脫氧劑(英文名:Deoxidizer),又稱除氧劑、去氧劑、吸氧劑,是運用化學的方法將包裝中的氧氣脫除以達到延長保存期和提高保存質量的一類保鮮劑。在食品密封包裝時,封入脫氧劑能除去密封容器里的游離氧和溶存氧,防止食物由于氧化而變質、發霉和油脂酸敗等,同時對好氧細菌和糧食害蟲的生長也有抑制作用。脫氧劑的成分根據預期用途、保存產品的水活性和其他因素而變化。脫氧劑通常被封裝在多孔小袋或包裝中,但它也可以是包裝膜和結構的一部分。
脫氧劑問世已經很久,而應用于食品保鮮,僅五十年左右的歷史。它在日本、美國和歐洲的研究進行得比較早,它們的使用也較廣泛。1943年日本就成功研制了用于干燥食品的鐵化合物系脫氧劑。脫氧劑在中國的研究和使用則比較晚,大約在八十年代才開始研究開發,而鐵系脫氧劑在眾多脫氧劑中研究得比較多。在上海、廣州市、北京等地都已設有專業研究生產脫氧劑的工廠。脫氧劑的使用特別是在食品工業方面的使用更是得到長足的發展,不但用來保持食品品質,同時也廣泛應用于谷物、飼料、藥品、衣料、皮毛、精密儀器等類物品的保存、防銹等。
脫氧劑是繼食品保藏采用真空包裝、紫外線殺菌、添加食品防腐劑、充氮氣包裝后之的新應用,因除氧效果好,使用簡單方便、食用安全、食品風味不變等優點而被廣泛應用于食品工業的包藏。在國外,脫氧劑已廣泛應用于濕面包粉、濕面、濕粉絲、濕點心、半干魚制品等多種食品。目前,脫氧劑包裝形式除袋裝外,還有帽裝。袋裝常用于袋裝食品,帽裝用于瓶、罐等容器。
發展歷史
脫氧劑問世已經很久,而應用于食品保鮮,僅五十年左右的歷史。
英國最早開始對脫氧劑進行探索性研究。1925年, 英國的莫德(Maude)等人為防止變壓器著火爆炸, 制備了一種由鐵粉、硫酸亞鐵和吸濕物質組成的脫氧劑。隨后西德、美國、日本等國也相繼展開研究。60年代初, 美國研制了用鈀作催化劑的沖氣置換法, 利用H2和O2反應生成水催化脫氧。除此之外, 其余各種脫氧劑均為化學吸收脫氧。它可分為有機系列和無機化合物系列。有機系列中有葡萄糖加葡萄糖氧化酶型和堿改性糖產物型。無機系列中有金屬粉末型、鐵化合物型和連二亞硫酸鹽型。這些脫氧劑主要用于食品密封包裝, 也用于飼料、谷物、藥物、紡織品、精密儀器、電子元件、金屬物品、建筑材料、照相膠片和影片以及圖面、古董等的保存。
脫氧劑用于食品,起始于1943年。日本成功研制了用于干燥食品的鐵化合物系脫氧劑。正因如此,日本是現如今脫氧劑開發、研究和使用最為廣泛的國家之一,在這以后才開始研究出多功能、食品專用型脫氧劑。1969年,日本某制藥公司發明了以葡萄糖氧化酶作用于葡萄糖除氧的脫氧劑。這種脫氧劑的特征是使用食品原料和酶,具有良好的安全性。但在保存的不同條件下,酶失活是不可避免的。1973年日本A公司發明了以硫酸化合物為主劑的脫氧劑。到1977年日本另一個公司發明了以糖醇類物質的堿化物為主劑的脫氧劑。但從1977年到目前為止。日本市場上出售的幾乎都是以鐵類為主劑的脫氧劑。當時這種脫氧劑的單位重量的吸氧量多,價格便宜,安全性高以及小袋包裝能適應小規模生產。
脫氧劑在中國的研究和使用則比較晚,大約在八十年代才開始研究開發,而鐵系脫氧劑在眾多脫氧劑中研究得比較多。很多科研人員通過實驗的優化設計和應用效果的研究,找到了脫氧能力強的系列脫氧劑。經過短時間的研究和推廣,在上海、廣州市、北京等地都已設有專業研究生產脫氧劑的工廠。而且脫氧劑的使用特別是在食品工業方面的使用更是得到長足的發展。
原理與優點
原理
氧氣是引起食品變質的重要因素之一。食品中有許多組分都與氧的存在密切相關。從生化角度看,脂肪遇氧會氧化哈敗,維生素和多種氨基酸會失去營養價值,氧還會使不穩定色素變色或褪色;從微生物角度看,大部分的微生物都會在有氧的環境中良好生長,即使氧的含量在包裝環境中低至2~3%,大部分的需氧菌和兼性厭氧菌仍能生長,生化反應也仍會進行。故在包裝中除去氧氣,具有非常重要的現實意義。
通過化學反應,短時間內除去密閉容器中氧氣,使食品處于無氧狀態 (O2濃度0.01%以下) ,有效控制細菌、霉菌等微生物的生長,防止油脂氧化,從而能有效地保持食品色、香、味, 防止維生素等營養物質被氧化破壞,延長食品保質期。
優點
脫氧劑能去除引起食品質量變化的氧氣,從根本上防止食品氧化變質。國外采用化學物質吸收氧氣, 與物理方法除氧不同。使用脫氧劑不但能除去包裝內的游離氧,還能吸收從外界進入包裝袋內的氧氣,使容器內長期保持無氧狀態,并適用于任何形狀的食品 (粉狀、粒狀、海綿狀等) 。脫氧劑可以維持長時間無氧狀態。脫氧劑保藏食品無需經殺菌處理即能保持食品原有風味、色澤,對低鹽低糖保藏食品尤其有效。
使用脫氧劑不易導致食品安全問題。脫氧劑與食品防腐劑不同,與食品同袋包裝,沒有副作用,不含致癌物質,食品保鮮安全。脫氧劑的原料具有反應穩定、無怪味及不產生有害氣體等優點,萬一誤食對人體也無害。
脫氧劑比真空包裝、惰性氣體包裝簡單,使用方便,成本低。使用脫氧劑能擴大商品流通量, 各種食品可常年銷售, 容易調整生產和庫存, 減少食品變質損耗與流通損耗, 延長食品保藏期, 方便食品運輸, 增加商業利潤。
分類
常規脫氧劑
以無機基質為主體的脫氧劑
還原鐵粉
其原理是鐵粉在氧氣和水蒸氣的存在下,被氧化成氫氧化鐵膠體,由于反應過程復雜,故其反應簡式可用下式表示:
4Fe+3O2+6H2O=4Fe (OH)3
亞硫酸鹽系脫氧劑
以連二亞硫酸鹽為主劑, 以Ca (OH)2和活性碳為副劑, 在有水的環境中進行反應, 反應簡式如下:
Na2S2O4+Ca (OH)2+O2=Na2SO4+CaSO3+H2O
以有機基質為主體
如酶類、維生素c、油酸等??箟难?(A A) 本身是還原劑,在有氧的情況下,用銅離子作催化劑可被氧化或脫氫抗壞血酸 (D H A A),從而除去環境中的氧,常用此法來除去液態食品中的氧,反應如下:
AA+1/2O2=DHAA+H2O
抗壞血酸脫氧劑是目前使用脫氧劑中安全性較高一種,酶系脫氧劑常用的是葡萄糖氧化醇,是利用葡萄糖氧化成葡萄糖酸時消耗氧來達到脫氧目的的。
新型脫氧劑
發達國家已經開發出適合不同食品性能的脫氧劑, 例如耐油、耐水的脫氧劑及具備各種綜合能力的特殊型脫氧劑等。比如產生CO2型、吸收CO2型(用于咖啡豆等產生CO2的食品)、超小型(用于水分含量較高的食品)、平片型(用于各種瓶裝食品),此外還有“紙針孔一體型”“馬塔龍CF”“混達基浦”等新型脫氧劑。
應用
食品行業
脫氧劑在不同食品加工中的應用情況為:糕點甜食為45%,畜產、水產品和農產品加工食品為30%,茶葉、咖啡等為15%,健康食品、家常菜肴等其他食品為10%,現已推廣應用到高水分含量的食品、短保質期的配送食品以及長保質期的醫藥品和健康食品等產品中。
食品保鮮及儲存
脫氧劑對于油炸食品、奶油食品之類的富含高油脂的食品,脫氧劑具有防止油脂氧化的作用。從而能有效地保持食品的色、香、味, 防止維生素等營養物質被氧化破壞。油脂性食品氧化后生成的過氧化物毒性很大,致使產品風味變差,商品價值下降。脫氧劑的防氧化效果與抑制脂質劣化效果優于充入惰性氣體法:在日本,科研人員40℃恒溫保藏油脂類食品35天后的試驗結果表明,使用脫氧劑后的酸價比注入惰性氣體置換法低70%。脫氧劑廣泛應用于油炸方便面、奶油花生、巧克力、油炸豆子和奶粉等高油脂食品中,不僅能保持食品中維生素、氨基酸等的營養成分,還能使魚油中的多價不飽和脂肪酸長期穩定貯存。
脫氧劑能保持食品香味風味,防止食品變色、褪色。將新大米、茶葉、高級糕點、香菇、紫菜、魚干等置于存有吸氧劑包裝的容器中,較長時間后仍能保持新鮮風味和香味。谷豆類食品中的成蟲、蟲卵對食品質量有嚴重危害,脫氧劑能使蟲類缺氧窒息死亡,還能防止大米、花生霉變,使大米、小麥、綠豆、大豆等食品保藏較長時間。此外,脫氧劑還能保持紫菜特有的黑紫色和紅褐色,保持含葉綠素或類胡蘿卜素食品的顏色,使保存在吸氧劑包裝中的魚肉、蟹、海帶等的色澤鮮艷。
保藏中間水分食品。中間水分食品,即不加水可食、水分活度0.7-0.9、水分含量為20%-50%的食品,如易長細菌、霉菌及產生非酶褐變的半干的桃、杏、果汁、糕點、果醬、果凍、蛋糕等食品,使用脫氧劑能抑制微生物,特別是霉菌等好氣微生物的生長,對防止這些食品變質,保持原有風味, 有良好效果。
同時,脫氧劑還能保藏果蔬。脫氧劑能推遲果蔬的后熟, 延長果蔬的貯藏期, 如蒜、洋蔥、蘋果等果物采用脫氧劑結合低溫貯藏, 或脫氧劑與乙烯吸收劑一起保藏可大大延長果蔬的保存期, 某些品種的蘋果甚至可保藏6個月以上不變質。
非食品行業
隨著脫氧劑研究的深入和使用的推廣以及在食品行業成功的應用,越來越多的脫氧劑將被研制并發揮更為廣泛的用途。
稀有氣體脫氧
新型優質材料要求生產過程在超凈的環境、系統內充有超純的保護氣,如超大規模電路、激光材料、特種陶瓷、高分子聚合物、航空航天材料等均要求惰性保護氣中氧含量盡可能深度脫除。
合成氣的脫氧
合成氣體廣泛應用于石油化工、日化工業、精細化工等工業部門。成氣中所含雜質氧會與羰基合成反應生成酸,并氧化助催化劑,使其生成無催化作用的絡合物,使高沸物積累,降低反應效果。
其它
人們將各種脫氧劑用于醫藥、精密儀器、古玩物品以及其他特種物品的保存。
脫氧劑未來發展
隨著食品科技的發展和消費者對高質量食品的要求,活性包裝及其在延長食品貨架壽命上的顯著效能成為目前食品包裝發展的主要方向之一。一些活性包裝技術在日本、北美、歐洲、澳大利亞已使用多年,尤以日本使用活性包裝技術最多。由于活性包裝本身的技術先進性和包裝食品后所產生出的高附加值,世界上許多食品科研機構和食品企業正不惜財力、物力研制開發更多的活性包裝技術,并使之更快商業化,造福于人類。正如美國明尼蘇達州大學的Theodore Labuza博士宣稱:“在不久的將來,活性包裝的變化將不是一般性進展而是革命性的巨變?!?/p>
參考資料 >