氣調包裝技術在水產品包裝中的應用
氣調包裝（MAP）是一種用一種或多種混合氣體代替食品包裝容器中的空氣，抑制產品腐敗變質，延長食品保鮮期的包裝方法。對於氣調包裝的食品，包裝容器內的初始氣體比例會自髮變化或控制保持不變。 MAP 適用於大批量零售包裝和食品保鮮。 MAP 技術於 1930 年代開始商業使用，在二氧化碳環境中將新鮮冷凍牛肉從澳大利亞運輸到英國。隨著MAP技術的不斷發展，在1970年代和1980年代開始廣泛應用於歐美商業市場。目前，MAP氣調包裝技術已開髮用於鮮肉、水產品、凝乳、鮮奶酪、蔬菜、水果和即食食品。
氣調包裝廣泛用於各種水產品，包括魚片和魚塊、蝦和貝類。
水產品氣調包裝的氣體成分
氣調包裝中的混合氣體通常由CO2、O2、N2中的三種或兩種組成。氣調包裝中的氣體通過抑制水產品中微生物的生長繁殖，減少脂肪酸酸敗，保持其新鮮度，延長其保質期。 MAP對水產品的保鮮效果優於同等條件下的空氣包裝和真空包裝。例如，在氣調包裝條件下（60% CO2：40% N2），沙丁魚體內微生物的生長受到更多的抑制。沙丁魚在 MAP、真空和空氣包裝條件下的保質期分別為 12 天、9 天和 3 天。
二氧化碳 是水產品MAP氣調包裝中起到保鮮作用的主要氣體。對魚類表面污染的細菌和真菌有抑製作用，能抑製或影響腐敗微生物的生長。 CO2易溶於水和脂肪，其在水中的溶解度隨溫度的降低而迅速增加。 CO2 溶解在食物中並與水結合形成弱酸。由於食品材料或微生物中的 pH 值降低，所產生的酸性條件對微生物的生長具有抑製作用。研究表明，25%至100%的CO2可以抑制水產品中微生物的活性，有利於保持水產品的品質。在一定範圍內，氣調包裝中的CO2含量越高，抑菌效果越好。有研究認為CO2對微生物的抑製作用取決於溶解在產品中的CO2濃度；而法伯認為，CO2對微生物的整體作用是延長微生物生長的滯後期，降低微生物在對數生長期的生長速度；目前，CO2的保存機制仍未完全清楚。
氧氣： 氧氣是食品儲存過程中許多變質反應的關鍵因素。在水產品氣調包裝中，O2可以抑制厭氧菌的生長，減少鮮魚中的三甲胺氧化物（TMAO）還原為三甲胺（TMA）。但O2的存在有利於好氧微生物的生長和酶促反應的加速，同時也會引起高脂魚脂的氧化酸敗。無O2氣調包裝能更好地保持北方長面蝦的色澤，防止其脂肪氧化和酸敗，保持其韌性，延長其保質期。有研究發現，O2的隔離能有效減緩牡蠣蛋白質的變性和分解、pH值的變化、游離氨基酸的產生和分解以及揮發性鹼氮含量的增加，延長牡蠣的貯藏期。生蠔。最近的研究表明，與純空氣包裝相比，使用除氧劑去除空氣包裝中的所有氧氣，可以減少海螺鯖魚冷藏過程中生物胺（組胺、腐胺和屍胺）的產生，並且可以減少其保質期。 12天延長至20天。水產品的無氧氣調包裝會抑制好氧微生物的生長，但會產生促進厭氧微生物生長的風險，如肉毒桿菌。
N2：氮氣是一種無味的氣體，難溶於水和脂肪。由於N2的穩定性、不溶性和不易透過包裝膜的性質，主要用作氣調包裝系統中的填充氣體，以防止包裝袋塌陷，使包裝顯得飽滿；同時用來代替包裝袋內的空氣和O2，可以防止高脂魚貝類脂肪的氧化酸敗，抑制好氧微生物的生長繁殖。
影響水產品氣調包裝質量的關鍵因素
水產品易腐爛，保質期受多種因素影響。用於MAP氣調包裝的水產品大部分需要經過去內臟、切片、去殼、冷凍等預處理。過程中的每一個環節都可能影響MAP包裝水產品的保鮮效果和質量。在水產品的 MAP 包裝中，包裝質量、食品安全和食品保質期受以下因素影響較大：產品儲存溫度、原料新鮮度、產品加工工藝、包裝氣體的成分和比例、包裝容器內氣體體積材料質量比（V/W）、包裝材料等
溫度
水產品的加工和貯藏溫度決定了其品質劣化的速度和程度。貯藏溫度是影響水產品氣調包裝質量的最關鍵因素，直接影響MAP水產品的保質期。根據英國食品微生物安全諮詢委員會 (ACMSF) 的說法，當冷藏是氣調包裝產品的唯一控制因素時，在 5-10°C 下儲存時，保質期應限制在 5 天。在 5°C 以下儲存時，保質期可延長至 10 天。不同研究中溫度參數存在較大差異，有報導溫度範圍為-2°C至26°C。低溫與氣調保鮮相結合，保鮮效果好。低溫是控制食品腐敗和防止產品中潛在致病菌生長的必要條件。這是因為微生物和酶的功能在低溫下受到抑制，也可能是由於低溫下CO2的抑菌作用增強。溫度升高會縮短MAP水產品的保質期。
例如，氣調包裝（30% CO2:70% N2）中的鯡魚菌落總數在 4 °C 下儲存約 11 天時達到 106 CFU/g，而在 10 °C 下儲存的菌落總數達到此4天內的金額； Bøknæs 等人。研究了不同溫度下氣調包裝（40%CO2∶40%N2∶20%O2，V∶W=2∶1）中鱈魚的保質期，在-20℃環境下存放12個月，鱈魚品質沒有明顯變化， 2℃保質期可達14天。而且，不同的溫度處理和溫度波動對MAP水產品的品質影響很大。由解凍的鱈魚製成的 MAP 包裝鱈魚片在 2 ℃ 下的保質期（超過 20 天）比直接由新鮮鱈魚製成的 MAP 鱈魚片的保質期（11-12 天）更長。這可能是因為鱈魚在冷凍4-8天后，經過數週後，其特異性腐敗菌Photobacillus受到抑製或破壞，低溫環境減少了TMA的產生。 MAP鱈魚腐敗的一個重要特點是TMA含量高，在含氧包裝條件下會腐爛並產生H2S氣味，但6℃的60% CO2可抑制產H2S菌和產TMA菌的生長。鱈魚，促進鱈魚的生長。片劑的質量延長了它的保質期。
此外，冰溫技術與MAP技術相結合，可以更好地延長鮮活水產品的保質期。相同條件下，冰溫下鮮活水產品的保質期比冷藏條件下要長。在冰溫加氣調CO2濃度高的條件下，三文魚的優良品質可維持長達3週。研究表明，在冰溫下進行氣調儲存可以顯著延長魚丸的保質期。在冰溫條件下，空氣包裝樣品的保鮮期為40天，是5℃保鮮期（8天）的5倍。 75% CO2:25% N2 包裝的魚丸保質期長達 50 天。
氣體成分
氣調包裝中水產品的保質期與混合氣成分密切相關。不同的水產品應使用不同的氣體。
在（2±0.5）℃、70% CO2:30% N2氣體和空氣包裝的氣調包裝中鯖魚的相應保質期分別為20-21天和11天。氣體的成分不僅影響水產品的化學質量，而且影響水產品中微生物的變化。 CO2是氣調包裝的主要成分，大多數情況下其比例為50%至100%。通常使用30%至80% CO2來延長鮮魚的保質期，因為高CO2比例的MAP會增加包裝的汁液流失率，並因CO2的溶解而導致包裝塌陷。
CO2濃度大於或等於50%的氣調包裝可將新鮮鯡魚塊在冷藏條件下（2-4℃）空氣包裝中的保質期由6天延長至12天，並保持良好的產品質量； Davies的研究表明，高CO2濃度的MAP（80% CO2：20% N2，鱒魚；60% CO2：40% N2，鱈魚）比低CO2濃度的MAP對各種病原菌的抑制效果更好。這可能是因為二氧化碳含量的增加抑制了需氧菌和嗜冷菌數量的增加。同時，CO2的存在和增加可能會降低相關微生物的生長速度，如：20%或60% CO2在0℃下可使希瓦氏菌腐敗菌的最大生長速度降低40%；隨著CO2濃度的增加，單核細胞增生李斯特菌的對數生長期延長，最大生長速率也降低。但高CO2 MAP會導致物料pH值降低，增加包汁損失。如果 CO2 的濃度降低，包裝的汁液損失率就會降低。研究表明，當CO2濃度從70%降低到50%時，MAP鱸魚的汁液損失減少了50%。
有時在氣調包裝中加入一定量的O2可以更好地延長水產品的保質期。 MAP帶魚（中肥魚）的適宜氣體配比為：60% CO2：30% N2：10% O2。 O2的存在雖然會加速脂肪的氧化，但會抑制厭氧菌的繁殖和生長，減少氧化三甲胺分解生成三甲胺，整體效果優於厭氧包裝。在有氧MAP的研究中，O2的比例變化很大。雖然高氧MAP容易導致水產品中不飽和脂肪酸的變質，但仍有不少研究結果表明部分高氧MAP的水產品品質更好。 . Hovda 等人對 MAP 大比目魚的研究。發現 50% CO2:50% O2 的高氧條件（4°C 下 23 天保質期）優於 50% CO2:50% N2（20 天保質期）和空氣包裝（10 天保質期）氣體條件。高氧MAP可能會減少水產品中組胺的產生，延長水產品的保質期。 Jette 等人對金槍魚的研究。發現在60% CO2: 40% N2 的氣體組成下，MAP金槍魚在1.7℃下儲存24天后組胺含量達到5 000 mg/kg以上；即使在 1°C 下儲存 28 天后，仍無法檢測到組胺含量。 López Caballero 等人。研究了具有不同氣體組合的 MAP 鱈魚 (1°C)，例如 60%CO2：15% O2：25% N2 和 40% CO2：60% O2。結果表明：40%CO2:60%O2希瓦氏菌的抑製作用最強，腐胺和組胺的含量最低；氣袋組儲存15天有強烈的腐臭味，氣袋組儲存3週(109 CFU/mL)和TMA(45 mg TMA-N/100 mL)的希瓦氏菌腐爛程度最高。最高。這可能是因為 Shewanella 腐敗菌是一種不耐 CO2 的物種。對於大部分水產品來說，低O2的MAP比較適合，高O2包裝可以減少組胺的產生，可能更適合金槍魚等水產品。
在研究中，雖然不同的混合氣體對氣調包裝中水產品質量的影響不同，但MAP技術中的大部分氣體成分單獨作用於包裝或微生物。不同混合氣體的保鮮效果似乎是幾種氣體各自效果的疊加。水產品保鮮中的最佳混合氣體成分多是各氣體成分綜合優化的結果。關於不同氣體之間或不同氣體產生的中間體之間相互作用的研究很少。不同混合氣體的保鮮機理及不同水產品的最佳保鮮氣體組合有待進一步研究。另外，氣調包裝水產品中氣體的成分與氣調包裝機的精度、初始氣體配比、原料的性質、包裝材料的透氣性、微生物代謝。對包裝袋內CO2、O2的變化以及儲存過程中CO2溶解量的研究較少，應加強研究。
氣體體積與包裝重量比（V/W）
由於包裝材料的透氣性和CO2的溶解性，使充入包裝容器的氣體體積大於包裝材料的體積非常重要，這樣不僅可以保證氣調效果保鮮，還能防止包裝容器塌陷。通常氣體的體積是食品重量的2～3倍（V/W=2～3）是比較理想的，但是一些氣調包裝的研究沒有規定V/W的比例，也沒有涉及CO2的溶解速率是研究氣調保鮮機理的重要指標。沒有這兩者，就不可能更科學地解釋氣調保存的機理。對草魚段氣調包裝的研究表明，適宜的氣體比例為：50% CO2：40% N2：10% O2，氣體體積與草魚體重的比例為2：1或3：1。
原材料質量和初始條件
氣調包裝的效果與食品包裝前的污染程度有重要關係。原材料的初始質量直接影響氣調包裝水產品的保質期。包裝前材料被腐敗微生物污染的程度越低，氣調食品的保質期就越長。微生物的數量直接限制了MAP水產品的保質期。
當微生物數量超標時，MAP三文魚體內的揮發性鹼性氮、TBA值和顏色仍在可接受範圍內。當MAP北方長額蝦的初始微生物數量增加10-100倍時，腐敗微生物的種類和數量會迅速增加，其保質期會顯著縮短；同時，它暴露在空氣和光線中的時間越長，它的脂肪氧化作用就越明顯。
同樣，鱈魚的新鮮度對氣調包裝鱈魚片的質量影響很大，只有新鮮的鱈魚才能生產出高質量的氣調鱈魚片。因此，在MAP水產品的加工過程中，空氣包裝前的加工條件非常重要。在此過程中，應盡量減少水產品在高溫、微生物污染等不利環境中的暴露時間，減少氣調包裝前微生物數量和脂肪氧化等品質劣化。當水產品具有良好的初始質量時，MAP技術可以更好地延長其保質期。
包裝材料規格
氣調包裝材料的透氣性對MAP的包裝質量影響很大，決定了包裝容器內的氣體比例是否穩定或平衡。不同的包裝材料對不同氣體的阻隔率不同，而且還受環境溫度和濕度的影響。阻隔性優異的封裝材料，不僅可以防止MAP封裝內各種氣體的溢出，還可以防止外部氣體的進入。對不同阻隔率氣調包裝材料的研究表明，其在MAP（50%O2:50%CO2）下的保鮮效果依次為：高阻隔材料（BOPP/AL/PET/CP複合膜）>阻隔性好。包裝材料（BOPP/PA/CP複合薄膜）>中阻隔包裝材料（PET/CP複合薄膜）>低阻隔材料（BOPP/CPP複合薄膜）。
其他因素
氣調包裝與酸浸、鹽漬、熏制、防腐劑和抑菌劑相結合使用，可以更好地延長水產品的保質期，這將是MAP技術發展的主要趨勢。如醋酸鹽（0.5%或1%）與50% CO2結合：50% N2包裝的鱈魚在4℃下放置25天，希瓦氏菌的生長被完全抑制。這可能是由於 CO2 形成的酸性條件抑制了希瓦氏菌腐敗的生長，減緩了 TMAO 向 TMA 的還原，延長了鱈魚的保質期。真空包裝煙熏三文魚的保質期為4週，60%CO2:40%N2與Nisin組合可延長保質期至5~6週。
研究還表明，薄荷精油、百里香精油和氧氣吸收劑對MAP水產品的保質期也有積極作用。
水產品氣調包裝中的特定腐敗菌（SSOs）
水產品的腐敗變質主要是由於某些微生物的生長代謝，生成胺類、硫化物、醇類、醛類、酮類、有機酸類等，產生異味和異味，感官不合格，品質發生變化。一般來說，水產品含有多種微生物種群。這些微生物在儲存過程中會動態變化。然而，大多數微生物種群不會導致水產品變質。僅一種或幾種特定腐敗菌（SSOs） 水產品貯藏過程中大量繁殖導致水產品腐敗變質。不同或相同的水產品在不同條件下具有不同的特異性腐敗菌。特定的腐敗菌在這些條件下的初始數量可能並不小，但具有很強的耐力、優勢和活性，最終會導致水產品的腐敗變質。主要植物群。
氣調包裝鮮魚的特定腐敗菌包括發光桿菌、乳酸菌和嗜熱索克氏菌，但不同的魚種、不同的貯藏溫度、不同的MAP氣體配比、不同的加工和貯藏條件都會影響特定的品種和生長。腐敗菌。霍夫達等人。採用PCR-DGGE法對MAP氣調包裝鱈魚中的微生物進行鑑定，發現在50%CO2:50%O2的高氧條件下，假單胞菌是優勢菌群；而在 50%CO2 中：在 50% N2 或充氣氣體條件下，發光細菌、希瓦氏菌腐敗菌和假單胞菌都是優勢菌群；但與空氣包裝相比，氣調包裝顯著抑制了嗜冷菌和產H2S菌的生長。霍夫達等人。還鑑定了 MAP 控制的大氣比目魚中的微生物，發現發光桿菌和假單胞菌是主要菌群。在用CO2包裝的鮮魚中，希瓦氏菌和許多微生物的生長受到抑制，但光細菌對CO2具有很強的抵抗力，被認為是各種氣調水產品（鱈魚等）的特異性腐敗菌。 . ，達爾加德等人。認為發光桿菌可以很好地指示 MAP 水產品的新鮮度和品質變化，並以發光桿菌為指示菌建立了預測 MAP 包裝鱈魚的保質期模型。通常 MAP 水產品中可能存在不止一種腐敗菌。 MAP鯖魚（50%CO2∶50%N2）在3 ℃或6 ℃下的微生物種群為乳酸桿菌和嗜熱嗜熱桿菌，其次是希瓦氏菌和腸桿菌。 0℃貯藏的氧改性鰻魚（40%CO2∶30%N2∶30%O2）的主要腐敗菌為乳酸菌，其次是希瓦氏菌腐敗菌和假單胞菌。
氣調包裝水產品食品安全
目前，對氣調包裝水產品中腐敗微生物的研究較多，而對致病菌的研究相對較少。但是，忽視MAP水產品中病原菌的生長可能會導致水產品具有良好的感官特性。 ，但食用並不安全，應加強這方面的研究。
在相同條件下，氣調包裝的魚和海鮮產品的安全性高於真空包裝。 MAP可減少空氣包裝中出現的沙門氏菌、葡萄球菌、產氣莢膜梭菌、彎曲桿菌、副溶血性弧菌、腸球菌等細菌引起的食品安全問題，與氣調包裝中幾乎完全抑制志賀氏菌相似。但肉毒桿菌、單核細胞增生李斯特菌、耶爾森氏菌、嗜水氣單胞菌等病原菌可在低溫MAP水產品中生長，均對MAP產品的安全性產生負面影響。潛在威脅。
研究表明，氣調包裝對這些病原菌的抑制效果優於對照真空包裝，即其安全性高於真空包裝。氣調包裝對嗜冷（0-2℃）單核細胞增生李斯特菌也有抑製作用。在厭氧MAP下，李斯特菌、耶氏酵母菌等病原菌的檢出率明顯低於需氧MAP條件下，40% CO2：60% N2或100% CO2存在下，李斯特菌各生長階段的活性降低。而氣調包裝與低溫相結合，加入緩蝕劑、酸處理或鹽處理，能更好地抑制病原菌的生長。大腸埃希菌O157的延緩期和減量可提高其食品安全性。鹽浸和酸（苯甲酸+山梨酸+檸檬酸）組合在7℃貯藏條件下抑制北方長額蝦單核細胞增生李斯特菌生長40天以上。
為保證MAP水產品的安全性，可以以致病菌為指示菌，建立水產品安全性預測數學模型。此外，組胺也是氣調包裝水產品的潛在不安全因素。海洋水產品中的光桿菌在1～5℃時可產生組胺。有研究發現，在低溫保鮮的金槍魚體內，摩根氏菌能產生組胺，而高氧氣調包裝可以抑制摩根氏菌和發光桿菌產生組胺。這也是研究氣調包裝水產品安全性時需要注意的問題。
氣調包裝對水產品理化質量的影響
氣調包裝對大多數水產品的質量沒有明顯的不利影響。 MAP 控制甲殼類動物中的黑斑，並減少鯖魚儲存過程中的組胺形成。 MAP對鱈魚、鯖魚和鮭魚片的氣味和可接受性沒有影響，但對其顏色、彈性、汁液損失、揮發性鹼氮等有一定影響。例如高壓CO2氣調包裝會導致水產產品產生酸味和碳酸味。大多數氣調包裝的水產品都存在汁液流失的問題。通過保水劑處理和降低CO2濃度可以降低汁液流失率。有人研究過挪威龍蝦肌肉中游離氨基酸的含量。在 60:15:25 和 40:40:20 的混合氣體 CO2:O2:N2 的組成下儲存過程中，蘇氨酸、纈氨酸、賴氨酸和精氨酸的含量顯著下降，並且這種變化在 CO2 下的樣品中變化更大- 富集包裝比富集 O2 的樣品；鳥氨酸和色氨酸的含量在貯藏時間內有明顯增加，可能對其風味和鮮味產生影響。
水產品氣調包裝機
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結論
氣調包裝技術已廣泛應用於肉類、果蔬、水產品、禽類產品、奶酪製品等。未來，MAP技術將向智能、安全、便攜的方向發展，主要體現在有源包裝和智能包裝上。活性包裝可以通過吸收或釋放CO2、O2等氣體來控制包裝系統的穩定性；智能包裝可以通過時間-溫度指標（TTI）、新鮮度指標、CO2或O2變化指標等監測食品質量變化。水產品MAP技術的安全性研究也將在水產品中SSOs的鑑定、微生物保質期預測模型的建立、病原菌的研究、多種圍欄技術的綜合作用、分子生物技術的應用等方面不斷發展。 .同時，隨著包裝技術和包裝材料的發展，MAP技術將朝著有利於生產、儲存、運輸和消費便利的便攜方向發展。
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