はじめに（飲食品・工業品・人の細胞の劣化原因）

飲食品や工業品（化学品・ゴム品・金属品など）は空気成分の溶け込みにより、変質が生じます。
酸素の溶け込みにより酸化し、その他の空気成分の溶け込みにより香りや色が変化します。

• 空気中の主な気体の固体や液体への溶けやすさは順に CO2 (二酸化炭素) > Ar (アルゴン) > O2 (酸素) > N2 (窒素)ですが、人の住む海抜レベルの室内やワインボトル内で空気中の各気体が重力によって層をなすことは考えられませんが、もしそのようなことが起これば、私たちは密閉性の高い部屋では窒素しか吸えないかもしれません。また、もしボトル内で 各気体が層をなすなら、ボトル内のワインにまず一番重い二酸化炭素がすぐに溶け込み、次にアルゴン、そして酸素と順番に溶け込み、変質（風味変化・酸化・変色）が生じます。
• 開栓したワインの酸化や風味や色の変化を防ぐためにはワインに溶けにくい窒素ガスで他の溶けやすい気体（二酸化炭素・アルゴン・酸素）を置換するか、または限りなく真空に近い状態にすることが必要です。しかしながら、完全な真空状態を作ることは困難で、真空装置の能力にもよりますが、硬質の容器（ボトルやコンテナ）では20-50％の空気が残りますので、注意が必要です。
• N2 （窒素ガス）は主な空気中成分で最も軽く、固体や液体に最も溶けにくいため、空気を置換して対象物を保存することにより、対象物への他の気体（二酸化炭素・アルゴン・酸素）の溶け込みを防ぎ、変質（酸化・変色・風味変化（食品）・硬化（工業品））やカビ・錆びから守ります。
• CO2（二酸化炭素/炭酸ガス）は空気中成分で最も重く、そして固体や液体に最も溶けやすく、空気を置換して対象物を保存することにより酸化は防ぎますが、短時間で対象物に溶け込み酸味・苦み・発泡性を増します。この特徴を活用し生ビールや炭酸飲料が製造されています。二酸化炭素は他の気体にない特徴があります。①カビを含む好気性菌や真空では防げない嫌気性菌（多くの食中毒菌は嫌気性菌）を含む細菌全般を抑制・死滅、②昆虫や害虫を抑制・死滅させるため閉されて密閉されていない食品（米、コーヒーメーカー、自動販売機内の飲食品）を酸化や害虫から守ることに使用されます。また③野菜や果物のエチレンガス腐敗を抑制するため、バナナやリンゴ、緑黄野菜の保存にも使用されます。

【空気中の気体（窒素・二酸化炭素）のワインへの溶け込み試験】

空気中の主な気体は固体や液体へ溶け込みます。
その結果、飲食品では風味変化、酸化、変色、カビなどが生じ、工業品では酸化、硬化、カビ、錆びなどが生じます。溶けやすい順（重い順）に、二酸化炭素（CO2）＞アルゴン（Ar）＞酸素（O2）＞窒素（N2）です。

前述の気体の特徴を活用し、飲食品や工業品（化学品・ゴム品・金属品など）は窒素ガスで空気を置換して包装また保存する事により、酸化、変色、硬化、カビや錆びなどを防ぐことができます（ガス置換包装・保存）。

代表的な例として開栓して空気に触れると1~3日で酸化するワインは製造時に窒素ガス置換や混合ガス置換により何十年も美味しく保たれています。