第7章 脱氧剂封存包装技术

二、脱氧剂作用机理及分类
按原材料组成的不同，脱氧剂可分为无机系和有机系两大类。
1. 作用机理及类型
无机系脱氧剂 ① 铁系脱氧剂
以还原态的铁（铁或亚铁盐）为主剂。脱氧能力强、安全、制备 简单，是最早研制，并且也是目前应用最广泛的脱氧剂。理论上1克 铁可消耗300ml的氧气，即约1500ml空气中的氧。但脱氧速度较慢， 对水分依赖，会产生氢气。
主讲人：华南农业大学食品学院 范小平
Lecturer: Fan Xiaoping, College of Food Science, SCAU.
一、脱氧剂包装的定义及特点 脱氧包装(FOA)是指在密封 的包装容器内，使用能与氧发 生化学反应，或能催化氧发生 化学反应的脱氧剂（又称去氧 剂、吸氧剂），除去包装容器 内的游离氧，使被包装物能在 氧浓度很低(O2＜0.1%) ，甚至 无氧状态下保存的一种技术。
三、脱氧剂的应用
加工食品。脱氧剂可防止食品的脂肪和色素氧化，抑制嗜氧微
生物生长繁殖。可用来保持食品香味、防止腐败变质，延长保存 期（见表10-10）。如糕点、油炸食品、炒货、干制肉制品、香 肠、茶叶和紫菜等。据报道蛋糕与除氧剂一起装入 KOP/PE 包 装袋内完全密封，可在 30℃ 、相对湿度 80％的条件下，保存2 个月不发霉。普通包装炒制吊瓜子的保质期一般为3个月。配合 高阻隔性包装材料，进行脱氧包装保质期达8个月以上。
有机系脱氧剂 ① 抗坏血酸 美国专利US 5284871中指出，抗坏血酸与硫酸铜 (CuSO4)的水溶液可在3min内达到去氧的效果。铜离 子充当催化剂，可以连续促进抗坏血酸的氧化反应。 该脱氧剂可用于各类食品和药品包装，但成本较高。
② 偶合酶系统 将氧化酶以固定化技术结合在包装系统上,利用其催化底物 氧化的原理，亦可作为脱氧剂。例如葡萄糖氧化酶脱氧剂，在 葡萄糖氧化酶的催化作用下，葡萄糖和包装中的氧气发生反应 生成葡萄糖酸，达到脱氧的目的。该反应的适宜温度条件为 30℃~50℃，pH为4.8~6.2。由于偶合酶系统受限于食品中的温 度、pH值、水活性、盐类浓度、溶剂种类等因素，故制备较为 不易，仅适用于液态食品等某些特定产品的包装。
四、脱氧剂使用的注意事项
4. 脱氧剂使用的温湿度条件
脱氧剂的脱氧效果与环境温度 密切相关，脱氧活性随温度升高 而加大。若低于- 5℃，随后再提 高温度也不能恢复脱氧能力，因 此食品在封入脱氧剂后，贮藏的 温度不宜过低。否则会降低脱氧 效果，并可能导致脱氧剂失效。 以20~40 ℃为宜。
图10-2 温度对铁系脱氧剂吸氧速度 的影响
② 亚硫酸盐系脱氧剂 以连二亚硫酸盐Na2S2O4为主剂。理论上1克Na2S2O4可 以消耗130ml的氧气，即约650ml空气中的氧。脱氧速度快， 水是反应的催化剂，会产生反应热(60~70℃)，包装空间湿度 太低，脱氧速度会下降。加入适当助剂后，脱氧的同时还能 产生CO2，提高对食品的保护效果。应用较广泛。
2. 常用脱氧剂的其他分类方式
① 根据作用速度分为：使包装内的氧气浓度降至0.1%以下的时间，在 1h~24h内的为速效型，亚硫酸盐系一般为该类型；需要2d~3d的为一般 型，有机系脱氧剂多为该类型，需要4d~5d的为缓效型。在实际使用时 可将多种脱氧剂配合作用，使脱氧效果即迅速又长效。 ② 根据对外部水分的依赖程度分为：水分依赖型和自力反应型。水分 依赖型（又称水分依存型或外来水反应型），该类型脱氧剂必须从食品 中吸收水分后才开始吸收氧气，在湿度小的空气中几乎不发生脱氧反 应。适用于Aw大于0.75的食品，如年糕、豆酱、匹萨饼外皮等水分活 性高的食品。自力反应型（又称自水反应型），该类型脱氧剂本身含有 除氧反应所需的水分，一旦接触到氧就立即开始吸收氧的反应。主要适 用于Aw小于0.75 的食品，如茶叶、海苔、紫菜、坚果类和干性物料等 水分活性低的食品。 ③ 根据脱氧能力分为：100型、 200型、 300型、 500型、 1000型，表 示每包脱氧剂能除去氧气的体积量（ml）。在实际使用中可根据包装内 的氧气含量选用脱氧能力相当的脱氧剂。
五、新型多功能脱氧剂的研究应用进展
1. 带有氧气检测剂的脱氧剂。该类脱氧剂附带有检测氧气含量的试纸或 试剂，因此除具有脱氧功能外，还能显示包装内氧气的含量，能确认 包装是否存在针孔和密封不良等问题，并能实现产品出库后的管理作 用，由于检测剂采用的材质是纸，安全性很高。脱氧剂与氧检测剂组 成一体，氧检测剂分蓝色、紫色和粉红色三种不同的颜色显示有氧状 态的变化情况。 2. 卡片型脱氧剂。因为脱氧剂大多采用粉末材料，利用透气性材料包装 成小袋，供实施脱氧包装时使用。在使用包装机进行食品包装过程 中，会发生包装机切断脱氧剂小袋的现象，泄漏的粉末成为污染食品 的主要原因。卡片型脱氧剂的基材薄片是纸板，除具有吸氧功能外， 还具有衬托产品的硬纸板功能和商标标签功能等新附加价值。这种卡 片型脱氧剂产品即使发生包装机操作失误，脱氧剂材料也不会飞散开 成为食品的污染源。 3. 随着市场上微波炉普及率的提高，能适应微波炉的脱氧剂已经面市。 4. 适用于高温高热灭菌的包装食品、蒸煮食品和热充填食品等液态类 食品和粘性食品用的脱氧剂薄膜产品，能防止加热处理中食品品质 劣化和变色，提高产品耐蒸性。
包装容器内的湿度对脱氧剂吸氧速度也有明显影响，某 些脱氧剂，如铁系脱氧剂（如图10-3所示）在相对湿度低于 50%时，基本不能吸氧。脱氧能力随相对湿度升高大幅度 增强，但内装食品含水量过高、相对湿度过大，不仅不能 保持其物理特性和质量，也不利于保藏。一般包装食品的 水分活性以0.8为宜。
图10-3 湿度对铁系脱氧剂吸氧速度的影响
本章重点
脱氧包装的定义及特点 常用脱氧剂的分类方式 脱氧剂使用注意事项
表 10-10 加工食品的封入脱氧剂包装
类别 糕点 水产加工品 肉食加工品 谷物 茶叶 典型食品 蛋糕 精制水产品 火腿 米、大豆 茶叶 作用 防止脂肪氧化、保质风味、防止霉菌繁殖 防止霉菌繁殖 防止脂肪氧化、防止变色 防止虫蛀现象、防止霉菌繁殖 防止褐色变色、维生素氧化
三、速
氧化酶
C6 H12O6 + O2
C6 H12O7
③ 不饱和脂肪酸
美国专利US4908151提出以油酸或亚油酸，配合催化剂(油酸金 属盐类)及碱性凝固剂(氢氧化钙、氢氧化镁)等，可以在低水活性 下进行脱氧反应，改善还原态铁粉及其它有机系脱氧剂须有高水 分参与反应的缺点。
④ 活性干酵母
利用酵母菌在有氧环境下进行有氧呼吸，产生CO2，从而达到除 去包装内部氧气的目的。其主要是针对含水食品而设计,如饮料, 啤酒等。干燥酵母以固定化方式附着于瓶盖内侧, 利用高透氧 率、高透水率的高分子材料将活性的酵母与啤酒隔离，不致直接 接触。在贮存过程中，啤酒中的水分会使酵母活化而达到除氧的 效果，反应式为： C6H12O6+6O2 →6CO2+6H2O
四、脱氧剂使用的注意事项
3. 脱氧剂的类型及用量
根据食物的水分活度选择适合的脱氧剂，水分活度低的宜 选择自水反应型，反之可选择水分依存型（外来水反应 型）。根据食物对氧的敏感程度选择脱氧速度适宜的脱氧 剂，通常速效与缓慢配合使用，可实现快速脱氧，又能长期 维持无氧状态。脱氧剂的使用量要足够，不仅要能保证除去 包装容器内原有的氧，还要考虑到包装材料可能渗入的氧 气，留15~20%的安全系数。
（2）能较好地保持食品外观，减少 添加剂使用 对于组织结构柔软或松脆，外表有 花纹的食品，还能防止食品的形态及 外观遭受破坏；封入脱氧剂后，可不 使用或减少食品中防霉剂和抗氧化剂 的用量，间接提高食品安全性 。 （3）操作方便 进行脱氧包装时，只需在包装食品 时将脱氧剂小袋一同放入即可，不需 增添额外设备、不改变食品加工工 艺，不受生产规模的制约。生产中还 常与真空和充气包装结合起来应用， 增强保藏效果。
脱氧包装的特点： （1）能保持食品的颜色及香味，抑制需氧微生物生长 脱氧剂不直接与食品接触，不会改变食品风味。合适的脱氧包 装，可使包装内部的氧含量降低到0.01%以下，甚至达到几乎无氧 的状态。因其能够除去固体、粉体产品微孔中、液体食品中以及 包装作业完成后通过包装材料缓慢渗入的氧气，脱氧彻底，能控 制需氧微生物及氧化反应，延长食品保质期。
四、脱氧剂使用的注意事项
2. 脱氧剂封存包装的材料及容器
用于实施脱氧包装的包装材料要求具有很高的气密性,尤其 对氧气具有高阻隔性，具体要求对氧气的透过率小于20ml/ （m2·24h · 0.1MP）（25℃条件下），一般都采用如 PET/PVDC/PE、PET/Al/PE或BOPP/Al/PE等高阻隔性复合 薄膜，还可使用金属罐和玻璃罐等容器。包装材料或容器最 好有一定的强度，因为脱氧后，容器内会产生一定的负压， 引起收缩，外形不美观，如果结合适当的充气包装可克服该 缺点。
度，延长保存期。
中药材、文物、纺织品。可防害虫和霉菌侵害，防止书
画变色。
精密仪器、电子器材、军械。可防霉、防锈。
四、脱氧剂使用的注意事项
1. 脱氧剂的使用方法
脱氧剂一般有粉末状、颗粒状或片状，使用前通常是分装 在小袋中（小袋由透气性好的材料包装，有利于里面的脱氧 剂透过该材料吸收包装容器中的氧气）。脱氧剂小袋在使用 前应密封在气密性好的包装容器中，使用时随启随用。如自 水反应型开封后5h内务必使用，防止其失效，或脱氧效果达 不到预定要求。