食物的许多营养价值都与新鲜度密不可分。因此，包装的重点正在从简单地延长保质期演变为保持食品质量。当食品不加工而是新鲜出售时，这一点变得更加重要。气调包装（MAP）可以减缓导致食品质量下降的过程。因此，MAP的销售额正在增长，并在年达到64亿美元。预计-年期间销售额将增长得更高。
顶空和MAP的定义
当您购买密封产品时，该包装内有一些空白空间，称为顶空。通常，残余顶空大气中含有氧气（O2），二氧化碳（CO2）和氮气（N2），其比例与外部自然大气不同，以保存产品。这称为气调包装（MAP）。
气体的体积和成分在MAP应用中都至关重要。了解每种食品的具体MAP要求对于设计和选择包装材料是必要的。为此，考虑影响MAP的所有因素也是必不可少的。
影响顶空和MAP的因素
顶空大气是动态的，可能因许多因素而变化。
包装：影响顶空和MAP的主要因素是包装材料的渗透性。甚至塑料聚合物也是可渗透的。然而，扩散速率各不相同，聚合物允许的CO2扩散量是O2的-7倍。CO2从包装中移出是维护MAP的最大挑战之一。当顶空内的O2水平降低时，已知大气中的O2也会扩散到包装中。
产品与顶空的比率：顶空量也会影响产品质量，尤其是肉制品。对于猪肉和牛肉，气体顶空与肉类的比例不应低于2：;否则，质量会受到影响。较高的顶空与牛肉没有区别，但它会伤害猪肉;因此，包装尺寸不宜过大。
气体溶解度：气体会结合并溶解到包装食品中，导致体积减小。对于肌肉食物，尤其是鱼类，这是一个主要问题。
呼吸率：新鲜农产品继续呼吸，因为它们还活着。呼吸速率取决于O2的可用性。作为呼吸的结果，CO2浓度将增加，并产生温暖。此外，生理因素和外部因素的组合会导致同一产品不同批次的呼吸速率差异10%。
外部温度：温度影响新鲜农产品的呼吸速率。此外，温度直接影响食物的质量和微生物的生长。包装材料的气体传输和气体的溶解也取决于温度。即使在气调包装中，较低的温度也是理想的，并且在产品的处理、运输和储存过程中受到控制。只有在特定条件下才能实现稳态气体浓度，尤其是在呼吸产品的情况下。波动或更高的温度导致厌氧呼吸，产生不需要的风味和乙醇。
相对湿度：相对湿度低或波动会导致水分流失。在包装内部，水蒸气无法逸出，这会导致冷凝并产生雾状条件。如果温度低于露点，水蒸气就会液化，促进微生物生长。
光：产品对光的反应取决于包装材料、食品和光质量。在光饱和的条件下，多叶蔬菜会进行光合作用，从而产生进一步的并发症。因此，绿色蔬菜最好在二氧化碳含量高的黑暗中储存。然而，由于高CO2和低O2会导致无氧呼吸，因此监测这种平衡很重要。由于脂质的光氧化，牛肉和火腿受到光的负面影响。
运输时间：要计算顶空体积和MAP，必须考虑运输距离，以补偿通过渗透包装和溶解的气体损失。确保有足够的气体并且包装到达时不会放气至关重要，这给人的印象是产品已受到损害。
考虑到影响MAP的因素，通过主动或被动方式实现气调：
在活性MAP中，注入所需的气体混合物以在包装过程中立即获得目标气氛。
在被动MAP中，产品与包装和气氛的相互作用用于在包装后的某个时间达到最佳大气条件。
无论哪种方式，仍然难以保持O2和CO2的目标MAP。气体发射器或活性成分包含在活性包装中，以维持或添加气体（CO2）、蒸汽或香气。这些可以嵌入包装材料中，也可以作为小袋、涂层或片材包含在内。活性成分也可能是除氧膜。
顶空和MAP对不同食物的重要性
各种易腐烂的物品，如新鲜农产品、乳制品、海鲜和肉制品，都受益于MAP。但是，每种食物的MAP会有所不同。对于不同的食物，规定了不同水平的氧气和二氧化碳浓度。高浓度的二氧化碳被用作保存所有食物的抗菌措施。
图1：“石榴贮藏期间气调包装（MAP）对顶空氧浓度（%）的影响。（MAP1：21%O2，79%N2;MAP2：%N2;MAP：5%O2，10%CO2，85%N2;MAP4：70%O2，10%CO2，20%N2，“AyhanandEsturk（）.（
新鲜农产品
在新鲜农产品中，许多生理过程继续发生，因为蔬菜或水果仍然活着：
呼吸使用储存的材料，因此产品的重量减轻，质量下降。
乙烯的生产最终将导致成熟、过度成熟，最终导致衰老。
物理损伤和微生物注射也会损害新鲜农产品。
此外，这三个生理过程可以联系起来。由于乙烯的产生，呼吸速率会上升，而乙烯又是在水果成熟期间产生的，或者是对物理损伤和其他压力的反应。结果，颜色和香气发生了变化。
通常，为了降低呼吸速率，MAP中的氧气水平较低，MAP中的二氧化碳水平高于大气中的氧气水平（图1和2）。这也控制乙烯和微生物的作用。然而，即使在高二氧化碳下，也可能无法控制所有微生物感染，因为许多微生物在厌氧条件下茁壮成长。
如果以正确的平衡和限制使用CO2和O2，则颜色和香气也有好处。但是，要注意确保氧气水平不会下降以产生厌氧条件，从而导致发酵和变质。
图2：“气调包装（MAP）对储存期间顶空二氧化碳浓度（%）的影响。（MAP1：21%O2，79%N2;MAP2：%N2;MAP：5%O2，10%CO2，85%N2;MAP4：70%O2，10%CO2，20%N2，“AyhanandEsturk（）.
肉
具有适当顶空分配的MAP可以在不添加化学食品添加剂的情况下延长保质期。
MAP将与包装形式，肉脂肪含量，外部温度以及微生物菌群和负载相互作用。死后水活性和非蛋白质的量反过来将决定微生物活性。
肉制品的质量取决于其颜色、持水能力、脂肪成分和微生物活性。消费者更喜欢肉类中的红色。虽然需要一些氧气来保持肉的红色，但过多的氧气会导致降解氧化，导致不希望的棕色。新鲜猪肉的O2含量为40%，切好的牛肉和猪肉的O2含量在50-70%之间;
添加一氧化碳（CO）以提高猪肉的颜色稳定性，同时通过使用氮气，CO2和CO来保持牛肉的颜色，这种组合也可以控制微生物的生长。
通过鼓励生长缓慢的革兰氏阳性微生物（如乳酸）并防止需氧革兰氏阴性微生物的生长，可以延长保质期。因此，CO2含量在10-90%之间。
MAP已被用于将家禽产品的保质期延长一倍。它用于控制微生物活动，因此将40-%之间的高CO2水平与氮气结合使用。然而，厌氧细菌会产生粘液和不良气味。具有高O2水平的MAP对火鸡更好，因为它可以改善颜色保持和其他感官参数。
海鲜
在鱼产品中，由于脂质氧化、微生物腐败和酶活性，质量会下降。微生物降解会影响风味、质地和外观。有些海鲜特有的腐败生物（SSC）由于水分含量高、气体成分和氯化钠等添加剂而茁壮成长。SSC会导致味道不好，保质期有限，并产生三甲胺，从而产生鱼腥味。
MAP可以减少SSC的生长，以避免鱼腥味，并限制脂质氧化。对于许多类型的鱼类，如鳕鱼、鲶鱼、黑线鳕、鲱鱼、鲑鱼、鲷鱼、箭鱼、虾和鳟鱼，非常低水平的O2和60-%的CO2用于控制微生物。
高水平的二氧化碳通过溶解在鱼肌肉中形成碳酸来降低pH值。通常，将二氧化碳排放器添加到鱼类包装中以保持适当的MAP条件。然而，碳酸会使蛋白质变性，导致滴落损失。另一个风险是厌氧菌的肉毒杆菌中毒，这只能通过将MAP包装的鱼保存在.5oC以下的冷藏库中来解决。
顶空和MAP分析的应用
通过MAP改善食品供应和质量，加上包装变化带来的挑战，使得顶空和MAP分析在研究和工业中都很重要。
提出MAP建议：确定合适的大气条件和设计包装的研究依赖于将顶空中的气调与气体、温度、相对湿度和存储长度的各种组合进行比较。
确保食品质量：正在进行广泛的研究，以检查不同MAP条件下新鲜和鲜切食品中的微生物活性。
包装和质量控制：在工业中，顶空和MAP分析在包装过程中至关重要，在运输和储存过程中进行质量控制。
处理：在顶部空间创造理想的MAP条件不仅限于包装，而且在收获后的预处理中也有应用。热处理通常用于降低呼吸速率、微生物感染和冷却损伤。
顶空和MAP分析
台式和便携式顶空气体分析仪在整个研究和工业应用中都有使用。
GPXFILMFOOD气体分析仪由盖世保罗-应用食品科学制造，是一种激光法顶空气体分析仪，可在几秒钟内测量0-%之间的CO2和O2水平。它是一种轻型手持设备，直观地设计用于大量使用，。它是为食品供应链设计的，但也被用于研究。加工和包装的广泛机械化使得集成MAP在食品工业中生产消费者就绪包装变得容易。MAP消除了对化学处理的需要，并通过允许每种产品在理想的条件下储存来提高冷藏的好处，从而减少食物损失。
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