采用頂空氣體分析方法對比蛋糕氣調包裝和脫氧包裝的脫氧效果

濟南MD传媒视频機（jī）電技術有限公司

Deoxidization Effect Analysis of Modified Atmosphere Packaging and Deoxidized Packaging for Cake through Headspace Gas Analysis

Labthink Instruments Co., Ltd.

Abstract: Headspace gas analysis is performed to compare the deoxidization effect of modified atmosphere packaging (MAP) and deoxidized packaging for cake. It could be concluded through the test that a combination of MAP and deoxidizer could be used to ensure the deoxidization effect of package for cake. The cake would be in a low oxygen environment by using MAP and the oxygen concentration would remain in a low level by using the deoxidizer. The MAP with deoxidizer shall found its wide application.

Keywords: MAP (Modified Atmosphere Packaging), Deoxidized Packaging, Deoxidizer, Headspace Gas Analyzer, HGA-02

　　蛋（dàn）糕由麵粉（fěn）、雞蛋、奶油等原料經打泡調（diào）製（zhì）後烘焙而成，富含碳水化合物、蛋白質、脂肪等營養物質及鈣、鉀、磷、鈉等礦物質，是人（rén）們茶餘飯後喜愛的甜食之一。由於（yú）營養豐富（fù），含水量較多，蛋糕是微（wēi）生物繁殖（zhí）的良好培養基，極易變質。

　　蛋糕變質主要有（yǒu）發黴和腐敗兩種，發黴表現（xiàn）為蛋糕表麵出現呈絨毛狀的各種黴菌斑點，是由蛋糕中黴菌的大量繁（fán）殖而導（dǎo）致的，而腐敗則主要由細菌中的馬鈴薯杆菌侵襲蛋糕引起，腐敗後的蛋糕會出現（xiàn）發（fā）粘拉（lā）絲的（de）現象。無論是黴菌還是馬鈴（líng）薯杆菌，其（qí）繁殖都離不開（kāi）氧氣的參與。根據文獻資料，氧氣濃度在1%以下時，微生物的生長和繁（fán）殖（zhí）就會急劇下降，當小於0.5%時，多數微生物的活性就會受（shòu）到抑製而停止繁殖。因此，隔絕蛋糕與氧氣的接（jiē）觸能有效減（jiǎn）緩蛋糕（gāo）中黴菌、馬鈴薯杆（gǎn）菌等微生物的繁殖，進而延長蛋糕的保存期限。基於此，氣調包裝和利用脫（tuō）氧劑除氧的包裝方式應運而生。

一、氣調包裝與脫氧包裝

　　氣（qì）調包裝是用惰性氣體N₂、CO₂等將蛋糕包裝內的空氣置換，減少蛋糕存（cún）儲小環境中的氧氣量，以減緩微生（shēng）物的繁（fán）殖，延長蛋糕保質期。該方法屬於物理方法（fǎ），生產過程無（wú）毒無害，屬於環保型的生產方式，並且惰性氣體對包裝起到了充填（tián）作（zuò）用，使包裝袋內保持（chí）正（zhèng）壓，保護蛋糕不（bú）受到外力的擠壓，保持原有的形狀與鬆軟度。然而，由於需要使（shǐ）用惰性氣體，並需要增添氣體混配、分析裝置等，氣調包裝的生產成本偏高。

　　脫氧包裝是指在包裝內（nèi）使用能與氧氣發生化學反應或（huò）能催化氧（yǎng）發生化學反應的脫氧劑，以除去（qù）蛋糕包裝內的遊離（lí）氧，降低（dī）包裝內的氧濃度，抑製微生物的繁殖。該方法屬於化學方法，能將包裝內（nèi）的（de）氧濃度降（jiàng）到千分之一以下（xià），甚至能（néng）夠（gòu）吸收遊離在蛋糕微孔中的氧氣，使包裝內基本達到無氧的（de）狀態。脫氧劑不會與食品接觸，也不會影響食品的色香味，並且操（cāo）作方便，不需要（yào）增添額外的設備，生產成本低。

二、氣調包裝（zhuāng）和脫氧包裝（zhuāng）脫氧效果對比

　　采（cǎi）用氣調包裝和脫氧包裝延長蛋糕保質期的出發點均是盡量降低蛋糕（gāo）包裝（zhuāng）內的氧氣含量，既然如（rú）此，那麽到底這兩種（zhǒng）包（bāo）裝的脫（tuō）氧效果如何呢（ne）？本文通過頂空氣體分析的（de）方法對（duì）氣調包裝和脫氧包裝中的含氧量進行分析，以此驗證二（èr）者的脫氧效果。

　　頂空氣體分析是指通過測試儀器中的氧氣傳感器定量分析密封包裝袋內的氧氣含量。該方法可以準確對氧氣比例迅速準確地做（zuò）出評價。試驗儀器采用頂空氣體分析儀（HGA-02，濟南MD传媒视频（guāng））和熱封試驗儀（HST-H3，濟南蘭（lán）光），試驗過程如下（xià）：

1、測定脫氧劑的脫氧（yǎng）量

　　首先將市購的脫氧劑裝入材（cái）料為110μm厚的PET/AL/PE三層共擠複合材料的包裝袋中，充入一定體積（jī）V的空氣後封（fēng）口，封口後的包裝袋不應緊繃，以免包裝（zhuāng）袋內存在正壓。一定（dìng）時間後采用排水法測定（dìng）包（bāo）裝袋中的氣體體積V1，並利用頂空氣體分析儀（yí）測定包裝袋內的氧氣濃度（dù）X，如X小於3%，則縮短測試時間重新試驗，記（jì）錄氧（yǎng）氣含量X值，見表1。

表1：脫氧劑（jì）脫氧量測試

　　雖（suī）然空氣中的氧氣含量基本為20.9%，但為（wéi）了保證測試（shì）的準確性，試（shì）驗時封一個空白包（bāo）裝（zhuāng）袋，裏麵不裝脫氧劑，用試（shì）驗（yàn）儀（yí）器測試所充氣體中（zhōng）的氧氣含量作為對比基線。經測試，空白包裝袋中的氧氣含量為20.4%。

　　然後根據（jù）下述公式計算脫氧劑的脫氧量：

脫氧（yǎng）量=V×20.4%-V1×X

　　據測試，購買的（de）脫氧劑實際脫氧量平均為182ml，其脫氧體積遠大（dà）於蛋糕包裝（zhuāng）內（nèi）的（de）氧氣含量，能滿足完全去除包裝內氧氣的要求，可進行後續脫（tuō）氧試（shì）驗。在脫氧劑選擇（zé）時需（xū）要注意的是，由於包材阻隔性能對包裝內氧氣含量具有直接的影響，在判（pàn）定脫氧劑是否符合要求時，一定要將（jiāng）包裝材料的氧氣透過量考慮在內，並至少預留10%~15%的吸（xī）氧餘（yú）量（liàng），以免（miǎn）包裝內氧（yǎng）氣量超過最大吸氧量。

2、對比氣調包裝和脫氧包（bāo）裝的脫氧效果

　　試（shì）驗原料采取同一家蛋糕店當天（tiān）生產的新鮮蛋糕24個（gè），采（cǎi）用50μm厚的KOPP/CPP複合材料作為包裝材料。根據資料顯示，高濃度的CO₂可以有（yǒu）效抑製微生物特別是黴菌的生（shēng）長，因此氣調氣體采用70%CO₂+30%N₂。

　　利用熱封試驗儀將包裝材料熱封成包裝袋。取6個包裝好的（de）蛋糕充入配好的氣調氣體，6個裝入（rù）鐵係脫氧劑，6個（gè）充入氣調氣體（70%CO₂、30%N₂）並放入脫氧劑，其餘（yú）6個作為（wéi）空白試驗，隻是用包裝材料熱封包裝。

　　將24個包裝好的試樣置於實驗室環境（23℃，50%RH）中，每隔一（yī）定的時間利用頂空氣體分（fèn）析儀測試（shì）每組兩個蛋糕包裝中的氧（yǎng）氣含（hán）量，取平均值（zhí），詳見下表2：

表2：氧氣含量測試

　　從數（shù）據中（zhōng）可以看出，氣調包（bāo）裝內初始含氧量極低，然而（ér）由（yóu）於包裝袋內外存在（zài）氧氣、CO₂、N₂濃度差，包裝內外（wài）的氣體分子通過包裝材料相（xiàng）互滲透與擴散，隨（suí）著（zhe）存儲時間的推移（yí），包裝內的氧氣（qì）含量將會逐漸增加。如包裝（zhuāng）材料的阻隔（gé）性能不（bú）佳，將導致在存儲期間空氣（qì）中的氧氣分子大量滲透進入包（bāo）裝袋內，降低氣調包裝（zhuāng）脫氧的效果，最終將影響蛋糕（gāo）貨架期。

　　脫氧劑能有效（xiào）去（qù）除包裝袋內的氧（yǎng）氣（qì），並且能不斷吸收通過包裝材料滲透進（jìn）入包裝袋內部的氧氣，使加入脫氧劑（jì）的包裝袋內的脫氧效果持（chí）續有效，直至脫氧劑達（dá）到最大（dà）的吸氧量。然而，為了保證除氧效果，雖然脫氧劑能持續吸收包裝內（nèi）的氧氣，此類包裝也需要使用高阻隔（gé）的包裝材料，以免脫氧劑因過早飽和而失效。

　　從數據中也可以發現，氣（qì）調包裝與脫氧劑具有協（xié）同效果，既能使蛋糕在包裝初始即處（chù）在低（dī）氧（yǎng）環境，又（yòu）能發揮脫（tuō）氧劑持續除氧的效用，使蛋糕包裝內保持低氧環境（jìng）。

三、結語

　　氣（qì）調包裝和脫氧包裝均能有效降低蛋糕包裝內環境中的氧（yǎng）氣含量，抑製微生物的繁殖。尤其是氣調包（bāo）裝與脫氧劑的配合使用值得進一步推廣與研究，原因如下：

　　1、氣（qì）調包裝可以使（shǐ）蛋糕（gāo）在包裝初始即處在低氧環境中，而脫氧劑則具（jù）有（yǒu）持續除氧的效果。從脫氧效果方麵來看，氣（qì）調包裝與脫氧劑配合使用（yòng）在脫氧（yǎng）效果（guǒ）方（fāng）麵（miàn）的表現尤佳。

　　2、另外，脫氧包裝中脫氧劑對氧（yǎng）氣（qì）的吸（xī）收，會使包裝內氣體總量減少（shǎo），導致包（bāo）裝（zhuāng）內存在一定的負壓，使包裝袋出現褶皺，影響美觀，而氣調包（bāo）裝中氧氣（qì）初始含量低，因脫氧劑吸氧帶來的褶皺問題在很大程度上得到了緩解，確保（bǎo）了包裝的平（píng）整與美觀。

　　3、氣（qì）調包裝屬於物理脫（tuō）氧，所用氣體（tǐ）對人體無害；而（ér）脫氧（yǎng）劑雖屬於（yú）化學脫氧，但其主體原（yuán）料（liào）一般為鐵粉、連二（èr）亞硫酸（suān）鈉、亞硫酸鹽類等（děng）無機性基質或酶、抗壞（huài）血酸、油酸等有機性基質，材料無毒無害，且裝入單獨包裝袋中，不與食品（pǐn）直接接觸，不會對人體健康造成（chéng）影響。而且使用氣調包裝與脫氧劑後，可不用或減少食品中（zhōng）防黴劑和抗氧化（huà）劑的用量，間接提高了食品安全性。

參（cān）考文獻

[1]綦菁華，孫容芳，郭寶紅. 改性（xìng）鐵係（xì）脫氧劑A型（xíng）的研製（zhì）[J]. 中國包（bāo）裝，1999，1(3)：100-101.

[2]汪秋安，張春香. 脫氧劑及（jí）其脫氧（yǎng）包裝技術的開（kāi）發與應用[J]. 包裝工程（chéng），2004，4(25)：7-10.

[3]黃俊彥，韓春陽，薑浩（hào）. 氣調保鮮包裝技術的應用[J]. 包裝工程，2007，28(1)：44-48.

[4]鄭（zhèng）曉燕. 鐵係脫氧劑的開發及其在糕點脫氧包裝保藏的（de）研究[D]. 重慶：西南大學，2009.