MAP技术在食品保鲜中的应用
近年来，随着人们生活水平的不断提高，各种新型方便食品应运而生。同时随着消费者健康意识的进一步加强，对食品包装及食品安全问题十分关注。为适应市场的发展，我国食品加工业在食品工艺和包装上发生了日新月异的变化。如在食品流通和消费过程中，为保证食品的新鲜美味和质量稳定，新的保鲜技术、设备和材料得到了广泛应用，从而大大地延长了食品的保质期和货架寿命。MAP技术与设备的研究与应用就是其中一例。
1、 MAP技术的保鲜原理
MAP即气调包装(Modified atmosphere packaging)，可定义为“在能阻止气体进出的材料中调节食品的气体环境的技术”。MAP技术的一个重要特征就是在食品进行包装时，通过调节包装内的气体组分，即首先将适合食品保鲜的保护气体置换包装容器内的空气，以通过破坏微生物赖以生存繁殖的条件,来延缓包装食品的生物生化变化，达到延长食品保存期和保鲜的目的。因此气调包装又被称为主动气调包装(Active Atmosphere Packaging)。
气调包装的显著优点在于食品包装后由于未经过高温高压的热力杀菌，包装贮藏后食品的色、香、味及组织状态与包装前基本无变化，这无疑对消费者和零售业来说，都具有较大的吸引力。特别是近年来超级市场及食品配送中心在我国上海、北京、广州等大中型城市的扩大和普及，气调保鲜食品的市场也将会越来越大。
微生物对食品的污染包括一次污染和二次污染。食品的动物和植物原料在自然界的生存环境中，本身已带有的微生物称为食品的一次污染。食品原料从自然界采收，经贮运、加工、流通和销售环节，直至最后被人们食用所受到的微生物污染称为食品的二次污染。然而，包装后食品在运输储藏流通的各个销售环节中的变化非常复杂。食品的种类和质量、微生物环境、储藏温度等均会影响食品的品质变化。引起食品变质的主要微生物为细菌、霉菌和酵母菌。食品包装内氧气的存在会促进需氧性细菌的繁殖，细菌的繁殖速率随氧分压的增大而增高。气调包装技术是一种综合物理、化学、生物等多门学科的技术，它是通过调整食品包装内适宜的气体比例、选择具有一定气体阻隔性能的包装材料以及相应的包装前对被包装食品的消毒、减菌化处理、迅速冷却工艺和包装后产品的冷藏方式的一整套技术，达到防止或减缓食品在物理、化学、生物等方面质量的下降的目的，从而使食品能有一个相对较长的保质期。
气调包装常用的填充气体主要是CO2、N2、O2三种气体或它们的混合气体。 二氧化碳 二氧化碳是气调包装中最关键的一种气体。二氧化碳在高浓度下能阻碍大多数需氧菌和霉菌等微生物的繁殖，延长微生物增长的停滞期，因而对食品有防霉和防腐作用。二氧化碳的这一抑菌作用机理，最初被人们认为是能被微生物代谢所利用的氧气被部分或全部取代的结果，而后人的试验发现，100%的二氧化碳条件可大大提高食品的货架期，而100%氮气并没有比普通大气条件下发挥更大的保鲜优势。因此目前就二氧化碳抑菌作用机制有如下解释：①二氧化碳能改变细胞膜功能；②直接产生酶抑制或降低酶反应速度；③细菌膜浸透力改变引起的细胞内pH变化；④蛋白质理化性质的改变。即由于二氧化碳在细胞内的积累，引起酶活力的降低而打乱了微生物正常的生理平衡。但二氧化碳不能抑制厌氧菌的繁殖生长。实验表明，在混合气体中二氧化碳的浓度超过30%时，就可以抑制细菌生长，但在实际应用中，考虑到二氧化碳易透过塑料包装材料逸出和被食品中水分和脂肪的吸收，混合气体中二氧化碳的浓度一般以50%-70%为宜。
氮 氮气是一种惰性气体，无味无臭，在食品气调包装中有独到功效，它不会与食品起化学反应也不会被食品所吸收,是一种适用于食品保存的理想气体。提高氮气浓度，即可相对减少氧气浓度，极大地抑制细菌、霉菌等微生物的生长繁殖，同时可起到减缓食品氧化如油脂食品氧化的作用，从而使食品保鲜。充氮包装食品还能很好地防止食品的挤压破碎、食品粘结或缩成一团，可保持食品的几何形状，使食品保持色、香、味、脆等优点。如目前充氮包装已广泛应用于油炸薯片及薯条等各种膨化休闲小食品。在气调食品中，氮气即可单独充入，也可作为混合气体中的填充物。
氧 氧气是生物赖以生存所不可缺少的气体，氧气的个性活跃，会加速腐败细菌特别是嗜氧菌繁殖生长从而引起产品变质，氧气还具有使食品中的维生素和脂肪氧化的作用，因此在食品包装时都尽可能减少氧气的含量。如采用真空包装方式。
氧气又具有保持肉类新鲜外观的作用。这是因为生鲜的肉类和鱼贝类，在储藏中会不断消耗氧。此时肉中的肌红蛋白与氧分子结合后，会成为氧合肌红蛋白而呈鲜红色。如果处于无氧状态下保存，则肉中的氧合肌红蛋白就会还原变成暗褐色，而失去商品价值。因此，若如肉类在含有一定量的氧气包装中储藏，就可始终保持其肌红蛋白，维持新鲜状态和稳定的鲜红色。此外包装新鲜果蔬时，氧气也是必不可少的，因为果蔬的采后呼吸作用需要有氧气的供给，当缺少氧气的条件下，将进行厌氧呼吸，反而会使果蔬变蔫和加速果蔬的变质和腐烂。氧气还具有抑制大多数厌氧腐败细菌的生长繁殖的作用。但由于02的存在，在低温条件下(0～4℃)也易造成好气性假单胞菌生长，而影响保存期的延长。因此，必须科学控制氧气的含量。
为确保气调包装的预期效果，需根据食品的种类、食品的性能特点、保藏要求及包装材料进行复合气体组成的科学配比。在实际应用中，氮气可单独用于保持干燥食品的色、香、味；二氧化碳和氮气的混合气体可用于有一定水分活度易发生霉变等生物性变质的食品；含有二氧化碳、氮气和一定氧气浓度的混合气体可用于生鲜食品的保鲜。
除气体混合组成外，气调包装设备、气体阻隔膜、食品的初始菌及水分活性、产品储藏温度的选择和确定对保证气调包装产品质量也至关重要。
2、MAP技术的历史及研究开发现状
气调包装的起源可追溯至19世纪30年代，1970年以后这项技术才在商业上大规模应用。如英国率先于1979年在肉类及肉制品方面采用气调包装技术，两年后便应用到了鱼类等方面。英国食品安全卫生管理机构于1997年1月就已认可MAP工艺为食品保鲜的一种方法，要求每个气调包装上都须印制“保护性气体包装”字样。目前气调包装作为食品的一种保鲜手段，已在西方许多国家普遍运用，涉及的食品已远远超出了国内现阶段所研究探讨的范围。在英国单就每年用于肉类、鱼类．禽肉类和奶制品的气调包装量就超过30亿个，此外在种类繁多的水果、蔬菜、三明治和熟食等食品的保鲜工艺中地运用也非常成功。目前英国MAP领域主要研究机构Campden＆Chorleywood食品研究协会(CCFRA)，正研制开发为新鲜精制农产品和冷藏混合食物设计的高氧MAP，并已取得初步的成果。在挪威气调包装平均延长了鱼类、鱼制品和贝类的保藏期达1．5倍，使人们在超级市场就可以买到用气调包装的新鲜鲑鱼。美国的超级市场和食品店中的半成品和可直接食用的新鲜食品、面食和色拉，现在也大多采用气调包装。
总之，MAP技术在全球食品的使用范围在不断扩大，包括生熟肉制品、鱼类、家禽、贝类、水果、酱类、脆片、咖啡、茶、蔬菜、面包等。它已成为一些产品的主要包装形式，并且其占有的市场份额也在不断提高。 我国气调包装起步于20世纪90年代，国家农产品保鲜工程技术中心于1988年开发了果蔬专用PVC保鲜膜用于蒜苗、黄瓜、芹菜、葡萄、苹果和鸭梨等实际应用，最近几年MAP技术已经成为研究开发热点。目前，MAP技术已开始用于生鲜鱼虾类、禽畜生鲜肉类、净菜、熟肉类、中式菜肴、焙烤类等食品的保鲜。
3 MAP设备的研究开发现状
气调包装设备是MAP技术得以实现的重要保证。气调包装设备基本是在传统的成型（或预制容器）—充填—封口机及真空包装机的基础上，分别增加抽真空、配气、充气及配气、充气等功能发展起来的。国外此类设备在技术上已相当成熟，并已形成较为完整系列。如从包装容器形状来分有盒式、袋式及盒中袋等，从包装容器提供方式来分有直接以塑料片材为原料，通过真空吸塑成型制盒式和直接将已制好的盒或袋供机器使用的预制盒（袋）式；从机器的工作方式分有手动间歇式，即人工装料供盒、自动抽真空、配器充气及封口、产品自动排出和全自动连续式，即从供盒（或制盒）到产品排出全部工序自动连续完成；从抽真空方式分为真空腔室式，即包装物在真空室内完成抽真空、充气、封口和插咀式，即通过插入包装盒（或袋）内的管咀抽真空、充气，然后封口。上述各类气调包装机的控制系统，一般均采用PLC与接触屏结合实现人机界面对话，在连续式包装机上时还配有在线检测装置，使设备的可靠性、稳定性、适应性及产品质量得以充分保障。
气体比例混合控制装置是气调包装机的重要核心部件，通过该装置可按工艺要求将O2、CO2、N2中的两种或三种气体以一定比例进行混合，供充气使用。目前气体混合装置有静态式和动态式两种。静态式即将配好的气体贮藏在容器内，供包装使用。动态式即直接将所需气体按比例调节混合，供包装使用。动态式配气可精密调节多种气体混合比例，并可实现连续配气、连续供气，特别适用于连续化规模包装生产，若与气体检测计算机配合还可实现自动监测和报警。
O2、CO2气体检测仪是控制气调包装食品质量的必备手段，也是气调包装生产线的重要配套监测仪器。目前气体检测仪有两种：一种是便携式O2、CO2检测仪；另一种是气体在线检测仪，它可在包装封口时不断对O2/CO2含量进行检测，并将其结果传入微机处理机，进行全程质量控制管理。
我国气调包装设备尚处于起步阶段，目前仅有少数企业研制和生产此类设备，与发达国家相比从功能上，系统配套上尚存在一定差距，但随着我国家庭厨房工程食品产业化步伐的日益加快，相信不久我国自主研发的操作连续化、充气高精度化的气调包装设备就可问世。
4、MAP技术在中式方便菜肴保鲜上的应用
有着悠久历史的中华饮食文化博大精深，深受海内外的青睐。据资料报道，目前美国约有36000家中国餐馆、法国约有2000家。绚丽多彩的中式菜肴不仅为人们带来了实实在在的物质享受，更带来了美妙无比的精神享受。然而，中式菜肴用料复杂、加工繁琐的特点，很难适应当今人们快节奏、高效率的现代生活，为此，食品工业研发人员一直力图使传统中餐工业化，也相继通过高温蒸煮、连续化速冻生产工艺生产出一批长保质期的中式菜肴产品，但由于中式菜肴中有许多品种经高温蒸煮后很难保持原有的色、香、味、形，经连续化速冻后又很难达到即食的效果。人们仍期待着即较好保持中式菜肴原有特色又食用方便、安全卫生的工业化中式菜肴食品。值得庆幸的是，随着超市的普及，食品流通冷藏链及家庭冷藏容量的逐步形成并走向规范和成熟，为气调保鲜、微波保鲜等一系列食品加工新工艺在中式菜肴产品的应用提供了先决条件。自2003年以来， 我们通过与多个食品及餐饮集团的合作研究，采用上海钜钢机械制造有限公司生产的盒式气调包装机，先后开发出近30余种气调包装的中式菜肴产品，如鱼香肉丝、五香熏鱼、东坡肉、四鲜烤夫、红烧狮子头、盐水鸭、八宝饭等，产品采用圆形和长方形盒加透明膜盖包装，使消费者可直观地看到产品的色泽和组织形态，买的放心，吃的称心。产品不仅平时在超市和连锁店中销售，而且于2003、2004年以“年夜饭菜肴系列”向市场推出，受到消费者的好评。
总之，气调包装技术在我国食品保鲜方面刚刚进入生产阶段，为了使这项技术得以稳步发展，必须在充分掌握气调包装技术原理的基础上，根据企业自身生产场地、产品类型，灵活调整各项气调工艺参数，严格把好被包装物的特性及初始状况、包装材料性能和包装产品的贮藏、运输、销售条件等各个环节的质量控制，以达到预期效果。相信气调包装技术将在我国方便食品特别是中式菜肴的产业化方面具有广阔的市场前景。
