京、上海等少数几个大城市可看到有部分气调包装肉品的销售。

2气调包装技术的保鲜原理

气调包装技术的保鲜机理是通过向包装容器内充入一定比例的混合气体置换出包装容器内的空气，调节贮藏所需要的环境，破坏或改变微生物赖以生存繁殖的条件，以减缓包装食品的生物生化变化，来达到保鲜防腐的目的。合理的气调包装不仅能保障食品的卫生质量、延长食品的货架期，还可改善食品的感官质量、提升食用品质。气调包装所用的气体通常为O2、CO2和N2，也有报道使用CO。孙卫青指出在混合气体中加入低浓度CO可使冷却肉具有良好色泽。气调包装中气体组成及比例的选择主要从控制微生物生长和保持良好感官质量的角度进行考虑。

2.1二氧化碳在气调包装中的作用二氧化碳（carbondioxide）是空气中常见的化合物，约占空气总量的0.039%（体积分数）。是碳氧化物之一，其分子式为CO2，由2个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成。常温下是一种无色、无味气体，密度比空气略大，微溶于水，并生成碳酸。CO2是气调包装中关键的一种气体，对大多数需氧菌和霉菌的繁殖有较强的抑制作用，是气调包装的抑菌剂，但是对酵母菌与厌氧菌无作用。研究表明，CO2通过改变细菌细胞渗透性、抑制酶活、使菌体pH发生变化而起到抑菌作用；也有学者提出CO2通过影响微生物的酶法脱羧，进而阻碍微生物的新陈代谢，起到抑制微生物生长繁殖的目的。此外，由于C02可溶于肉中，降低肉的pH，使有些不耐酸的微生物失去生存所必需的条件而起到抑菌的作用。同时由于CO2对塑料包装薄膜有较高的透气性和易溶于肉中，而导致包装盒塌落，影响其产品的外观。因此，在选择气体组成是要充分考虑到这一点，合理选择气体比例以免影响产品的销售形态。

2.2氧气在气调包装中的作用氧气（oxygen）是空气的主要组分之一，约占了空气总量的20.9%（体积分数）。氧气是氧元素最常见的单质形态，其分子式为O2，由2个氧原子通过共价键连接而成。在常温下是无色、无味、无臭的气体，不易溶于水。O2在气调包装中的作用主要有2方面：一是在一定时间内使肉品具有较好的色泽，这主要是因为肉表面的肌红蛋白与O2结合生成氧合肌红蛋白，使肉呈现鲜艳的红色，使肉品具有较好的感官品质，易被消费者接受。混合气体中氧分压的大小对肌红蛋白的形式有很大影响，主要是因为氧合肌红蛋白转变为还原肌红蛋白时氧的分离曲线和氧合肌红蛋白转变为高铁肌红蛋白时的反应速度影响氧合肌红蛋白的数量，进而影响肉品的色泽，当混合气体中氧分压在240mmHg，即氧的混合比例超过30%时，可使肉品保持较好的色泽。二是抑制鲜肉贮藏时厌氧菌的生长繁殖，主要是O2存在时破坏了厌氧菌的呼吸作用和新陈代谢，进而影响厌氧菌的生长发育。

2.3氮气在气调包装中的作用氮气（nitrogen）是空气的主要组成成分之一，占大气总量的78.12%（体积分数）。其分子式为N2，有两个氮原子通过共价键结合而成。在常温下氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体。在常温常压下，氮气在水里溶解度很小。N2的性质稳定，价格便宜，使用N2主要是利用它来排除O2，制造缺氧的环境从而减缓食品氧化和呼吸作用，同时抑制需氧微生物的活动。N2对塑料包装材料的透气率很低，因而可以作为混合气体缓冲或是平衡气体，并可以防止因CO2逸出包装盒受大气压的压塌，在气调包装系统中主要是作为充气材料。

2.4一氧化碳在气调包装中的作用一氧化碳（carbonmonoxide），含碳元素的燃料燃烧时，如果氧气不足就会产一氧化碳。其分子式为CO，由一个碳原子与氧原子通过共价键连接而成。在常温下，CO是无色、无味气体，微溶于水，溶于乙醇、苯、氯仿等有机溶剂。CO有剧毒，易与血液中的血红蛋白结合，造成生物缺氧死亡。CO用于气调包装中，主要作用有：一是使肉品呈现鲜艳的颜色。CO能与肌红蛋白形成稳定的羟基肌红蛋白，呈亮红色，对维持肉的色泽有显著作用。Sorheim等研究了在CO2与N2中添加体积分数极小的CO，可使肌红蛋白和CO结合可以形成比氧合肌红蛋白（MbO2）更加稳定的CO肌红蛋白（MbCO），使冷鲜肉具有吸引人的樱桃红色。二是起到抑菌、延长货架期的作用。Clerk研究表明气调包装中混入0.5%～10%CO可以减慢嗜热微生物的生长速度，在0℃～10℃下存放可以延长产品的保质期，因为CO会影响O2与肌红蛋白结合方式，从而影响需氧微生物的氧供给情况，而起到延长产品的货架期的目的。虽然CO可以保持肉品较好的色泽和延长货架期，但是由于CO对人体存在安全隐患，使得CO的应用受到限制。将在各种气体的安全性问题中重点讨论CO的安全性问题。

2.5各种气体的安全性问题

2.5.1氮气、氧气、二氧化碳的安全性N2、O2、CO2广泛存在于空气中，是空气的重要组成成分。从各种气体的性质来看，O2是维持人体正常生命活动必须的气体；N2为惰性气体，不参与人体生命活动；CO2是人体呼吸作用的代谢产物，对人体没有危害。总体来看N2、O2、CO2对人体来说都是安全无害的。

2.5.2一氧化碳的安全性CO有毒，因为CO易与血液中的血红蛋白结合，且CO与血红蛋白的亲合力较O2高约240倍，从而干扰体内氧气的正常供给造成生物缺氧死亡，所以说CO在一定条件下可对人体造成危害。也有报道指出当健康的成年人体内COMb的体积分数小于5%时，并不会造成身体不适。关于在混合气体中使用CO的毒性问题，挪威肉类专家按照专题论述有毒气体检测的国际标准ISO在对气调冷却肉中使用CO气体的毒性检测后，得出结论：低浓度CO混合气体（0.5%～1%）对消费者并不存在任何有毒危害。Luo和Srheim报道在含有低浓度CO的气调包装内残留的CO体积分数非常小，含有极低量羧基肌红蛋白的肉类被消费者食用后，体内羧基血红蛋白的形成量可以忽略不计。而且经CO处理的冷却肉热加工后色泽变为褐色，有85%CO被损失。所以挪威肉类工业使用含0.3%～0.4%CO的混合气体进行气调包装来延长冷却肉货架期。因此，虽然CO对人体存在安全隐患，但是只要严格控制CO的用量，CO的使用并不会对人体造成危害。

3气调包装技术在牛肉保鲜中的应用研究

气调包装技术因其对肉品良好的保鲜效果，而受到广大消费者的欢迎。将气调包装技术引入牛肉的包装中，为提高牛肉的品质、延长牛肉的货架期和减少在流通过程中的损失起到了很好的作用。王志琴报道将牛肉进行气调包装后保存在4℃，通过测定贮藏过程中菌落总数、TVB-N、pH、肉色等指标变化，结果表明气调包装对冷却牛肉的保鲜效果较好，能够明显延长牛肉的货架期。牛肉中的气调包装主要分为有氧包装和无氧包装，有氧包装气体组成中含有O2，其他为N2、CO2的1种或2种；无氧包装气体组成为N2、CO2、CO中的1种、2种或3种。有氧包装按其氧气含量高低又分为高氧包装和低氧包装，高氧包装中氧气的含量一般为80%，低氧包装中氧气的含量在80%以下，大部分为40%~60%。

3.1牛肉的有氧气调包装牛肉的有氧气调包装中氧气对牛肉的保持鲜红色泽和抑制厌氧微生物的生长繁殖等有较好的效果，但是氧气存在时也会使肉品氧化速度加快。黄壮霞报道通过预处理终温为4℃，预处理压力为1200Pa，联合气调包装充入体积分数40%O2/25%CO2气体中，通过感官评价、pH、色度、菌落总数的测定，说明牛肉气调包装保鲜效果较佳，可使牛肉货架期延长至14d以上。胡长利等报道了不同比例组合的CO2、O2、N2作为气调包装对低温保藏的新鲜牛臀肉品质的影响。以真空包装为对照，对保藏期间牛肉色泽、菌相变化、失重率、pH、挥发性盐基氮等参数进行分析。结果表明，气调组成为45%O2/45%CO2/10%N2时，在0℃～4℃条件下，牛臀肉可以保藏20d，并保持色泽稳定。M.G.O.Suhivan报道采用不同气体组成对牛肉进行气调包装，然后置于4℃条件下保存15d，通过检测脂质氧化、多汁性、嫩度、pH、色度、滴水损失和蒸煮损失的变化，结果表明气体组成为50%O2/20%CO2/30%N2时，包装牛肉具有较好的感官品质。K.M.Murphy报道了气体组成为（80%O2/20%CO2）时，气体体积与牛肉体积比2︰1，1︰1，0.5︰1时对牛肉货架期的影响，通过检测pH、肉色、质构和微生物指标的变化，结果表明气体与牛肉的体积比为2︰1，1︰1时感官品质和可接受性相似，包装袋大小和气体容量减少不会影响牛肉的品质和货架期。P.I.Iakrys-Waliwander报道了高氧和低氧气调包装牛肉，对牛肉感官品质的影响，通过检测贮藏过程中微生物指标、生化指标、感官指标的变化，结果表明市场上包装的牛肉及试验组牛肉在整个贮藏期间微生物没有超标，但是市场上包装牛肉比试验组牛肉乳酸菌的总数高。由此可见，当牛肉采用有氧气调包装时，至少可使牛肉的货架期延长至14d。

3.2牛肉的无氧气调包装牛肉的无氧气调包装中通过CO使牛肉保持较好的色泽，CO2的存在抑制需氧菌的生长繁殖，由于没有O2的存在使得牛肉的货架期更长。戴瑞彤报道用0.5%CO/60.4%CO2/39.1%N2的气体组成包装冷却牛肉，在1℃±1℃下贮藏，通过检测TVB-N及细菌总数、乳酸菌数、热死环丝菌、假单胞菌在贮藏过程中的变化，表明在贮藏28d时牛肉在保持鲜红颜色的同时，鲜度仍在国标规定的范围内。JongYounJeong报道了气调包装（69.6%N2/30%CO2/0.4%CO）和真空包装对碎牛肉色泽稳定性的影响，结果显示气调包装比真空包装碎牛肉具有更好地色泽稳定性。由此可见，无氧气调包装能够更好的保持牛肉的色泽和延长牛肉的货架期。

3.3消费者对牛肉气调包装的接受程度采用气调包装技术对牛肉进行包装，能否更好地受到消费者的喜爱，直接影响气调包装技术的应用；采用何种形式的气调包装更受消费者喜爱，为气调包装技术的研究提供现实依据。M.D.Aaslyng分别采用有氧包装（80%O2/20%CO2）无氧包装（69.6%N2/30%CO2/0.04%CO；70%N2/30%CO2）研究丹麦、挪威、瑞典3个国家共1072个消费者对有氧和无氧包装牛肉喜爱程度的影响，结果表明3个国家的消费者比较喜欢无氧包装的牛肉。由此可见，消费者倾向于购买能够为消费者提供具有更好感官品质和食用品质的商品。由此可知，气调包装技术能够很好的提高冷鲜牛肉的食用品质和延长牛肉的货架期，具有很好的社会价值和经济价值。此外，也有相关报道提出气调包装技术与其他保鲜技术如真空预处理技术、保鲜剂复合处理技术、紫外线、超声波等处理技术联合，进行牛肉的保鲜，也取得了较好的效果。

4结语

气调包装技术作为近年来发展起来的包装技术，在保持冷鲜牛肉的感官品质、营养品质和货架期方面具有较好的前景。通过对气调包装技术中所选用气体的性质和作用机理可以看出，N2、CO2、O2对人体都是无毒无害且广泛存在于大气中的；CO虽对人体健康存在安全隐患，但是只要合理的控制CO的含量，并不会对人体造成危害，且能更好的保持肉品感官品质和延长肉品货架期。结合不同品种牛肉的特性，深入研究不同气体比例、采用不同的包装材料对牛肉进行气调包装，并在冷链条件下进行牛肉的储运，将在减少牛肉储运过程中的损失、提升牛肉的食用品质方面发挥重要的作用，为促进牛肉产业的发展发挥了重要的作用。

作者：李升升谢鹏靳义超单位：农业部公益性行业（农业）科研专项