第五章食品包装原理与方法

第五章食品包装原理与方法本章内容第一节环境因素对食品品质的影响第二节包装食品的微生物及其控制第三节包装食品的品质变化及其控制2019/8/3生物工程系2第一节环境因素对食品品质的影响食品品质包括食品的色香味形、营养价值及卫生指标。食品从原料加工到消费的整个流通环节会受到各种环境因素的影响。图5-1显示了包装食品在流通过程中因环境因素影响而发生的质量变化，研究这些因素对食品品质的影响规律是食品包装设计的重要依据。2019/8/3生物工程系3一、光对食品品质的影响（一）光照对食品的变质作用光可以引发并加速食品中营养成分的分解，主要表现在：促使食品中油脂的氧化反应；使食品中的色素变色；使维生素遭到破坏；引起食品中蛋白质和氨基酸的变性。2019/8/3生物工程系41.维生素的光分解维生素对光照（尤其是紫外线）非常敏感，下表是维生素B2在水溶液中的光分解程度与pH的关系。pH维生素B2存留（%）pH维生素B2存留（%）4.0426.0464.6406.6355.0407.0275.6467.6202019/8/3生物工程系52.光线对氨基酸及蛋白质的影响色氨酸在光照下可以分解，经紫外光照射可生成氨基丙酸、天冬氨酸、羟基邻氨基苯甲酸。蛋白质也可因光照发生物性变化，影响其食用价值及加工品质。2019/8/3生物工程系6（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。光照时食品中对光敏感的成分能迅速吸收，从而激发食品内部发生化学反应。食品吸收光能量的多少用光密度表示，广密度越高，光能量越大，对食品的变质作用就越强。2019/8/3生物工程系7根据Beer-Lamber定律，光照食品的密度向内层渗透的规律：Ix=Iie–μx式中Ix——光线透入食品内部x深处的密度；Ii——光线照射在食品表面处的密度；μ——特定成分的食品对特定波长光波的吸收系数。2019/8/3生物工程系8（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，主要的防护方法有：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的因素，如水分和氧气透过包装材料。2019/8/3生物工程系9根据Beer-Lamber定律，透过包装材料照射到食品表面的光密度：Ii=Ioe–μpxp式中Io是食品包装表面的入射光密度；Xp——包装材料厚度；μp——包装材料的吸光系数。把此式代入式（5-1）得光线透过包装材料透入食品的光密度：Ix=Ioe-（μpxp+μx）2019/8/3生物工程系10不同的包装材料其透光率不同，且在不同的波长范围内也有不同的透光率。大部分紫外线可被包装材料有效阻挡，而可见光能大部分透过包装材料。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折光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。2019/8/3生物工程系11二、氧对食品品质的影响氧使食品中的油脂发生氧化，使食品中的维生素和多种氨基酸失去营养价值，使褐变加剧等氧的存在还可能使微生物大量繁殖，造成食品腐败变质。食品包装的目的之一，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气而造成品质劣化或腐败变质。2019/8/3生物工程系12三、水分对食品品质的影响水作为食品的基本组成成分之一，对食品品质的影响很大，一方面，水能促使微生物的繁殖，加速油脂的氧化分解，促使褐变反应和色素氧化；另一方面，水分使一些食品发生某些物理变化如结晶、结块或失去脆性、香味。2019/8/3生物工程系13四、温度对食品品质的影响1.温度升高对食品品质的影响在适当的湿度、氧气条件下，温度对食品中微生物繁殖和食品变质反应速度的影响都很明显，在10~38℃范围内，恒定水分条件下，温度每升高10℃，化学反应速率加快1倍，腐败速度加快4~6倍。2.低温对食品品质的影响低温冻结对食品内部的组织结构和品质都会产生破坏。2019/8/3生物工程系14五、微生物对食品品质的影响（一）食品中的主要微生物1.细菌图5-8是食品中最常见的细菌。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。细菌性食物中毒案例中最多的是肠类弧菌引起的中毒，约占50%；其次是葡萄球菌和沙门氏菌引起的中毒，约占40%；其他能引起食物中毒的细菌有：肉毒杆菌、致病大肠杆菌等。2019/8/3生物工程系152.真菌主要是霉菌和酵母。霉菌的营养来源主要是糖、氮和无机盐，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。但是霉菌的大量繁殖会引起食品变质，少数菌属在适当条件下会产生毒素。2019/8/3生物工程系16（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长，本身即带有微生物，这是一次污染。食品原料从自然界中采集到加工成食品，最后被人们所食用为止的整个过程所经受的微生物污染，称为二次污染。食品二次污染过程包括食品的运输、加工、贮存、流通和销售。大部分食品根据其来源、化学成分、物理性质及加工条件，分别形成各自独特的微生物相，并在食品贮存期间，因微生物群中某一特定军中有适合其繁殖的环境条件而使食品变质腐败。2019/8/3生物工程系17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（一）水分食品中微生物与水分的关系可以用水分活度说明，一些微生物开始繁殖的最低水分活度值见图5-9：大部分细菌在水分活度0.9以上的环境中生长；大部分霉菌在0.8以上的环境中繁殖。2019/8/3生物工程系182019/8/3生物工程系19食品种类AW微生物类群生长需求的AW鲜果蔬鲜肉果子酱面粉蜂蜜干面条奶粉蛋0.97～0.990.95～0.990.75～0.850.67～0.870.54～0.750.500.200.97多数细菌多数酵母多数霉菌嗜盐性细菌干性霉菌耐渗酵母0.94～0.990.88～0.940.73～0.940.750.650.602019/8/3生物工程系20（二）温度微生物生存的温度范围较广，图5-10表示多种微生物的繁殖温度范围。根据适宜繁殖的温度范围微生物可分：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，处在嗜温性和嗜冷性细菌繁殖生长的温度区间，故需加以重视。2019/8/3生物工程系21最低生长温度最适生长温度最高生长温度嗜热菌30～4550～7070～90嗜温菌5～1530～4545～55低温菌-5～525～3030～55嗜冷菌-10～-512～1515～252019/8/3生物工程系222019/8/3生物工程系23（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。（四）pH适合微生物生长的pH范围为1~11。大部分食品呈现酸性，适当控制食品的pH也能控制微生物的生长和繁殖。2019/8/3生物工程系242019/8/3生物工程系25食品的pH值动物食品的pH值蔬菜pH值水果pH值牛肉5.1~6.2卷心菜5.4~6.0苹果2.9~3.3羊肉5.4~6.7花椰菜5.6香蕉4.5~5.7猪肉5.3~6.9芹菜5.7~6.0柿子4.6鸡肉6.2~6.4茄子4.5葡萄3.4~4.5鱼肉6.6~6.8莴笋6.0柠檬1.8~2.0蟹肉7.0洋葱5.3~5.8橘子3.6~4.3小虾肉6.8~7.0番茄4.2~4.3西瓜5.2~5.6牛乳6.5~6.7萝卜5.2~5.52019/8/3生物工程系262019/8/3生物工程系272019/8/3生物工程系28二、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食品经包装后能防止来自外部的微生物污染，同时包装内部环境的氧和二氧化碳的构成比例不断发生变化。内部环境条件的变化又反过来影响着食品中的微生物相。2019/8/3生物工程系29（二）包装食品可能引起微生物的二次污染大部分市售包装食品都含有一定量的微生物，弄清在流通过程中食品所含的细菌总数或明确其菌群组成，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，而且对加工、包装工艺等的操作都有指导意义。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。2019/8/3生物工程系30三、包装食品的微生物控制（一）包装食品的加热杀菌加热杀菌可分为湿热杀菌和干热杀菌两种。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，是一种最常用的杀菌方法。干热杀菌是利用热风、红外线、微波等加热食品达到杀菌目的。2019/8/3生物工程系311.微生物的耐热性引起食品腐败的微生物有细菌、酵母和霉菌（丝状菌）。水分多的食品，细菌引起的腐败占绝大部分。酵母的大部分营养细胞在50-58℃下10-15min，孢子细胞在60℃下10-15min，即会死亡，若加热到100℃，所有酵母均在数分钟内死亡。因此，用酵母制作的酿造物如清酒、啤酒、酱油等可用简单的加热，低温杀菌（巴氏杀菌）来保藏。2019/8/3生物工程系32丝状菌也产生孢子，但大多数菌丝和孢子在60℃下5-10min死亡。与食品有关的红霉、青霉和毛霉等的耐热性一般比其它霉的强，但在100℃煮沸下死亡。细菌比酵母和丝状菌具有更强的耐热性，它们在70℃下30min后死亡，细菌孢子也比酵母、霉菌孢子更耐热，即使在100℃下数小时也不死亡的甚多。如肉毒梭菌是重要的食品中的毒菌，它具有特别强的耐热性，食品中其孢子存在的情况常常作为判断食品灭菌程度的指示菌。它在100℃死亡所需的时间为100-230min。2019/8/3生物工程系33⑴耐热性的表示方法表示法表示事项表示值表示值的意义求法D值在所指定的温度下，杀死90%微生物所需的时间（min）D212=10在100℃（212℉），10min杀死90%的微生物利用致死曲线求出TRT值杀菌时使细菌减少至某一数值（10-n）所需时间TRT4=30细菌被杀灭至初菌数的万分之一需要30min利用致死曲线求出F值在一定温度下,杀灭一定浓度的微生物所需要的时间F232=15111℃(232℉)15min全部杀灭利用TDT曲线求出Z值加热致死时间变为1/10时,相对应的加热温度的变化Z=20加热温度上升20℃,细菌减少至1/10利用TDT曲线求出2019/8/3生物工程系34⑵影响微生物耐热性的因素食品成分（1）pH值。研究证明，许多高耐热性的微生物，在中性时的耐热性最强，随着pH值偏离中性的程度越大，耐热性越低，也就意味着死亡率越大。（2）脂肪。脂肪含量高则细菌的耐热性会增强。（3）糖。糖的浓度越高，越难以杀死食品中的微生物。（4）蛋白质。食品中蛋白质含量在5%左右时，对微生物有保护作用。（5）盐。低浓度食盐对微生物有保护作用，而高浓度食盐则对微生物的抵抗力有削弱作用。（6）植物杀菌素。有些植物（如葱、姜、蒜、辣椒、萝卜、胡萝卜、番茄、芥末、丁香和胡椒等）的汁液以及它们分泌的挥发性物质对微生物有抑制或杀灭作用，这类物质就被称为植物杀菌素。2019/8/3生物工程系35活菌浓度在某一特定温度下加热灭菌时，活菌浓度越高则达到一定的杀菌效果所需的时间越长。因而，在食品厂里应把原料容器、机械等仔细清洗，加工上注意卫生，以减少细菌的侵入。细菌的履历形成芽孢的环境条件—温度、培养菌、水分、PH等也影响细菌的耐热性。以好气性细菌芽孢为例，在天然条件下形成的芽孢比在实验室人工培养下形成的芽孢的耐热性强，在热处理过的培养基内形成的芽孢的耐热性比在生的培养基内形成的芽孢的耐热性强。2019/8/3生物工程系362.pH对加热杀菌的影响高酸度溶液可增强杀菌效果。见表5-11食品种类食品的pH杀菌时间(min)90℃95℃100℃105℃108℃去皮玉米粒6.956004953453410玉米6.455554652553010菠萝5.105103452552010青刀豆5.105103452552