(文章来源：上海炬钢机械有限公司)许多食品在空气中由于水分减少或增加、氧化反应以及需氧微生物繁殖如细菌和霉菌而快速腐败。微生物繁殖是导致食品组织、色泽、风味、营养值变化的主要因素，使食品变味和食用不安全。食品在气调气氛环境中将减缓化学或生物化学反应和抑制微生物活性，从而延缓食品的腐败速度。在空气的中新鲜果蔬消耗其营养基质来维持正常需氧呼吸的新陈代谢活动而逐渐衰老枯黄，而在气调气氛中可减缓它的新陈代谢活动而得到保鲜。

　　食品气调包装防腐保鲜的基本原理是用保护性气体（单一或混合气体）置换包装内的空气，食品置于保护性气氛环境中抑制腐败微生物繁殖、保持食品新鲜色泽以及减缓新鲜果蔬的新陈代谢呼吸活动，从而延长食品的货架期或保鲜期。气调包装内保护气体种类和组分要根据各类食品的防腐保鲜要求来确定，才能取得最佳的防腐保鲜效果。

　　1.2.2食品气调包装常用保护气体

　　 食品气调包装常用的气体有O2、CO2和N2三种，各种气体对食品防腐保鲜的作用如下：

　　1.二氧化碳（CO2）

　　二氧化碳是一种气体抑菌剂，在空气中的正常含量为0.03%，低浓度的CO2能促使微生物的繁殖，高浓度CO2能阻碍引起食品腐败的大多数需氧微生物的生长繁殖。CO2能延长微生物繁殖生长的停滞期(或潜伏期)和延缓其对数增长期。CO2易溶解于食品中的水分成为碳酸而降低食品的pH有利于食品保藏，在100kpa、20℃时溶解度为1.57g/kg，溶解度随温度降低而增加。因此CO2在10℃时的抗菌活性比15℃时明显大得多，这对气调包装食品的防腐有重要意义。CO2亦溶解于食品中的脂肪和某些有机物。

　　CO2的抑菌机理和特点如下：

　　 （1）CO2抑菌的选择性

　　 ―霉菌、极毛杆菌和无色杆菌等需氧菌对CO2高度敏感而被抑制。

　　 ―相对而言，酵母对CO2有阻抗性或不敏感，CO2对酵母的抑制作用不大。

　　 ―乳酸菌等厌氧菌对CO2阻抗性较强或不敏感，无抑制作用。

　　 包装内气氛环境确定何种微生物的生长繁殖。从图1-1可见，无CO2的气氛环境中，革兰氏阳性细菌如乳酸菌，热死环丝菌（Brothotrix thermosphacta）等的繁殖在贮藏过程中取代革兰氏阴性细菌的繁殖，而在有CO2的气氛环境中则相反。然而，不能就认为革兰氏阳性细菌对CO2不敏感或不被抑制，而是两个菌种对CO2的敏感性程度。大部分的革兰氏阳性细菌是厌氧性或兼性的细菌。CO2的抑菌作用体现在延长细菌生长的潜伏期（或停滞期）。图1-2是鸡肉在4℃温度贮藏，CO2浓度对延长细菌繁殖生长潜伏期的影响。试验证明，CO2有效抑菌浓度为15%～20%。图1-3是不同浓度CO2时，贮藏温度与细菌产生时间的关系。食品加工后立即包装和食品包装前的污染的细菌处于潜伏期或污染很少时，CO2的抑菌作用最有效。

　　 （2）影响CO2抑菌作用的因素

　　①CO2浓度或分压 大气压力时，CO2的分压愈大，抑菌作用愈高。在大气压力以上，绝对压力升高抑菌作用增加。

　　 ②温度作用 高CO2浓度包装的新鲜食品必须在冷藏温度下贮藏，温度降低可使CO2的抑菌作用增加，主要是CO2在低温易溶解于含水分的食品使pH降低。

　　 （3）CO2的抑菌机理 目前有四种假设

　　 ①CO2穿透细菌的细胞膜，使细胞内pH值下降和细胞内酶的活性降低。

　　 ②脱羟基酶被富集的CO2所抑制。

　　 ③存在非脱羟基酶的某种酶被CO2所抑制。

　　 ④由于细菌的细胞膜溶解CO2，它的性质发生变化和某种功能被抑制。

　　2.氧(O2)

　　通常气调包装尽量降低氧含量或无氧，但海产品气调包装时氧的存在可防止厌氧性致病菌如梭状芽孢杆菌繁殖。高氧可保持鲜肉的色泽，低氧可降低新鲜果蔬呼吸速度的同时保持果蔬新鲜状态所需要的需氧呼吸新陈代谢活动。但鲜切蔬菜气调包装最新研究证明，高浓度氧（70-80%O2）能抑制大多数需氧菌和厌氧菌的生长繁殖和抑制蔬菜内源酶引起的褐变，取得比空气包装或低氧包装更长的保鲜期。

　　3.氮（N2）

　　氮是惰性气体，与食品不起化学作用，用作充填气体以防CO2逸出后使包装坍落。氮气在充氮包装中，可降低食品中的脂肪、芳香物和色泽的氧化。图1-4是氮气对降低过氧化物的作用。

　　 除了以上三种常用气体外，目前国际上还研究其他气体对食品的防腐保鲜作用，如氩、一氧化二氮、一氧化碳和二氧化硫等气体，这些气体对食品防腐保鲜机理如下：

　　 1.氩（Ar）

　　氩与氮相同的无色无味惰性气体，但氩的质量比氮重而溶解度是氮的两倍，可取代氮作为混合气体的充填气体。通常认为氩与氮对微生物没有抑制作用，但最近试验研究证明氩具有明显的抑菌作用，因为微生物对Ar敏感并改变了微生物细胞的膜流特性从而影响其功能。此外，氩原子尺寸类似的氧、密度大于氧以及溶解度较高，因而氩可从植物细胞和酶的氧接收器中置换氧从而抑制氧化反应和减缓新陈代谢呼吸速度。

　　2.一氧化碳（CO）

　　Zagory报道仅1%CO就可以有效地抑制许多细菌、酵母和霉菌尤其嗜冷性细菌。此外，由于CO有较高的毒性浓度达到12.5-74.2%时对包装机械操作者健康有害，一些国家管理部门不允许作为气调包装用气体。但美国在生菜气调包装中允许用低浓度CO抑制菜叶的褐色色变。

　　3.二氧化硫（SO2）

　　SO2无束缚非离子态的分子具有抗菌作用，可以抑制软水果霉菌和细菌的繁殖（尤其是葡萄和干水果），亦可抑制果汁、泡菜的细菌。SO2对不同微生物的抑制效果与浓度有关，如25ppm SO2抑制真菌类而1-2 ppm SO2抑制细菌。SO2抑制埃希氏大肠菌和加单胞菌等革兰氏阴性菌比抑制乳酸杆菌素等革兰氏阳性菌更有效。但由于SO2特殊气味不适用作气调包装的气体，常作为果蔬包装前的杀菌处理方法