食品包装原理与方法

食品包装学第二章食品包装原理与方法主要内容：1.环境因素对食品品质的影响2.包装食品的微生物控制3.包装食品的品质变化及其控制学习目标：环境因素对食品品质的影响、基本原理及控制方法（掌握）微生物对食品品质变化的影响、基本原理及其控制方法（掌握）包装食品褐变、风味改变、油脂氧化的原理及控制方法（掌握）食品品质：包括色香味、营养价值、应具有的形态、重量及应达到的卫生指标。包装是保证食品品质的有效途径之一。食品从原料加工到消费的整个流通环节是复杂多变的，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。第一节环境因素对食品品质的影响一、光照对食品品质的影响（一）光照对食品的变质作用光对食品品质的影响很大，可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。光对食品品质的影响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变化而变色3.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4.引起食品中蛋白质和氨基酸的变性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。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。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。5.引起包装材料老化，从而使包装的食品受到污染。特别是紫外光线，能够引起塑料和纸的光化学反应。（二）光照对食品渗透规律的影响光照能使食品内部发生一系列的变化是因其具有很高的能量。光照下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。食品对光能吸收量愈多、转移传递愈深、食品变质愈快、愈严重。根据BeerLamber定律，光照食品的密度向内层渗透的规律为：食品对光的吸收还与光波波长有关，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较少；反之，长波长光（如红外光）透入食品深度较深。维生素B2在不同pH下人工光照30min后的存留率光谱图（三）包装避光机理和方法1.避光要减少或避免光线对食品的影响，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；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。2.遮光食品包装时，可根据食品和包装材料的吸光特性，选择一种对食品敏感的光波具有良好效果的材料作为该食品的包装材料，可有效避免光对食品质变的影响。根据BeerLamber定律，透过包装材料照射到时食品表面的光密度为：I0——食品包装表面的入射光密度xP——包装材料的厚度μP——包装材料的吸光系数遮光的方法：（1）玻璃加色处理（2）采用涂覆遮光层（3）透明薄膜加入着色剂二、氧对食品品质的影响氧使食品中油脂发生氧化；氧会使食品中的维生素和多种氨基酸失去营养价值；氧可加剧食品的氧化褐变反应；氧可促使微生物繁殖生长，造成食品的腐败变质；氧气对生鲜果蔬的作用：可促进生鲜果蔬的呼吸作用。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。亚油酸相对氧化速率与氧分压和接触面积的关系食品因氧发生的品质变化程度与食品包装及贮藏环境中的氧分压有关。下图为亚油酸相对氧化速率随氧分压的变化规律：随氧分压的提高而加快。三、水分或湿度对食品品质的影响一般食品都含有不同程度的水分，这部分水分是食品维持其固有性质所必需的。一些食品中水分含量水分对食品品质的影响：水能促使微生物的繁殖，助长油脂的氧化分解，促使褐变反映和色素氧化；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。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Aw表示：Aw＞0.85的食品称为湿食品；Aw=0.6~0.85的食品称为中等含水食品；Aw＜0.6的食品称为干食品。食品在不同含水量时的Aw值各种食品的水分活度范围，表明食品本身抵抗水分的影响能力的不同。Aw值越低，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。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1．温度升高对食品品质的影响大多数酶的适宜温度为30～40℃,在一定温度范围内，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1倍，其腐变反应速度加快4-6倍。如果温度过高,酶会变性,会引起食品变质的化学反应速率变慢；各种微生物有其生长所需的温度范围,超过此范围就会停止生长或终止生命,而大部分腐败菌属于嗜温性微生物。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。多数果蔬的温度每上升10℃时，化学反应速率增加2～3倍,加速果蔬变质。因此，无论是微生物引起的食品变质,或者是由酶以及非酶引起的变质,温度降低,都可以延缓、减弱它们的作用,从而减缓食品的变质过程。2．低温对食品品质的影响低温冻结可对食品内部组织结构和品质产生破坏作用。冻结会导致液体食品变质：如将牛乳冻结，乳浊液即受到破坏，脂肪分离出来，牛乳变性而凝固。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。五、微生物对食品品质的影响（一）食品中的主要微生物与食品有关的微生物种类很多，这里仅举出常见的、具有代表性的食品微生物菌属。1．细菌细菌在食品中的繁殖会引起食品的腐败、变质、变色而不能食用，其中有些细菌还能引起人的食物中毒。常见的有肠类弧菌、葡萄球菌、沙门氏菌、肉毒杆菌、致病大肠杆菌等。（1）肉毒杆菌：也称肉毒梭状芽孢杆菌产芽孢——强耐热性，正常加热温度下存活。厌氧生长，在真空包装、罐头食品和其他缺氧包装环境下生长。产生强烈的神经麻痹毒素——肉毒毒素，有A、B、C、D、E、F、G七种毒素类型。常见中毒的食品：加热不当的罐装食品；半加工的食品（如：熏制、腌制和发酵食品）。（2）沙门氏菌来源:生食和烹饪不完全的食物。症状：胃痛、腹泻、流鼻涕、畏寒、发烧，甚至休克。潜伏期：一般为12～36h，短者6h，长者48～72h。存活：生长最适温度为35～37℃,最适pH为7.2～7.4。在水中可活2～3周,在土壤中可过冬。杀灭：在100℃水中立即死亡，在80℃水中2min死亡，60℃水中5min死亡。盐浓度在9%以上会致死沙门氏菌。（3）金黄色葡萄球菌症状：流鼻涕、腹泻、痉挛。病情重时，由于剧烈呕吐和腹泻，可引起大量失水而发生外周循环衰竭和虚脱。烹饪可杀死葡萄球菌，但对其毒素无影响，毒素耐热、耐低温、抗冷冻。（4）李斯特菌广泛分布于自然界。在4℃条件下可缓慢生长。较少致死，但有潜在致死能力。症状：突发性，有流感症状，发烧、头痛、背痛、有时伴有腹泻。2、真菌食品中常见的真菌属主要为霉菌和酵母。霉菌在自然界中分布极广、种类繁多，常以寄生或腐生的方式生长在阴暗、潮湿和温暖的环境中。霉菌有发达的菌丝体，其营养来源主要是糖、少量的氮和无机盐，因此极易在粮食和各种淀粉类食品中生长繁殖。大多数霉菌对人体无害，许多霉菌在酿造或制药工业在被广泛利用。（二）微生物对食品的污染作为食品原料的动植物在自然界环境中生活，本身已带有微生物，这就是微生物的一次污染。食品原料从自然界采集到加工成食品，最后被人们食用，整个过程中所经受的微生物污染，称为食品的二次污染。食品二次污染过程包括运输、加工、贮存、流通和销售。采用科学有效的包装技术和方法避免或减缓这种有害影响，保证食品在流通过程中的质量稳定，更有效地延长食品保质期。第二节包装食品的微生物及其控制一、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。1．水分水分是微生物生长繁殖的必要条件，大部分细菌在水分活度0.90以上的环境中生长活跃，大部分霉菌在水分活度0.80以上的环境中繁殖。降低水分活度的方法：干燥、添加盐糖等小分子物质。2．温度微生物生存的温度范围较广（-10～90℃），根据适宜繁殖的温度范围微生物可分为：嗜冷微生物（0℃以下）、嗜温微生物（0～55℃）和嗜热微生物（55℃以上）。食品在贮藏、运输和销售过程中所处的环境温度一般在55℃以下，正处在嗜温性和嗜冷性细菌生长繁殖的范围，一般在20～30℃时细菌的繁殖最快。3．氧气氧气的存在有利于需氧细菌的繁殖，且繁殖速度与氧分压有关。4．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（最适pH7左右），霉菌和酵母2～11（最适pH6左右）。大多数食品均呈酸性，酸性条件不利于微生物的生长，适当控制食品的pH也能控制微生物的生长繁殖。二、包装食品的微生物变化1．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O2和CO2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O2减少、CO2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。2．包装食品可能引起的微生物二次污染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，均有二次污染的可能。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。三、包装食品的微生物控制（一）包装食品的加热杀菌绝大多数微生物在20～40℃的温度范围内生长迅速，高温可以达到杀菌效果，因而大部分包装食品都要进行加热杀菌后才能流通和销售。加热杀菌方法可分为湿热杀菌和干热杀菌法。湿热杀菌：是利用热水和蒸汽直接加热包装食品以达到杀菌目的，这是一种最常用的杀菌方法；干热杀菌：是利用热风、红外线、微波等加热食品以达到杀菌目的。1．微生物的耐热性（1）微生物耐热性的表示方法D值：在所指定的温度下，杀死90%微生物所需的时间（min）。F值：在一定温度下，杀灭一定数量微生物所需要的时间。Z值：在加热致死时间曲线中，加热时间缩短90％，所需升高的温度，或者说杀菌时间变化10倍，相应的温度变化值。部分微生物在湿热下的耐热性（2）影响微生物耐热的因素食品成分：高浓度糖液对细菌孢子有保护作用；淀粉和蛋白质也有保护微生物的作用；油脂对微生物及其孢子的保护作用较大，除了直接保护作用外，还能阻止湿热渗透；水分是一种有效的传热介质，它能渗入微生物细胞和孢子中，因而一定温度条件下湿热比干热更具有致死性。2．pH对加热杀菌的影响pH对加热杀菌有很大的影响，当食品含酸量高时，杀菌强度可降低。如番茄汁或橙汁，就不需要高度加热，因为酸可提高热杀菌能力。不同pH下破坏食品中肉毒杆菌孢子的杀菌温度和时间3．加热杀菌温度和时间组合加热杀菌温度和时间密切相关，即温度越高，破坏微生物所需的时间越短。虽然温度和时间是破坏微生物所需要的，但在破坏微生物作用上，同样有效的不同温度-时间组合对食品的损害作用远远不同。在杀菌温度-时间组合中，高温对微生物的致死至关重要，但对损害食品色泽、风味、质地、营养价值等更重要的因素是时间长短，而不是温度。4．加热杀菌方法低温杀菌法（巴氏杀菌）：是对食品中存在的微生物进行部分