MAP氣調保鮮技術在現代船舶上的應用分析

張化南

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海 200011）

0 引 言

艦船上低溫冷庫基本分為蔬菜庫、水果庫、蛋乳品庫和糧食庫等，自持力一般大于30天。其中蔬菜和水果容易腐爛，新鮮度很難保證。如何延長保鮮時間，為全船人員提供生活保障，為其他艦船補給新鮮果蔬，繼而成為艦船冷藏保鮮技術的重點。因此，氣調保鮮技術近幾年在實船上應用迅速發展。其中，氣調保鮮庫和MAP氣調保鮮作為陸用果蔬主要保鮮方式也被引入船舶果蔬保鮮領域。

1 氣調保鮮庫存在的問題

氣調保鮮庫是采用改變儲存環境氣體成份的方法，限制蔬果呼吸作用，延緩蔬果衰敗和變質的過程，利用這種保鮮技術可以滿足冷藏系統對食品儲藏時間的要求，降低由于細菌和微生物對食品的危害，并能保持果品和蔬菜的營養價值，是目前世界上比較先進的貯存方法。氣調保鮮庫在部分艦船上也已開始應用［1］。

但目前氣調保鮮庫在艦船上應用還存在以下問題:

（1）氣調保鮮庫內氣體中的氧濃度≤5%，遠低于人體正常生命所需約21%的氧濃度。氧氣含量在4～6%時，人體將在40 s短時間內昏迷不醒、呼吸停止，甚至死亡。所以，當人員需進入庫內時，必須先開門通風，或攜帶氧氣面罩入庫，從而給人員進出庫搬取食品造成很多不便。并且隨著人員頻繁進出冷庫，造成庫內氣體比例失衡，需要重新啟動機組，調節冷庫內的氣體比例。同時也會引起庫內溫度的大幅波動，對庫內蔬果的儲存產生不利影響。

（2）艦船上食品貯藏的特點是多品種蔬果混合貯藏。多品種蔬果存放在同一個冷藏庫內，它們貯藏溫度要求不同、貯藏氣調參數也不同，放入同一個庫內會相互干擾，加快腐爛速度。而艦船上的冷庫多以儲存食品的溫度分類，不能以每一種食品單獨設置小儲存庫。所以只能選擇一種氣體配比成份和一種庫溫，從而將對果蔬的保鮮效果產生不良影響。

（3）氣調保鮮庫的安全性一直是困擾行業的難點，一般氣調保鮮庫會采用組裝件，庫板及其他配件在現場組裝而成，此做法組裝簡便，但庫體氣密性難以滿足系統設計的要求。目前，氣調保鮮庫或者采用常規聚氨酯冷庫板配合船體結構敷設的型式，或者采用庫體模塊化整體預埋吊裝的形式。其施工工藝以及人員需經常出入庫的特點決定了這種氣調保鮮庫僅適宜于小型冷庫。

（4）艦船氣調保鮮庫使蔬果的實際保鮮時間為25～30天，尚難滿足自給力30天以上艦船食品的保鮮要求。

（5）根據目前船用保鮮庫實際使用狀況調查，綜合考慮安全性、保鮮時間、使用方便程度等因素，氣調保鮮庫幾乎已不再使用。

因此，在上述幾方面問題沒有得到很好解決的前提下，筆者不建議在艦船上使用氣調保鮮庫。近來在某型艦船上采用了MAP氣調保鮮技術，下面對此技術的應用進行分析。

2 MAP氣調保鮮技術的原理、分類與應用

2.1 MAP的技術原理與分類

國際上將通過改變MAP氣調保鮮包裝袋內的氣氛，使食品處在與空氣組成（78.8%、20.96%、0.03%）不同的氣氛環境中而延長保藏期的包裝技術，稱為MAP氣調保鮮技術。

氣調包裝的原理是采用復合保鮮氣體（即CO2、O2、N2三種氣體按果蔬特性配比混合）對已裝入果蔬的塑料袋或包裝盒內的空氣進行置換，改變塑料袋或包裝盒內的氣體配比，形成袋內或盒內的微型氣調環境，從而達到降低果蔬呼吸強度，延長果蔬保鮮期、延緩衰敗的目的［2］。

根據包裝材料包裝后內部氣氛的控制程度不同，氣調包裝技術可分為CAP（Controlled Atmosphere Packaging）和 MAP（Modified Atmosphere Packaging）兩種。

CAP指在貯藏期間，氣體濃度始終控制在恒定值或恒定范圍內的包裝方式，CAP的主要特征是包裝材料對包裝內的環境氣氛狀態有自動調節作用，這要求包裝材料具有合適氣體可選擇透過性，以適應內裝產品的呼吸作用。表1為幾種適合新鮮果蔬CAP 的包裝膜透氣性能［3］。

表1 幾種適合新鮮果蔬CAP的包裝膜透氣性能

MAP指用改良的氣體建立氣調系統，在以后貯藏期間不再調整的包裝方式，MAP適合于呼吸代謝強度較小的產品包裝。MAP包裝材料的選用，必須能控制所選用混合氣體以及所產生水蒸氣的滲透速率。果蔬類產品的MAP通常應選用具有較好透氣性能的材料，并注意材料O2/CO2（適宜范圍1∶8至1∶10）。MAP和CAP的不同之處在于對包裝內部環境氣體是否具有自動調節作用（或者說包裝內部氣體的濃度是否恒定），從這個意義上講，艦船環境的果蔬充氣包裝屬于MAP范疇。

2.2 MAP在果蔬保鮮中的應用

MAP在果蔬保鮮上的主要作用:抑制果蔬上微生物的生長；降低果蔬營養成分的損失，維持果蔬原有的品質，延長果蔬的保鮮期；抑制果蔬的呼吸等生理活動，抑制酶促褐變等［4］具體分述如下:

（1）抑制微生物

調整氣體成分的比例可以對不同微生物產生抑制作用。在試驗中通過配比氣體的方法，對油麥菜、紅圓椒等蔬菜進行了試樣檢測。

（2）維持果蔬品質，延長果蔬保鮮期

研究指出，采用MAP保鮮蘆筍，通過控制氧氣的百分比，有效地保存了維生素C和谷胱甘肽的含量，并達到預期效果。采用MAP保鮮蘋果，能保持蘋果具有較佳的硬度、色澤以及較高的果糖和可溶性固形物含量，并且不影響蘋果的口感和風味。采用MAP保鮮獼猴桃，能有效抑制獼猴桃的淀粉降解和可溶性固形物含量上升，并且延緩水溶性果膠的生成，從而延長貯藏期一倍以上。

（3）抑制果蔬生理活動

MAP可以抑制果蔬的呼吸作用，降低乙烯的含量。MAP能夠抑制櫻桃的多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）的活性，降低果肉中乙烯和乙醇的含量，從而減少果實的腐爛和褐變現象發生。

3 MAP的應用優勢與需解決的問題

3.1 MAP在現代艦船上的應用優勢

常規艦船一般在氣調冷庫內采用乙烯脫除或臭氧保鮮等裝置來延長蔬果保鮮時間，但無論采用何種處理方式，都無法系統地解決不同果蔬的保鮮能力。而MAP技術在艦船環境下具有一定的應用優勢:

（1）改裝方便

在常規冷庫的庫內調整貨架，在合適位置安裝氣調保鮮袋，即可對果蔬進行貯運保鮮，簡化了艦船上食品保鮮措施。

（2）成本低廉

只需普通恒溫冷藏庫保溫和配套的檢測及置換設備就能夠實現良好的保鮮效果。

（3）適用性強

MAP包裝技術對庫體氣密性沒有過高要求，對新舊船只都有普遍適用性；同時，MAP包裝技術能夠在艦船現有條件下實現多品種蔬果的混合貯藏。

（4）滿足船用惡劣條件

船用設備需要滿足溫度、濕度、振動和鹽霧等各方面指標要求。由于MAP技術相對獨立，與外部連接較少，所以不僅適合船用惡劣條件，且增強了設備的穩定運營能力，從而延長果蔬保鮮時間。

（5）實現全程氣調

與冷藏相結合，便可實現從蔬果采后、入庫、補給到食用全程“冷鏈氣調”，結合船用食品運輸管理，為遠洋補給提供保障。

3.2 MAP氣調保鮮的實船應用效果

為了驗證MAP氣調保鮮在實船上的使用效果，我們結合一次遠洋航行，對油麥菜、紅圓椒、大蒜、小白菜、芥菜等做了儲藏試驗，試驗結果證明:蔬菜采用MAP保鮮技術貯藏30天后品質良好，幾乎無腐爛損失。該實驗證實MAP技術應用于艦船具有廣泛實用性，現從以下幾方面分析MAP的實用性［5］:

（1） 從理論上

MAP技術投資小，且能保證食品保持原汁、原味、原貌并有效避免冷蔬果因保鮮時間短、冷藏條件差而腐爛的諸多不利因素。

（2） 從經濟上

通過與常規冷藏效果的對比，發現MAP技術對蔬果的保鮮能力遠優于常規冷藏，從而減少因腐爛變質而造成的經濟損失，降低了成本；同時，避免因進出氣調庫而引起的庫內氣體比例不平衡問題，從而減少因調整庫內氣體比例而造成的管理成本。

（3）從營養性上

通過與常規冷藏保鮮的對比試驗，發現復合氣調包裝保鮮蔬菜的營養價值較一般冷藏方式更高，且可減緩維生素C損失。

（4）從安全性上

采用MAP技術，可避免氣調庫內低溫、低氧條件下，對工作人員生命安全的危害，且無需佩戴氧氣瓶即可入內，其適用性強。

綜上所述，MAP方法適合艦船果蔬保鮮的特點，在遠洋果蔬保鮮中具有絕對的優勢，且具有可行性，是當前艦船條件下最適宜于遠洋蔬果長期保鮮的方法。

3.3 MAP保鮮法需要解決的問題

MAP貯藏實現了氣調參數的相對獨立，將不同的果蔬品種分隔成不同的氣調單元（塑料袋），解決了混貯帶來氣調參數相互影響的問題，防止果蔬腐爛變質及病菌的傳播，取得較好的使用效果。但從艦船未來發展的角度講，MAP還需要解決以下問題:

（1） 結露問題

采用MAP貯藏時，袋內因有果蔬釋放的呼吸熱，其內部溫度要比外部高0.5℃～1℃，而且袋內的濕度通常較高，經常接近飽和。塑料膜正處于冷熱交界處，極易形成冷凝水，加之庫溫波動，內外溫差加大，則更容結露。袋內形成的水珠由于溶解有二氧化碳，故呈酸性。這種酸性溶液滴到果品蔬菜上，不僅對果蔬造成傷害，還有利于病菌繁殖。在實際應用過程中應減小果蔬保鮮袋內外的溫差，一是在扎袋之前要充分預冷，二是要提高庫內的溫度控制精度。

（2）氣體傷害與有害氣體的蓄積問題

由于MAP保鮮袋內進行的是自發氣調的過程，氣體參數不斷變化，氧氣不斷被消耗、二氧化碳不斷積累，容易造成氣調參數的超限。若氧氣濃度太低，果蔬就會產生無氧呼吸，導致袋內乙醇、乙醛等揮發性物質積累，產生異味；二氧化碳濃度過高，則也會對某些水果造成傷害。因此，需要在果蔬貯藏過程中定期檢測袋內氣體成分，采用放風或配氣方法對袋內氣體進行置換。

4 氣調保鮮配氣檢測設備的應用

為了實現實船上MAP袋內氣體置換和袋內氣體成分的檢測，需要在艦船上配置小型船用氣調保鮮配氣檢測設備。該設備外形圖以及主要指標分別如圖1和表2所示。

表2 為氣調保鮮配氣儀的主要指標

圖1 船用氣調保鮮配氣檢測設備外形圖

該設備采用加固型機柜結構，機柜下部放置空壓機、真空泵、儲氣罐、壓力開關和過濾器，機柜上部放置氣路控制板和電路接線板，在柜體頂部裝有操作控制面板和進氣壓力顯示面板，面板采用斜坡安裝方式，便于操作人員使用。

小型船用氣調保鮮配氣檢測設備可以對MAP袋充氣及檢測氣體成分，也可以在航行中對一些綠葉菜的氣調保鮮袋充注復合保鮮氣體，以形成微型氣調庫，從而達到蔬果保鮮效果。

MAP氣調貯藏在實際應用中取得了良好的保鮮效果，但由于MAP為自發氣調方式，氣體成分不斷變化，因此，需要每隔一段時間對復合氣調包裝袋內的氣體成分進行調節，以使袋內的氣體成分始終穩定在所要求的范圍內，保證理想的貯藏效果和減少損失。通過小型船用氣調保鮮配氣檢測設備實現復合氣調包裝袋內氣體成分的補充及置換，從而進一步加強對氣體參數的控制，實現更好的保鮮效果。

該裝置按照“通用化、系列化、組合化”的設計原則，在現有成熟技術的基礎上改進提高，保證產品的可靠性和操作性。配氣采用獨立開發的脈寬調制配氣技術，有效解決了質量流量計配氣技術不適應艦船振動環境和機械式配氣技術精度太低的缺點。最后，通過對該產品進行振動摸底測試、高低溫貯藏和工作摸底試驗，以及供電耗電、耐電壓擊穿強度、強電主回路絕緣電阻等摸底試驗，對其進行綜合評價和分析。

5 結 論

在綜述MAP保鮮技術原理及使用經驗以后，今后在系統設計上還可以進一步優化，主要包括以下幾個方面:

（1）提高船用氣調保鮮配氣檢測設備的配氣精度，使氣體含量比例始終控制在所需范圍內。

（2）根據不同果蔬的保鮮要求，結合冷藏鏈的相關環節條件，增強包裝膜透氣性能，細化氣調保鮮包裝袋的規格參數，以滿足系列化的要求。

（3）MAP保鮮技術需要結合冷藏系統的精確控溫和其他輔助保鮮手段，共同完成延長食品庫保鮮時間的要求。所以需要完善變頻冷藏、乙烯脫除和臭氧保鮮等相關技術，為MAP保鮮技術“保駕護航”。

MAP氣調保鮮技術在模擬試驗后，不僅延長了果蔬的保鮮時間、降低了果蔬的損耗率，也改善了船員的生活水平；同時，也將為今后MAP氣調保鮮技術在現代船舶上的廣泛應用和推廣普及打下更加扎實的基礎！

［1］羅伯坤，趙楠.蔬果保鮮技術在艦船中的應用分析［J］.船舶，2009（6）:30-32.

［2］李喜宏.果蔬薄膜保鮮技術［M］.天津:天津科技書出版社，2003:17-18.

［3］章建浩.食品包裝學［M］.第3版.北京:中國農業出版社，2010:22-25.

［4］孔凡春.MAP保鮮特色果蔬的研究［M］.北京:中國農業大學，2004:77-79.

［5］包騫.遠洋蔬果保鮮特性分析及復合氣調保鮮的應用研究［J］.農產品加工，2009（8）:39-44.