第五章 食品包装原理与方法
第一节 环境因素对食品品质的影响
食品从原料加工到消费的整个流通环节是复杂多变的,它会受到生物性和化学性的侵染,
受到流通过程中出现的诸如 光,氧,水分,温度,微生物 等各种环境因素的影响 。
·
一、光对食品品质的影响
（ 一 )光照对食品的变质作用
光对食品品质的影响很大,它可以引发并加速食品中营养成分的分解,发生食品的腐败变质反应 。
主要表现在五个方面：
1,促使食品中油脂的氧化反应而发生氧化性酸败；
2,使食品中的色素发生化学变化而变色；
3,使植物性食品中的绿,黄,红色及肉类食品中的红色发暗或变成褐色；
4,引起光敏感性维生素如维生素 B和维生素 C
的破坏,并与其他物质发生不良的化学变化；
5,引起食品中蛋白质和氨基酸的变性 。
1．维生素的光分解
维生素对光照 (尤其是紫外线 )敏感,表 5—l为维生素 B2在水溶液中 的光分解程度与 pH的关系 。
由表中可知,维生素 B2的光分解程度随 pH
的升高而增加 。 当维生素 B2与维生素 C共存时,
维生素 C可抑制维生素 B2的光分解,而维生素
C则因与维生素 B2共存而容易分解,如牛奶经日光暴晒后维生素 C显著减少,就是因牛奶中维生素 B2促使维生素 C的光分解 。
┌────┬───────────┬────┬───────────┐
│ pH │ 维生素 B2 存留率／％│ pH │ 维生素 B2 存留率／％│
├────┼───────────┼────┼───────────┤
│ 4,0 │ 42 │ 6,0 │ 46 │
│ 4,6 │ 40,│ 6,6 │ 35 │
│ 5,0 │ 40 │ 7,0 │ 27 │
│ 5,6 │ 46 │ 7,6 │ 7n │
└────┴───────────┴────┴───────────┘
2．光线对氨基酸及蛋白质的影响
氨基酸中因光引起分解的是色氨酸,其溶液经日光暴晒后着色而变褐,经紫外光照射可生成氨基丙酸,天冬氨酸,经基邻氨基苯甲酸 。 另外,色氨酸,胱氨酸,甲硫氨酸,酪氨酸等如与荧光物质,维生素 B2,荧光黄素等共存时,经日光暴晒将引起光分解,但此光分解反应可在二氧化碳,
氮环境中得到抑制 。 硫尿,维生素 C亦可阻止此反应 。
蛋白质也可因日光,紫外光照射而变化 。 酪蛋白溶液在荧光物质存在下经日光照射,其中的色氨酸分解而使其营养价值下降；卵蛋白经紫外光照射,其黏度虽无变化,但表面张力减小,这是与热变性不同的一种蛋白质变化 。
（二）光照对食品的渗透规律
光照能促使食品内部发生一系列的变化是因其具有很高的能量 。 食品中对光敏感的成分能迅速吸收并转换光能,从而激发食品内部发生变质的化学反应 。
食品吸收光能量的多少用光密度表示,光密度越高,光能量越大,对食品变质的作用就越在光照下,食品对光能吸收量愈多,转移传递愈深,食品变质愈快,愈严重 。
食品对光波的吸收量还与光波波长有关,
短波长光 (如紫外光 )透入食品的深度较浅,食品所接收的光密度也较少；反之,长波长光 (如红外光 )透人食品的深度较深 。
此外,食品的组成成分各不相同,每一种成分对光波的吸收有一定的波长范围 。 未被食品吸收的光波对食品变质没有影响 。
(三 )包装避光机理和方法
要减少或避免光线对食品品质的影响，主要的防护方法是：通过包装将光线遮挡、吸收或反射，减少或避免光线直接照射食品；同时防止某些有利于光催化反应因素，如水分和氧气透过包装材料，从而起到间接的防护效果。
光线在包装材料和食品中的传播和透入的光密度分布规律可用图 5—3表示。
由图可知：包装材料可吸收部分光线，从而减弱光波射入食品的强度，甚至可以全部吸收光波，阻挡光线射入食品内。因此，
选用不同成分、不同厚度的包装材料，可以达到不同程度的遮光效果
对食品进行包装时,可根据食品的吸光特性和包装材料的吸光特性,选择一种对食品敏感的色处理 。
从图 5—5中已知：有色玻璃相对有较好的抵抗紫外光的能力,对可见光也有较好的遮光效果 。 有些包装材料还可采用表面涂覆遮光层的方法改变其遮光性能 。 在透明的塑料包装材料中,也可加入不同的着色剂或在其表面涂敷不同颜色的涂料,同样可达到遮光效果 。
二、氧对食品品质的影响
氧气对食品中营养成分有一定破坏作用：
1,食品中的油脂发生氧化,这种氧化即使是在低温条件下也能进行；油脂氧化产生的过氧化物,不但使食品失去食用价值,而且会发生异臭,产生有毒物质 。
2,氧能使食品中的维生素和多种氨基酸失去营养价值；
3,氧还能使食品的氧化褐变反应加剧,使色素氧化褪色或变成褐色；
4,对于食品微生物,大部分细菌由于氧的存在而繁殖生长,造成食品的腐败变质 。
氧气对新鲜果蔬的作用
由于新鲜果蔬在贮运,流通过程中仍在呼吸,
以保持其正常的代谢作用,故需要吸收一定数量的氧而放出一定量的二氧化碳和水,并消耗一部分营养 。
– 食品包装的主要目的之一,就是通过采用适当的包装材料和一定的技术措施,防止食品中的有效成分因氧而造成品质劣化或腐败变质 。
三、湿度对食品品质的影响水是许多食品的基本组成成分之一 (表 5—2)，
1,水能促使微生物的繁殖,助长油脂的氧化分解,促使褐变反应和色素氧化；
2,水分使一些食品发生某些物理变化,如有些食品受潮而发生结晶,使食品干结硬化或结块,
有些食品因吸水吸湿而失去脆性和香味等 。
食品番茄葛苣甘蓝柑橘苹果牛奶土豆香蕉鸡肉水分含量／％
95 95
92
87
87
87
78
75
70
猪肉面包果酱蜂蜜奶油面粉稻米奶粉
65
35
26
20
16
12
12
4
食物组织结构所含水分大部分是自由水，这部分水在某种程度上决定了微生物对某种食品 的侵袭而引起食品变质的程度，用水分活度 (A w)表示。
水分活度的物理学意义即物质所含自由水分子数与相同体积温度条件下纯水自由水分子数的比值 。 食品的水分活度可近似地表示为食品的水蒸气压与相同体积温度下纯水的蒸气压之比,食品中水分含量与水分活度 A w的关系曲线
如图 5—7所示 。 当食品含水量低于干物质的 50％ 时,水分含量的轻微变动即可引起 Aw
的极大变动 。
根据食品中所含水分的比例,一般可将食品分为三大类,用水分活度 A w表示：
A w＞ 0,85的食品称为湿食品,
A w； 0,6—0,85的食品称为中等含水食品,
A w＜ 0,6的食品称为干食品 。
各种食品具有的水分活度值范围表明食品本身抵抗水分的影响能力的不同 。
食品具有的 Aw值越低,相对地越不易发生由水带来的生物生化性变质,但吸水性越强,即对环境湿度的增大越敏感 。
因此,控制包装食品环境湿度是保证食品品质的关键 。
四、温度对食品品质的影响
引起食品变质的原因
1,生物
2,非生物
两个方面的因素,
温度对这两方面都有非常显著的影响 。
[一 )温度升高对食品品质的影响
在一定温度范围内 (如 10一 38℃ ),食品在恒定水分条件下,温度每升高 10℃,许多酶促和非酶促的化学反应速度加快 l倍,其腐变反应速度将加快
4—6倍 。 当然,温度的升高还会破坏食品的内部组织结构,严重破坏其品质 。
过度受热也会使食品中蛋白质变性,破坏维生素特别是含水食品中的维生素 c,或因失水而改变物性,失去食品应有的物态和外形 。
为了有效地减缓温度对食品品质的不良影响,现代食品工业采用食品冷藏技术和食品流通中的低温防护技术,可有效地延长食品的保质期 。
(二 )低温对食品品质的影响
温度对食品的影响还表现在低温冻结对食品内部组织结构和品质的破坏 。 冻结会导致液体食品变质：如果将一瓶牛乳冻结,乳浊液即受到破坏,脂肪分离出来,牛乳蛋白质变性而凝固 。 易受冷损害的食品不需极度冻结,如许多果蔬采收后其细胞的生命过程要求适当的温度条件,在一般冷藏温度 4℃ 下保存,有些果蔬会衰竭或枯死,随之发生变质过程,包括产生异味,表面斑痕和各种腐烂形式 。 这说明冷藏可以保藏所有的食品且温度越低越好的概念是不完全正确的 。
五、微生物对食品品质的影响
人类生活在微生物的包围之中,空气,土壤,
水及食品中都存在着无数的微生物 。 如猪肉火腿和香肠,在原料肉腋制加工后的细菌总数
10 5一 106个／ g,其中大肠杆菌 102一 104个／ g。
完全无菌的食品只限于蒸馏酒,高温杀菌的包装食品和无菌包装食品等少数几类 。 虽然大部分微生物对人体无害,但食品中微生物繁殖量超过一定限度时食品就要腐变,微生物是引起食品质量变化最主要的因素 。
第二节 包装食品与微生物
一,环境因素对食品微生物的影响
影响微生物生长繁殖的环境因素主要有：水分、温度、氧气和 PH。
(一 )水分
水分是微生物生存繁殖的必要条件,水分的增加使微生物活性增高 。 食品中微生物与水分的关系可以用水分活度 Aw说明 。 一些微生物开始繁殖的最低水分活度值如图 5—9所示 。 大部分细菌在水分活度 Aw＝ 0,90以上的环境中生长,大部分霉菌在 Aw＝ 0,8以上的环境中繁殖 。
不同种类的微生物其繁殖所需要的水分活度最低限不一样,有的微生物只能在 Aw较高的食品中才能繁殖,而有的却在水分活度极低的相当干燥的食品中也能生存繁殖 。 由图可见,大部分革兰氏阴性细菌在较高的 Aw环境中繁殖受阻,而部分霉菌和酵母等却在 Aw较低的环境中也能繁殖 。 但食品的水分活度低于某一限度 (Aw＝ 0,5以下 )时,其中的微生物不能繁
殖 。
大部分细菌在水分活度 Aw＝ o,9以上的环境中生长活跃,大部分霉菌在水分活度 Aw＝
0,80以上的环境中繁殖,部分霉菌和酵母在
Aw较低的环境中也能繁殖 。
食品微生物在水分活度较低的干燥环境中不能繁殖，但值得注意的是干燥食品从环境中吸收水分的能力较强，一旦吸湿,Aw又将提高而适宜微生物繁殖。要想降低食品的水分活度，
就得使食品干燥或在食品中添加盐、糖等易溶于水的小分子物质。
(二 )温度
微生物生存的温度范围较广 (—10—90℃ 之间 ),图 5—10表示几种微生物繁殖的温度范围 。
根据适宜繁殖的温度范围微生物可分为：嗜冷细菌 (0℃ 以下 ),嗜温性细菌 (0—55℃ )和嗜热性细菌 (55℃ 以上 )。
食品在贮存、运输和销售过程中所处的环境温度一般在 55℃ 以下，这一温度范围正处在嗜温性和嗜冷性细菌繁殖生长威胁之中，而且侵人食品的细菌随温度的升高而繁殖速度加快，
一般在 20—30℃ 时细菌数增殖最快。
(三 )氧气
氧的存在有利于需氧细菌的繁殖，且繁殖速度与氧分压有关，细菌繁殖速度随氧分压的增大而急速增高。即使仅有 0,1％的氧化，也就是空气中氧分压的 l/200的残留量，细菌的繁殖仍不会停止，只不过缓慢而已。这个问题在食品进行真空或充气包装时应特别注意。
(四 )pH
适合微生物生长的 pH范围为 1—11。 一般食品微生物 得以繁殖的 pH范围：
细菌 3,5—9,5，
霉菌和酵母 2一 11；
对食品微生物 最适宜的 pH：
细菌为 pH7附近,
霉菌和酵母 pH6左右 。
大多数食品均呈酸性,酸性条件下微生物繁殖的下限：
细菌 pH4,0—5,0，
乳酸菌 pH3,3—4,0，
霉菌和酵母 pHl,6—3,2。
适当控制食品的 pH也能适当地控制微生物的生长和繁殖 。
二、包装食品的微生物变化
(一 )因包装发生的环境变化对食品微生物的影响
食品经过包装后能防止来自外部微生物的污染,同对包装内部环境也会发生变化,其中的微生物相也会因此而变化 。 以肉为例,生鲜肉经包装后其内部环境的氧和二氧化碳的构成比例不断发生变化,这是因食品上微生物及肉组织细胞的呼吸而使氧减少,二氧化碳增加,包装内环境的气相变化反过来又会影响食品中的微生物相,即需氧性细菌比例下降,厌氧性细菌比例上升,霉菌的繁殖受抑制而酵母菌等却在增殖 。
在包装缺氧状态下,食品腐败产物为大量的有机酸,
如果在氧气充足的条件下,食品腐败时多产生氨和二氧化碳 。
(二 )包装食品可能引起的微生物二次污染
大部分市售包装食品都会有一定数量的微生物,如果把这些常见微生物都当作污染来处理是不现实的,但弄清在流通过程中食品所含的细菌总数或明确其菌丛组成,不仅有利于从微生物学角度查明食品腐变等质量事故的原因,
且对包括加工包装工艺在内的从食品制造到消费的整个流通过程中的微生物控制有实际的指导意义 。
微生物对包装食品的污染，可分为被包装食品本身的污染和包装材料污染两方面。
在食品加工制造过程中的各个工艺环节，
如果消毒不严或杀菌不彻底，在产品流通过程各阶段的处理，特别是在分装操作中，如果微生物控制条件欠佳等，均有二次污染的可能。
随着货架期或消费周期的延长，不仅会大量繁殖细菌，也会给繁殖较慢的真菌提供蔓延机会。
这种现象在防潮或真空充气包装中也常常发生。
包装材料较易发生真菌污染，特别是纸制包装品和塑料包装材料，在包装容器制品的制造和贮运期间，会受到环境空气中微生物的直接污染和器具的沾污。
就外包装而言，由于被内装物污染，包装操作时的人工接触，黏附有机物，或吸湿或吸附空气中的灰尘等都能导致真菌污染。因此，如果包装原材料存放时间较长且环境质量又差，在包装操作前若不注意包装材料或容器的灭菌处理，包装材料的二次污染则成为包装食品的二次污染。
基于健康角度考虑及人们嗜好的变化,
大多数食品逐渐趋于低盐和低糖,且大多采用复合软塑材料包装以提高包装的阻隔保护性,
这样处理可能会助长真菌的污染和繁殖 。
第三节 包装食品的品质变化及其控制
一、包装食品的褐变、变色及其控制
（一）食品的主要褐变及变色
食品褐变包括食品加工或贮存时，食品或原料失去原有色泽而变褐或发暗。
图 5-17表示几种产生褐变的食品成分极其反映机理。
褐变反映有三类，
即食品成分由酶促氧化而引起的酶促性褐变；
非酶促性氧化或脱水反映引起的非酶促性褐变；
油脂因酶和非酶促性氧化引起酸败而褐变。在导致褐变的食品成分中，以具有还原性的糖类,油脂,酚及抗坏血酸等较为严重，尤其是还原糖类引起的褐变，如果与游离的氨基酸共存，则反映非常显著，即所谓美拉德反映。
典型的非酶褐变有氨基，羰基反映和焦糖反映等。
典型的酶促褐变如苹果,香蕉及茄子,山药等果蔬受伤去皮之后其组织与氧接触时所引起的褐变其反映是在多酚氧化酶,过氧化酶等作用下酚类物质氧化成醌类，
并使其聚合而着色，
酶促性褐变需有酚类,氧化酶和氧等基质，加热使酶失活，降低 pH，亚硫酸盐抑制酶促褐变；
真空或充气包装也要有效减缓褐变反映。
食品主要的变色是食品中原有颜色在光,氧,水分,温度,pH.金属离子等因素影响下的腿色和色泽变化。
（二）影响褐变变色的因素
主要有光,氧,水分,温度,pH.金属离子等。
1.光 光线对包装食品的变色和腿色有明显的促进作用，特别是紫外线的作用更显著。天然色素中叶绿素和类胡萝卜素是一种在光线照射下较易分解的色素。
图 5-28和图 5-19表示了光的波长对胡萝卜素和叶绿素分解的影响。由图可知，波长 300mn以下的紫外线部分对色素分解的影响最为显著。
玻璃和塑料包装材料虽能阻挡大部分的紫外线，但所透过的光线也会使食品变色和腿色，选择的包装材料必须能阻挡使色素分解的光波。
2.氧气
氧是氧化褐变和色素氧化的必须条件。色素是容易氧化的，类胡萝卜素,肌红蛋白,还有血色素,醌类,花色素等多时易氧化的天然色素；
在苯酚化合物中，如苹果,梨,香蕉,中含由绿原酸,白花色等单宁成分，还原酮类中的维生素 C.
氨基还原酮类,羰基化合物中的油脂,还原糖等，
物质的氧化会引起食品的褐变,变色和腿色，因此，包装食品对氧化的控制是至关重要的保质措施。
3.水分
褐变是在意顶水分条件下繁盛的，一般认为：参与多酚氧化酶的酶促褐变是在水分活度
Aw=0.4以上，非酶褐变 Aw值在 0.25以上，反映速度随 Aw值上升而加快，在 Aw=0.55～ 09.0
的中等水分中反应最快。若水分含水量再增加时，其基质浓度被稀释而不易引起反映。
水分对色素稳定性的影响因色素性质不同而较大差异，类胡萝卜素在活体上非常稳定，但干燥后暴露在空气中就非常不稳定：叶绿素,花色素系色素在干燥状态下非常稳定，但在水分达到 6%～ 8%以上时，就明显地迅速分解，在光氧存在条件下很快腿色。
4.温度
也会引起食品的变色，温度越高，变色反映越快。干燥食品吸湿就会褐变腿色，
这种反映与环境温度关系密切。由氨基 —羰基反应引发的非酶促褐变，温度提高 10℃ 其褐变程度增高 2～ 5倍。高温会使食品失去原有的色泽，如干菜,绿茶,
海带等含有叶绿素,类胡萝卜素的食品。
高温能破坏色素和维生素类物质而使风味降低,若长期贮存，应关注环境温度的影响。
5,pH
褐变反映一般在 pH3左右最慢,pH越高，褐变反映越快。从中等水分到高水分的食品中,pH对色素的稳定性影响很大，叶绿素和氨笨随苯 pH下降,分子中
Mg2+和 H+离子换位，变为黄褐色脱镁叶绿素，色泽变化显著；花色素系和蒽醌系色素，
pH
pH对色素稳定性的影响各异。
红色素在 pH5.5～ 6.0以上时易变成青紫色，
檀色素,青色素等当在 pH4左右时变成不溶性而不能使用，故包装食品的色泽保护应考虑 pH的影响 。
6.金属离子
一般 Cu.Fe.Ni.Mn等金属离子对色素分解起促进作用，如番茄中的胭脂红,橘子汁中的叶黄素等类胡萝卜素，只要有
1～ 2mL/L的铜,铁离子就能促进色素氧化。
（三）控制包装食品褐变变色的方法
1.隔氧包装
氧化褐变反映速度比加热褐变反映速度快的多，真空包装和充分包装是常用的隔氧包装，去包装内部的氧,特别是吸附在食品上的微量氧，包装中封入脱氧剂，除去包装食品在贮运过程中透过包装材料的微量氧,PET.PA..PVDC.AL箔等）。
2.避光包装
包装材料有一定波长范围内光波的阻隔性
例：能阻挡 400nm以下光的包装材料用与油脂食品包装。
3.防潮包装
其一是对一定水分（ 20%～ 30%）的食品，如半带馅的点心等糕点食品，由于脱湿而发生变色。其二是干燥食品会因吸湿增大食品中的水分而变色。包装材料保持其原有水分，而后者主要是保持食品干燥而使色素处于稳定状态。
二,包装食品的香味变化及其控制
（一）包装食品产生异味的主要因素及控制
1.食品所固有的芳香物 产生挥发性成分，一般使人们较为欢迎的香味，
2.食品化学性变化产生的异臭 油脂,色素,碳水化合物等食品成分的氧化或褐变反应而产生的异味会导致食品风味的下降。特别是阻氧性较好，还可采用控制气氛包装,遮光包装来控制氧化和褐变的产生。
3.由食品微生物或酵素作用产生的异臭味选择加热杀菌,低温贮藏,调节气体介质,加入添加剂加以抑制和避免。
4.包装材料本身的异臭成分
（二）塑料包装材料的渗透性引起的异味变化
1.塑料包装材料的透氧性透气性引发的食品异味变化
2.塑料包装材料的气味渗透性 PE及 Ny薄膜对香气的渗透性很大，而 PEC.PC薄膜则小些。 PC.PET.EVA.PVDC等薄膜对挥发性物质有较高的阻隔性保香性较好。
三,包装食品的油脂氧化及其控制
（一）油脂的氧化方式
1.自动氧化 这是油脂在常温下放置在空气中的氧化现象，不饱和脂质在环境条件（光,水分,
金属离子）作用下的一个连锁复杂的反应过程，
从而使油脂分解生成有害的氧化生成物。
2.热氧化 油脂在与空气中氧接触状态下加热所产生的氧化现象，产生有较强毒性的羰基化合物和聚合物，且不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸一起被氧化。
3.酶促氧化 主要使脂肪氧化酶,棒曲霉,镰刀酶和酒曲酶的各属也起作用，食品中的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸均起促进氧化的作用。
油脂的氧化与油脂种类,光,氧,水分,温度,金属离子及放射线等因素密切相关。
四,包装食品的物性变化
（一） 食品的脱湿
一般食品含有一定水分，只有在保持时评一定水分条件下，食品才有较好的风味和口感。蔬菜,鱼肉等生鲜食品，其含水量一般在 70%～
90%，贮存过程中因水分的蒸发，蔬菜会枯萎，
肉质变硬。
（二）食品的吸湿
1.平衡相对湿度
在即定温度下食品在周围大气中即不失去水分又不吸收水分的平衡相对湿度。
2.吸湿等温曲线
马铃薯吸湿等温线，在
20℃ 和 40℃ RH时，马铃薯的平衡水分值为 12%。
不同性质食品其等温吸湿特性完全不同。水溶性物质在相对湿度达到一定值之前，其试样完全不吸湿或吸湿很少，
如果相对湿度超过某一定值，则开始急剧吸湿。
3.食品的临界水分值
第一节 环境因素对食品品质的影响
食品从原料加工到消费的整个流通环节是复杂多变的,它会受到生物性和化学性的侵染,
受到流通过程中出现的诸如 光,氧,水分,温度,微生物 等各种环境因素的影响 。
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一、光对食品品质的影响
（ 一 )光照对食品的变质作用
光对食品品质的影响很大,它可以引发并加速食品中营养成分的分解,发生食品的腐败变质反应 。
主要表现在五个方面：
1,促使食品中油脂的氧化反应而发生氧化性酸败；
2,使食品中的色素发生化学变化而变色；
3,使植物性食品中的绿,黄,红色及肉类食品中的红色发暗或变成褐色；
4,引起光敏感性维生素如维生素 B和维生素 C
的破坏,并与其他物质发生不良的化学变化；
5,引起食品中蛋白质和氨基酸的变性 。
1．维生素的光分解
维生素对光照 (尤其是紫外线 )敏感,表 5—l为维生素 B2在水溶液中 的光分解程度与 pH的关系 。
由表中可知,维生素 B2的光分解程度随 pH
的升高而增加 。 当维生素 B2与维生素 C共存时,
维生素 C可抑制维生素 B2的光分解,而维生素
C则因与维生素 B2共存而容易分解,如牛奶经日光暴晒后维生素 C显著减少,就是因牛奶中维生素 B2促使维生素 C的光分解 。
┌────┬───────────┬────┬───────────┐
│ pH │ 维生素 B2 存留率／％│ pH │ 维生素 B2 存留率／％│
├────┼───────────┼────┼───────────┤
│ 4,0 │ 42 │ 6,0 │ 46 │
│ 4,6 │ 40,│ 6,6 │ 35 │
│ 5,0 │ 40 │ 7,0 │ 27 │
│ 5,6 │ 46 │ 7,6 │ 7n │
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2．光线对氨基酸及蛋白质的影响
氨基酸中因光引起分解的是色氨酸,其溶液经日光暴晒后着色而变褐,经紫外光照射可生成氨基丙酸,天冬氨酸,经基邻氨基苯甲酸 。 另外,色氨酸,胱氨酸,甲硫氨酸,酪氨酸等如与荧光物质,维生素 B2,荧光黄素等共存时,经日光暴晒将引起光分解,但此光分解反应可在二氧化碳,
氮环境中得到抑制 。 硫尿,维生素 C亦可阻止此反应 。
蛋白质也可因日光,紫外光照射而变化 。 酪蛋白溶液在荧光物质存在下经日光照射,其中的色氨酸分解而使其营养价值下降；卵蛋白经紫外光照射,其黏度虽无变化,但表面张力减小,这是与热变性不同的一种蛋白质变化 。
（二）光照对食品的渗透规律
光照能促使食品内部发生一系列的变化是因其具有很高的能量 。 食品中对光敏感的成分能迅速吸收并转换光能,从而激发食品内部发生变质的化学反应 。
食品吸收光能量的多少用光密度表示,光密度越高,光能量越大,对食品变质的作用就越在光照下,食品对光能吸收量愈多,转移传递愈深,食品变质愈快,愈严重 。
食品对光波的吸收量还与光波波长有关,
短波长光 (如紫外光 )透入食品的深度较浅,食品所接收的光密度也较少；反之,长波长光 (如红外光 )透人食品的深度较深 。
此外,食品的组成成分各不相同,每一种成分对光波的吸收有一定的波长范围 。 未被食品吸收的光波对食品变质没有影响 。
(三 )包装避光机理和方法
要减少或避免光线对食品品质的影响，主要的防护方法是：通过包装将光线遮挡、吸收或反射，减少或避免光线直接照射食品；同时防止某些有利于光催化反应因素，如水分和氧气透过包装材料，从而起到间接的防护效果。
光线在包装材料和食品中的传播和透入的光密度分布规律可用图 5—3表示。
由图可知：包装材料可吸收部分光线，从而减弱光波射入食品的强度，甚至可以全部吸收光波，阻挡光线射入食品内。因此，
选用不同成分、不同厚度的包装材料，可以达到不同程度的遮光效果
对食品进行包装时,可根据食品的吸光特性和包装材料的吸光特性,选择一种对食品敏感的色处理 。
从图 5—5中已知：有色玻璃相对有较好的抵抗紫外光的能力,对可见光也有较好的遮光效果 。 有些包装材料还可采用表面涂覆遮光层的方法改变其遮光性能 。 在透明的塑料包装材料中,也可加入不同的着色剂或在其表面涂敷不同颜色的涂料,同样可达到遮光效果 。
二、氧对食品品质的影响
氧气对食品中营养成分有一定破坏作用：
1,食品中的油脂发生氧化,这种氧化即使是在低温条件下也能进行；油脂氧化产生的过氧化物,不但使食品失去食用价值,而且会发生异臭,产生有毒物质 。
2,氧能使食品中的维生素和多种氨基酸失去营养价值；
3,氧还能使食品的氧化褐变反应加剧,使色素氧化褪色或变成褐色；
4,对于食品微生物,大部分细菌由于氧的存在而繁殖生长,造成食品的腐败变质 。
氧气对新鲜果蔬的作用
由于新鲜果蔬在贮运,流通过程中仍在呼吸,
以保持其正常的代谢作用,故需要吸收一定数量的氧而放出一定量的二氧化碳和水,并消耗一部分营养 。
– 食品包装的主要目的之一,就是通过采用适当的包装材料和一定的技术措施,防止食品中的有效成分因氧而造成品质劣化或腐败变质 。
三、湿度对食品品质的影响水是许多食品的基本组成成分之一 (表 5—2)，
1,水能促使微生物的繁殖,助长油脂的氧化分解,促使褐变反应和色素氧化；
2,水分使一些食品发生某些物理变化,如有些食品受潮而发生结晶,使食品干结硬化或结块,
有些食品因吸水吸湿而失去脆性和香味等 。
食品番茄葛苣甘蓝柑橘苹果牛奶土豆香蕉鸡肉水分含量／％
95 95
92
87
87
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猪肉面包果酱蜂蜜奶油面粉稻米奶粉
65
35
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12
4
食物组织结构所含水分大部分是自由水，这部分水在某种程度上决定了微生物对某种食品 的侵袭而引起食品变质的程度，用水分活度 (A w)表示。
水分活度的物理学意义即物质所含自由水分子数与相同体积温度条件下纯水自由水分子数的比值 。 食品的水分活度可近似地表示为食品的水蒸气压与相同体积温度下纯水的蒸气压之比,食品中水分含量与水分活度 A w的关系曲线
如图 5—7所示 。 当食品含水量低于干物质的 50％ 时,水分含量的轻微变动即可引起 Aw
的极大变动 。
根据食品中所含水分的比例,一般可将食品分为三大类,用水分活度 A w表示：
A w＞ 0,85的食品称为湿食品,
A w； 0,6—0,85的食品称为中等含水食品,
A w＜ 0,6的食品称为干食品 。
各种食品具有的水分活度值范围表明食品本身抵抗水分的影响能力的不同 。
食品具有的 Aw值越低,相对地越不易发生由水带来的生物生化性变质,但吸水性越强,即对环境湿度的增大越敏感 。
因此,控制包装食品环境湿度是保证食品品质的关键 。
四、温度对食品品质的影响
引起食品变质的原因
1,生物
2,非生物
两个方面的因素,
温度对这两方面都有非常显著的影响 。
[一 )温度升高对食品品质的影响
在一定温度范围内 (如 10一 38℃ ),食品在恒定水分条件下,温度每升高 10℃,许多酶促和非酶促的化学反应速度加快 l倍,其腐变反应速度将加快
4—6倍 。 当然,温度的升高还会破坏食品的内部组织结构,严重破坏其品质 。
过度受热也会使食品中蛋白质变性,破坏维生素特别是含水食品中的维生素 c,或因失水而改变物性,失去食品应有的物态和外形 。
为了有效地减缓温度对食品品质的不良影响,现代食品工业采用食品冷藏技术和食品流通中的低温防护技术,可有效地延长食品的保质期 。
(二 )低温对食品品质的影响
温度对食品的影响还表现在低温冻结对食品内部组织结构和品质的破坏 。 冻结会导致液体食品变质：如果将一瓶牛乳冻结,乳浊液即受到破坏,脂肪分离出来,牛乳蛋白质变性而凝固 。 易受冷损害的食品不需极度冻结,如许多果蔬采收后其细胞的生命过程要求适当的温度条件,在一般冷藏温度 4℃ 下保存,有些果蔬会衰竭或枯死,随之发生变质过程,包括产生异味,表面斑痕和各种腐烂形式 。 这说明冷藏可以保藏所有的食品且温度越低越好的概念是不完全正确的 。
五、微生物对食品品质的影响
人类生活在微生物的包围之中,空气,土壤,
水及食品中都存在着无数的微生物 。 如猪肉火腿和香肠,在原料肉腋制加工后的细菌总数
10 5一 106个／ g,其中大肠杆菌 102一 104个／ g。
完全无菌的食品只限于蒸馏酒,高温杀菌的包装食品和无菌包装食品等少数几类 。 虽然大部分微生物对人体无害,但食品中微生物繁殖量超过一定限度时食品就要腐变,微生物是引起食品质量变化最主要的因素 。
第二节 包装食品与微生物
一,环境因素对食品微生物的影响
影响微生物生长繁殖的环境因素主要有：水分、温度、氧气和 PH。
(一 )水分
水分是微生物生存繁殖的必要条件,水分的增加使微生物活性增高 。 食品中微生物与水分的关系可以用水分活度 Aw说明 。 一些微生物开始繁殖的最低水分活度值如图 5—9所示 。 大部分细菌在水分活度 Aw＝ 0,90以上的环境中生长,大部分霉菌在 Aw＝ 0,8以上的环境中繁殖 。
不同种类的微生物其繁殖所需要的水分活度最低限不一样,有的微生物只能在 Aw较高的食品中才能繁殖,而有的却在水分活度极低的相当干燥的食品中也能生存繁殖 。 由图可见,大部分革兰氏阴性细菌在较高的 Aw环境中繁殖受阻,而部分霉菌和酵母等却在 Aw较低的环境中也能繁殖 。 但食品的水分活度低于某一限度 (Aw＝ 0,5以下 )时,其中的微生物不能繁
殖 。
大部分细菌在水分活度 Aw＝ o,9以上的环境中生长活跃,大部分霉菌在水分活度 Aw＝
0,80以上的环境中繁殖,部分霉菌和酵母在
Aw较低的环境中也能繁殖 。
食品微生物在水分活度较低的干燥环境中不能繁殖，但值得注意的是干燥食品从环境中吸收水分的能力较强，一旦吸湿,Aw又将提高而适宜微生物繁殖。要想降低食品的水分活度，
就得使食品干燥或在食品中添加盐、糖等易溶于水的小分子物质。
(二 )温度
微生物生存的温度范围较广 (—10—90℃ 之间 ),图 5—10表示几种微生物繁殖的温度范围 。
根据适宜繁殖的温度范围微生物可分为：嗜冷细菌 (0℃ 以下 ),嗜温性细菌 (0—55℃ )和嗜热性细菌 (55℃ 以上 )。
食品在贮存、运输和销售过程中所处的环境温度一般在 55℃ 以下，这一温度范围正处在嗜温性和嗜冷性细菌繁殖生长威胁之中，而且侵人食品的细菌随温度的升高而繁殖速度加快，
一般在 20—30℃ 时细菌数增殖最快。
(三 )氧气
氧的存在有利于需氧细菌的繁殖，且繁殖速度与氧分压有关，细菌繁殖速度随氧分压的增大而急速增高。即使仅有 0,1％的氧化，也就是空气中氧分压的 l/200的残留量，细菌的繁殖仍不会停止，只不过缓慢而已。这个问题在食品进行真空或充气包装时应特别注意。
(四 )pH
适合微生物生长的 pH范围为 1—11。 一般食品微生物 得以繁殖的 pH范围：
细菌 3,5—9,5，
霉菌和酵母 2一 11；
对食品微生物 最适宜的 pH：
细菌为 pH7附近,
霉菌和酵母 pH6左右 。
大多数食品均呈酸性,酸性条件下微生物繁殖的下限：
细菌 pH4,0—5,0，
乳酸菌 pH3,3—4,0，
霉菌和酵母 pHl,6—3,2。
适当控制食品的 pH也能适当地控制微生物的生长和繁殖 。
二、包装食品的微生物变化
(一 )因包装发生的环境变化对食品微生物的影响
食品经过包装后能防止来自外部微生物的污染,同对包装内部环境也会发生变化,其中的微生物相也会因此而变化 。 以肉为例,生鲜肉经包装后其内部环境的氧和二氧化碳的构成比例不断发生变化,这是因食品上微生物及肉组织细胞的呼吸而使氧减少,二氧化碳增加,包装内环境的气相变化反过来又会影响食品中的微生物相,即需氧性细菌比例下降,厌氧性细菌比例上升,霉菌的繁殖受抑制而酵母菌等却在增殖 。
在包装缺氧状态下,食品腐败产物为大量的有机酸,
如果在氧气充足的条件下,食品腐败时多产生氨和二氧化碳 。
(二 )包装食品可能引起的微生物二次污染
大部分市售包装食品都会有一定数量的微生物,如果把这些常见微生物都当作污染来处理是不现实的,但弄清在流通过程中食品所含的细菌总数或明确其菌丛组成,不仅有利于从微生物学角度查明食品腐变等质量事故的原因,
且对包括加工包装工艺在内的从食品制造到消费的整个流通过程中的微生物控制有实际的指导意义 。
微生物对包装食品的污染，可分为被包装食品本身的污染和包装材料污染两方面。
在食品加工制造过程中的各个工艺环节，
如果消毒不严或杀菌不彻底，在产品流通过程各阶段的处理，特别是在分装操作中，如果微生物控制条件欠佳等，均有二次污染的可能。
随着货架期或消费周期的延长，不仅会大量繁殖细菌，也会给繁殖较慢的真菌提供蔓延机会。
这种现象在防潮或真空充气包装中也常常发生。
包装材料较易发生真菌污染，特别是纸制包装品和塑料包装材料，在包装容器制品的制造和贮运期间，会受到环境空气中微生物的直接污染和器具的沾污。
就外包装而言，由于被内装物污染，包装操作时的人工接触，黏附有机物，或吸湿或吸附空气中的灰尘等都能导致真菌污染。因此，如果包装原材料存放时间较长且环境质量又差，在包装操作前若不注意包装材料或容器的灭菌处理，包装材料的二次污染则成为包装食品的二次污染。
基于健康角度考虑及人们嗜好的变化,
大多数食品逐渐趋于低盐和低糖,且大多采用复合软塑材料包装以提高包装的阻隔保护性,
这样处理可能会助长真菌的污染和繁殖 。
第三节 包装食品的品质变化及其控制
一、包装食品的褐变、变色及其控制
（一）食品的主要褐变及变色
食品褐变包括食品加工或贮存时，食品或原料失去原有色泽而变褐或发暗。
图 5-17表示几种产生褐变的食品成分极其反映机理。
褐变反映有三类，
即食品成分由酶促氧化而引起的酶促性褐变；
非酶促性氧化或脱水反映引起的非酶促性褐变；
油脂因酶和非酶促性氧化引起酸败而褐变。在导致褐变的食品成分中，以具有还原性的糖类,油脂,酚及抗坏血酸等较为严重，尤其是还原糖类引起的褐变，如果与游离的氨基酸共存，则反映非常显著，即所谓美拉德反映。
典型的非酶褐变有氨基，羰基反映和焦糖反映等。
典型的酶促褐变如苹果,香蕉及茄子,山药等果蔬受伤去皮之后其组织与氧接触时所引起的褐变其反映是在多酚氧化酶,过氧化酶等作用下酚类物质氧化成醌类，
并使其聚合而着色，
酶促性褐变需有酚类,氧化酶和氧等基质，加热使酶失活，降低 pH，亚硫酸盐抑制酶促褐变；
真空或充气包装也要有效减缓褐变反映。
食品主要的变色是食品中原有颜色在光,氧,水分,温度,pH.金属离子等因素影响下的腿色和色泽变化。
（二）影响褐变变色的因素
主要有光,氧,水分,温度,pH.金属离子等。
1.光 光线对包装食品的变色和腿色有明显的促进作用，特别是紫外线的作用更显著。天然色素中叶绿素和类胡萝卜素是一种在光线照射下较易分解的色素。
图 5-28和图 5-19表示了光的波长对胡萝卜素和叶绿素分解的影响。由图可知，波长 300mn以下的紫外线部分对色素分解的影响最为显著。
玻璃和塑料包装材料虽能阻挡大部分的紫外线，但所透过的光线也会使食品变色和腿色，选择的包装材料必须能阻挡使色素分解的光波。
2.氧气
氧是氧化褐变和色素氧化的必须条件。色素是容易氧化的，类胡萝卜素,肌红蛋白,还有血色素,醌类,花色素等多时易氧化的天然色素；
在苯酚化合物中，如苹果,梨,香蕉,中含由绿原酸,白花色等单宁成分，还原酮类中的维生素 C.
氨基还原酮类,羰基化合物中的油脂,还原糖等，
物质的氧化会引起食品的褐变,变色和腿色，因此，包装食品对氧化的控制是至关重要的保质措施。
3.水分
褐变是在意顶水分条件下繁盛的，一般认为：参与多酚氧化酶的酶促褐变是在水分活度
Aw=0.4以上，非酶褐变 Aw值在 0.25以上，反映速度随 Aw值上升而加快，在 Aw=0.55～ 09.0
的中等水分中反应最快。若水分含水量再增加时，其基质浓度被稀释而不易引起反映。
水分对色素稳定性的影响因色素性质不同而较大差异，类胡萝卜素在活体上非常稳定，但干燥后暴露在空气中就非常不稳定：叶绿素,花色素系色素在干燥状态下非常稳定，但在水分达到 6%～ 8%以上时，就明显地迅速分解，在光氧存在条件下很快腿色。
4.温度
也会引起食品的变色，温度越高，变色反映越快。干燥食品吸湿就会褐变腿色，
这种反映与环境温度关系密切。由氨基 —羰基反应引发的非酶促褐变，温度提高 10℃ 其褐变程度增高 2～ 5倍。高温会使食品失去原有的色泽，如干菜,绿茶,
海带等含有叶绿素,类胡萝卜素的食品。
高温能破坏色素和维生素类物质而使风味降低,若长期贮存，应关注环境温度的影响。
5,pH
褐变反映一般在 pH3左右最慢,pH越高，褐变反映越快。从中等水分到高水分的食品中,pH对色素的稳定性影响很大，叶绿素和氨笨随苯 pH下降,分子中
Mg2+和 H+离子换位，变为黄褐色脱镁叶绿素，色泽变化显著；花色素系和蒽醌系色素，
pH
pH对色素稳定性的影响各异。
红色素在 pH5.5～ 6.0以上时易变成青紫色，
檀色素,青色素等当在 pH4左右时变成不溶性而不能使用，故包装食品的色泽保护应考虑 pH的影响 。
6.金属离子
一般 Cu.Fe.Ni.Mn等金属离子对色素分解起促进作用，如番茄中的胭脂红,橘子汁中的叶黄素等类胡萝卜素，只要有
1～ 2mL/L的铜,铁离子就能促进色素氧化。
（三）控制包装食品褐变变色的方法
1.隔氧包装
氧化褐变反映速度比加热褐变反映速度快的多，真空包装和充分包装是常用的隔氧包装，去包装内部的氧,特别是吸附在食品上的微量氧，包装中封入脱氧剂，除去包装食品在贮运过程中透过包装材料的微量氧,PET.PA..PVDC.AL箔等）。
2.避光包装
包装材料有一定波长范围内光波的阻隔性
例：能阻挡 400nm以下光的包装材料用与油脂食品包装。
3.防潮包装
其一是对一定水分（ 20%～ 30%）的食品，如半带馅的点心等糕点食品，由于脱湿而发生变色。其二是干燥食品会因吸湿增大食品中的水分而变色。包装材料保持其原有水分，而后者主要是保持食品干燥而使色素处于稳定状态。
二,包装食品的香味变化及其控制
（一）包装食品产生异味的主要因素及控制
1.食品所固有的芳香物 产生挥发性成分，一般使人们较为欢迎的香味，
2.食品化学性变化产生的异臭 油脂,色素,碳水化合物等食品成分的氧化或褐变反应而产生的异味会导致食品风味的下降。特别是阻氧性较好，还可采用控制气氛包装,遮光包装来控制氧化和褐变的产生。
3.由食品微生物或酵素作用产生的异臭味选择加热杀菌,低温贮藏,调节气体介质,加入添加剂加以抑制和避免。
4.包装材料本身的异臭成分
（二）塑料包装材料的渗透性引起的异味变化
1.塑料包装材料的透氧性透气性引发的食品异味变化
2.塑料包装材料的气味渗透性 PE及 Ny薄膜对香气的渗透性很大，而 PEC.PC薄膜则小些。 PC.PET.EVA.PVDC等薄膜对挥发性物质有较高的阻隔性保香性较好。
三,包装食品的油脂氧化及其控制
（一）油脂的氧化方式
1.自动氧化 这是油脂在常温下放置在空气中的氧化现象，不饱和脂质在环境条件（光,水分,
金属离子）作用下的一个连锁复杂的反应过程，
从而使油脂分解生成有害的氧化生成物。
2.热氧化 油脂在与空气中氧接触状态下加热所产生的氧化现象，产生有较强毒性的羰基化合物和聚合物，且不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸一起被氧化。
3.酶促氧化 主要使脂肪氧化酶,棒曲霉,镰刀酶和酒曲酶的各属也起作用，食品中的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸均起促进氧化的作用。
油脂的氧化与油脂种类,光,氧,水分,温度,金属离子及放射线等因素密切相关。
四,包装食品的物性变化
（一） 食品的脱湿
一般食品含有一定水分，只有在保持时评一定水分条件下，食品才有较好的风味和口感。蔬菜,鱼肉等生鲜食品，其含水量一般在 70%～
90%，贮存过程中因水分的蒸发，蔬菜会枯萎，
肉质变硬。
（二）食品的吸湿
1.平衡相对湿度
在即定温度下食品在周围大气中即不失去水分又不吸收水分的平衡相对湿度。
2.吸湿等温曲线
马铃薯吸湿等温线，在
20℃ 和 40℃ RH时，马铃薯的平衡水分值为 12%。
不同性质食品其等温吸湿特性完全不同。水溶性物质在相对湿度达到一定值之前，其试样完全不吸湿或吸湿很少，
如果相对湿度超过某一定值，则开始急剧吸湿。
3.食品的临界水分值
