修正雰囲気
ビニール袋に入ったニンジンの雰囲気をテストする

修正雰囲気包装（MAP ）は、包装物（一般的には食品包装物、薬品等）の内部雰囲気の組成を修正して、保存期間を延ばす方法です。[ 1 ] [ 2 ]食品に対するこの技術の必要性は、酸素が存在すると肉、魚、鶏肉、乳製品等の食品の保存期間が短いことに起因します。食品中では、酸素は脂質酸化反応に容易に利用可能となります。また、酸素は生鮮食品の高い呼吸率の維持にも役立ち、これが保存期間の短縮につながります。[ 3 ]微生物学的観点から見ると、酸素は好気性腐敗微生物の増殖を促進します。[ 2 ]そのため、酸素を減らして他のガスで置き換えると、酸化反応や微生物による腐敗を減らしたり遅らせたりすることができます。酸素スカベンジャーは、自動酸化化学プロセスを停止させることで脂質酸化による褐変を減らすためにも使用できます。MAPは、異なる組成のガスを組み込むことでガス雰囲気の変化を実現します。

改質処理により、一般的にパッケージのヘッドスペース内の酸素（O 2）量が減少します。酸素は、比較的不活性なガスである窒素（N 2）または二酸化炭素（CO 2）に置き換えることができます。[ 2 ]

包装内部のガス雰囲気の安定化は、ガスフラッシングや補正真空などの能動的な技術を使用するか、または「通気性」フィルムを設計することによって受動的に実現できます。

歴史

調整雰囲気貯蔵法の最初の有益な効果の記録は1821年に遡ります。フランスのモンペリエ薬学部の教授であるジャック・エティエンヌ・ベラールは、低酸素の貯蔵条件下で果物の熟成が遅れ、貯蔵寿命が延びることを報告しました。[ 4 ]制御雰囲気貯蔵法（CAS）は、新鮮なリンゴやナシを輸送する船舶の貯蔵室のCO2濃度を高くすることで製品の貯蔵寿命を延ばすため、1930年代から使用されていました。[ 5 ] 1970年代には、メキシコでベーコンや魚が小売用パックで販売されていたときに、MAパッケージが店頭に並びました。それ以来、開発は継続的に行われ、消費者の需要によりMAPへの関心が高まっています。

理論

包装内の雰囲気は、受動的にも能動的にも変更することができる。[ 6 ]受動MAPでは、製品の呼吸と包装フィルムのガス透過率の結果として、包装内の高濃度CO2と低O2レベルが時間の経過とともに達成される。この方法は、呼吸する生鮮果物や野菜によく使用される。O2を減らしてCO2を増やすと呼吸速度が遅くなり、蓄積されたエネルギーが節約され、したがって賞味期限が延長される。[ 7 ]一方、能動MAでは、包装フィルムまたは容器内のO2およびCO2スカベンジャーまたはエミッター、吸湿剤、エチレンスカベンジャー、エタノールエミッター、ガスフラッシングなどの能動システムを使用して、包装内の雰囲気を変更する。[ 7 ]

MA 包装に選択されるガスの混合は、製品の種類、包装材料および保管温度に依存する。MA 包装内の雰囲気は、調整された量の N 2、 O 2および CO 2から主に構成される。 [ 6 ] [ 8 ] O 2の減少は、脂質酸化、褐変反応および腐敗菌の増殖 など、食品の劣化反応の遅延を促進する。[ 5 ] [ 6 ]果物および野菜の呼吸速度を遅くするために、3～5% の低 O 2レベルが使用される。 [ 6 ]ただし、赤身の肉の場合は、ミオグロビンの酸化を減らし、肉の魅力的な鮮やかな赤色を維持するために、高レベル O 2 (~80%) が使用されます。 [ 9 ]豚肉、鶏肉および調理済み肉の場合、肉の色増強は必要ないため、保存期間を延ばすために高濃度の CO 2が使用されます。 [ 8 ] CO2濃度が10％を超えると果物や野菜に植物毒性があるため、CO2濃度はこのレベル以下に維持されます。

N 2は主にパックの崩壊を防ぐ充填ガスとして使用されます。[ 5 ] [ 8 ]また、スナック食品などの包装製品の酸化による酸敗を防ぐために、大気中の空気、特に酸素を排除して保存期間を延ばすためにも使用されます。[ 5 ] [ 8 ] MAP のバランスガスとして N 2 の代わりにヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、キセノン(Xe)などの希ガスを使用すると、新鮮で加工が最小限の果物や野菜の保存と保存期間の延長にも使用できます。これらの有益な効果は、水への溶解度と拡散性が高いため、細胞部位や酵素の O 2受容体からO 2 をより効果的に排除できるためです。[ 10 ]

一酸化炭素（CO）を赤身の肉の包装に使用することについては、包装作業員への毒性の可能性があるため議論がある。 [ 9 ]一酸化炭素を使用すると肉中のカルボキシミオグロビンの赤色がより安定するため、製品の腐敗の証拠が隠される可能性があるという懸念もある。[ 5 ] [ 9 ]

微生物への影響

包装内の低酸素濃度と高二酸化炭素濃度は、グラム陰性細菌、カビ、およびシュードモナス属などの好気性微生物の増殖を抑制するのに効果的である。高酸素濃度と高二酸化炭素濃度の組み合わせは、高二酸化炭素濃度による好気性菌の抑制と高酸素濃度による嫌気性菌の抑制によって、静菌効果と殺菌効果をもたらす可能性がある。[ 10 ]二酸化炭素は細菌膜を透過し、細胞内pHに影響を与える能力がある。したがって、腐敗微生物の遅延期と世代時間が長くなり、冷蔵食品の賞味期限が延長する。[ 9 ]腐敗微生物の増殖はMAPによって抑制されるため、病原体の増殖能力が潜在的に増加する。カンピロバクター・ジェジュニ、ボツリヌス菌、大腸菌、サルモネラ菌、リステリア菌、エロモナス・ハイドロフィラなど、低酸素環境でも生存できる微生物は、MA包装製品にとって大きな懸念事項です。[ 7 ]製品は、腐敗微生物の増殖が遅いため官能的に許容できるように見えるかもしれませんが、有害な病原体が含まれている可能性があります。 [ 7 ]このリスクは、温度管理（温度を3℃以下に維持）、水分活性の低下（0.92未満）、pHの低下（4.5未満）、亜硝酸塩などの防腐剤の添加など、追加のハードルを使用することで最小限に抑え、病原体の代謝活動と増殖を遅らせることができます。[ 8 ]

包装材

フレキシブルフィルムは、ガスや水蒸気が所定の雰囲気に到達するのに適した透過性を備えているため、生鮮食品、肉、魚、パンなどの製品に広く使用されています。プレフォームトレイは成形され、食品包装工場に送られ、そこで充填されます。その後、パッケージのヘッドスペースは加工および密封されます。プレフォームトレイは通常、熱成形包装材よりも柔軟性が高く、より幅広いサイズに対応できます。これは、パッケージを損傷するリスクなしに、異なるトレイサイズや色を扱うことができるためです。[ 11 ]一方、熱成形包装材は、シートのロールの状態で食品包装工場に受け入れられます。各シートは加熱と加圧を受け、包装ステーションで成形されます。成形後、パッケージに製品が充填され、密封されます。[ 12 ]熱成形包装材がプレフォームトレイに対して持つ利点は、主にコスト面にあります。熱成形包装材は使用する材料が30%から50%少なく、ロールの状態で輸送されます。これは、製造コストと輸送コストの大幅な削減につながります。[ 11 ]

果物や野菜のMAP包装用フィルムを選択する際に考慮すべき主な特性は、ガス透過性、水蒸気透過率、機械的特性、透明性、パッケージのタイプ、およびシールの信頼性です。[ 6 ] LDPE（低密度ポリエチレン）、PVC（ポリ塩化ビニル）、EVA（エチレン酢酸ビニル）、OPP（延伸ポリプロピレン）などの従来使用されている包装フィルムは、新鮮なカット農産物、キノコ、ブロッコリーなど呼吸の激しい製品には十分な透過性がありません。果物や野菜は呼吸する製品であるため、フィルムを通してガスを透過させる必要があります。このような特性を考慮して設計されたフィルムは、透過性フィルムと呼ばれます。バリアフィルムと呼ばれるその他のフィルムは、ガス交換を防ぐように設計されており、主に肉や魚など呼吸しない製品に使用されます。

密封包装内の湿度レベルとガス組成を制御するために開発されたMAPフィルムは、湿気に敏感な生鮮果物、野菜、ハーブの長期保存に効果的です。これらのフィルムは、一般的にMA/MH（ Modified Amoid/Modified Humidity Packaging）フィルムと呼ばれます。

装置

成形充填シール包装機の主な機能は、最終製品の所望の特性に適した柔軟なパウチに製品を充填することです。これらのパウチは、プレフォームまたは熱成形のいずれかで製造できます。食品をパウチに充填すると、包装内のヘッドスペースの組成が変化し、その後、熱シールされます。[ 11 ]これらのタイプの機械は一般的にピローラップと呼ばれ、製品を水平または垂直に成形、充填、密封します。[ 5 ]成形充填シール包装機は通常、大規模な生産に使用されます。

対照的に、チャンバー包装機はバッチ処理に使用されます。充填済みの成形済み包装材に製品を充填し、キャビティに導入します。キャビティを閉じ、チャンバー内を真空状態にし、必要に応じて調整雰囲気を導入します。加熱されたシーリングバーで包装材を密封し、製品を取り出します。このバッチ処理は労働集約型であるため、処理時間は長くなりますが、自動化された包装機よりも比較的安価です。[ 11 ]

さらに、シュノーケル機は、食品を充填した後、包装内の雰囲気を変えるために使用されます。製品は包装材に入れられ、チャンバーを必要とせずに機械内に設置されます。次に、シュノーケルと呼ばれるノズルを包装材に挿入します。ノズルは真空状態に引き込まれ、その後、変更された雰囲気が包装内に送り込まれます。ノズルを取り外し、包装をヒートシールします。この方法は、バルク品や大規模な作業に適しています。[ 11 ]

製品

赤身の肉、魚介類、最小限に加工された果物や野菜、サラダ、パスタ、チーズ、ベーカリー製品、鶏肉、調理済みおよび塩漬け肉、調理済み食事、乾燥食品など、多くの製品がMAで包装されています。[ 4 ] MA製品に最適なガス混合物の概要を次の表に示します。

さまざまな食品のための修正雰囲気包装と最適なガス混合物[ 2 ]

製品酸素 （％）二酸化炭素（％）窒素（％）
赤身肉80～85歳15-
家禽-2575
魚-6040
チーズ-100-
パン-7030
生パスタ--100
果物と野菜3～53～585～95歳

穀物

穀物の保管には修正雰囲気が使用される場合があります。

CO2は害虫の侵入を防ぎ、濃度によってはカビや酸化による穀物の損傷も防ぎます。このように貯蔵された穀物は約5年間食用として保存できます。[ 13 ]一つの方法は、缶の底にドライアイスの塊を入れ、穀物を缶に詰める方法です。もう一つの方法は、シリンダーやバルク供給容器から二酸化炭素ガスを容器の底からパージする方法です。

98％以上の濃度の窒素ガス（N2 ）も、低酸素状態を利用して穀物内の昆虫を殺すのに効果的に使用されます。[ 14 ]しかし、二酸化炭素は、高炭酸ガス状態と低酸素状態（濃度によって異なります）によって生物を殺すため、この点で利点がありますが、おおよそ35％以上の濃度が必要です。[ 15 ]このため、気密を維持できない 状況では、二酸化炭素が燻蒸に適しています。

穀物の気密貯蔵（密閉貯蔵とも呼ばれる）は、穀物、昆虫、そして菌類の呼吸を利用して密閉された空気を変化させ、害虫を防除する効果を期待しています。これは非常に古くからある方法であり[ 16 ] 、現代にも同様の方法があります。この方法の成功は、密閉性、穀物の水分、そして温度の適切な組み合わせにかかっています[ 17 ] 。

特許取得済みのプロセスでは、燃料電池を使用して、例えば新鮮な魚が入った輸送コンテナ内の酸素を排出し、自動的に酸素の排出を維持します。 [ 18 ]

参照

引用

  1. ^ Ogg, M (2020年4月)「Modified Atmosphere Packaging Adds More Value To Value-Added」、Produce Business 、 2020年8月20日閲覧
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参考文献

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  • フィリップス、カリフォルニア州：（1996）レビュー：修正雰囲気包装と農産物の微生物的品質と安全性への影響、国際食品科学技術ジャーナル、31、463-479
  • ロバートソン、GL、「食品包装：原則と実践」、第3版、2013年、ISBN 978-1-4398-6241-4
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