頂空分析技術對多種形式薯片包裝的氣體成分分析

陳肖南¹   吳雄傑²   陳（chén）欣（xīn）³   周偉芳（fāng）³

(1. 濟南市質量技術（shù）監督（dū）局食品質量監督（dū）檢驗中（zhōng）心（xīn），濟南 250002；

2. 安徽省包裝印刷產品質量監督（dū）檢驗中心，桐城 231400；3. 濟南MD传媒视频機電技術有（yǒu）限公司，濟（jì）南 250031)

　　薯片食品通常油脂含量較高，在氧氣濃（nóng）度較高或光照強烈的環境中，容易氧化變質，產生哈喇味，而且薯片食品的水分（fèn）含量較低，易吸濕，口感易（yì）變差^[1]，因此，此類食品（pǐn）一般使用高阻隔的鍍鋁（lǚ）複合膜作（zuò）為包裝材料，其具有很好（hǎo）的阻氧性、阻濕性以及（jí）遮光性。另外，薯片是易脆食（shí）品，因此軟塑（sù）包裝中多采用充氣包裝，可有效避免薯片被壓（yā）碎。有些品（pǐn）牌的薯片包裝在選用上述材料的基礎上又進行了充氮包（bāo）裝形式，進一步（bù）保護（hù）油脂成（chéng）分不被氧化^[2-3]。在一定（dìng）的（de）保（bǎo）質期內，是否（fǒu）需要充氮包裝（zhuāng）以及（jí）氮氣（qì）的（de）比例含量是否合適，需要定期測試各環節的成品包（bāo）裝內部氣體成分比例，並結合薯片指標性項目綜合分析，以監測包裝內O₂、CO₂以及N₂比例（lì）對薯（shǔ）片質量的影響。

　　包裝（zhuāng）內（nèi）無機氣體成分的分析可借助頂空分析儀，該設備利用氣體分析傳感（gǎn）器，可準確、便捷的測定多（duō）種包裝中O₂或（與）CO₂的含量及其混合比例（lì）。本研究針（zhēn）對市場上薯片食品在貨架（jià）期時出現的變質（zhì）問題（tí），利用濟南MD传媒视频機電技術有限公司研製的HGA-03頂（dǐng）空氣體分析儀對市售的多款國內外品牌（pái）的薯（shǔ）片包裝進行了（le）O₂與CO₂比例含量的分析，綜合分析了包（bāo）裝形式以及內部氣（qì）體成分比（bǐ）例（lì）對薯片保質期內的質（zhì）量影響，可為薯片生（shēng）產（chǎn）企（qǐ）業在包裝形式選擇及生產質量管控方麵（miàn）提供一定的技術參考（kǎo），而且也有（yǒu）助於頂空分析技（jì）術的擴展應用^[4]。

1. 試（shì）驗

1.1 試驗材（cái）料

　　分別選（xuǎn）取三款國內著名品牌以及五款國外著名品牌薯片食品（pǐn）的成品包（bāo）裝，包裝材料均為鍍鋁複合膜。其中七款為油炸（zhà）薯片，一款為焙烤薯片。為了保（bǎo）護品牌信（xìn）息，薯片名稱均以“國（guó）內（nèi）品牌”或“國外品牌”後依次（cì）編號代替，每款薯片成品包（bāo）裝均包含5個待測試樣品，分別編號為樣品1、樣品2、樣品3、樣品4、樣品5。

1.2 試驗設備

　　HGA-03頂空分析儀：濟南MD传媒视频機電技術有（yǒu）限公司研製，可同（tóng）時（shí）測定O₂與CO₂的含量及（jí）其混合比例。O₂和CO₂氣體測量範圍均為0 ~ 100%。0 ~ 2%範圍內的O₂測量精度（dù）為±0.1%，2 ~ 100%範圍內的O₂測量精度為±0.5%，0 ~ 100%範圍內（nèi）的CO₂測量精度為±2%。可測（cè）試任意高度及（jí）小體積氣體含量的試樣，對於粉末試樣也設計（jì）了防堵塞（sāi）裝置，整個試樣刺破和分析過程完全（quán）自動化（huà）。適用於膨化食品、奶粉（fěn）、藥品（pǐn）、氣調包裝、充氮包裝等各種形式成品包裝袋、罐裝、容器中的O₂和CO₂的含量及其混合比例的（de）測試，也適用於（yú）醫藥安瓿瓶頂部氣體含（hán）氧、二（èr）氧化碳、混合比例氣體的測試。

1.3 試驗步驟（zhòu）

　　將密封墊貼到已經處理的試樣的待測（cè）部位，注意要貼牢固，防止漏氣。再（zài）把待測樣品（pǐn）放置穩定，待取樣針頭自動刺穿密封墊（diàn）中間部位進入（rù）樣品中（zhōng）。刺穿力應適當，避免取樣針頭紮到包（bāo）裝（zhuāng）內的物品。取樣器從包裝內部采集足夠體積的樣氣後，取樣針頭從樣品中自動抽出（chū），並迅速（sù）將抽取的樣氣經注樣口全部注入檢測裝置內。樣氣將經注樣口、管路進入氣體分析傳感器。間隔一定的（de）測試時間或者待氣體分析傳感器輸出氣（qì）體濃（nóng）度值穩定之後記錄試驗數據。

2. 結果與討論

　　對國內外八款薯片品牌的頂空氣體中O₂和CO₂的（de）比例含量的（de）測定結果列於表1及表2中。通過對表中數據（jù）進行總（zǒng）結，可得出如下結論（lùn）：

2.1 普通空氣包裝形式對薯（shǔ）片質量的影響

　　由表（biǎo）1可以看出，因為O₂與CO₂比例含量與空氣（qì）中的比例基本相符，所以三款國內品牌的薯（shǔ）片（油炸型）均（jun1）采用普通空（kōng）氣包裝形式，國外品牌中僅品牌1的薯（shǔ）片（油炸型）采用了普通空氣包裝形式。國外品牌2的（de）薯（shǔ）片因其為烘焙工藝，不含有油炸用油（yóu）脂，所（suǒ）以采用了普通空氣包裝形式。上述現象反映了國（guó）內薯片生產企業對於油炸型薯片的質量管控相對薄弱，出於節省成（chéng）本的目（mù）的，僅采用鍍（dù）鋁複合膜包裝保護薯片（piàn）不被氧化，但是相比同樣（yàng）保質（zhì）期限的充氮包裝，普（pǔ）通空氣包裝的（de）薯片會出現在所標注的保質期（qī）內發生（shēng）氧化變質並伴有哈喇味的現（xiàn）象。導致上述質量問題的原因在於未完全幹燥（zào）的薯（shǔ）片中的油脂會在一定的內部濕度及儲存溫（wēn）度下，與包裝內的O₂發（fā）生反應，從而發生（shēng）油脂酸敗。

表1  普通（tōng）空氣包裝薯片成品中氣體成分分析

2.2 充氮（dàn）包裝中各氣體成（chéng）分對薯片質量的影響

　　由表2可以看出，因（yīn）為O₂含量低於空氣（qì）中正常O₂含量，而CO₂含量並未有明顯增大的趨勢，所以（yǐ）三款國外品牌的油炸型薯片采用了充氮包（bāo）裝。其中國外品牌3的薯片包裝的5個樣品的（de）O₂含量均在13%左右，可以排除包裝阻隔（gé）性及密封性的幹擾，所以該品（pǐn）牌的薯片包裝並未全（quán）部充N₂，可能是該（gāi）比例含量N₂在（zài）保證保（bǎo）質期內薯（shǔ）片變（biàn）質的概率較小的前提下可以節省生產成本。國外品牌4與國外品牌5的O₂含量絕大（dà）部分在3%以下（xià），個別樣品的O₂含量與CO₂含量表現（xiàn）出異常增大，這應該與成品包裝密封不嚴密或阻隔層局部位置出（chū）現缺陷（xiàn）有關（guān），O₂與CO₂在貨架（jià）期時緩慢的進入包裝內部，而（ér）N₂也有輕微滲透，從而引起內部氣體成分中O₂與CO₂的比例含量發生變化。所以，充氮包裝的薯片發生氧化變（biàn）質（zhì）的概率很低，而發生氧化變質（zhì）的產品（pǐn）則是由於包（bāo）裝熱封口漏氣或者包裝中阻（zǔ）隔層損壞（huài）導致的（de）空氣滲入。為了產品在較長的保質（zhì）期內不發生（shēng）變質，建議油炸型薯片應采（cǎi）用充氮包裝（zhuāng）以置（zhì）換包裝內O₂成（chéng）分，阻止油脂成分在有氧環境下的（de）化學（xué）變化^[5]。

表2  充氮包裝薯片成品（pǐn）的氣體成分分析（xī）

3. 結論

　　通過分析國內外多款品牌的薯片成品（pǐn）包裝中O₂與CO₂比例含量，發現國內品牌油炸型薯片均采用普通空氣包裝代替充（chōng）氮（dàn）包裝，而國外品牌油炸型（xíng）薯片絕大多（duō）數采用充氮包裝，因此造成了（le）市麵上國內品牌薯片在保質期時（shí）間以及產品質量方麵（如氣味、口感、色澤）均低於國外部分（fèn）品牌薯片的現象（xiàng）。烘焙型（xíng）薯片在阻氧性方麵要求較低，所以所（suǒ）采用的普通空氣（qì）包裝形式不會（huì）影響其食品保質期內的質量。部分國外（wài）品（pǐn）牌薯片中O₂與CO₂含量異樣，說明成品包裝因熱（rè）封（fēng）不（bú）嚴密（mì）或阻隔層的性能下降（jiàng）而出現了不（bú）同程度的泄露。

參考文獻

[1] 伍雨江. 油炸馬（mǎ）鈴薯原薯片中油脂氧化控製技術研（yán）究[D]. 湖南農業大學, 2011.

[2] 張怡, 張富新, 顧浩峰. 充氮包裝對全脂羊奶粉貯藏期間脂肪氧化穩定性的影響[J]. 食品工業科技, 2013.

[3] 王興東, 趙江. 氮氣的包裝功效以及相關檢測[J]. 包裝工程, 2007, 28(9): 213-214.

[4] 馮怡. 包裝頂空氣體分析與貨架期的關係[J]. 中國包裝（zhuāng）, 2012, (3): 25-27.

[5] 王素雅, 劉錦, 袁建. 大豆充氮儲藏中油脂品質（zhì）變化研究[J]. 河南工業（yè）大（dà）學學報(自然科學（xué）版), 2013, 34(1): 91-95.