氣調包裝技術在冷鮮肉的應用與前景

馬強 王芳 鹿平 張譯菲 閆汶奇 鮑文博 王凌淼

摘要：本文概述了氣調包裝技術在國內外應用現狀，詳細闡述了冷鮮肉的保鮮機理、氣體的組成與影響;進一步列舉氣調包裝技術在實際生產加工中的應用實例，以及在生產中的系列應用;并展望氣調包裝技術未來前景。

關鍵詞：氣調包裝;冷鮮肉;保鮮;保質期

氣調保鮮包裝（MAP或CAP）又稱氣調包裝或置換氣體包裝、充氣包裝。是采用具有氣體阻隔性能的包裝材料包裝食品，根據實際需求將一定比例氧氣、二氧化碳、氮氣、一氧化碳混合氣體充入包裝內，防止食品在物理、化學、生物等方面發生質量下降或減緩質量下降的速度，從而延長食品貨架期，提升食品價值。目前我國農產品和食品加工業涉及氣調包裝技術主要有果蔬類保鮮;新鮮肉類保鮮，主要是牛肉、禽肉;熟食類保鮮，如菜肴、方便餐等方面。近幾年，隨著國內外氣調設備的不斷更新，氣調保鮮技術在我國新鮮牛肉、新鮮蔬菜和熟食類保鮮的等方面應用較為廣泛。為此，本文以實際加工的產品為應用實例，以期為有良好的產品提供技術支持。

1 氣調包裝技術在冷鮮肉的應用

1.1 氣調包裝技術在國內外的應用

1.1.1 國內應用 國內有關新鮮食品氣調包裝技術的研究比較廣泛，主要集中在工藝參數的優化以及包裝材料的選用等方面，已經取得了很多的成果。目前在掌握食品和包裝材料特性的基礎上，更容易模擬出保鮮過程中氣體組分的變化，從而實現對氣體組分更科學的選取。此外，也有相關報道提出氣調包裝技術與其他保鮮技術如真空預處理技術、保鮮劑復合處理技術、紫外線、超聲波等處理技術聯合，進行牛肉的保鮮，也取得了較好的效果。

1.1.2 國外應用 食品氣調包裝走過了一段發展歷程，它是歐洲和北美洲食品市場增長的重要組成部分。歐洲是食品氣調包裝市場應用最發達地區，推動力是氣調包裝和真空包裝的冷藏食品。此外，大型食品連鎖零售鏈向包裝供應商規定了產品的質量和配送要求，從而保證氣調包裝食品的質量和貨架期。北美大約一半的新鮮家禽采用氣調大包裝形式供應給食品零售商、酒店、餐館和機關食堂。美國氣調包裝或真空包裝熟家禽和真空包裝腌制家禽的零售市場增長很快，而所有零售的加工肉類和奶酪都采用真空包裝或充氮包裝。

1.2 氣調包裝保鮮鮮肉機理及氣體成分

1.2.1 鮮肉腐敗變質機理 影響鮮肉腐敗變質的原因可分為3大類，一是肉表面微生物繁殖造成肉的腐敗。二是色澤的變化，即肉中肌紅蛋白氧化成褐色氧化肌紅蛋白而影響肉的外觀顏色的接受性。三是由于自身酶作用引起的變質。變質后的鮮肉影響感官，失去了食用價值。

1.2.2 氣調保鮮機理 氣調保鮮技術是指在低溫貯藏的基礎上，通過人為改變環境氣體成分來達到肉類、果蔬等貯藏物保鮮目的的一項技術。具體來說，氣調實際上就是在保持適宜低溫的同時，降低環境氣體中氧的含量，適當改變二氧化碳和氮氣的組成比例，抑制微生物生長，減緩肉類、果蔬等代謝速度，達到延長貨架期的目的。

1.2.3 氣體成分 氧氣主要作用是促進氧合肌紅蛋白是生成與抑制厭氧菌的生長。一般通過氣調包裝方式降低氧氣含量，可防止厭氧性致病菌如梭狀芽孢桿菌繁殖。高氧可保持鮮肉的色澤，低氧可降低肉類、新鮮果蔬呼吸速度的同時，保持肉類與果蔬新鮮狀態所需要的需氧呼吸新陳代謝活動，抑制內源酶引起的褐變，取得比空氣包裝或低氧包裝更長的保鮮期。

二氧化碳主要作用是能抑制多數需氧微生物的生長繁殖。首先因其能延長微生物繁殖生長的停滯期（或潛伏期），延緩對數增長期，而達到防腐的目的;其次二氧化碳易溶解于食品的水分成為碳酸而降低食品的pH，抑制微生物，從而延長或假期。

氮氣是一種惰性氣體，與食品不起化學反應，用氮氣填充主要作用是防止二氧化碳逸出后包裝塌陷;可降低食品中脂肪、芳香物、色澤的氧化速度;防止氧化酸敗。霉菌的生長和寄生蟲害;氮氣對塑料包裝材料的透氣率很低，可作為平衡氣體。

一氧化碳主要作用是形成穩定、亮紅的顏色，還可以抑制酵母、霉菌尤其嗜冷菌的生長。由于一氧化碳有較高的毒性，濃度達到12.5%～74.2%時對包裝機械操作者健康有害，一般國家管理部門不允許一氧化碳作為氣調包裝用氣體。

1.3 氣調包裝技術氣體比例的選擇與應用

在氣調包裝中，氧氣是保持肉品鮮紅色所必需，二氧化碳具有良好的抑菌作用，而氮氣主要調節及緩沖包裝內氣體環境。如何能夠使各種氣體比例合適，使肉制品的保存期延長，且其他感官指標均能夠達到良好的狀態，是氣調包裝技術應用的主要目的以及需要解決的首要問題。本文主要對內蒙古巴彥淖爾市（A）和內蒙古錫林郭勒盟（B）的草原羔羊肉加工的羊肉產品（以下簡稱A、B產成品）進行氣體比例選擇，使其有較好感官并做后續貨架期試驗。氣調包裝技術同樣應用于牛肉類如鮮牛肉絲、鮮牛腱等產品，以及熟食類如香辣牛板筋、紅油牛肚絲等產品。

1.4試驗研究的意義

本試驗通過對不同氣體比例氣調包裝冷鮮羊肉的貨架期內反應產品品質的關鍵指標進行研究，得出最適用于冷鮮羊肉氣調保鮮的技術參數，為延長冷鮮羊肉在冷鏈銷售系統中的貨架期提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗材料、試劑與儀器

2.1.1 材料與試劑 選取產地為內蒙古巴彥淖爾市和內蒙古錫林郭勒盟的草原羔羊肉、氣調包裝托盒（PP）、氣調包裝膜（BOPP/PE）。平板計數瓊脂、氯化鈉、硼酸、氧化鎂、甲基紅乙醇溶液、溴甲酚綠乙醇溶液、鹽酸標準滴定溶液、氧氣（純度99.999%）、二氧化碳（純度99.999%）、氮氣（純度99.999%）。

2.1.2 主要試驗儀器 色差儀（CR-10、柯尼卡美能達）、頂空分析儀（Oxybaby M+I 氧氣/二氧化碳、WITT）、自動凱式定氮儀（K9840、海能儀器）、氣調保鮮包裝機（DL-410K、DAJIANG）、超凈臺（SW-CJ-1FD、AIRTECH）、培養箱（LRH-250、上海一恒科技有限公司）、電子分析天平（MS204S、METTLER TOLEDO）

2.2 試驗方法

2.2.1 原料處理與包裝 將羊肉剔除表面脂肪、筋膜后，按垂直羊肉紋理方向切成厚度為2～3毫米的薄片備用。將修割好的羊肉薄片，分別盛放于氣調包裝盒內用不容比例氧氣、二氧化碳、氮氣填充并封口，置于-2～2℃恒溫庫貯藏7天。氣體比例見表1。

2.2.2 感官評定 對原料及第7天產品進行感官評定。感官評定前需打開包裝使樣品充分暴露于空氣中1小時后測定，以保證肌紅蛋白充分氧化成氧化肌紅蛋白，使其呈現正常肉色。由5人組成感官評定小組進行盲樣評價，最終結果按“多數原則”確定。評分標準如表2所示。

2.2.3 TVB-N值測定 按GB 5009.228《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》半微量定氮法測定原料、及第3、5、7天樣品的TVB-N值。

2.2.4 菌落總數測定 按GB 4789.2《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》進行測定，在無菌條件下進行取樣和梯度稀釋，使用平板計數培養基于37℃恒溫培養箱內培養48±2小時，分別測定原料及第3、5、7天樣品的菌落總數。

2.2.5 色澤測定 使用色差儀進行測定，分別測定原料及第3、5、7天樣品的a*值和L*值，每個樣品測定5個平行，取平均值進行分析。

3 結果與分析

3.1 感官評定

按2.2.2步驟操作，所得結果如表3、表4所示，兩種產地羊肉均具有羊肉應有的色澤和氣味，表面濕潤不粘手，將產品分別儲存于氣體比例為80%、75%、55%試驗組的氣調包裝內7天，55%試驗組在貨架期內產生不同程度的色澤、氣味和黏度變化，感官指標處于輕度變質肉和變質肉之間，無法有效達到延長產品貨架期的作用，重影響消費體驗和產品食用價值。其他兩組試驗組產品感官指標處于一級鮮肉與二級鮮肉之間，能有效起到對產品貨架期的延長作用，對消費體驗和食用價值無明顯不利影響。

3.3.1 對TVB-N值的影響 按2.2.3步驟操作，所得結果如圖1、圖2所示，TVB-N是衡量肉品在加工及貯藏過程中蛋白質分解程度的重要指標。樣品TVB-N值在測定周期內均呈增長趨勢，不同氣體比例產品TVB-N值相差不大，均低于國家標準GB 2707《鮮（凍）畜、禽產品》限值≤15毫克/100克。

3.3.2 對菌落總數影響 按2.2.4步驟操作，所得結果如圖3、圖4所示，55%試驗組在前5天菌落總數增長速度得到明顯的抑制，但第7天所有試驗組菌落總數相差不大。綜合數據分析不同氣體比例對產品菌落總數無明顯影響。

3.3.3 對樣品a*值的影響按2.2.5步驟操作，所得結果如圖5、圖6所示，肉品顏色是肉品感官的重要指標，消費者選購產品更多是通過感官判斷，零售過程中肉色是潛在影響消費者的首要因素。a*值主要反應肌紅蛋白氧化還原狀態，脫氧肌紅蛋白為紫紅色，氧合肌紅蛋白為鮮紅色，高鐵肌紅蛋白為褐色。前期氧氣逐漸與肌紅蛋白結合形成氧合肌紅蛋白而呈現出良好的鮮紅色，隨著氧氣分壓的降低，使肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白氧化為高鐵肌紅蛋白，逐漸累積而出現褐變，紅度值下降。從圖中分析可知，前5天所有試驗組產品a*值均有一定程度的升高80%和75%試驗組因為氧氣含量較高，a*值有較明顯的升高，產品呈現較紅潤色澤。所有試驗組在5天后a*值均有一定程度的降低，其中55%試驗組因為氧氣分壓較小，在第5天后a*值顯較其他試驗組顯著降低，第7天肉色呈現褐紅發白顏色，影響消費者感官判斷。

3.3.4 對樣品L*值的影響按2.2.5步驟操作，所得結果如圖7、圖8所示，由圖可以看出，兩組產品的亮度值L*隨著測定周期延長逐漸增加。亮度值L*反映冷鮮肉表面對光的反射能力，樣品表面水分含量越大，反射能力越強，亮度值增大，在貯藏期內隨著肌肉中蛋白質的氧化反應，蛋白表面電荷分布及氫鍵發生變化，從而影響蛋白分子間、蛋白與水分子間的相互作用和肌原纖維蛋白的系水能力，肌肉自身水分溶出，冷鮮肉的持水力降低，導致冷鮮肉表面水分含量增大，使亮度值增大。隨著冷鮮肉肌肉持水力的下降，肉的多汁性降低，影響肉的口感和風味。由圖7、圖8分析可知，55%試驗組在在持水力上明顯優于75%和80%試驗組，肉質更加多汁。

4 結論

試驗選用3種不同比例氣體包裝形式，對不同氣體包裝下的冷鮮羊肉進行總和評價。研究發現高氧試驗組（75%、80%）能很好的保持肉色穩定性，但是肌肉持水力不如低氧試驗組（55%），55%試驗組雖然能很好的保持冷鮮羊肉的持水力，保持了鮮肉原有的風味和鮮嫩多汁的口感，但感官評價和肌肉紅度因為氧氣含量較低，高鐵肌紅蛋白大量累積，色澤發褐，嚴重影響消費者感官評價，因此75%和80%試驗組更適合于市場銷售。

從數據分析可知75%實驗組和80%試驗組無明顯區別，因考慮到充氣成本的問題，同體積氧氣約為氮氣價格的兩倍，因此選用75%氧氣+20%二氧化碳+5%氮氣比例充氣更適合大規模的生產和市場銷售需求。

5 氣調包裝技術未來前景

近年來，國內外在 MAP 理論和應用的研究十分廣泛，主要集中在探尋適宜的包裝氣體組分、選用包裝材料等方向。如今市場大多數鮮肉以柜臺冷藏保存，微生物繁殖較快，例如16℃微生物1天繁殖15倍，21℃微生物1天繁殖700倍，而4℃微生物1天繁殖2倍，因此將鮮肉包裝銷售是具有發展前景的方式。采用氣調包裝后，可以延長貨架期，且氣體成分不會對肉品造成化學污染，應用氣調保鮮技術，是當前食品生產加工企業的必然趨勢。氣調包裝在我國有著巨大的潛在需求和廣闊的發展前景。