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        日本三菱瓦斯化學公司談近來吸氧劑動向

        發佈日期:2018-02-03 作者: 點擊:

        日本三菱瓦斯化學公司談近來吸氧劑動向

        前言

        在加強對食品的安全和安心的關心中,用了很多關於品質的保持方法。其中,用吸氧劑來保持品質的方法,不僅在國內,受「活性包裝」的潮流的影響,在世界上也備受矚目。吸氧劑也被稱爲氧氣吸收劑,被用於防止食品包內的氧化(防止黴菌的產生,防止油脂的氧化,保持風味及色調等,以保證食品本來的美味)。吸氧劑的應用範圍有很多,在最近,應用於蒸煮處理的吸氧瓶和賦予乾燥技能的吸氧劑(藥用保持劑),也被產品化了。在這裏,將以本公司生產的吸氧劑爲例介紹最近的動向。

         

        1. 吸氧劑的歷史

        以截斷氧氣方式保持食品品質的吸氧劑的原理早在1920年曾報道過但未被實用。後在1969年,以「保險粉」作爲主劑的吸氧劑,在市面上未受到普及。在世界上領先實用的吸氧劑,是公司已在1977年實現產品化,現已經歷了30多年,該保鮮方法持續受到矚目。吸氧劑是從銷售開始,以餅、面類、水產珍味和糖果領域爲中心,不斷擴大應用範圍。但最近,無菌米飯、蔬菜類和畜牧肉加工品等,在超市的銷售開封加工包裝食品也有所應用。吸氧劑的普及過程必須適應食品行業的需求。例如,開發可以適應微波爐加熱食品用的吸氧劑、密封型吸氧劑,各式各樣的機能和形態的吸氧劑。再者,施行保質期的標示和PL法,HACCP體系的導入,對食品的安全和安心的高度重視等等,漸漸擴大吸氧劑的應用範圍。

        在最近,也開發出了有吸氧機能的吸氧包裝薄膜。擴大對液體、粘稠體、蒸餾瓶等的加熱處理食品等的吸氧包裝。還增加了對醫藥和醫療機器的應用,特別是對於難以水解固形制品藥劑等方面,開發了賦予乾燥機能的吸氧劑,擴大其應用範圍。

         

        2. 吸氧劑的應用

        空氣中的氧氣是人類生存必須的,許多生物生存也不可欠缺的,但是相反,害處也多,尤其是食品變質的最大因素是由於氧氣的作用引起的。例如,食品中的油脂是因空氣中的氧氣受光和溫度等的影響被氧化,味、色、香下降,破壞營養素。不過,用吸氧劑包裝,可以長時間的維持包裝內部的氧氣達到低氧濃度(0.1vol%以下)的無氧狀態,可以抑制氧氣的損傷。

        吸氧劑當初從生切餅和饅頭等容易生黴菌的食品開始使用,現在被用於乾燥食品、生鮮食品、冷藏食品、冷凍食品、微波加熱食品、還有醫藥品等防氧損傷的各種商品。

        到目前爲止食品的品質保存方法最多的是,添加防腐劑和抗氧化劑等的食品添加劑,或是冷凍、冷藏、鹽收藏、糖收藏等;罐頭、瓶裝、蒸餾瓶、薰製,或是最近受到專注的無菌包裝,以抑制微生物爲主要目的,雖然有其效果,但排除氧氣的影響並不充分。而且,有時爲了優先考慮保存性,而犧牲了食品的新鮮度。

        針對除氧包裝食品的保存方法,開發了真空包裝或惰性氣體填充包裝,併發揮了其重要的作用。但是,這2種方法的最大缺點是,商品不能固定形態,內部有餘氣的情況也比較多,採用機械的物理方法除去氧氣,也不可能100%的去除或是置換。而且在塑料膜包裝的情況下,就算是選擇有阻隔性能的塑料膜,對於從包裝袋外部侵入的微量氧氣,也是完全無能爲力的。對於吸氧劑包裝,可持續吸收包裝袋內的氧氣,氧氣濃度可以長時間維持在0.1%以下。

         

        3. 近來的狀況

        3 - 1  鐵基吸氧薄膜

        吸氧劑是有各種形式和類型的商業化的包裝材料,以往的吸氧劑也有難以應用的情況。例如,含有很多液體的食品等,會將吸氧劑淹沒,很難發揮吸氧效果。還有,小袋形吸氧劑安裝空間是有困難的,例如果凍、甜涼粉等成型容器食品。再者,對於伴有蒸餾瓶等熱處理的食品,基本上是不適應以往的吸氧劑的。

        不過,上述的食品受氧氣的影響,引起品質降解的很多。爲了維持這些食品的品質,可以用有高阻隔性能的包裝容器包裝,但容器的頂空內的氧氣和液體中的溶解氧的影響也是很重要的。爲此開發了包裝膜自身配有氧氣吸收功能的吸氧薄膜。

         

        3 - 1 - 1  吸氧薄膜構造和基本原理

        基本的構造如圖1所示。外層用聚酯或尼龍保護阻隔層,爲了截止從容器外部透過的氧氣,使用鋁箔和EVOH,無機蒸鍍聚酯等,在阻隔層和熱封層之間,設計氧吸收層。氧吸收層使用鐵基氧吸收劑,它和氧氣的反應溼度是必要的。氧吸收層是在水和氧氣的存在下,開始吸氧反應,將容器內殘存氧氣和溶存氧氣,以及阻隔層外側侵入的微量透氧吸收。通過吸收容器內的氧氣,可以防止加熱食品氧化降解。複合層的厚度是100μm~130μm

         

        3 - 1 - 2  吸氧效果的示範

        複合膜構造,可根據產品規格、應用條件等因素,改變氧氣的吸收速度。下面將從兩個實驗中驗證其有效性。

        • 蒸餾時的吸氧速度

        使用蒸餾用的吸氧薄膜製成的包裝容器,測定吸氧速度的結果,如圖2所示。在頂空中的空氣中含有約21%的氧氣,在常溫下的水中,溶解約8ppm的溶解氧。但是,在圖2的條件下,蒸餾處理(121℃,30分鐘)後的水中溶解氧濃度達到0.1ppm以下時,被確認爲頂空中的氧氣濃度降低了。頂空的氧氣濃度在此之後也持續減少,數日後達到0.1%以下。

        • 蒸餾處理後的維生素C的殘留率

        維生素等是很容易受氧氣影響的,而且還容易因熱加速氧化分解。圖3是各種阻隔材料和吸氧薄膜袋中填充沒有頂空的維生素C,然後測定蒸餾後維生素C的殘留率。在有無機蒸鍍阻隔層和鋁箔阻隔層的薄膜裏,填充的物質也會使維生素C殘留率低下,受原來溶液中含有的溶解氧的影響,在加熱處理中加速維生素C的氧化。還有EVOH等阻隔膜的殘留率低下,是因爲在填充時受包裝內的溶解氧的影響,蒸餾中阻隔性能低下,也考慮到可能是受從外部入侵的氧氣的影響造成的。和吸氧薄膜相比較,維生素C的殘留率高可能是因爲它比蒸餾加熱過程中的維生素C要氧化的早,吸氧薄膜可吸收不可逆的溶液中的氧氣。

        上述的實驗結果是,吸氧薄膜包裝中的維生素C,不因熱而易受氧氣影響,防止營養素和色素等的降解可以保持食品原來的色香味等幾乎不變。

         

        3 - 1 - 3 應用實例和應用效果

        用容易引起氧降解的食材吸氧薄膜,被認爲有其應用效果。下面將綜合敘述各項目的效果程度。

        ①  蒸餾食品(咖喱湯):使用乳製品作出的濃湯,有其食品的色澤和新鮮奶油的食感。而且咖喱也殘留下了很強的咖喱味和配料(特別是蔬菜)的味道。水產加工品:可以保有魚類的風味和色澤。金槍魚片是被認爲在蒸餾後的色調上有着顯著的差異的。

        ②  綠黃色的蔬菜:綠黃色蔬菜在氧氣共存之下,防止其因加熱而褪色,以及營養素的分解。

        ③  醬油類的湯、汁:調味料、(海味煮出的,當佐料用的)湯汁、等的褪色防止,被認爲有海帶鬆魚湯等的風味有氧化防止效果。

        ④  水果類:被認爲有包裝果實的果肉和水果果凍的果肉的褪色防止效果。

        ⑤  板慄產品:慄子醬和慄子羹,被認爲有防止變色和保有風味的效果。

        ⑥  紅豆類食品:紅豆餡、紅豆湯、羊羹等,被認爲有可以在加熱和保存時的風味和色調維持的效果。

        ⑦  抹茶食品:使用抹茶和綠茶的布丁或果凍,可以有防止含茶成分(茶素)的氧化變色的效果。

        今後,根據產品的擴大,不僅是鐵成分的吸氧薄膜,有機成分的吸氧薄膜的產品化也將成爲焦點,擴大應用的範圍,將會是我們的目標。

         

        3 - 2  面向醫藥和醫療器械方面的吸氧劑

        吸氧劑,不僅用在食品方面,在醫藥和醫療器具範圍的無氧狀態下品質保持也受到關注。一般的醫藥品是以化學物質爲主載加工的物質,很難避開其隨時間的變質。其次,醫藥品是直接關乎人的生命,被要求有強的安全性能和高品質性能及安定性能。因此,從製造到在治療現場使用這一段時間內,其長時間的安定性能和維持品質是非常重要的。醫藥品的品質劣化有多種的因素,但是受溫度、溼度、光照、氧氣、微生物等的影響,易產生化學的、物理的、生物學的變化。充分地把握了這些要因,從初期的製造藥劑的研究階段開始,計劃其的安定化是必要的。但那是有限制的,會幹預快速地開發新藥和產品化。

        解決這些問題的方法之一,是對包裝方法、包裝形狀和流通條件等的檢討是很重要的,根據這一方法可以左右醫藥品的安定性。以醫藥品等的品質維持作爲目標,增加輸液包、滴眼液、預充式注射器等的應用。

         

        3 - 2 - 1  對醫藥和醫療器具的吸氧劑包裝

              例如(輸液包)

        以往的輸液是填充在玻璃瓶內。不過,玻璃瓶在輸液藥劑的排放時,必須要往瓶內輸入空氣,如使用操作失誤就會引起微生物污染,或發生感染症,有危險性。其次,爲了確保在輸送時和在使用現場的處理時的安全性和容易性(瓶子的割裂、輕便、廢棄等),漸漸從玻璃瓶變更爲塑料瓶。

        在往塑料瓶裏輸送藥液時的問題之一是,如何排除通過塑料包裝侵入的氧氣的影響。由於,玻璃是不透氧的,但塑料使用了阻隔性素材,只能有極微少的氧氣侵入進來。特別是氨基酸的輸液包,透明的,輸液通過樹脂膠捲侵入微少量的氧氣,會發生由黃色變爲茶色的變色情況。

        爲了防禦這一弊害,可以採用如圖5一樣形狀的吸氧劑包裝。此種情況下,最初的吸氧劑可將外包裝(阻隔性包裝)和內包裝(非阻隔性包裝)之間的氣體中的氧氣濃度的低減,內包裝內的頂空中的氧氣濃度,隨着內包裝內液體中的溶解氧的液體平衡,漸漸低下,最終可以保證液體中的溶解氧達到0.1ppm以下的狀態。

        最近,輸液包也分爲了雙液輸液包。在點滴開始當前,在內袋內混合(雙袋易撕套件組合),粉狀的固體藥(抗生物質等),和溶解液混合的粉液組合等的吸氧劑包裝的採用,擴大包裝形狀的開發。

        上述以外的還有,從滴眼液、預充式注射器、人工透析機(透析)、血液包和玻璃安瓿的塑料包裝品的適應,含有中藥的藥物片劑,或是導管和心電圖的電極等多方面都可使用吸氧劑。

         

        3 - 2 - 2  面向醫藥和醫療用途  開發新規吸氧劑(製藥保持)

        像前述的一樣,在醫藥和醫療器具方面,已有很多的採用吸氧劑包裝的實際性能效果。不過,爲維持吸氧劑的吸氧性能,微量的水分(溼度)是必要的。爲此,在適應以往的乾燥吸氧劑系列的醫藥品和醫療器具方面,可能會有以下的問題產生。

        (1) 乾燥劑+吸氧劑的合用

        吸氧劑本身是有水分才吸氧反應的,隨着時間的推移缺水後,會停止氧氣的吸收。在這種情況下,通過包裝材料侵入的氧氣,會使氧氣濃度漸漸上升,就有可能會引起藥品等的氧化降解。

        (2) 乾燥劑的水分遷移

        在乾燥劑和吸氧劑合用情況下,吸氧劑本身保有的水分,直接轉移至乾燥劑,這樣藥品製劑可能受到水分的影響。

        解決這方面的問題,可利用有機化合物的自動氧化,開發有下列特點的新吸氧劑。

        ①  吸氧反映中的水分(溼度)不是必要有的。

        ②  在乾燥的情況下也可以維持對氧的吸收性能。

        ③  不存在從吸氧劑到應用物質的水分的轉移(對應用物質的溼度沒有影響)。

        ④  根據「氧氣吸收+乾燥」兩個機能,可以同時具有的品種。

         

         

         

         

                                       


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