第四食品包装原理和方法

第四章食品包装原理和方法第一节食品污染及变质第二节环境因素对食品品质的影响第三节包装食品与微生物第四节包装食品质量变化及其控制重点：环境因素及微生物对包装食品的质量影响难点：包装食品的质量变化及其控制第一节食品污染及变质一、生物性污染及变质（一）因素：（二）危害：食品失去原有或应有的营养价值；食品的组织形态及色、香、味发生改变；

微生物（细菌、霉菌、酵母菌、病毒等）、寄生虫、虫卵；食品不符合卫生要求甚至有毒。（一）化学污染的来源

生长环境、加工过程、加工设备、存放环境等四个方面。（二）原因

金属、非金属、有机化合物、无机化合物等以气体或粒子形式侵蚀到食品的内部或表层。二、化学污染及变质1.硝胺类化合物（强的致癌剂）某些微生物能促进亚硝胺的合成如黄曲霉、黑曲霉、大肠杆菌等；（三）主要污染物

2.多氨联苯化合物与多溴联苯化合物来源：包装材料中的软化剂——环境——鱼类、家禽、乳、蛋——人体；

食用后积蓄在脂肪组织和各个器官中，不易分解；3.多环芳香烃化合物（PHA）主要来自加工污染：食品的烟熏、烧烤；油脂在高温下热分解；食品加工机械的润滑油包装材料（蜡纸）的污染4.酶化学污染

酚酶、过氧化物酶、VC氧化酶、脂肪氧化酶等使食品变质，有的还会致毒；木薯中的氰糖苷在内源糖苷酶作用下产生剧毒的氢氰酸；菜籽中的原甲状腺肿素在芥苷酶作用下产生对人体有害的甲状腺素；5.脂肪氧化及加热产物氧化使食品中的油脂产生异味，色变；高温使油脂发生分解、聚合反应，产生有毒物质6.重金属污染

汞、铅、砷、锑、镉等，可与人体内的蛋白质、酶结合成不溶性的盐使蛋白质失活三、农药残留污染及变质主要指农药、化肥、生长调节剂残留在土壤或植物体上所造成的污染。据对全国372片大面积抽样检查，有10%的粮食、24%的畜产品不符合卫生标准；农残中危害最大物质：有机氯、有机磷、有机汞及无机砷。粮食受污染最严重，其次是果蔬。（一）热污染及变质热污染的形式燃料燃烧和工业废热使环境温度升高；室内气体的排放（空调、烟气筒等）；制冷剂的排放使太阳辐射增强；地表状态的改变与破坏（森林植被的减少）；四、其他污染及变质2.热污染对食品的破坏热使环境温度升高，破坏了食品原料生存环境和食品的贮藏环境；如水温升高，水生动植物生长发育受阻；高温微生物活动加强；酶促和非酶促褐变加快；贮藏食品变质加快；包装材料老化；高温作物生长快，可溶性固形物含量低果蔬原料品质下降等。（二）光污染及变质种类：可见光污染、红外光污染、紫外光污染概念：光对食品过量辐射使食品（或植物类食品）生存、发育、成长、贮藏保质造成不良影响的现象。危害：强光影响果蔬的耐藏性；促使油脂氧化；色素变色；引起光敏感性维生素破坏；蛋白质和氨基酸变性；包装材料老化（紫外、红外）；概念：放射性核素进入环境中的食物、空气、水源和人体后带来的危害2.放射源：

天然（铀、钍）和人工（三）放射性污染与危害第二节环境因素对食品品质的影响光对食品品质影响

氧对食品品质的影响

湿度或水分对食品品质的影响

温度对食品品质的影响一、光对食品品质影响（一）光照对食品的变质作用1.维生素类（如B类和C类）破坏2.蛋白质和氨基酸的变性3.油脂氧化4.色素变色褐变2.光线对蛋白质和氨基酸的影响

分解：

光可引起有些氨基酸（色氨酸）分解—氨基丙醇、天冬氨酸等；二氧化碳、氮抑制；硫脲、维生素C可阻止；

变性：变性引起营养价值下降；（二）光照对食品的渗透规律从上可知，入射OD值越高，透入食品的OD值也越高，深度也越深，对食品的影响也越大；未被食品吸收的光波对食品变质没有影响光作用下食品中对光敏感的成分迅速吸收光并转换成光能而发生变质的化学反应。吸收光能多少用OD值表示，OD值↑，光能量↑，对食品破坏越强。光渗透规律符合Beer—Lamber定律：（三）食品的避光包装减少或避免光对食品品质的影响的方法：避光包装——采用能阻挡、吸收或反射一部分光的包装材料包装对光敏感的食品；避光包装既可避免光直接照射食品，同时可隔氧防潮不同的包装材料其透光率不同且在不同范围内有不同的透光率；大部分紫外光可被包装材料阻挡，可见光大部分能透过；材料结构不同、厚度不同其透光率也不同，选用不同成分、不同厚度的包装材料，可达到不同程度的避光效果

同种材料不同的着色处理可产生不同的遮光效果

有色玻璃对紫外光和可见光都有较好的抵抗作用

结论食品包装时，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光波里有良好遮光效果的材料作为该食品的包装材料，可有效地避免对食品质变的影响。另外可根据食品包装的需要对材料进行必要的处理（如着色、涂覆遮光层等）来提高材料的遮光效果二、氧对食品品质的影响（一）氧对食品中的营养成分破坏作用；①氧使油脂氧化产生异臭和有毒物质；②氧使维生素和氨基酸失去营养价值；③氧使色素发生褐变；④氧使微生物易生长繁殖造成食品腐败；影响氧化作用程度的因素：1.包装内及贮存环境中氧的分压及接触面积氧分压↑，接触面积↑，氧化速度↑

2.接触时间的长短及温度的高低时间↑，温度↑，氧化速度↑可通过合理的包装减少氧对食品品质的影响。

脱氧包装（新鲜果蔬例外）三、湿度或水分对食品品质的影响（一）水分对食品品质的影响：1.促使微生物的繁殖，加快油脂氧化分解，促使褐变变色；2.水的存在使一些食品发生某些物理变化。如干结硬化，失去松脆感和香味等；水分活度Aw：物质所含的自由分子数与相同体积温度条件下纯水自由水分子数的比值。根据水分活度Aw，一般可以将食品分为三大类。

湿食品Aw>0.85中等含水食品Aw=0.6-0.85干食品Aw<0.6（二）湿度对食品品质的影响与食品的Aw有关，当Aw↓，品质变化较小，但吸水性越强，对环境湿度的变化越敏感

可通过控制包装食品环境湿度来保证食品的品质

防潮包装湿度对食品品质的影响四、温度对食品品质的影响（一）高温对食品品质的影响1.加快酶促和非酶促的化学反应速度（1倍/升高10℃）2.加快腐变反应速度（4～6倍）3.引起食品的营养成分、物态及外形的变化

现代食品工业常采用低温冷藏技术（二）低温对食品品质的影响1、不适宜的低温易引起食品内部组织结构和品质的破坏（如牛乳冻结后使得脂肪从乳浊液中分离出来，乳蛋白变性凝固）2、低温病害（如果蔬在低温下易发生冷害、冻害等等）

光、氧、水分、温度等外界环境因素对食品品质的影响是共同存在和相辅相成的。食品包装要研究和解决的问题就是控制这些因素对食品的影响。第三节包装食品与微生物主要食品微生物及其对食品的污染环境因素对食品微生物的影响包装食品的微生物变化包装食品的微生物控制一、主要食品微生物及其对食品的污染（一）食品中的主要微生物

1.细菌细菌是引起食品食品腐败变质的主要微生物且还引起食物中毒。如肠类弧菌、葡萄球菌、沙门氏菌、肉毒杆菌、致病大肠杆菌、魏氏梭状芽孢杆菌、蜡状芽胞杆菌等。

2.真菌（霉菌和酵母）霉菌毒素约有100多种。其中主要的产毒菌为：黄曲霉寄生曲霉岛青霉杂色曲霉（二）

微生物对食品的污染一次污染：食品原料在自然环境中已有微生物二次污染：食品原料从自然界采集后到加工成食品最后被人所食用为止所经受的微生物污染过程包括食品的运输、加工、贮存、流通和销售。空气的游离菌（大部分是细菌）使食品腐败变质。

食品包装主要是控制二次污染二、环境因素对食品微生物的影响环境因素主要指：水、温度、氧气和pH（一）水分大部分细菌在Aw＝0.90以上活跃；大部分霉菌在Aw＝0.80以上活跃；干燥食品Aw低，微生物不能繁殖。但易从环境中吸水，一旦吸湿，Aw↑微生物繁殖↑.从图中可知，大部分细菌在较高的Aw=0.9以上环境中繁殖生长，部分霉菌和酵母能在较低的Aw环境中繁殖；当Aw=0.5以下时，微生物不能繁殖（二）温度微生物生存的温度范围-10℃～90℃之间：

嗜冷性细菌（0℃以下）；嗜温性细菌0～55℃；嗜热性细菌55℃以上；食品在储存、流通过程中所处的环境温度一般50℃以下，正好是嗜冷性细菌和嗜温性细菌容易繁殖生长的温度范围。

20～30℃时细菌增殖最快

（三）氧气氧有利于需氧细菌的繁殖，即使仅有0.1％的氧气,也即包装内还残留空中氧分压的1/200的氧，细菌仍会缓慢繁殖。食品真空包装或充气包装时应特别注意这一问题。

（四）PH值细菌为4.0～5.0；乳酸菌3.3～4.0；霉菌和酵母1.6～3.2；适当控制食品PH值，也能控制微生物的生长和繁殖。适合微生物繁殖的PH值范围为1～11：细菌3.5～9.5最适条件7霉菌和酵母2～11最适条件6一般食品均为酸性，在酸性条件下，微生物繁殖PH值下限：（二）

包装食品可能引起的微生物二次污染一次污染：食品原料在自然环境中已有微生物二次污染：食品原料从自然界采集后到加工成食品最后被人食用为止所经受的微生物污染食品的运输、加工、贮存、流通和销售。空气的游离菌（大部分是细菌）使食品腐败变质

食品包装主要是控制二次污染发生二次污染的原因：食品本身的污染：

即在加工的各个环节如消毒或杀菌不彻底、分装操作、贮藏、流通、销售环境等均有二次污染的危险；包装材料的污染：在制造和贮运期间受环境空气中的微生物的污染（真菌）四、包装食品的微生物控制绝大多数的微生物在20～40℃的温度范围生长迅速，若使食品的温度偏离此温度范围。就能制造出一个不利于微生物生长的环境方法：高温杀菌处理

低温贮藏（一）加热杀菌

1.加热杀菌的分类根据所用热源不同分：1）湿热杀菌：热水、蒸汽2）干热杀菌：热风、红外、微波根据杀菌温度的高低

1）低温杀菌――巴氏杀菌（﹤100℃）；低温贮藏目的：杀灭致病菌和腐败菌食品有好的品质和风味且有较长的保质期2）高温杀菌（﹥100℃）

主要用于罐装、瓶装及蒸煮袋食品的杀菌（蒸汽或热水）。操作方式：

（1）杀菌冷却后进行无菌包装（液体食品）（2）包装后在高温中加压杀菌（固体食品或液体食品）3）高温短时杀菌（HTST）和超高温杀菌（135-150℃）应用：流动或半流动食品特点：时间短，能有效地保全食品原有的营养和风味

常用于无菌包装杀菌2.微生物的耐热性食品中最耐热的病原菌是肉毒杆菌及能形成孢子的败坏菌，食品杀菌是以杀死各种病原菌和真菌孢子为目的。

肉毒梭状杆菌芽孢的最大耐热性温度（℃）100105110115120时间（min）36010036104？问题：为什么耐热肉毒杆菌孢子在120℃，4分钟死亡，而杀菌需要121℃20～30min？3.加热杀菌温度与时间的关系温度↑时间↓。但同样有效的不同杀菌时间和温度组合对食品的损害作用相差很大。

对牛奶杀菌：100℃30min、116℃10min、127℃1min效果相同，但只有后者的品质与原乳差别不大。对酸性果蔬汁的杀菌：88℃1min、100℃12s、121℃2s效果相同，但后者可在果汁风味和维生素的保留上获得更好品质。高温杀菌温度与时间的关系：①一般罐头食品在115℃左右进行60-90min的杀菌处理；普通蒸煮袋采用115-120℃杀菌20-40min；高温蒸煮袋采用121-135℃杀菌8-20min；生产上常采用最低标准温度进行加热杀菌结论杀菌时应选择最恰当的温度和时间组合以便能最大限度保持食品原有的品质一般采用高温短时的方法（二）包装食品的低温贮藏1.冷藏：降低嗜热、嗜温性细菌增殖速度方法：①低温和真空并用（大部分厌氧菌在2-3℃已停止繁殖）

冰温贮藏0±2℃（无氧低温环境贮藏）②

低温和二氧化碳并用CO2抑制需氧细菌的繁殖，与冷藏并用有更显著效果③

低温和放射性杀菌并用

若采用能杀死所有微生物的照射剂量对食品进行杀菌，食品会产生异臭并严重褐变而不能食用。一般采用杀灭特殊腐败菌如假单孢菌属的照射剂量（10～40GY）后进行低温贮存，可延长2～6倍的贮存期2.

冻结贮藏

食品温度↓到冰点以下的贮藏方法如鱼肉类在-5℃左右时，80％的水分被冻结，温度↓-10℃，低温性微生物还能增值。温度再↓-1２℃微生物就基本停止繁殖，但化学反应和酵素反应仍不停止。食品在-18℃以下时能在一年内保质现代食品包装常采用真空包装、充气包装和脱氧包装技术与低温贮藏相结合的方法来有效地控制微生物对食品腐败的影响（三）辐照防腐1、概念：利用放射源的放射能作用于食品，使微生物遭破坏和酶被钝化而达到杀菌的目的.冷杀菌：食品辐射处理用有限时常用ｒ射线和Ｂ粒子线，由于其穿透力和无能力在受处理食品中产生显著的放射性，而又不会在食品中产生显著的质变，称食品的冷杀菌。食品几乎没有任何风味的变化。（1）直接作用：高能量射线和粒子与细胞的生命中心直接接触。食品的色泽或组织的变化：射线粒子与特定色素或蛋白质直接接触。（2）间接作用：水分子被改变与食物中其他成分作用。以上结果是生物化学活性物质被钝化，代谢作用损伤扩大，细胞生理机能对这种辐射的感受性最高。2、机理3、方法要求：微生物遭到破坏和酶钝化而食品中的其他组分变化最小

①采用在食品冻结状态下辐照；②在真空或惰性气氛下辐照；③添加其他添加剂（如抗坏血酸）１ＭＧｙ抑制马铃薯发芽，再高可杀灭虫类；几万Ｇｙ完全破坏微生物孢子，食品无菌；几千个戈可对许多食品巴氏杀菌。５Ｇｙ杀死人类；4、微生物和食品的辐射剂量辐射源：放射性同位素Co60和Cs137用做ｒ射线源。考虑的因素

微生物的耐辐射性食品的耐辐射性酶的耐辐射性辐射的费用ＰＨ＜４.６无氧食品极端干燥低于3.8度冷藏添加防腐剂微生物的耐辐射性耐性最高的是肉毒杆菌。防止其生长条件：（2）食品的耐辐射性（３）Ｅ的耐辐射性（４）辐射费用（6）辐射稳定化的包装（7）卫生安全性（7）辐射食品的卫生的安全性*辐射食品的营养损失程度与热杀菌一般相同；*按规定辐射源剂量处理不产生显著毒性物质或致癌物质；*批准剂量下的辐射杀菌或巴氏食品，从微生物观点是安全的；*按FDA批准辐射源和剂量处理不会赋予食品有害的放射性含量；（四）微波防腐1、微波防腐机理：利用微波能作用于食品，使食品中微生物吸收微波能后产生热效应以及生物体的生理活动在微波场中发生反应和变化（非热效应），在这两种效应的作用下致死非热效应（1）影响细菌细胞膜的电位，细胞正常的生理活动功能改变以至危及细胞存活；（2）细胞中蛋白质的变性；（3）瞬时微波电场强度达2-20kv/cm时，可将细菌的细胞膜击碎，导致细胞的死亡；（4）Ｅ活性功能紊乱。热效应（1）生物体受微波辐射后会吸收微波能；（2）组成micro的蛋白质、核酸物质和水介质作为极性在高频率波长中极化，并随微波场极性的改变引起极性分子的往复振动，自身的摩擦作用，使机体迅速升温。

微波灭菌：微波使食品或微生物中