修正大気

修正雰囲気包装（MAP ）は、包装物（一般的には食品包装物、医薬品など）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、乳製品などの食品の保存期間が短いことに起因しています。食品では、酸素は脂質酸化反応に容易に利用できます。酸素はまた、生鮮食品の高い呼吸率を維持するのに役立ち、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]したがって、酸素を減らして他のガスと置き換えると、酸化反応や微生物学的腐敗を減らすか遅らせることができます。酸素スカベンジャーは、自動酸化化学プロセスを停止することで、脂質酸化による褐変を減らすためにも使用できます。さらに、MAPは異なる組成のガスを組み込むことでガス雰囲気を変えます。

改質処理により、パッケージのヘッドスペース内の酸素（O ₂ ）の量は通常減少します。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]

包装内のガスの安定した雰囲気は、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「通気性のある」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。

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、低酸素の貯蔵条件で果物の熟成が遅れ、保存期間が延びることを報告しました。^[4]調整雰囲気貯蔵法（CAS）は、新鮮なリンゴやナシを輸送する船の保管室のCO2濃度を高くして製品の保存期間を延ばすため、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。

包装内の雰囲気は、受動的にも能動的にも変更できる。^[6]受動的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CO ₂と低O _{2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。O 2 を減らしてCO 2 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、したがって保存期間が延長される。^[7]一方、能動的なMAでは、包装フィルムまたは容器内でO ₂およびCO ₂スカベンジャーまたはエミッター、湿気吸収剤、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、および保管温度によって異なります。MA包装内の雰囲気は、主に調整された量のN ₂、O ₂、およびCO _{2で構成されています。} ^{[6] [8] O} ₂の減少は、脂質酸化、褐変反応、腐敗菌の増殖 など、食品の劣化反応を遅らせます。^{[5] [6]}果物や野菜の呼吸速度を遅くするために、3〜5％の低いO _{2レベルが使用されます。} ^[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、肉の魅力的な明るい赤色を維持するために、高レベルのO ₂（約80％）が使用されます。 ^[9]豚肉、鶏肉、調理済み肉には肉の色の改善は必要ありません。そのため、保存期間を延ばすために、より高い濃度のCO _{2が使用されます。} ^[8] 10％を超えるCO ₂レベルは果物や野菜に植物毒性があるため、CO _2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]}さらに、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期間を延ばすこともできます。それらの有益な効果は、水への溶解度と拡散性が高く、細胞部位や酵素 O _{2受容体から O 2 を}排除するのに効果的であるためです。^[10]

一酸化炭素（CO）は包装作業員に毒性を及ぼす可能性があるため、赤身の肉の包装に使用することについて議論されてきた。 ^[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、製品の腐敗の証拠を隠す可能性があるという別の懸念も生じる。^{[5] [9]}

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Pseudomonas sppなどの好気性微生物の増殖を制限するのに効果的です。高_{酸素と高二酸化炭素}の組み合わせは、高二酸化炭素による_好気性菌の抑制と高_酸素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ります。^[10] CO2_{は細菌膜を透過し、細胞内}pHに影響を及ぼす能力があります。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します。^[9] MAPによって腐敗微生物の増殖が抑制されるため、病原体の増殖能力が潜在的に高まります。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、有害な病原体を含んで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]

フレキシブルフィルムは、ガスや水蒸気が目的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、パンなどの製品によく使用されます。 プレフォームトレイは成形され、食品包装施設に送られ、そこで充填されます。次に、パッケージのヘッドスペースが修正され、密封されます。 プレフォームトレイは通常、より柔軟で、熱成形包装材料とは対照的に、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、さまざまなトレイサイズと色を扱うことができるためです。^{[11]ただし、熱成形包装は、シートのロールとして}食品包装施設に受け入れられます。各シートは熱と圧力にさらされ、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]プレフォームトレイに対する熱成形包装材料の利点は、主にコストに関するものです。熱成形包装では、材料の使用量が 30% ～ 50% 少なく、材料のロールとして輸送されます。これにより、製造コストと輸送コストが大幅に削減されます。^[11]

果物や野菜のMAP用包装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、包装の種類、および密封の信頼性です。^[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、切りたての農産物、キノコ、ブロッコリーなど呼吸が活発な製品には透過性が不十分です。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。これらの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、ガスの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、湿気に敏感な新鮮な果物、野菜、ハーブの長期保存に役立ちます。これらのフィルムは、一般に、修正雰囲気/修正湿度包装(MA/MH) フィルムと呼ばれます。

成形充填シール包装機を使用する場合、主な機能は、最終製品の望ましい特性に適した柔軟なポーチに製品を入れることです。これらのポーチは、事前成形または熱成形のいずれかです。食品がポーチに入れられ、パッケージ内のヘッドスペースの雰囲気の組成が変更され、その後熱シールされます。^[11]これらのタイプの機械は通常、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、大規模な操作に使用されます。

対照的に、チャンバーマシンはバッチプロセスに使用されます。充填済みの成形ラップに製品を充填し、キャビティに導入します。キャビティを閉じてチャンバーに真空を引いて、必要に応じて修正雰囲気を導入します。パッケージの密封は加熱されたシーリングバーで行われ、その後製品が取り出されます。このバッチプロセスは労働集約的であるため、より長い時間がかかりますが、自動化された包装機よりも比較的安価です。^[11]

さらに、シュノーケルマシンは、食品を充填した後、パッケージ内の雰囲気を変更す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マシンに配置されます。次に、シュノーケルと呼ばれるノズルが包装材に挿入されます。これにより真空が引き出され、変更された雰囲気がパッケージに流し込まれます。ノズルが取り外され、パッケージがヒートシールされます。この方法は、バルクおよび大規模な操作に適しています。^[11]

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、調理済み肉や塩漬け肉、調理済み食品、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。

さまざまな食品と最適なガス混合物のための修正雰囲気包装^[2]

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_は昆虫を防ぎ、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。このようにして貯蔵された穀物は約5年間は食べられる状態を保てます。^{[13] 1つの方法は、缶の底に}ドライアイスの塊を置き、穀物を缶に詰める方法です。別の方法は、シリンダーまたはバルク供給容器から二酸化炭素ガスを容器の底から排出する方法です。

98%以上の濃度の窒素ガス（N2 ）も_、低酸素状態によっ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（濃度による）によって生物を殺すという点で有利ですが、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、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。これは非常に古い方法であるが^[16] 、現代にも同等の方法がある。この方法が成功するかどうかは、密閉、穀物の水分、温度の適切な組み合わせにかかっている。^[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ている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]

• アクティブパッケージング
• コールドチェーン
• 調整雰囲気/調整湿度包装
• 浸透
• 貯蔵寿命
• 食品包装

• Church, IJ & Parsons, AL: (1995) 修正雰囲気包装技術: レビュー、ジャーナルサイエンスフードアグリカルチャー、67、143-152
• デイ、BPF：（1996）西ヨーロッパにおける生鮮食品の調整雰囲気包装の展望、食品科学と技術の今日、4、215-221
• 欧州食品情報委員会 (EFIC: (2001) 生肉の調整雰囲気包装における包装ガスの成分としての一酸化炭素の使用に関する食品科学委員会の意見。
• パリー、RT：（1993）食品のMAPの原理と応用、ブラックアカデミック＆プロフェッショナル、イギリス、1-132
• 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 
• Zagory, D. & Kader, AA: (1988) 生鮮食品の修正雰囲気包装、食品技術、42(9)、70-77