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用于食品保鮮的包裝設備
氣調包裝技術在智能化包裝時代必將占有一席之地。隨著一些食品果蔬保鮮產品日益成為食品類消費的主流，在國內外市場上占有越來越大的份額，把氣調包裝應用于食品的保鮮，可使食品的貨架期大大延長，因而具有很大的市場潛力。
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中文名：氣調包裝機
作 用：食品的貨架期大大延長
應用于：食品的保鮮
對 象： 果蔬、熟食品
分 類 ：全自動氣調包裝機
保鮮氣體： 二氧化碳等
一、復合氣調保鮮包裝機保鮮原理
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1．復合氣調保鮮包裝亦稱氣體置換包裝，國際上稱為MAP包裝（即Modified Atmosphere Packing）。復合氣調包裝機的原理是采用復合保鮮氣體（2-3種氣體按食品特性配比混合），對包裝盒或包裝袋內的空氣進行置換，改變盒（袋）內食品的外部環境，達到抑制細菌（微生物）的生長繁衍，減緩新鮮果蔬的新陳代謝速度，從而延長食品的保鮮期或貨架期。
2．氣調保鮮氣體一般由二氧化碳(CO2)、氮氣(N2)、氧氣(O2)及少量特種氣體組成。CO2氣體具有抑制大多數腐敗細菌和霉菌生長繁殖的作用，是保護氣體中的主要抑菌成分；O2具有抑制大多數厭氧腐敗細菌生長繁殖，保持鮮肉色澤和維持新鮮果蔬需氧呼吸，保持鮮度的作用；N2是惰性氣體，與食品不起作用，作為填充氣體，與CO2、O2及特種氣體組成復合保鮮氣體。不同的食品果蔬，保鮮氣體的成分及比例亦不同。
一、氣調包裝機技術關鍵
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合格的復合氣調保鮮包裝機，有二大關鍵的技術指標必須符合相應的要求，這二大指標分別為：一是氣體置換率要高，二是氣體混合精度誤差率要低。復合氣調保鮮包裝設備的質量合格與否，需要用這2個關鍵指標來判斷。氣調保鮮氣體一般由二氧化碳（CO2）、氮氣（N2）、氧氣（O2）及少量特種氣體組成。
二氧化碳具有抑制大多數腐敗細菌和霉菌生長繁殖、減緩新鮮水果蔬菜新陳代謝速度之作用，是保鮮氣體中的主要抑菌成分；
氧氣具有抑制大多數厭氧菌生長、保持鮮肉色澤和維持新鮮果蔬需氧呼吸、保持鮮度的作用；
氮氣是惰性氣體，與食品不起作用，作為填充氣體，與二氧化碳、氧氣及特種氣體組成復合保鮮氣體。不同的食品、果蔬，所需要的保鮮氣體的成分和比例也不相同。
食品果蔬采用復合氣調包裝設備進行保鮮包裝，都需要對氣體混合精度誤差及氣體置換率有一個合理的要求。在發達國家先進的復合氣調保鮮包裝設備的標準中，要求氣體置換率達98%以上，保鮮氣體混合精度誤差率小于2%。這是因為上述二項指標對食品果蔬的保鮮起著至關重要作用。舉例說明如下：
例一：氣調保鮮包裝荔枝時，其保鮮氣體混合比例為：氧氣（O2）濃度比例4%～6%；二氧化碳（CO2）濃度比例3%～5%，傷害濃度8%；其余為填充氣體氮氣（N2）；如果O2濃度偏低，會產生無氧呼吸，致使荔枝果實發酵、組織壞死；O2濃度偏高或CO2濃度偏低，抑制荔枝新陳代謝作用下降，縮短保鮮期；CO2濃度偏高（>8%），則會造成果皮及果實傷害，加速荔枝變質。
例二：氣調保鮮包裝鹵菜（熟食）時，其保鮮氣體混合比例為：氮氣（N2）64%～66%，二氧化碳（CO2）34%～36%，氣體置換率≥98%。由于很多微生物（細菌）的生長繁殖需要O2，因此降低含氧量可減緩細菌的繁殖速度（厭氧菌除外）。實驗表明，合理的N2和CO2的混合氣體在食品表面形成具有廣譜抑菌及保色保味之保護層，且在低氧環境下，使鹵菜得到保鮮。所以當氣體混合精度誤差率及置換率無法達到指標時，其抑菌保鮮作用基本無效。
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二、氣調保鮮較其它保鮮（保質）方法的優勢
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食品的常用保鮮（或保質）方法主要是：
（1）化學保鮮；
（2）冷凍保鮮；
（3）抽真空高溫滅菌保質；
（4）抽真空充氮保鮮；
（5）復合氣調保鮮；
（6）天然生物保鮮。
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在上述六種保鮮（保質）技術中，化學保鮮是利用化學制劑防腐抑菌，但消費者因關注防腐劑副作用而受到限制；冷凍保鮮的缺憾是食品冷凍后口感口味發生變化；抽真空高溫滅菌的缺點是對食品的特有的口味、口感、營養破壞較大；充氮包裝能較好的保持食品的口感、口味及營養，但保鮮期很短，如需延長保鮮期則需包裝后高溫滅菌，口感口味改變較大。復合氣調保鮮是在上述傳統基礎上發展起來的全新的保鮮技術，對包裝環境有一定要求，其特點是無需高溫滅菌，因而復合氣調保鮮能確保原有食品的口感、口味及營養成份，真正保證了食品的原汁、原味、原貌。
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四、使用范圍
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（1）新鮮果蔬、菌菇；
（2）各種鹵菜、炒菜、魚肉制品；
（3）月餅、蛋糕、豆制品；
（4）生鮮畜禽、水產；
（5）泡菜、腌臘制品；
（6）茶葉、中草藥及土特產品；
（7）超市配送中心需保鮮的各類食品。
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三、各類食品保鮮期（供參考）：
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1、 新鮮果蔬、菌菇 果蔬收獲后，仍保持吸收O2排出CO2的新陳代謝呼吸活動。如包裝內O2含量降低和CO2含量升高，可使果蔬維持微弱的需氧呼吸而不產生厭氧呼吸，新鮮果蔬的衰老過程被延緩，降低新陳代謝速度，從而延長保鮮期。新鮮果蔬的氣調包裝保鮮氣體由O2、CO2和N2組成。氣調包裝保鮮期根據果蔬品種和鮮度確定，如草莓、蘑菇、荔枝、桃、葉菜等。在0-4℃溫度下的保鮮期為10-30天。采用低阻隔膜。
2、 熟食制品 中西式畜禽熟食制品、鹵菜、炒菜、燉菜、快餐等熟食制品的保鮮，要求保鮮防腐和保持原汁原味。保鮮氣體一般由CO2、N2等氣體組成。氣調包裝后，保鮮氣體在食物表面形成保護膜，從而達到抑菌保鮮，保持食品營養成份及原有口感、口味、形狀。在20℃以下保鮮期在5-10天以上；在0-4℃條件下，保鮮期在30-60天；采用巴氏殺菌（80℃左右）后，常溫下保鮮期在60-90天以上。需采用高阻隔膜。采用氣調包裝配合天然生物技術，能達到較為理想的效果。
3、 焙烤食品 燒烤食品的變質主要是霉變，保鮮要求防霉和保持風味，保鮮氣體由CO2和N2組成。蛋糕、面包等米面食品在常溫下的保鮮期為15-60天；月餅在常溫下的保鮮期為30-90天；饅頭包裝薄膜需采用對氣體高阻隔性的復合塑料膜，以保持包裝內的氣體濃度。配合天然生物技術，保鮮效果倍增。
4、 生鮮畜禽類 新鮮豬、牛、羊肉的氣調包裝氣體由CO2、O2等氣體組成。高濃度的O2使肉中肌紅蛋白氧化為氧合肌紅蛋白，可使鮮肉保持鮮紅色澤；CO2用以抑菌防腐。在0-4℃條件下的保鮮期為7-30天。生鮮禽類用CO2、N2等保鮮氣體，保鮮期可達15-30天。配合天然生物技術，可在常溫下銷售2-5天。
5、 新鮮水產海鮮類 新鮮魚等水產品是水分含量高的易腐食品，低溫儲藏時厭氧菌是新鮮水產品腐敗因素之一，并產生對人體健康有害的毒素。保鮮氣體由O2、CO2和N2組成。多脂肪魚類的氣調包裝因脂肪氧化酸是腐敗變質的主要因素，保護氣體由CO2和N2組成。新鮮水產品氣調包裝，根據品種和鮮度，在0-4℃溫度下的保鮮期為15-30天。包裝薄膜需采用對氣體高阻隔性的復合塑料膜，以保持包裝內的氣體濃度。
6、 泡菜、腌臘制品 泡菜類食品在空氣中易氧化、霉化變質，在腌（泡）制過程中，加入適量的天然生物制劑，經氣調包裝后，在常溫下可保鮮30-180天。保鮮氣體由CO2和N2組成。
| ? | 氣調包裝 可實現的貨架期 | 空氣中貨架壽命 | 儲存溫度 | O2 | CO2 | N2 |
| 鮮肉 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 牛肉、羊肉、兔肉 | 5-8天 | 2-4天 | -1℃ — +2℃ | 70% | 20-30% | 0-10% |
| 豬肉 | 5-8天 | 2-4天 | -1℃ — +2℃ | 70% | 20-30% | 0-10% |
| 鹿肉、野豬肉 | 5-8天 | 2-4天 | -1℃ — +2℃ | 80% | 20% | / |
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| 生內臟 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 心、肝、舌、肚 | 4-8天 | 2-6天 | -1℃ — +2℃ | 80% | 20% | ? |
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| 禽肉 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 雞、鴨、鵝、鴿子 | 10-21天 | 4-7天 | -1℃ — +2℃ | / | 30% | 70% |
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| 碎禽肉 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 禽肉糜、去皮禽肉 | 7-14天 | 3-5天 | -1℃ — +2℃ | 70% | 30% | / |
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| 熟食加工肉 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 培根、漢堡、香腸、烤肉 | 3-7周 | 1-3周 | 0℃ — 3℃ | / | 30% | 70% |
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| 薩拉米 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 通類 | 4-8月 | 3-6月 | 0℃ — 3℃ | / | 30% | 70% |
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| 深加工禽肉制品 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 雞肉卷、熏雞 、脆制離肉 | 7-21天 | 5-10天 | 0℃ — 3℃ | / | 30% | 70% |
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| 生魚和海鮮 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 比目魚、鱸魚 | 4-6天 | 2-3天 | -1℃ — +2℃ | 30% | 40% | 30% |
| 鮭魚、鯉魚、三文魚、金槍魚 | 4-6天 | 2-3天 | -1℃ — +2℃ | / | 40% | 60% |
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| 甲殼動物和軟體動物 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 蛤蜊、海螺、螃蟹、龍蝦、魷魚 | 4-6天 | 2-3天 | -1℃ — +2℃ | 30% | 40% | 30 |
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| 加工魚類和海鮮 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 熏魚、海蜇、海鮮醬 | 7-21天 | 5-10天 | 0℃ — 3℃ | ? | ? | ? |
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| 面食 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 通心粉、寬面、粉絲 | 3-4周 | 1-2周 | 0℃ — 5℃ | ? | ? | ? |
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| 乳制品 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 黃油、奶油蛋糕、奶油奶酪 | 2-12周 | 1-4周 | 0℃ — 5℃ | / | 100% | / |
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| 鮮乳制品 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 切片奶酪 | 2-12周 | ? | 0℃ — 5℃ | / | 30% | 70% |
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| 加工蔬菜 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 豆辣椒、涼拌菜、素漢堡、蔬菜 | 7-21天 | 3-14天 | 0℃ — 3℃ | / | 30% | 70% |
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| 新鮮果蔬 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| 辣椒、橄欖、梨 | 5-35天 | 2-7天 | 0℃ — 3℃ | 3% | 2% | 95% |
| 蘋果、杏子、胡蘿卜 | 5-35天 | 2-7天 | 0℃ — 3℃ | 5% | 5% | 90% |
| 葡萄柚、菠菜、芒果、草莓 | 5-35天 | 2-7天 | 0℃ — 3℃ | 10% | 10% | 80% |
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| 堅果和干貨 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
堅果、咖啡、麥片、面粉 | 1-2年 | 4-7月 | 常溫 | / | / | 100% |
瑞典一公司推出采用充滿100%CO2氣體的包裝袋、容器、貯藏室來貯藏肉類。高濃度的CO2能阻礙需氧細菌與霉菌等微生物的繁殖，延長微生物增長的停滯期及指數增長期，起防腐防霉作用。該法能使豬肉不需冷凍處理可保存120天，如再加壓處理，貯藏時間更長。這一方法引起美國、澳大利亞等肉類輸出國的極大關注。
美國專家采用新技術，用CO2制塑料包裝材料。即使用特殊的催化劑，將CO2和環氧乙烷（或環氧丙烷）等量混合，制成新的塑料包裝材料，其特點具有玻璃般的透明度和不通氣性；類似聚碳酸酯和聚酰胺樹脂；在240℃溫度下不會完全分解成氣體；有生物分解性能不會污染環境與土壤等特點。
我國已研究成功利用納米技術，高效催化CO2合成可降解塑料。即利用CO2制取塑料的催化劑“粉碎”到納米級，實現催化分子與CO2聚合，使每克催化劑催化130克左右的CO2，合成含42%CO2的新包裝材料。其作為降解性優異的環保材料，應用前景廣闊。
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氮氣（N2）是理想的惰性氣體，在食品包裝中有特有功效：不與食品起化學反應與不被食品吸收，能減少包裝內的含氧量，極大地抑制細菌、霉菌等微生物的生長繁殖，減緩食品的氧化變質及腐變，從而使食品保鮮。充氮包裝食品還能很好地防止食品的擠壓破碎、食品粘結或縮成一團，保持食品的幾何形狀、干、脆、色、香味等優點。充氮包裝正快速取代傳統的真空包裝，已應用于油炸薯片及薯條、油烹調食品等。受到消費者特別是兒童、青年的喜愛，充氮包裝可望應用于更多的食品包裝。
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美國應用N2增加薄鋁材料的飲料罐強度，在飲料裝罐前，將氮氣溶解在飲料中；在飲料罐密封后，氮氣就從飲料中釋放出來，對罐壁形成一種壓力，使飲料罐相當于一個充氣罐，從而增加了飲料罐強度，效果顯著。該罐裝飲料在運輸、堆放中或在貨架上都不會造成破損，也不影響飲料品質。此法也可用于聚酯類塑料制成的飲料包裝。
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在N2應用時必須重視N2的純度與質量。通過膜分離或變壓吸附方式從壓縮空氣中將其分離出的氮氣純度可達99．9%以上。食品包裝中使用的N2純度必須達到純氮級（即安全級）。
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復合氣調保鮮包裝國際上統稱為MAP包裝，所用的氣調保鮮氣體一般由CO2、N2、O2及少量特種氣體組成。CO2能抑制大多需氧腐敗細菌和霉菌的生長繁殖；O2抑制大多厭氧的腐敗細菌生長繁殖；保持鮮肉色澤、維持新鮮果蔬富氧呼吸及鮮度；N2作充填氣。復合氣體組成配比根據食品種類、保藏要求及包裝材料進行恰當選擇而達到包裝食品保鮮質量高、營養成分保持好、能真正達到原有性狀、延緩保鮮貨架期的效果。
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復合氣調保鮮包裝在國內外已廣泛應用。
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▲生鮮魚蝦的氣調包裝新鮮水產及海產魚類的變質主要有細菌使魚肉的氧化三甲胺分解釋放出腐敗味的三甲胺、魚肉脂肪氧化酸敗、魚體內酶降解魚肉變軟、魚體表面細菌（需氧性大腸桿菌、厭氧性梭狀芽孢桿菌）產生中毒毒素，危及人健康。
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用于魚類氣調包裝的氣體由CO2、O2、N2組成，其中CO2氣體濃度高于50%，抑制需氧細菌、霉菌生長又不會使魚肉滲出；O2濃度10%—15%抑制厭氧菌繁殖。魚的鰓和內臟含大量細菌，在包裝前需清除、清洗及消毒液處理。由于CO2易滲出塑料薄膜，因此魚類氣調包裝的包裝材料需用對氣體阻隔性高的復合塑料薄膜，在0℃—4℃溫度下可保持15—30天。英國金槍魚采用35%—45%的CO2/55%—65%N2氣體保鮮包裝貨架期6天。
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蝦的變質主要由微生物引起。其內在酶作用導致蝦變黑。采用氣調包裝可對草蝦保鮮。先將蝦浸泡在100mg/L溶菌酶和1．25%亞硫酸氫鈉的保鮮液中處理后，采用40%的CO2和60%的N2混合氣體灌充氣調包裝袋內，其保質期較對照樣品延長22天，是對照樣品保質期的6．5倍。
▲禽畜生鮮肉類氣調包裝
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生鮮豬、羊、牛的肉的氣調保鮮包裝既要保持鮮肉原有紅色又能防腐保鮮，氣調包裝的氣體由O2和CO2組成，根據肉種類不同，氣體組成分各異。豬肉氣調包裝的氣體組成為60%—70%O2和30%—40%的CO2，于0℃—4℃的貨架期一般7—10天（包括宰殺后在0℃—4℃溫度下冷卻24h使ATP活性物質失去、質地變得有柔軟及香味、適口性好的冷卻豬肉）。家禽肉氣調包裝主要是防腐保鮮，保鮮用氣體由CO2和N2組成，禽肉用50%—70%CO2/50%—30%O2包裝在0℃—4℃的貨架期達14天。
在肉類氣調保鮮包裝中，使用高濃度O2可使鮮肉保持鮮紅色更鮮艷，在缺氧環境下則肉質呈淡紫色，如用CO2、N2等保鮮氣體，肉色澤呈淡紫色，保鮮期可達30天左右。生鮮肉類包裝材料也要求使用對氣體有高阻隔性的復合塑料包裝材料。
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▲烘烤食品與熟食制品的氣調保鮮包裝
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烘烤食品包括糕點、蛋糕、餅干、面包等，主成分為淀粉。由細菌霉菌等引起的腐變、脂肪氧化引起的酸敗變質、淀粉分子結構老化硬變等造成食品變質。應用于這類食品氣調保鮮包裝的氣體由CO2及N2組成。不含奶油的蛋糕在常溫下保鮮20—30天，月餅、布丁蛋糕采用高阻隔性復合膜常溫下保鮮期可達60—90天。
微波菜肴、豆制品及畜禽熟肉制品充入CO2和N2能有效抑止大腸菌群繁殖。在常溫20℃—25℃下保鮮5—12天，經85℃—90℃調理殺菌后常溫下保鮮30天左右，在0℃—4℃冷藏溫度下保鮮60—90天。
▲新鮮果蔬氣調保鮮包裝果蔬收獲后仍能保持吸收氧氣排出CO2的新陳代謝作用，同時消耗營養。果蔬保鮮是通過降低環境中O2含量和低溫貯存降低呼吸進度，排除呼吸產生的CO2延緩果蔬成熟衰老從而達到保鮮效果。果蔬的氣調包裝氣體由O2、CO2、N2組成，用透氣性薄膜包裝果蔬，充入低O2與高CO2和混合氣體置換后密封，使包裝內的O2含量低于空氣而積累CO2高于空氣，通過薄膜進行氣體交換，達到利于果蔬保鮮環境、保持微弱需氧呼吸的氣調平衡。
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大多數果蔬用5%O2、5%CO2、90%N2混合比例包裝，在6℃—8℃低溫下有較長的保鮮期。氣調包裝用于荔枝保藏保鮮，用10%CO2+90%N2及20%CO2+80%N2處理荔枝果實24hr，既能達到保鮮目的，還能提高果實的好果率，保持果皮紅色，并不影響營養成分，以高CO2和低氧條件結合臭氧處理（4．3mg/M3濃度）并采用可食性薄涂膜，可延長草莓貨架期8—10天。
美國科學家對芒果采用氣調包裝試驗，將芒果剝皮、切塊，分別采用氧氣包裝，混合氣（N286%、CO210%、O24%）包裝及真空包裝，結果經混合氣包裝的芒果貨架期最長，在貯存期間，芒果的色澤、質地等外觀效果好，微生物造成的損害最小。
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氣調包裝也適用于凈菜保鮮。凈菜又稱切割果蔬、半處理加工果蔬，為迎合上班族的新興食品加工產品，有安全、新鮮、營養、方便等特點，但經切割后易褐變。采用氣調包裝降低氧含量能最大限度延長貨架期。例如美國的切絲萵苣以1%—3%的O2、5%—6%的CO2和90%N2阻止褐變。氣調保鮮包裝還適用于去皮和切片的蘋果、馬鈴薯、葉菜類蔬菜等果蔬保鮮。開發適合果蔬氣調包裝保鮮效果的包裝膜是拓寬果蔬保鮮途徑的關鍵。
