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1、食品活性包装的脱氧剂技术摘要脱氧剂技术应用于食品的活性包装中可吸收氧气，有效地抑制霉菌和好氧性细菌的生长，延长食品货架期，在防止油脂酸败、防止肉类的氧化褐变以及防止食品中维生素的损失等方面也可起到很好的作用。关键词：脱氧剂；铁系脱氧剂；随着人们生活水平的不断提高和健康意识的增强，人们对食品的营养成分和品质，尤其是新鲜度和风味的要求也越来越高。近年来，一种新的食品保鲜技术脱氧剂保鲜已迅速进入人们的生活中。如今，当你买一块月饼、一包茶叶或者一袋瓜子，都会发现其中使用了脱氧剂。追其溯源，食品脱氧剂最早使用于 1920 年，1943 年成功研制了铁系脱氧剂。日本是使用食品脱氧剂最广泛的国家。从 20
2、世纪 70 年代起，食品脱氧剂被广泛应用。我国从 80 年代起开始研究脱氧剂保鲜技术，目前主要以研究铁系脱氧剂为主，但还是处于小规模的生产模式。一、食品脱氧剂和食品活性包装简介食品脱氧剂（Food Oxygen Absorber）也叫吸氧剂、或除氧剂，在日本叫脱酸素剂。它可以在半天或者两天时间内，将规定密封包装中的氧气的浓度由 21%降至 1%以下，从而达到防止各种物品和食物的霉变、油脂氧化、虫蛀、哈败、陈化、变色、锈蚀的目的。脱氧剂、密封包装、测试技术及科学设计方法结合，即为脱氧封存技术。脱氧封存技术在食品保鲜上，即为食品脱氧保鲜技术。食品活性包装（Food Active Package）又
3、称 AP 包装，是食品包装的一个新概念，是指在包装袋内加入各种气体吸收剂和释放剂，以除去过多的 CO2 、乙烯及水气，及时补充 O2 ，使包装袋内维持适合于鲜切蔬菜贮藏保鲜的适宜气体环境。它是通过活性包装系统的应用，降低环境条件的影响，来延长食品保质期。为了保证食品安全，使消费者不误食变质食品，科学家研究出一些能指示食品是否变质的新型包装技术以及延长食品保鲜期的包装技术，这些技术统称“活性包装技术”或“智能包装技术” 。由于脱氧剂不是添加剂，不直接接触食品，又不产生任何有害气体，并且脱氧封存保鲜技术是国际上二十世纪七十年代末发展起来的一种新型封存保鲜技术。由于它具有高效率、综合效果好、无毒无味
4、、安全可靠、使用方便，适用范围广、价格低廉等一系列优点，因而此技术一出现，就改变了传统的高糖、高盐及加入添加剂的食品保鲜方法，已经近 30 年的实践，现已广泛用于月饼、糕点、瓜子、花生、茶叶、麦片食品、中药材、医疗品、衣物。光、机、电等各种物品的保鲜和保管。已成为我国食品行业目前应用范围最广泛的先进常温保鲜技术及完全可靠的食品活性包装技术。二、食品脱氧剂的种类、反应原理食品脱氧剂以其原材料分类可大致分为铁系材料和非铁系的有机类材料两大类。最近，作为对异物混入而引进市场的不用金属探测器的有机类脱氧剂的市场份额增加很快。如果从反应形式进行分类，还可分为自力反应型（即在脱氧剂预先含有水分，一旦接触到
5、氧就立即开始吸收氧的反应）和水分依赖型（即从食品中吸收水分后才开始吸收氧的水分）两大类。自力反应型脱氧剂主要适用于茶叶、海苔、紫菜、坚果类和干性物料等水分活性低的食品。水分依赖型脱氧剂则适用于年糕、豆酱、匹萨饼外皮等水分活性高的食品。食品脱氧剂基本是由主剂、填充剂、活性剂、改性剂或功能扩充剂构成。脱氧剂常用的反应原理有铁粉氧化（铁系） 、酶氧化（酶系） 、抗坏血酸氧化、光敏感性染料氧化等。目前使用的大部分脱氧剂的机理是以氧化还原反应理论为基础的，并只有在潮湿的空气中铁才易通过电化学反应与氧气作用。铁系脱氧剂在空气中的脱氢过程实际是一种电化学腐蚀过程。氧气和铁分别通过阴极和阳极反应 2 个过程进
6、行。空气中的水吸附在铁粉表面，生成电解质溶液，因此空气中的水含量间接影响脱氧剂的除氧效果。对于铁系脱氧剂，影响脱氧效果的因素有多种，如一些辅助材料具有独特的作用；如一些辅助材料具有独特的作用；脱氧效果与铁粉的制备及其表面积有密切的关系；NaCl 在铁粉氧化的微电池中起到传递电子的作用；活性炭是一类多孔具有吸附性质的物质，它可增大整个系统的表面积，增加透气性，使氧在铁的周围形成较高的密度；无水氯化钙作为一种吸湿物质，能够吸收周围环境中的水分供反应需要。这种铁系脱氧剂可做成袋状，放入包装内，使氧的浓度降到 001%。一般要求 lg 铁粉能和 300mL 的氧反应，使用时可根据包装后残存的氧气量和包
7、装膜的透氧性选择合适的用量。应用的产品包括糖果、干制的海产品小吃、熟肉制品、米糕、面食、干酪、干制蔬菜。除袋装脱氧剂外，还将含有活性铁粉的塑料标签或各种卡片插入包装内。除了铁系脱氧剂，酶系脱氧剂应用也很广。酶系脱氧剂对 pH、Aw、盐含量、温度和其他因素的变化都很敏感，在反应时还需水的参与，因此，在低水分含量的食品中应用效果不好。但在瓶装啤酒或白酒饮料中，这种脱氧剂可直接做成小袋，放入瓶盖内。另外，也可将酶系固定在聚丙烯或聚乙烯膜上。还有一类脱氧剂是光敏感性染料脱氧剂，这种脱氧技术是在透明包装袋的内顶部密封一乙基纤维素膜小簿片（内部溶解有光敏染料和单线态氧受体） ，当包装膜受到合适波长的光照时
8、，激发的染料分子就会将环境中渗入包装膜的氧分子致敏成单线态氧，此单线态氧分子与受体分子反应而被消耗掉。澳大利亚的 02TM 是为一系列塑料包装材料设计的，此材料中的反应组分经紫外线或高的能量激活后才呈现活性，因此适合于加工成膜、片层和涂层等。对含在柔性层的 02TM 进行测试表明：在没有二氧化碳的条件下，霉菌能被抑制，甚至能阻止火腿在可见光下褪色。熟肉之类的冷藏制品使用被动的阻隔性包装材料不能达到充分延迟肉色和风味的氧化变差问题。同时生鲜的焙烤制品货架期可以通过组合利用防湿剂和脱氧剂而得到延长。三、脱氧剂的应用范围脱氧剂的应用范围如下表所示：糕点食品糕点、月饼、蛋黄派、萨琪玛、杏仁饼、桃酥、凤
9、梨酥、日式包馅饼、蛋糕、妙芙蛋糕、欧式蛋糕、魔堡蛋糕、麻糬、糯米夹心团、法式面包、馅饼、西樵大饼、光酥饼、老婆饼、太谷饼、石象饼、年糕、饼干、曲奇、蛋卷、粽子、面条.休闲食品瓜子、牛肉干、膨化食品、番薯干、薯片、土豆片、花生、麻花、炒板栗.干果食品桂圆干、荔枝干、枸杞子、莲子、杏仁、腰果、开心果、蚕豆、榛子、瓜子原果.干菜食品 香菇、木耳、紫菜、海带、黄花菜、脱水蔬菜、干制食用菌.干水产品 虾仁、鱼干、螺肉干、淡菜、干海参、干鲍鱼、鱿鱼丝.干肉制品 猪肉脯、香肠、腊肠、火腿肠、火腿、腊肉、肉干、肉饼、肉松.其他文物、书籍、精密仪器、皮裘制品、烟草、茶叶、种子、槟榔原果.四、食品脱氧剂被广泛应用
10、的优点食品脱氧剂可有效地抑制霉菌和好氧性细菌的生长，延长食品货架期，在防止食品中油脂酸败、防止肉类的氧化褐变以及防止食品中维生素的损失等方面也可起到很好的作用。利用包装内的脱氧剂除去氧气的方法与真空包装和气体置换包装的方法相比，其优点是：不仅能够除去包装内的氧，而且还能够除去从包装表面薄膜渗入的氧和溶存在固体、粉体及液体食品中的氧。同时，还能保持食品的外观不遭破损，也不受生产规模的制约。由于与添加物不同，脱氧剂不直接与食品接触，因此也不会使风味改变。从而使脱氧剂近十几年来陆续应用到各种食品包装中。例如比萨饼采用 40%N2 和 60%CO2 包装，在 30下 23 天就会发霉，但用脱氧剂后可保
11、持 14 天不霉变。通过使用吸氧剂的盒装酒的货架期比传统的包装延长 1/3。维生素 C 是极易氧化的维生素，用含有脱氧剂的 EVOH/polyethylene 包装桔汁效果如下：在 4下，3 天内氧含量为 0，1 年后维生素 C 才损失一半。据统计，脱氧剂在食品包装中的比例，糕点甜食为 45%，畜产、水产和农产品为 30%，茶叶、咖啡等为 15%，菜肴等其他类为 10%。近来已扩大到以前很难使用脱氧剂的含水分高的食品和保质品味期短的配送食品以及保质期较长的医药和健康食品等领域。目前，脱氧剂生产的厂家有：以“埃琪莱斯”品牌闻名于世的日本三菱气体化学公司以及常磐产业公司、尼泰伐英制造公司、帕乌达泰
12、克公司等十几家企业。据日本有关专家推测，现在脱氧剂市场规模已达到约 500 亿日元，2002 年脱氧剂市场比上年增长 6%。五、脱氧剂的使用脱氧剂可单独使用，也可与气调包装结合使用。实践中多采用气调包装除去大部分氧气，再使用较少数量的脱氧剂脱除包装内残余氧的办法。气调包装和脱氧剂结合使用时，包装袋的氧气通透性一般应小于 20ml/md101KPa，否则透过包装袋渗入的氧气很快会使脱氧剂饱和而失效。使用时，将被保鲜的食品（物品）同本脱氧剂一起放入透氧率低的复合包装袋（复合包装材料）中，热封封口。脱氧剂本品有 20 型、30型、50 型、100 型等按除氧量大小以适应不同容积的包装；最早使用脱氧时
13、，大多采用粉末材料，因此在使用过程中经常发生包装机切断脱氧剂的现象，而成为污染食品的主要原因。为此，发明了卡片型脱氧剂产品，以取代粉状脱氧剂。此外，随着食品个体化、小型化包装的不断发展，与之相适应的脱氧剂产品发展也很快。另一方面，随着市场上微波炉普及率的提高，能适应微波炉的脱氧剂也已经上市。以方便店商品为中心，脱氧剂的利用正在不断增多。六、食品脱氧剂使用注意事项（1）选择透氧率低于 20ml/m2.24h.25的包材，如 KOP/PE、KPET/PE 等复合膜包装袋，塑料罐、玻璃罐、铁罐；（2）要注意封口强度和封口质量，勿使漏气；（3）打开本包装后，最好在 12 小时内用完并封好被保鲜物，尚未
14、用完的，请及时排出原包装袋内空气后重新密封，以免失效；（4）不可微波、不可食用。（5）脱氧保鲜适用于含脂肪多和油性食品的保鲜，不宜用于含水量大的产品保鲜。（6）对于抽真空的脱氧包装保鲜，如果是生鲜产品的保鲜，要在低温下保存。而脱氧剂作脱氧保鲜的适宜温度一般在 540，低于-5，脱氧保鲜效果就下降。七、食品脱氧剂的发展前景在食品高纯气制备方面，脱氧剂有了长足的发展和广泛的应用，随着各种工艺条件越来越苛刻，脱氧剂仍需要在脱氧精度、催化剂稳定性以及降低成本上进行更进一步探索。合成气净化方面，寻找操作简单、低温活性显著、稳定性强、使用周期长的脱氧剂仍将是重点工作。对于除铁系脱氧剂之外的各种型脱氧剂产生，部分学者认为主要用于全低变工艺，随着全低变工艺的逐渐淘汰，其应用将越来越有限。但我认为，随着脱氧合成气的广泛应用，急需开展酶系、抗坏血酸氧化、光敏感性染料氧化等脱氧方面的研究。
