采用頂（dǐng）空氣體分（fèn）析方法對比蛋糕氣調包裝和脫氧包裝的脫氧效果

濟南17C.COM機電技術（shù）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（gāo）由麵粉、雞蛋、奶油（yóu）等原料經打泡調製後烘焙而成，富含碳水化合物、蛋白（bái）質、脂肪等營（yíng）養（yǎng）物質及鈣、鉀（jiǎ）、磷、鈉（nà）等礦物質，是（shì）人們茶餘飯後喜愛的甜（tián）食之一。由於營養（yǎng）豐富，含水量較多，蛋糕是（shì）微生物繁殖（zhí）的良好培（péi）養基，極易變質。

　　蛋糕（gāo）變（biàn）質主要有發（fā）黴和（hé）腐敗兩種，發黴表現為（wéi）蛋糕表麵出現呈絨（róng）毛狀（zhuàng）的各種黴菌斑點，是由蛋糕中黴菌的大（dà）量繁殖而導致的，而腐敗則主要由細菌中的（de）馬鈴薯杆菌侵襲蛋糕引起，腐敗後的蛋糕會（huì）出現發粘拉絲的（de）現象。無論是黴菌還是馬鈴薯杆菌，其繁殖都離不開氧（yǎng）氣的參與。根據文獻（xiàn）資料，氧氣濃度在1%以（yǐ）下時，微生（shēng）物的生（shēng）長和繁殖（zhí）就會急劇下降，當（dāng）小於0.5%時，多數微生物的活性就會受到抑製而停止繁（fán）殖。因（yīn）此，隔絕蛋糕與氧氣（qì）的接（jiē）觸能有效減緩蛋糕中黴菌、馬鈴薯杆菌等微生物（wù）的繁殖，進而延長蛋糕的保存期（qī）限。基於此，氣調包裝和利用脫氧劑除氧的包裝（zhuāng）方式應運而生。

一、氣調包裝與脫氧包裝

　　氣調包裝是用惰性氣體N₂、CO₂等將蛋糕（gāo）包裝（zhuāng）內的空氣置換，減少蛋糕存儲小環（huán）境中的氧（yǎng）氣量，以減緩微生物的繁殖，延長蛋糕保質期。該方法屬於物理方法，生產過程無毒無害，屬於環保（bǎo）型的生產方式，並且惰性氣體對包裝起到了充（chōng）填作用，使包裝袋內保持正壓，保護蛋糕不受到外力的擠壓，保持原有的形狀與鬆軟度。然而（ér），由於需要使用惰性氣體，並需（xū）要增添氣體混配、分析裝置等，氣調包裝的（de）生產成本偏高。

　　脫氧包裝是指在包裝內使用能與氧氣發生化（huà）學反應或能催化氧發生化學反應的脫氧劑（jì），以除去蛋（dàn）糕包裝內的遊離氧，降低（dī）包裝內的氧濃度，抑製微生物的繁殖。該方（fāng）法屬於（yú）化（huà）學方法，能將包裝內的氧濃度降到千分之（zhī）一以下，甚至能夠吸收遊（yóu）離在蛋糕微孔中的氧氣，使包裝內基本達到無氧的狀態。脫氧劑（jì）不會（huì）與食品接觸，也不會影響食品的色香味，並且操作方便，不需要增添額外的設備（bèi），生產成本低。

二（èr）、氣調包裝和脫氧包裝脫（tuō）氧效果（guǒ）對比

　　采用氣調包裝和脫氧包裝延（yán）長蛋糕保質期的出發點均是（shì）盡量降（jiàng）低蛋糕包裝內的氧氣含量（liàng），既然如此（cǐ），那麽到底這兩種包裝的脫氧效果如何呢？本文通過頂空氣體分析的方法對氣（qì）調包裝和脫氧包裝（zhuāng）中的含氧量進行分析，以此驗證二者的脫氧效果。

　　頂空氣體分析是指通過測（cè）試（shì）儀器中（zhōng）的氧氣傳感器定量分析密封包裝袋內（nèi）的氧氣含量。該方法可以準確對氧氣比例迅速準確地做出評（píng）價。試驗儀器采用頂空氣體分析儀（HGA-02，濟南蘭（lán）光）和熱封試驗儀（HST-H3，濟南17C.COM），試（shì）驗過程如下：

1、測定脫氧劑的脫氧量

　　首先（xiān）將市購的脫氧劑裝入材料為110μm厚的PET/AL/PE三層共擠複（fù）合（hé）材料的包（bāo）裝袋中，充入一定體積V的空氣後封口，封口後的包裝袋不應緊繃，以免包裝袋內存在正壓。一定時間後（hòu）采用排水法測定包裝袋中的氣體體積（jī）V1，並利用頂空氣體分（fèn）析儀測（cè）定包裝袋內的氧氣濃度X，如X小於3%，則縮短測試時間（jiān）重新試驗，記錄氧氣含量X值，見表1。

表1：脫氧（yǎng）劑脫氧量測試

　　雖然空氣中的氧氣含量基本為20.9%，但為了保證測試的準確性，試驗時封一個空白包裝（zhuāng）袋，裏麵不裝脫氧劑，用試驗儀器測試所充氣體中（zhōng）的氧氣含量作（zuò）為對比基（jī）線（xiàn）。經測試，空白包裝袋中的氧氣（qì）含量為20.4%。

　　然（rán）後根據下述公（gōng）式計算脫氧劑的脫氧量：

脫氧量（liàng）=V×20.4%-V1×X

　　據（jù）測試，購（gòu）買的脫（tuō）氧劑實際脫氧量平均為182ml，其脫氧體積遠（yuǎn）大於蛋糕包裝內（nèi）的氧氣含量，能滿足完全去除包裝內氧氣（qì）的要求，可進行後續（xù）脫（tuō）氧試驗。在脫氧劑選擇時需要（yào）注意的是，由於包材（cái）阻隔性能（néng）對包裝內氧氣含量具有（yǒu）直接的影響，在（zài）判定脫氧劑是否符合要求（qiú）時，一定要將包裝材料的氧氣（qì）透過（guò）量考慮在內，並（bìng）至少預留10%~15%的吸氧餘量，以（yǐ）免包裝內氧氣量超過最大吸氧量（liàng）。

2、對比（bǐ）氣調包裝和脫氧（yǎng）包裝的脫氧效果

　　試驗原料采取同一家蛋糕店當（dāng）天生產的（de）新鮮蛋糕24個，采用50μm厚的KOPP/CPP複合材料作為包裝材料。根據資料（liào）顯示，高濃度的CO₂可以有效抑製微生物（wù）特別是黴菌的生長，因（yīn）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（bāo）裝袋。取6個包裝好的蛋糕充入（rù）配好（hǎo）的氣調氣體，6個裝（zhuāng）入（rù）鐵係脫（tuō）氧劑，6個充入氣調氣體（70%CO₂、30%N₂）並放入脫氧劑，其餘6個作為空白試驗，隻是用包裝材料熱封包裝（zhuāng）。

　　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析儀測（cè）試每組兩（liǎng）個蛋糕包裝中的氧氣含量，取（qǔ）平均值，詳見下表（biǎo）2：

表2：氧氣含量（liàng）測試

　　從數據中可以看（kàn）出，氣調包裝內初始含氧量極低，然而由（yóu）於包裝袋內外存在氧氣、CO₂、N₂濃度差，包裝（zhuāng）內（nèi）外的氣體分子通過包裝材料相互滲透與擴散，隨著存儲時間的推移，包裝內的氧氣含（hán）量將會逐漸增加。如包裝材料的阻隔性能不佳，將導（dǎo）致在存儲期間空氣中的氧氣分子大量滲（shèn）透進入包（bāo）裝袋內，降低氣調包裝脫氧的效果，最終將影響蛋糕（gāo）貨架期。

　　脫氧劑能有效去（qù）除包裝（zhuāng）袋內（nèi）的氧氣，並（bìng）且能不斷吸收（shōu）通過包裝材料滲（shèn）透進入包裝袋內（nèi）部（bù）的氧氣，使加入（rù）脫氧劑的包（bāo）裝袋內的脫氧效果持續有效，直至脫氧劑達到最大的吸氧量。然（rán）而，為了保（bǎo）證除（chú）氧效果，雖然脫氧劑能持續（xù）吸收包裝內的氧（yǎng）氣，此類包裝也需要使用高阻隔的包裝材料（liào），以免脫氧劑因過早飽和而失效。

　　從數據中也可以發現，氣調包裝與脫氧（yǎng）劑具有協同效果（guǒ），既能使蛋糕在包裝初始（shǐ）即（jí）處在低氧環境，又能發揮脫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

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

　　1、氣調（diào）包裝可以使蛋（dàn）糕在包裝初始（shǐ）即處在低氧環境中（zhōng），而脫氧劑則具有持續除氧的效果。從脫氧（yǎng）效果方麵來看，氣調包裝與（yǔ）脫氧劑配合使用在脫氧效果方（fāng）麵的（de）表現尤佳。

　　2、另外，脫氧包裝中脫氧劑對氧氣的吸收，會使包裝內氣（qì）體總量減少，導致包裝內存在一定的負壓，使包裝（zhuāng）袋出現褶皺，影響美觀，而氣調包裝（zhuāng）中氧氣初始含量低，因脫氧劑吸（xī）氧（yǎng）帶來（lái）的褶皺問題在很大（dà）程度上得到（dào）了緩解，確保（bǎo）了包裝的平整與美觀。

　　3、氣調包（bāo）裝屬於物理（lǐ）脫氧，所用（yòng）氣體對人（rén）體無害；而脫氧劑雖屬於化學脫氧（yǎng），但其主體原（yuán）料一般為鐵粉、連（lián）二亞硫酸鈉、亞硫酸鹽類（lèi）等無機性基質或酶、抗壞血酸、油酸等有機性基質，材料無毒無（wú）害，且（qiě）裝入單（dān）獨包裝袋中，不與食品直接接觸，不會對人體健康造成影響。而且使（shǐ）用氣調包裝與脫氧劑後，可不用（yòng）或減少食品中防黴劑和抗氧化劑的（de）用（yòng）量，間接提高了食品（pǐn）安（ān）全性。

參考文（wén）獻

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