3.1食品包装原理(环境因素对食品品质影响)

课题三3.1食品包装原理（环境因素对食品品质影响）

上节回顾：

1、金属包装材料优缺点以及食品包装常用包装金属材料

2、金属包装容器分类及特点

3、玻璃包装材料特点及容器结构和特点。

课题引入：

食品品质包括食品的色香味、营养价值、应具有的形态、质量及应达到的卫生指标。几乎所有的加工食品都需要包装才能成为商品销售。尽管食品是一种品质最易受环境因素影响而变质的商品，但是每一种包装食品在设定的保质期内都必须符合相应的质量指标。

食品从原料加工到消费的整个环节是复杂多变的，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。食品流通中可能发生的质变P109。

第一节环境因素对食品品质的影响

一、光对食品品质的影响

光的催化作用对食品成分的不良效果主要有：

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. 引起光敏感性维生素（Vb、Vc）的破坏，并将和其他物质发生不良的化学反应。

4. 引起食品中蛋白质的变性。

（一）光氧化机理

国外许多研究资料都报道，光对食品中的一些重要的营养成分具有破坏作用，并产生不好的食品风味。其主要作用机理是光氧化作用。

氧分子可以分为基态氧、游离态、单线态3种。基态氧可生成为游离态氧，所以可参加游离基反应。单线态氧可以直接氧化含烯物生成氢过氧化物。光敏剂是一类能够吸收紫外光能量使基态氧最终生成单线态O2的物质。

（二）油脂的光氧化

油脂是众多食品的重要组成成分，也是形成食物的口感和风味的重要物质。由于油脂中常常含有许多不饱和脂肪酸，这些脂肪酸易与空气中的氧发生氧化作用产生过氧化物，引起油脂的酸败和食品的变质。

发生光氧化反应必须要有光敏剂的存在，油脂中常见的光敏剂有：叶绿素和脱镁叶绿素。此外还有酸性红、甲基蓝、核黄素和卟啉等。即使油脂在得到较好的精炼以后仍然有少量的光敏物质存在(如叶绿素等)。这些物质不仅引起光氧化反应，还会引起油脂的自动氧化。光氧化的主要对象是油脂中的多不饱和脂肪酸：油酸、亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸等。O2作用于这些不饱和脂肪酸的双键上，双键发生移位形成过氧化物。但是这些过氧化物非常不稳定，容易分解，尤其是当有金属离子存在时分解得更快。最终的分解产物是许多挥发或者不挥发的物质，包括：醛、酮、酒精、酸、碳水化合物、内酯、呋喃和酯。产生不良气味的大多数都是羰基化

合物。脂肪族醛是过氧化物分解产物中最重要的一种产物，因为它们是导致食品不良气味的主要因素。

（三）对蛋白质的作用

光线对蛋白质的作用主要分为两种情况：一是光线直接对蛋白质造成破坏，二是由于食品中光敏剂的存在，由光氧化造成蛋白质的破坏。蛋白质中的芳香族氨基酸、色氨酸、酪氨酸和苯基丙氨酸等在波长小于310nm的紫外线照射下，这些氨基酸可能会吸收紫外光的能量，引起一些肽链的断裂，使蛋白质发生变性。肽链断裂还可能产生一些有异味的物质或者色素。（四）对维生素的破坏

1、光对生物素C的破坏作用

食品中含有的各种维生素在光敏剂存在时，在光的照射下也会发生光敏氧化。光敏剂吸收光能产生单线态02，02作用于维生素分子上的一C=C-引起氧化破坏，使食品的营养价值降低。Satter和Deman(1997)发现，将牛奶暴露在阳光下仅仅1h就会损失80％～100％的维生素C。牛奶中80％～90％的维生素C在400-550nm的荧光下照射24h会全部损失掉，这是因为光敏剂核黄素对这个波长段的光有最大吸光率(450nm时吸光率最大)。

2、光对维生素D的破坏

维生素D对骨骼生长具有十分重要的作用。当维生素D水解成1，25一二羟基维生素D时，能促进肠道对钙的吸收。当牛奶暴露在阳光下时，牛奶中的维生素D会很快被破坏。

Rinken和Watherson(1993)研究发现，当维生素D处在没有核黄素的环境中，光照时维生素D 并没有被破坏，而含有核黄素的脱脂牛奶中的维生素D在光照下却很快被破坏。King和Min(1998)报道：在没有核黄素存在或没有光线的环境中，维生素D不会被氧化破坏。

3、光对维生素B2的破坏

食品中的维生素在烹饪或者储藏在黑暗的地方时是相当稳定的，但是维生素B2即核黄素是很好的光敏剂，在光的照射下很容易将基态氧02激发产生单线态氧02，核黄素有一个三键和许多双键，这些键很容易跟02反应。Wishner(1964)发现，牛奶中的维生素B2在光照下30min 会损失掉30％，而烹饪相同时间的牛奶只损失了12％。所以在光照条件下维生素B2损失的相当快，尤其是当光的波长在450nm的时候维生素B2损失得最快，因为它在这个波长下对光的吸收率最大。

（五）光造成色素破坏，引起食品颜色的改变

食品的色泽是通过它们对可见光的选择吸收及反射而产生的。食品中能够吸收和反射可见光波进而使食品呈现各种颜色的物质统称为食品色素，食品中的色素包括天然含有的色素和加工过程中由原料成分转化的有色物质和外加的食品着色剂。

食品中的色素都是有机物，具有发色团和助色团结构，常见的发色团是由多个一c=c一双键构成的共轭体系，其中还可能有几个—C=O、一N=O和一C=S等杂原子的双键。很多色素自身就是很好的光敏剂(如叶绿素)，它们吸收一定的光能产生单线态氧，单线态氧与发色集团上的双键作用，使色素颜色改变。

例如与光和氧气作用就会导致叶绿素不可逆地褪色。可见光还能使火腿、香肠等肉类腌制品发生褐变。这些腌制品中添加了硝酸酸盐或亚硝酸盐作为发色剂，使原来肉中的色素肌红蛋白、高铁肌红蛋白和肌色原转变成氧化氮肌红蛋白、氧化氮高铁肌红蛋白和氧化氮肌色原。所

以腌制品的颜色更鲜艳诱人。可见光可以促使腌制品中的色素重新转变成肌红蛋白和肌色原，而肌红蛋白和肌色原被氧化后转变成高铁肌红蛋白和高铁肌色原，于是这些腌制品发生了褐变。

食品中的叶绿素、叶黄素、血红素、花色苷、原花色素、甜菜红素、红曲色素及一些类黄酮色素在光照条件下都很容易被氧化褪色，因此食品的避光保存十分重要。

（六）、影响光氧化的因素及预防措施

1、影响因素

影响光氧化的因素有很多，比如光照时间和强度、光的波长范围、包装中的残氧量及包装材料等。

增加光对食品的照射时间会增加光对食品的破坏作用，因此在食品的生产、流通和销售过程中应尽量减少与光的接触时间。

不同的食品成分(主要是光敏剂)对不同波长的光的敏感程度不同，如核黄素对波长为450nm 的光有最大吸收峰，叶绿素对波长为408rma和655nm的光都有吸收峰，因此这些波长的光对含有核黄素和叶绿素的食品具有最大的破坏作用。

2、措施-避光包装

要减少或避免光线对食品品质的影响，主要的防护方法是：通过包装直接将光线遮挡、吸收或反射回去，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。

①包装材料对光具有遮挡、反射和散射作用，对食品具有一定的保护作用。

根据Lambert—Beer定律P111(Ix=I i e-μx)可知，包装材料的厚度会影响透光性，越厚越不易透光。P112图5-3。

②不同颜色的包装材料对光的防护能力不同，其防护能力为：黑色>棕色>绿色>蓝色>红色>黄色>无色。图5-4、图5-5。

二、氧对食品品质的影响

1. 油脂氧化产生的过氧化物，不但使食品失去食用价值而发生异臭，产生有毒物质。

2. 维生素和多种氨基酸失去营养价值。

3. 加剧食品氧化褐变反应，使色素氧化褪色或变成褐色。

4. 促进微生物生长繁殖，造成食品败坏。

包装食品中的残氧量来源主要有：①包装时抽真空不够；②包装袋透气；③食品中溶解的氧气释放出来。当残氧量达到一定值，在光的照射下就会发生光氧化反应。

食品酸败、褐变等变质的程度与食品所接触的环境中氧分压有关。P113

新鲜水果和蔬菜在包装贮运过程中需要吸收一定的氧，放出二氧化碳和水，并消耗一部分营养。

三、湿度（水分）对食品品质的影响

水分对食品品质的影响很大，一方面，它能促使微生物的繁殖，助长油脂氧化分解，促使褐变反应和色素氧化；另一方面，水的存在将使一些食品发生某些物理变化，如食品受潮发生结晶，干结硬化或结块，失去脆性和香味。

水分活度（A w）定义

水分活度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---食品的水蒸气压与相同体积温度下纯水的蒸汽压之比。当食品含水量低于干物质的50%时，水分的轻微变动即可引起A w的极大变动。P114图5-7。

根据食品中含水分的比例，一般可将食品分成三大类：

A w＞0.85的食品为湿食品；

A w＝0.6～0.85的食品为中等含水食品；

A w＜0.6的食品为干食品。

四、温度对食品品质的影响

（一）高温影响

加速微生物的活动，导致食品腐败变质；促进酶促和非酶促褐变；蛋白质变性、维生素破坏；失水和物性改变；产生不良风味。

（二）低温影响

冻结破坏食品组织结构；冻结影响液体食品的稳定性；缓慢冻结使新鲜果蔬产生异味；低温引起果蔬冷害和冻害。

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

细菌在食品中繁殖可以引起食品的腐败、变色、变质而不能食用，其中有的细菌还能引起人们食物中毒。

细菌性食物中毒中，最多的是肠类弧菌所引起的中毒，约占50%，其次是葡萄球菌和沙门氏菌引起的中毒，约占40%。其它常见的能引起食物中毒的细菌有：肉毒杆菌、致病大肠杆菌、魏氏梭状芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、弯曲杆菌属、耶尔森氏菌属。

2. 真菌

食品中常见的真菌属，主要为霉菌和酵母。

霉菌具有发达的菌丝体，它是营养来源主要是糖，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，许多霉菌在酿造制药工业中广泛利用。表5-4。

（二）微生物对食品的污染

作为食品原料的动植物，在自然界的生活环境下，本身已经带有微生物，这就是微生物的一次污染。

食品的原料从自然界采集后到加工成食品，最后被人们所食用为止所经受的微生物污染，称为食品的二次污染。表5-5。

光、氧、水分、温度和微生物等因素对食品品质的有害影响是相辅相成的，共同存在的，采取科学有效的包装手段和方法，避免和减缓这种有害影响，保证食品在流通过程中的质量稳定、更有效地延长食品的贮存期，这是食品包装科学所要研究解决的主要问题。

小结：1、对食品品质有影响的环境因素种类2、氧对食品品质的影响3、食品中的主要微生物。