摘要：通過(guò)頂空氣體分析方法對(duì)蛋糕氣調(diào)包裝和脫氧劑的脫氧效果進(jìn)行對(duì)比分析,，試驗(yàn)證明氣調(diào)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在低氧環(huán)境，又能發(fā)揮脫氧劑持續(xù)除氧的效用,，使蛋糕包裝內(nèi)保持低氧環(huán)境,，值得進(jìn)一步的推廣與研究。
關(guān)鍵詞：氣調(diào)包裝,脫氧包裝,脫氧劑,頂空氣體分析儀,HGA-02
蛋糕由面粉,、雞蛋,、奶油等原料經(jīng)打泡調(diào)制后烘焙而成，富含碳水化合物,、蛋白質(zhì),、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及鈣、鉀,、磷,、鈉等礦物質(zhì)，是人們茶余飯后喜愛(ài)的甜食之一,。由于營(yíng)養(yǎng)豐富,，含水量較多，蛋糕是微生物繁殖的良好培養(yǎng)基,，極易變質(zhì),。
蛋糕變質(zhì)主要有發(fā)霉和腐敗兩種，發(fā)霉表現(xiàn)為蛋糕表面出現(xiàn)呈絨毛狀的各種霉菌斑點(diǎn),，是由蛋糕中霉菌的大量繁殖而導(dǎo)致的,，而腐敗則主要由細(xì)菌中的馬鈴薯?xiàng)U菌侵襲蛋糕引起，腐敗后的蛋糕會(huì)出現(xiàn)發(fā)粘拉絲的現(xiàn)象,。無(wú)論是霉菌還是馬鈴薯?xiàng)U菌，其繁殖都離不開(kāi)氧氣的參與,。根據(jù)文獻(xiàn)資料,，氧氣濃度在1%以下時(shí),，微生物的生長(zhǎng)和繁殖就會(huì)急劇下降，當(dāng)小于0.5%時(shí),，多數(shù)微生物的活性就會(huì)受到抑制而停止繁殖,。因此，隔絕蛋糕與氧氣的接觸能有效減緩蛋糕中霉菌,、馬鈴薯?xiàng)U菌等微生物的繁殖,，進(jìn)而延長(zhǎng)蛋糕的保存期限?；诖?，氣調(diào)包裝和利用脫氧劑除氧的包裝方式應(yīng)運(yùn)而生。
一,、氣調(diào)包裝與脫氧包裝
氣調(diào)包裝是用惰性氣體N2,、CO2等將蛋糕包裝內(nèi)的空氣置換，減少蛋糕存儲(chǔ)小環(huán)境中的氧氣量,，以減緩微生物的繁殖,，延長(zhǎng)蛋糕保質(zhì)期。該方法屬于物理方法,，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)毒無(wú)害,，屬于環(huán)保型的生產(chǎn)方式，并且惰性氣體對(duì)包裝起到了充填作用,，使包裝袋內(nèi)保持正壓,，保護(hù)蛋糕不受到外力的擠壓，保持原有的形狀與松軟度,。然而,，由于需要使用惰性氣體，并需要增添氣體混配,、分析裝置等,，氣調(diào)包裝的生產(chǎn)成本偏高。
脫氧包裝是指在包裝內(nèi)使用能與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或能催化氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的脫氧劑,，以除去蛋糕包裝內(nèi)的游離氧,，降低包裝內(nèi)的氧濃度，抑制微生物的繁殖,。該方法屬于化學(xué)方法,，能將包裝內(nèi)的氧濃度降到千分之一以下，甚至能夠吸收游離在蛋糕微孔中的氧氣,，使包裝內(nèi)基本達(dá)到無(wú)氧的狀態(tài),。脫氧劑不會(huì)與食品接觸，也不會(huì)影響食品的色香味,，并且操作方便,，不需要增添額外的設(shè)備,，生產(chǎn)成本低。
二,、氣調(diào)包裝和脫氧包裝脫氧效果對(duì)比
采用氣調(diào)包裝和脫氧包裝延長(zhǎng)蛋糕保質(zhì)期的出發(fā)點(diǎn)均是盡量降低蛋糕包裝內(nèi)的氧氣含量,，既然如此，那么到底這兩種包裝的脫氧效果如何呢,？本文通過(guò)頂空氣體分析的方法對(duì)氣調(diào)包裝和脫氧包裝中的含氧量進(jìn)行分析,，以此驗(yàn)證二者的脫氧效果。
頂空氣體分析是指通過(guò)測(cè)試儀器中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(zhǔn)確對(duì)氧氣比例迅速準(zhǔn)確地做出評(píng)價(jià),。試驗(yàn)儀器采用頂空氣體分析儀（HGA-02，濟(jì)南蘭光）和熱封試驗(yàn)儀（HST-H3,，濟(jì)南蘭光）,，試驗(yàn)過(guò)程如下：
1、測(cè)定脫氧劑的脫氧量
首先將市購(gòu)的脫氧劑裝入材料為110μm厚的PET/AL/PE三層共擠復(fù)合材料的包裝袋中,，充入一定體積V的空氣后封口,，封口后的包裝袋不應(yīng)緊繃，以免包裝袋內(nèi)存在正壓,。一定時(shí)間后采用排水法測(cè)定包裝袋中的氣體體積V1,，并利用頂空氣體分析儀測(cè)定包裝袋內(nèi)的氧氣濃度X，如X小于3%,，則縮短測(cè)試時(shí)間重新試驗(yàn),，記錄氧氣含量X值，見(jiàn)表1,。
表1：脫氧劑脫氧量測(cè)試
充氣體積 V（ml） | 72h后包裝袋中 氧氣濃度X（%） | 72h后包裝袋中 氣體體積V1（ml） |
1750 | 11.25 | 1565 |
1800 | 11.34 | 1625 |
1800 | 11.52 | 1615 |
雖然空氣中的氧氣含量基本為20.9%,，但為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)時(shí)封一個(gè)空白包裝袋,，里面不裝脫氧劑,，用試驗(yàn)儀器測(cè)試所充氣體中的氧氣含量作為對(duì)比基線。經(jīng)測(cè)試,，空白包裝袋中的氧氣含量為20.4%,。
然后根據(jù)下述公式計(jì)算脫氧劑的脫氧量：
脫氧量=V×20.4%-V1×X
據(jù)測(cè)試，購(gòu)買的脫氧劑實(shí)際脫氧量平均為182ml,，其脫氧體積遠(yuǎn)大于蛋糕包裝內(nèi)的氧氣含量,，能滿足*去除包裝內(nèi)氧氣的要求，可進(jìn)行后續(xù)脫氧試驗(yàn),。在脫氧劑選擇時(shí)需要注意的是,，由于包材阻隔性能對(duì)包裝內(nèi)氧氣含量具有直接的影響，在判定脫氧劑是否符合要求時(shí),，一定要將包裝材料的氧氣透過(guò)量考慮在內(nèi),，并至少預(yù)留10%~15%的吸氧余量,，以免包裝內(nèi)氧氣量超過(guò)zui大吸氧量,。
2,、對(duì)比氣調(diào)包裝和脫氧包裝的脫氧效果
試驗(yàn)原料采取同一家蛋糕店當(dāng)天生產(chǎn)的新鮮蛋糕24個(gè)，采用50μm厚的KOPP/CPP復(fù)合材料作為包裝材料,。根據(jù)資料顯示,，高濃度的CO2可以有效抑制微生物特別是霉菌的生長(zhǎng)，因此氣調(diào)氣體采用70%CO2+30%N2,。
利用熱封試驗(yàn)儀將包裝材料熱封成包裝袋,。取6個(gè)包裝好的蛋糕充入配好的氣調(diào)氣體，6個(gè)裝入鐵系脫氧劑,，6個(gè)充入氣調(diào)氣體（70%CO2,、30%N2）并放入脫氧劑，其余6個(gè)作為空白試驗(yàn),，只是用包裝材料熱封包裝,。
將24個(gè)包裝好的試樣置于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境（23℃，50%RH）中,，每隔一定的時(shí)間利用頂空氣體分析儀測(cè)試每組兩個(gè)蛋糕包裝中的氧氣含量,，取平均值，詳見(jiàn)下表2：
表2：氧氣含量測(cè)試
試樣包裝形式 | 0小時(shí)后氧氣含量（%） | 10小時(shí)后氧氣含量（%） | 24小時(shí)后氧氣含量（%） |
氣調(diào)包裝 | 3.55 | 3.68 | 3.99 |
加入脫氧劑 | 20.40 | 9.12 | 0.13 |
氣調(diào)包裝+脫氧劑 | 3.62 | 1.65 | 0.12 |
空白試驗(yàn) | 20.41 | 20.45 | 20.42 |
從數(shù)據(jù)中可以看出,，氣調(diào)包裝內(nèi)初始含氧量極低,，然而由于包裝袋內(nèi)外存在氧氣、CO2,、N2濃度差,，包裝內(nèi)外的氣體分子通過(guò)包裝材料相互滲透與擴(kuò)散，隨著存儲(chǔ)時(shí)間的推移,，包裝內(nèi)的氧氣含量將會(huì)逐漸增加,。如包裝材料的阻隔性能不佳，將導(dǎo)致在存儲(chǔ)期間空氣中的氧氣分子大量滲透進(jìn)入包裝袋內(nèi),，降低氣調(diào)包裝脫氧的效果,，zui終將影響蛋糕貨架期。
脫氧劑能有效去除包裝袋內(nèi)的氧氣,，并且能不斷吸收通過(guò)包裝材料滲透進(jìn)入包裝袋內(nèi)部的氧氣,，使加入脫氧劑的包裝袋內(nèi)的脫氧效果持續(xù)有效，直至脫氧劑達(dá)到zui大的吸氧量,。然而,，為了保證除氧效果，雖然脫氧劑能持續(xù)吸收包裝內(nèi)的氧氣,，此類包裝也需要使用高阻隔的包裝材料,，以免脫氧劑因過(guò)早飽和而失效,。
從數(shù)據(jù)中也可以發(fā)現(xiàn)，氣調(diào)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在低氧環(huán)境,，又能發(fā)揮脫氧劑持續(xù)除氧的效用，使蛋糕包裝內(nèi)保持低氧環(huán)境,。
三,、結(jié)語(yǔ)
氣調(diào)包裝和脫氧包裝均能有效降低蛋糕包裝內(nèi)環(huán)境中的氧氣含量，抑制微生物的繁殖,。尤其是氣調(diào)包裝與脫氧劑的配合使用值得進(jìn)一步推廣與研究,，原因如下：
1、氣調(diào)包裝可以使蛋糕在包裝初始即處在低氧環(huán)境中,，而脫氧劑則具有持續(xù)除氧的效果,。從脫氧效果方面來(lái)看，氣調(diào)包裝與脫氧劑配合使用在脫氧效果方面的表現(xiàn)尤佳,。
2,、另外，脫氧包裝中脫氧劑對(duì)氧氣的吸收,，會(huì)使包裝內(nèi)氣體總量減少,，導(dǎo)致包裝內(nèi)存在一定的負(fù)壓，使包裝袋出現(xiàn)褶皺,，影響美觀,，而氣調(diào)包裝中氧氣初始含量低，因脫氧劑吸氧帶來(lái)的褶皺問(wèn)題在很大程度上得到了緩解,，確保了包裝的平整與美觀,。
3、氣調(diào)包裝屬于物理脫氧,，所用氣體對(duì)人體無(wú)害,；而脫氧劑雖屬于化學(xué)脫氧，但其主體原料一般為鐵粉,、連二亞硫酸鈉,、亞硫酸鹽類等無(wú)機(jī)性基質(zhì)或酶、抗壞血酸,、油酸等有機(jī)性基質(zhì),，材料無(wú)毒無(wú)害，且裝入單獨(dú)包裝袋中,，不與食品直接接觸,，不會(huì)對(duì)人體健康造成影響。而且使用氣調(diào)包裝與脫氧劑后，可不用或減少食品中防霉劑和抗氧化劑的用量,，間接提高了食品安全性,。
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