食品冷藏的温度波动控制需求和CO2抑制作用

食品的冷藏有两种普遍使用的方法，即空气冷藏和气调冷藏。前者适用于所有食品，后者则适用于水果、蔬菜等鲜活食品的冷藏。

（一）空气冷藏法

这种方法是将冷却（也有不经冷却）后的食品放在冷藏库内进行保藏，其效果主要取决于下列各种因素。

1.冷藏温度

大多数食品的冷藏温度是在-1.5～10℃之间，通常动物性食品的冷藏温度低些，而水果、蔬菜的冷藏温度则因种类不同而有较大的差异。例如葡萄适宜的冷藏温度是-1～0℃，而香蕉适宜的冷藏温度却是12～13℃。

合适的冷藏温度是保证冷藏食品质量的关键，但在储藏期内保持冷藏温度的稳定也同样重要。有些产品储藏温度波动±1℃就可能对其储藏期产生严重的影响。例如苹果、桃和杏子在0.5℃下的储藏期要比1.5℃下延长约25%。因此，长期冷藏的食品，温度波动应控制在±1℃以内，而对于蛋、鱼以及某些果蔬等，温度波动应在±0.5℃以下，否则，就会引起这些食品的霉变或冷害，严重损害冷藏食品的质量，显著缩短储藏期。

2.相对湿度

食品在冷藏时，除了少数是密封包装，大多是放在敞开式包装中，这样食品中的水分就会自由蒸发，引起减重、皱缩或萎蔫等现象。如果提高冷藏间内空气的相对湿度，就可抑制水分的蒸发，在一定程度上防止上述现象的发生。但是，相对湿度太高，可能会有益于微生物的生长繁殖。

温度的波动很容易导致高相对湿度的水汽在食品表面凝结水珠，从而引起微生物的生长。因此，如果能维持低而稳定的温度，那么高相对湿度是有利的。尤其是对于甘蓝、芹菜、菠菜等特别易萎蔫的蔬菜，相对湿度应高于90%，否则就应采取防护性包装或其他措施以防止水分的大量蒸发。

3.空气循环

空气循环的作用一方面是带走热量，这些热量可能是外界传入的，也可能是由于蔬菜、水果的呼吸而产生的；另一方面是使冷藏室内的空气温度均匀。

空气循环可以通过自由对流或强制对流的方法产生，目前的大多数情形下采用强制对流的方法。空气循环的速度取决于产品的性质、包装等因素。循环速度太小，可能达不到带走热量、平衡温度的目的；循环速度太快，会使水分蒸发太多而严重减重，并且会消耗过多的能源。一般最大的循环速度不超过0.3～0.7 m/s。

4.通风换气

在储存某些可能产生气味的食品物料如各种蔬菜、水果、干酪等时，必须通风换气。但在大多数情形下，由于通风换气可通过渗透、气压变化、开门等途径自发地进行，因此，不必专门进行通风换气。

通风换气的方法有自由通风换气和机械通风换气两种，前者即将冷库门打开，自然地进行通风换气，后者则是借助于换气设备进行通风换气。不论采用何种换气方法，都必须考虑引入新鲜空气的温度和卫生状况。只有与库温相近的、清洁的、无污染的空气才允许引入库内。

5.包装及堆码

包装对于食品冷藏是有利的，这是因为包装能方便食品的堆垛，减少水分蒸发并能提供保护作用。常用的包装有塑料袋、木板箱、硬纸板箱及纤维箱等。包装方法可采用普通包装法，也可用真空包装及充气包装法。

6.产品的相容性

食品在冷藏时，必须考虑其相容性，即存放在同一冷藏室中的食品，相互之间不允许产生不利的影响。例如，某些能释放出强烈而难以消除的气味的食品如柠檬、洋葱、鱼等，与某些容易吸收气味的食品如蛋、肉类及黄油等存放在一起时，就会发生气味交换，影响冷藏食品的质量。因此，上述食品如无特殊的防护措施，不可在一起储存。(www.xing528.com)

（二）气调冷藏法

气调冷藏法也叫CA（controlled atmosphere）冷藏法，是指在冷藏的基础上，利用调整环境气体成分来延长食品货架期的方法。气调冷藏技术早期主要在果蔬保鲜方面的应用比较成功，但这项技术如今已经发展到肉、禽、鱼、焙烤产品及其他方便食品的保鲜，而且正在推向更广的领域。

1.气调冷藏法的原理

气调技术的基本原理是：在一定的封闭体系内，通过各种调节方式得到不同于正常大气组成（或浓度）的人工气体，以此来抑制食品本身引起品质劣变的生理生化过程或抑制作用于食品的微生物活动。

通过对食品储藏规律的研究发现，引起食品品质下降的食品自身生理生化过程和微生物作用过程多数与O2和CO2有关。新鲜果蔬的呼吸作用、脂肪氧化、酶促褐变、需氧微生物生长活动都依赖于O2的存在。另外，许多食品的变质过程要释放CO2，CO2对许多引起食品变质的微生物有直接抑制作用。因此，各种气调手段多以这两种气体作为调节对象。所以气调冷藏技术的核心是改变食品环境中的气体组成，使其组分中的CO2浓度比空气中的CO2浓度高，而O2的浓度则低于空气中O2的浓度，配合适当的低温条件，来延长食品的寿命。

应指出的是，有些水果、蔬菜对CO2浓度和O2浓度两者中的某一种的变化更为敏感。一般地说，两者同时变化往往能产生更大的抑制作用。不同果蔬品种CA储藏时，对气体成分的要求有所不同，特别要注意各种果蔬的“临界需氧量”，保证CA储藏室内的氧气浓度不低于临界需氧量，同时，也要注意防止CO2浓度过高而引起果蔬伤害。

2.气调冷藏的特点

与一般空气冷藏条件相比，气调冷藏优点多、效果好，能更好地延长商品的储藏寿命。CA储藏能抑制果蔬的呼吸作用，阻滞乙烯的生成，推迟果蔬的后熟，延缓其衰老过程，从而显著地延长果蔬的保鲜期；能减少果蔬的冷害，从而减少损耗（在相同的储藏条件下，气调储藏的损失不足4%，而一般空气冷藏为15%～20%）；能抑制果蔬色素的分解，保持其原有色泽；能阻止果蔬的软化，保持其原有的形态；能抑制果蔬有机酸的减少，保持其原有的风味；能阻止昆虫、鼠类等有害生物的生存，使果蔬免遭损害。另外，气调储藏由于长期受低O2和高CO2的影响，解除气调后，仍有一段时间的滞后效应。在保持相同品质的条件下，气调储藏的货架期是空气冷藏的2～3倍。气调储藏中所用的措施都是物理因素，不会造成任何形式的污染，完全符合绿色食品标准，有利于推行食品绿色保藏。

CA储藏法的主要缺点是一次投资较大、成本较高及应用范围有限，目前仅在苹果、梨等水果中有较大规模的应用。

3.CA储藏的方法

CA储藏有很多方法，根据达到CA气体组成的方式不同，分成以下四类。

（1）自然降氧法：即利用果蔬在储藏过程中自身的呼吸作用使气调库内空气中O2浓度逐渐降低，CO2浓度逐渐升高，并根据库内O2浓度、CO2浓度的变化，及时除去多余的CO2和引入新鲜空气，补充O2，从而维持所需的O2/CO2比例。除去多余CO2的方法有消石灰洗涤法、活性炭洗涤法、氢氧化钠溶液洗涤法及膜交换法等。

使用自然降氧法获得适当的O2/CO2浓度比例的时间过长，且难以控制O2/CO2之比例，保藏效果不佳。

（2）机械降氧法：是利用人工调节的方式，在短时间内将大气中的O2和CO2调节到适宜浓度，并根据气体组成的变化情况经常调整使其保持不变，误差控制在1%以内。快速降氧的方式通常有两种，一种是利用催化燃烧装置降低储藏环境中空气含氧量，用二氧化碳脱除装置降低燃烧后空气中二氧化碳的含量。另一种是利用制氮机（或氮气源）直接向储藏室充入氮气，把含氧高的空气排除，以造成低氧环境。这种方法能迅速达到CA气体组成，且易精确控制CA气体组成，因此保藏效果极佳。缺点是所需设备较多，成本较高。

目前，已有成套的专用气调设备，可以按照要求预先将适宜比例的人工气体制备好，再引入气调库。

（3）气体半透膜法：气体半透膜法即利用硅胶或高压聚乙烯膜作为气体交换扩散膜，使储藏室内的CO2与室外的O2交换来达到CA储藏的方法。通过选择不同厚度的半透膜，即可控制气体交换速率，维持一定的O2/CO2比例。该法简便易行，但效果较差。

（4）减压降氧法：减压降氧法是利用真空泵，将储藏室进行抽气，形成部分真空，室内空气各组分的分压都相应下降。例如，当气压降低至正常的1/10，空气中的O2、CO2、乙烯等的分压也都降至原来的1/10，O2的含量将下降到2.1%。一个减压系统包含的内容可概括为减压、增湿、通风、低温。这里除低温外，其余都是普通气调储藏所不具备的。减压储藏具有特殊的储藏条件，是在精确严密的控制之下。总压力一般可控制在266.4Pa的水平，氧含量的水平可以调节至±0.05%的精度，因而，可以获得最佳储藏所需要的低氧水平，为储藏易腐产品提供最好的环境，取得良好的保藏效果。