При хранении плодов в газонепроницаемом помещении кислород (О2) из атмосферы, содержащей 79 % азота (N2) и 21 % О2, будет расходоваться на дыхание, а взамен израсходованного кислорода в атмосферу будет выделяться равный объем диоксида углерода (СО2). Когда весь кислород будет израсходован, то в составе атмосферы хранилища азота будет 79 %, СО2 - 21 %. При этом начнется бескислородное (анаэробное) дыхание, сопровождаемое дальнейшим накоплением СО2 и образованием спирта, что приведет растительную клетку к гибели.
Если при хранении обеспечить не только низкую температуру, но и содержание диоксида углерода, при котором интрамолекулярные явления еще не наступают (до 10 % СО2), то дыхание плодов не прекращается, а только замедляется. Благодаря этому замедляется расходование питательных веществ клетки. Срок хранения сырья в такой измененной атмосфере (газовой среде) удлиняется. Повышенное количество СО2 в атмосфере замедляюще влияет и на микроорганизмы, способные вызвать порчу. Реализуется принцип анабиоза в отношении сырья и микроорганизмов.
Оптимальный состав измененной атмосферы различен для разных видов плодов, даже для разных помологических сортов одного и того же вида сырья, зависит и от нестабильных от сезона к сезону условий выращивания.
Возможно изменение состава газовой среды за счет дыхания хранящихся плодов и овощей. Такая газовая среда называется модифицированной средой (МГС). Способ относительно дешевый и простой, но требует продолжительного времени для выведения камеры на надлежащий режим хранения. Так, для яблок необходимые параметры - концентрация СО2 и О2 - достигаются в среднем через 10 дней.
Другой вариант применения измененной газовой среды - это хранение растительного сырья в селективно-проницаемых пленках. Способ заключается в том, что плоды упаковываются в полиэтиленовые пакеты вместимостью 1-3 кг, ящики - вместимостью 25-30 кг или контейнеры вместимостью 300-1000 кг с полиэтиленовыми вкладышами. Полиэтиленовые пленки неодинаково (селективно) проницаемы для различных газов - для диоксида углерода больше, чем для кислорода. Образующийся при дыхании СО2 выходит из пакета или контейнера в большем количестве, чем кислород, вследствие чего в емкостях создается вакуум. При этом пакет сжимается, а парциальное давление азота увеличивается. Так как пленка полиэтилена для азота проницаема, то он выходит из пакета. В результате в емкостях создается МГС, которую в известной мере можно регулировать, подбирая пленки с различной селективной проницаемостью для газов, учитывая сорт и количество плодов, температуру в хранилище.
Создание нужной концентрации диоксида углерода в хранилище может достигаться введением газа извне. При этом получают регулируемую газовую среду (РГС) разного состава. Можно получать так называемые нормальные газовые среды, в которых суммарное содержание кислорода и диоксида углерода соответствует 21 %. В пределах данной суммы кислород варьируется в интервале 11-16 %, СО2 - от 5 до 11 %, количество азота остается неизменным - 79 %.
В ряде случаев оптимальными являются газовые среды, в которых сумма О2 и CO2 меньше 21 % (субнормальные). Наибольшее распространение имеют среды, в которых содержится 3-5 % кислорода, 3-5 % диоксида углерода и 90-94 % азота. Для получения субнормальных смесей воздух из камеры хранения, обедненный кислородом и обогащенный СО2, прокачивают через специальное устройство (скруббер), где избыток СО2 связывается химическим поглотителем с образованием бикарбоната, а воздух снова подается в камеру хранения. Субнормальные смеси можно подавать в камеру хранения из специальных газогенераторов или баллонов.
Регулируемая атмосфера может использоваться также для сохранения сырья животного происхождения и продуктов его переработки. Так, срок хранения мяса и мясопродуктов можно продлить повышением концентрации СО2. Эффект обусловлен подавляющим действием СО2 на жизненные функции микроорганизмов и на процессы окисления в мясе. При содержании СО2 в атмосфере 50-100 % и температуре около 0 °С срок хранения рыбы удваивается, так как в этих условиях сильно задерживается рост бактерий - возбудителей порчи свежей рыбы.
Измененные газовые среды применяют в сочетании с понижением температуры.