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国内生鲜气调包装技术研究现状


现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2018/11/26 17:53:26 关注:1069 评论: 我要投稿

  近年来,国外在MAP理论和应用的研究十分广泛,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。
  一、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。目前,国内外较常用的果蔬呼吸模型主要有以下两种:
  (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,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、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。
  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,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,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,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,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。
  二、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。
  1、保鲜果蔬的气体组分
  果蔬有氧呼吸会消耗营养,无氧呼吸会产生乙醛和乙酸,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,探讨了不同气体组分的气调包装在4℃下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,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。
  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。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。
  2、保鲜肉类的气体组分
  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。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,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。
  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。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,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。
  三、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,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,模拟的结果与实际测定的相当吻合。
  包装材料的厚度直接影响其透气性,侯春燕等将圣女果放在微孔PE20(厚度20μm)和PE30袋中检测其保鲜效果,结果表明PE30对圣女果的保鲜效果最好。温度对材料的透气性也有影响,普遍认为,随着温度的升高,LDPE材料的透气系数随之增大,材料的透气比也明显上升。李霞等用小袋法测定了多种材料在不同温度下的材料透气系数,分析后得出透气系数的自然对数值与绝对温度的倒数值之间呈显著的线性关系的结论。
  使用带微孔材料的包装膜可以提高气体交换速率。国内外对气体通过微孔膜中无孔部分的交换速率的研究已相当成熟。所以研究主要集中在气体通过微孔膜中小孔的交换速率的研究。李方等基于孔径与分子平均自由程的关系[30],应用Fick扩散定理,结合果蔬呼吸速率模型,建立微孔膜果蔬气调包装内外气体交换的数学模型,以香菇微孔膜气调包装进行验证,所建模型能比较准确地预测香菇微孔膜气调包装内外气体交换过程。
  四、温、湿度对保鲜效果的影响
  温度控制是气调包装的重要环节,它直接影响保鲜的效果。在实际的生产中,气调包装食品的贮藏温度主要是常温和冷藏两种。在目前已有的研究中,基本都得出冷藏比常温气调包装保鲜效果更好的结论,还有的研究提出0℃是保鲜鸡肉的最佳温度。对于肉类食品,气调配合冷藏对保鲜效果的提升显著,但对于某些食品效果并不明显。刘美玉等提出气调包装与冷藏结合对鸡蛋的保鲜效果比室温气调包装提升不大。因此,考虑到经济因素,对于这类食品气调包装后没有必要再进行冷藏处理。
  湿度也是影响气调包装保鲜效果的重要因素,湿度过高会造成水在包装中凝结,进而导致产品的腐败;湿度过低会加速产品自身中水分的流失,降低产品的品质。目前,国内对于气调包装湿度的研究较少。在各种食品气调包装工艺参数优化的研究中,只有很少一些引入了湿度这一因素。还有人尝试建立果蔬气调包装内的湿度模型,卢立新等在包装内质量与能量平衡关系的基础上,得到包装内相对湿度变化的预测模型并得到了验证,为果蔬气调包装湿度预测和控制提供了理论基础。
  五、结束语
  国内有关新鲜食品气调包装技术的研究比较广泛,主要集中在工艺参数的优化以及包装材料的选用等方面,已经取得了很多的成果,接下来的研究应更加注重食品及包装材料的性质和多因素的工艺优化等方面。
  气调包装的广泛应用仍需基础研究的支持,不同食品的生化特性、各类包装材料的透气性等基础性质均应进行广泛深入的研究。在掌握食品和包装材料特性的基础上,更容易模拟出保鲜过程中气体组分的变化,从而实现对气体组分更科学的选取;现有的气调包装工艺研究多为单因素的优化,没有将气体组分、温湿度、包装材料等因素同时考虑,今后可以更多地进行多因素试验,探寻更优的气调包装保鲜条件;此外,可研究将气调包装和其他食品保鲜方法联合,如化学剂保鲜法、辐照保鲜法、超高压保鲜法等,这样可以在各种保鲜方法中实现优势互补。
文章来源:包装与食品机械     文章编辑:一米优讯     
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