一、包裝食品的褐變及其控制
食品的色澤不僅給人以美感和消費傾向性，也是食用者心理上的一種營養(yǎng)素；食品所具有的色澤好壞，已成為食品品質(zhì)的一個重要方面。事實上，食品色澤的變化往往伴隨著食品內(nèi)部維生素、氨基酸、油脂等營養(yǎng)成分及香味的變化。因此，食品包裝必須有效地控制其色澤的變化。
（一）食品的主要褐變及變色
食品褐變包括食品加工或貯存時，食品或原料失去原有色澤而變褐或發(fā)暗。圖3-9表示幾種產(chǎn)生褐變的食品成分及其反應(yīng)機理。
褐變反應(yīng)有三類：食品成分由酶促氧化引起的酶促性褐變，非酶促性氧化或脫水反應(yīng)引起的非酶促性褐變，油脂因酶和非酶促性氧化引起酸敗而褐變。在導致褐變的食品成分中，以具有還原性的糖類、油脂、酚及抗壞血酸等較為嚴重，尤其是還原糖引起的褐變，如果與游離的氨基酸共存，則反應(yīng)非常顯著，即所謂美拉德反應(yīng)。典型的非酶褐變有氨基、羰基反應(yīng)和焦糖反應(yīng)等，從影響食品質(zhì)量的角度來分析，氨基、羰基反應(yīng)又可分為基本上無氧也能進行的加熱褐變和在有氧條件下發(fā)生的氧化褐變；前者在食品加工過程中賦予食品以令人滿意的色香味，后者因褐變而呈暗色和產(chǎn)生異臭。典型的酶促褐變?nèi)缣O果、香蕉及茄子、山藥等果蔬受傷去皮之后，其組織與氧接觸引起的褐變。酶促性褐變需有酚類、氧化酶和氧等基質(zhì)，因此，加熱使酶失活，降低pH值，或使用亞硫酸鹽等可抑制酶促褐變；真空或充氣包裝也能有效減緩褐變反應(yīng)。
食品的變色主要是食品中原有顏色在光、氧、水分、溫度、pH值、金屬離子等因素影響下的褪色和色澤變化。
（二）影響食品褐變的因素
影響食品褐變的因素主要有光、氧、水分、溫度、pH值、金屬離子等。
1．光
光線對包裝食品的變色和褪色有明顯的促進作用，特別是紫外線的作用更顯著。天然色素中葉綠素和類胡蘿卜素是一種在光線照射下較易分解的色素。圖3-10和圖3-11表示了光的波長對胡蘿卜素和葉綠素分解的影響。由圖可知，波長300nm以下的紫外線對色素分解的影響最為顯著。
玻璃和塑料包裝材料雖能阻擋大部分的紫外線，但所透過的光線也會使食品變色和褪色，縮短食品保質(zhì)期。為減少光線對食品色澤的影響，選擇的包裝材料必須能阻擋使色素分解的光波。
2．氧氣
氧是氧化褐變和色素氧化的必需條件。色素是容易氧化的，類胡蘿卜素、肌紅蛋白、血紅色素、醌類、花色素等都是易氧化的天然色素。苯酚化合物，如蘋果、梨、香蕉中含有綠原酸、白花色等單寧成分，還原酮類中的Vc、氨基還原酮類，羰基化合物中的油脂、還原糖等物質(zhì)，易氧化而引起食品的褐變、變色或褪色，隨之而來的是風味降低、維生素等微量營養(yǎng)成分的破壞。因此，包裝食品對氧化的控制是至關(guān)重要的保質(zhì)措施。圖3-12表示透氧性不同的各種塑料薄膜包裝咸味牛肉，其貯藏溫度對牛肉色澤的影響。顯然包裝材料的透氧率越高，溫度越高，色素的分解越快。
3．水分
褐變是在一定水分條件下發(fā)生的，一般認為：多酚氧化酶的酶促褐變是在水分活度Aw=0.4以上，非酶褐變Aw在0.25以上，反應(yīng)速度隨Aw上升而加快；在Aw=0.55～0.90的中等水分中反應(yīng)最快。若水分含水量再增加時，其基質(zhì)濃度被稀釋而不易引起反應(yīng)。水分對色素穩(wěn)定性的影響因色素性質(zhì)不同而有較大差異，類胡蘿卜素在活體上非常穩(wěn)定，但在干燥后暴露在空氣中就非常不穩(wěn)定；葉綠素、花色素等色素在干燥狀態(tài)下非常穩(wěn)定，但在水分達6％～8％以上時，就明顯地迅速分解，尤其在光氧存在條件下很快褪色。
4．溫度
溫度會影響食品的變色，溫度越高，變色反應(yīng)越快。干燥食品吸濕就會褐變或褪色，這種反應(yīng)與環(huán)境溫度關(guān)系密切；由氨基—羰基反應(yīng)引發(fā)的非酶促褐變，溫度提高10℃其褐變速度提高2～5倍。高溫會使食品失去原有的色澤，如干菜、綠茶、海帶等含有葉綠素、類胡蘿卜素的食品，高溫能破壞其色素和維生素類物質(zhì)而使風味降低。因此，若長期貯存食品，應(yīng)注意環(huán)境溫度的影響。
5．pH值
褐變反應(yīng)一般在pH=3左右最慢，pH值越高，褐變反應(yīng)越快。從中等水分到高水分的食品中，pH值對色素的穩(wěn)定性影響很大。葉綠素隨pH值下降，分子中Mg2+和H+離子換位，變?yōu)辄S褐色脫鎂葉綠素，色澤變化顯著；花色素類和蒽醌類色素的穩(wěn)定性受pH值的影響各異；紅色素在pH為5.5～6.0以上時易變成青紫色，檀色素、青色素等在pH=4左右時變成不溶性而不能使用，故包裝食品的色澤保護應(yīng)考慮pH值的影響。
6．金屬離子
一般地，Cu、Fe、Ni、Mn等金屬離子對色素分解起促進作用，如番茄中的胭脂紅，橘子汁中的葉黃素等類胡蘿卜素只要有1～2ppm（1ppm=10-6）的銅、鐵離子就能促進色素氧化。
（三）控制包裝食品褐變變色的方法
食品變色是食品變質(zhì)中最明顯的一項，盡管褐變變色的因素很多，但通過適當?shù)陌b技術(shù)手段可有效地加以控制。
1．隔氧包裝
在常溫下，氧化褐變反應(yīng)速度比加熱褐變反應(yīng)速度快得多，對易褐變食品必須進行隔氧包裝。對于諸如濃縮肉湯和調(diào)味液汁類風味食品，即使包裝內(nèi)有少量的殘留氧，也能引起褐變變色，降低食品的風味和品質(zhì)。
真空包裝和充氣包裝是常用的隔氧包裝，要完全除去包裝內(nèi)部的氧、特別是吸附在食品上的微量氧是困難的，必須在包裝中封入脫氧劑，用以吸除包裝內(nèi)的殘留氧，并可吸除包裝食品在貯運過程中透過包裝材料的微量氧，這樣處理可長期地保持包裝內(nèi)部的低氧狀態(tài)，有效防止食品氧化褐變。目前大部分食品采用軟塑包裝材料，隔氧包裝應(yīng)選用高阻氧的如PET、PA、PVDC、AL箔等為主要阻隔層的復合包裝材料。
2．避光包裝
利用包裝材料對一定波長范圍內(nèi)光波的阻隔性，防止光線對包裝食品的影響；選用的包裝材料既不失內(nèi)裝食品的可視性，又能阻擋紫外線等對食品的影響。例如，能阻擋400nm以下光的包裝材料，適用于油脂食品包裝，用在含有類胡蘿卜素及花色素類的食品也有效。然而，對于一般色素，可見光也會加速光變質(zhì)，對長時間暴露在光照下的食品，可對包裝材料著色或印刷紅、橙、黃褐色等色彩，這樣雖部分喪失了包裝的可視性，但能有效地阻擋光線對食品品質(zhì)的影響，而且通過豐富多彩的圖案裝潢設(shè)計，可增加食品的陳列效果和廣告促銷作用。現(xiàn)代食品包裝，也采用阻光阻氧阻氣兼容的高阻隔包裝材料，如鋁箔、金屬罐等防止光、氧對食品的聯(lián)合影響，大大延長食品保質(zhì)期。
3．防潮包裝
水分對食品色澤的影響包括兩方面含意：其一是對一定水分（20％～30％）的食品，如帶餡的點心等糕點食品，由于脫溫而發(fā)生變色。其二是干燥食品會因吸濕增大食品中的水分而變色。前者防止變色的方法是采用適當?shù)陌b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處于穩(wěn)定狀態(tài)，采用阻濕防潮性能較好的包裝材料或采用防潮包裝方法，能較好地控制因水分變化引發(fā)的褐變變色。
二、包裝食品的香味變化及其控制
在食品的感觀指標中，香味或滋味是評判一種食品優(yōu)劣的重要指標，因此，控制食品的香味變化也是食品包裝所要研究和解決的一大課題。
（一）包裝食品產(chǎn)生異味的主要因素及控制
包裝食品的香味變化主要是由于包裝及內(nèi)部食品的變質(zhì)因素產(chǎn)生的異味所造成，追溯風味變化的起因是非常復雜的問題，圖3-13形象地示出了風味變化及主要因素。
1．食品所固有的芳香物
食品主要成分或在加工過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性成分，一般是人們較為歡迎的香味，這種香味成分應(yīng)用保香性較好的包裝材料來包裝，盡可能減少透過包裝的逸散。
2．食品化學性變化產(chǎn)生的異臭
包裝食品貯運過程中因油脂、色素、碳水化合物等食品成分的氧化或褐變反應(yīng)而產(chǎn)生的異味會導致食品風味的下降。這種食品氧化、褐變是由殘留在包裝內(nèi)部或透過包裝材料的氧所引起，故對易氧化褐變食品應(yīng)采用高阻隔性，特別是阻氧性較好的包裝材料進行包裝，還可采用控制氣氛包裝、遮光包裝來控制氧化和褐變的產(chǎn)生。
3．由食品微生物或酶作用產(chǎn)生的異臭味
這種因素可以根據(jù)食品的性質(zhì)狀態(tài)選擇加熱殺菌、低溫貯藏、調(diào)節(jié)氣體介質(zhì)、加入添加劑等各種適當?shù)氖称焚|(zhì)量保全技術(shù)和包裝方法來加以抑制和避免。
4．包裝材料本身的異臭成分
這是引起食品風味變化的一個嚴重問題，特別是塑料及其復合包裝材料的異味。應(yīng)嚴格控制直接接觸食品的包裝材料質(zhì)量，并控制包裝操作過程中可能產(chǎn)生的塑料包裝材料過熱分解所產(chǎn)生的異味異臭污染食品。圖3-14說明了食品在加工流通過程中產(chǎn)生異味的主要途徑，這些因素可通過嚴格的質(zhì)量管理及流通貯運過程中嚴格的防范措施來避免和減緩。
（二）塑料包裝材料的滲透性引起的異味變化
1．塑料包裝材料的透氧、透氣性引發(fā)的食品異味變化
塑料包裝材料都具有不同程度的滲透各種氣體的性能，包裝食品后能使食品香味不逸散，但由于氧氣的滲入，會引起食品氧化、褐變等而產(chǎn)生異味；同時，對沒有經(jīng)過殺菌處理或殺菌不徹底的包裝食品，也會因微生物和酶的作用而產(chǎn)生異臭或風味變化。這是塑料與玻璃和金屬包裝材料相比的一大缺陷。為防止因材料透氧所引起的食品風味變化，應(yīng)選用新型高阻氣性復合包裝材料，并采用各種食品質(zhì)量保全新技術(shù)。
2．塑料包裝材料的氣味滲透性
不同塑料薄膜對揮發(fā)生芳香物的滲透性有很大差異。從保護食品質(zhì)量和風味角度考慮，包裝材料對揮發(fā)性物質(zhì)的滲透性也是至關(guān)重要的。
有關(guān)各種塑料薄膜對揮發(fā)性物質(zhì)滲透性試驗數(shù)據(jù)很多，但由于所用薄膜、揮發(fā)性物質(zhì)的種類和狀態(tài)不同，且測定方法及測定結(jié)果的表示方法也有差異，故很難進行同一的比較。表3-7為塑料薄膜對各種香精的滲透性比較（用塑料薄膜把香精包裝后，用人體器官功能判斷氣味殘留情況而得到）：PE及Ny薄膜對香氣的滲透性很大，而PET、PC薄膜則小些。圖3-15表示了各種塑料復合薄膜小袋裝入揮發(fā)性物質(zhì)的蒸汽后，用氣象色譜法跟蹤測定其殘留物質(zhì)得到的結(jié)果；表3-8列出了用各種塑料小袋封入乙醇，用重量測定法測定的乙醇滲透速度；由圖、表結(jié)果可知：PC、PET、EVA、PVDC等薄膜對揮發(fā)性物質(zhì)有較高的阻隔性，保香性較好。
根據(jù)滲透性物質(zhì)的性質(zhì)與塑料薄膜間的親和性不同，其滲透的難易程度也有變化。PE和PP等疏水性薄膜容易滲透酯類疏水性分子；尼龍PA等親水性薄膜易滲透乙醇等親水性物質(zhì)而不易透過酯類等疏水性物質(zhì)。
由此可知，風味食品選擇包裝材料時應(yīng)考慮揮發(fā)成分的性質(zhì)，來決定可否選用親水性薄膜如Ny等。由于環(huán)境溫濕度對揮發(fā)性物質(zhì)的滲透性有較大的影響，對親水性物質(zhì)的滲透性影響尤為顯著，因此，為防止溫濕度帶來的不利影響，可采用PVDC、PE等多層復合薄膜來包裝含一定水分的風味食品。
3．異臭的侵入和香味的逸散
包裝食品受環(huán)境異臭的影響，也是由薄膜對揮發(fā)性物質(zhì)的滲透性這一因素所造成。若食品貯存環(huán)境有異臭源，或者把包裝食品存放在有異臭的倉庫、貨車或冷庫等場所，常常由于異臭成分的侵入及香味的逸散而導致食品風味下降。這種事件經(jīng)常發(fā)生卻不被人們所重視，因而目前關(guān)于這方面的實驗研究報告也很少。
食品中的蛋白質(zhì)、脂肪等強極性分子易吸附環(huán)境氣氛中的異臭分子。如果把白蛋白、酪蛋白、土豆淀粉、蔗糖等食品原材料分別放在乙醇、甲乙基酮、乙酸乙酯、苯等蒸汽中，觀察上述原材料對揮發(fā)性物質(zhì)的吸附量時會發(fā)現(xiàn)，不論哪一種食品原料，其吸附量的大小順序為：乙醇＞甲乙基酮＞乙酸乙酯＞苯。如果用同一種揮發(fā)性物質(zhì)進行比較時，白蛋白和淀粉易吸附揮發(fā)性物質(zhì)，而蔗糖對任何一種揮發(fā)性物質(zhì)的吸附性都不大。
因食品的性質(zhì)及異臭的種類和性質(zhì)不同，用塑料包裝材料包裝食品時對食品的異臭污染也有很大差異，在選用包裝材料和技術(shù)方法時應(yīng)加以關(guān)注。
三、包裝食品的油脂氧化及其控制
現(xiàn)代加工食品構(gòu)成中大多含有油脂成分，油脂不僅能改善食品的風味，且在營養(yǎng)上其單位重量能提供更多的熱量，對人體發(fā)育和生理機能也起著重要作用。油脂一旦氧化變質(zhì)會發(fā)生異臭，不僅失去食用價值，而且其氧化生成物——過氧化物（用POV表示）對人體有一定的毒害。
（一）油脂的氧化方式
根據(jù)氧化的條件和機理可分為三類。
1.自動氧化
這是油脂常溫下放置在空氣中的氧化現(xiàn)象，其中的不飽和脂質(zhì)在環(huán)境條件（光、水分、金屬離子）作用下的一個連鎖復雜的反應(yīng)過程，從而使油脂分解生成有害的氧化生成物。自動氧化在低溫環(huán)境中也會緩慢慢進行。
2．熱氧化
油脂在與空氣中氧接觸狀態(tài)下加熱所產(chǎn)生的氧化現(xiàn)象，此時明顯產(chǎn)生有較強毒性的羰基化合物和聚合物，且不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸一起被氧化。
3．酶促氧化
主要是脂肪氧化酶（Lipoxidase）、棒曲霉（Aspergillus）、鐮刀霉（Fusarium）和酒曲霉（Rhizopus）的各屬的酶促作用，促進食品中的飽和及不飽和脂肪酸氧化。
油脂氧化與油脂種類，及光、氧、水分、溫度金屬離子及放射線等因素密切相關(guān)。
（二）油脂類食品變質(zhì)的影響因素及控制方法
1．光線
光能明顯地促進油脂氧化，其中紫外線的影響最大。對于包裝食品，直接暴露在陽光下的機會是很少的，主要受到櫥窗和商店內(nèi)部熒光燈產(chǎn)生的紫外線照射。表3-9表示了光波波長和油脂氧化的關(guān)系，500nm以下的光線對氧化的影響極大，為防止包裝食品因透明薄膜引發(fā)的光氧化，最好采用紅褐色薄膜或者采用鋁箔等作為富含油脂食品的包裝材料。
因熒光燈照射引起的包裝食品氧化，即使其過氧化值較低，也會使食品產(chǎn)生特有異味，并使香味降低。因此，對光氧化敏感的食品，必須采用避光包裝材料和包裝方法。近年來，鋁箔及其復合包裝材料的大量采用，使光線對食品氧化的作用減少，但為了提高包裝食品的透視性以便吸引消費者，大部分食品依然采用透明性包裝，故光線對食品氧化變質(zhì)的影響一直存在；解決這個問題的方法只能局部或大部地犧牲包裝食品的可視性，采用裝潢印刷、制成完全避光的包裝材料來保全光氧化敏感食品的風味和品質(zhì)。
食品中油脂氧化與氧分壓密切相關(guān)，圖3-17表示了氧濃度與亞油酸乳油液氧化速度的關(guān)系，當O2降至2％以下時，氧化速度明顯下降，故油脂食品常采用真空或充氣包裝。
食品油脂氧化還與接觸面積和油脂穩(wěn)定性有關(guān)，若食品中油脂穩(wěn)定性差則極易氧化變質(zhì)，這時可采用封入脫氧劑的包裝方法，使包裝內(nèi)的氧濃度降低到0.1％以下。對添油小麥粉的過氧化值（POV）、總羰基值（COV）與耗氧量的關(guān)系研究表明（圖3-18）：含油脂量15％的小麥粉15g包裝在10cm×15cm的薄膜袋中，包裝的容差空間為160mL，其中氧占油脂量的2.06％，在60℃暗處保存，當耗氧量相當于油脂的0.1％時，POV值為60meq/kg，COV值為28meq/kg，發(fā)生明顯的氧化變質(zhì)。
食品中的水分以游離水和化合水兩種形式存在。干燥食品中化合水的存在對保護食品質(zhì)量穩(wěn)定非常重要，過度干燥并失去了化合水的食品，其氧化速度很快；水分的增加又會助長水分解而使游離脂肪酸增加，并且會使霉菌和脂肪氧化酶增多，故應(yīng)盡可能保持食品的較低水分活度。水分對油脂氧化的影響是復雜的，對油脂食品的包裝，一般以嚴格控制其透濕度為保質(zhì)措施，即不論包裝外部的濕度如何變化，采用的包裝材料必須使包裝內(nèi)部的相對濕度保持穩(wěn)定。
油脂的氧化速度隨溫度的升高而加快，低溫貯藏能明顯減緩食品中油脂的氧化。
四、包裝食品的物性變化
包裝食品的物性變化主要因水分變化所引發(fā)，無論是生鮮食品還是加工食品，都存在著食品本身失水趨于干燥的脫濕過程或吸收空氣中水分的吸濕過程。食品的脫濕或吸濕，其物性就會發(fā)生變化，干燥時發(fā)生裂變和破碎現(xiàn)象，吸濕時發(fā)生潮解和固化現(xiàn)象，兩者都會引起食品的品質(zhì)風味下降，直至失去商品價值。
（一）食品的脫濕
一般食品含有一定水分，只有在保持食品一定水分條件下，食品才有較好的風味和口感。蔬菜、魚肉等生鮮食品，其含水量一般在70％～90％，貯存過程中因水分的蒸發(fā)，蔬菜會枯萎、肉質(zhì)變硬，其組織結(jié)構(gòu)劣變；加工食品中，中等含水食品也會因水分散失而使其品質(zhì)劣變。
（二）食品的吸濕
1．平衡相對濕度
每一種食品各有其平衡相對濕度，即在既定溫度下食品在周圍大氣中既不失去水分又不吸收水分的平衡相對濕度。若環(huán)境濕度低于這個平衡相對濕度，食品就會進一步散失水分而干燥，若高于這個濕度，則食品會從環(huán)境氣氛中吸收水分。
2．吸濕等溫曲線
測定不同溫度下食品的平衡相對濕度，可獲得一組食品的吸濕等溫曲線，方法是把干燥食品露置在一設(shè)定溫度、不同濕度氣氛的鐘形罩內(nèi)，經(jīng)幾小時露置后稱重，即可獲得一組不同濕度條件下的平衡含水量數(shù)據(jù)，繪制成曲線即為該食品在這設(shè)定溫度的吸濕等溫曲線。如圖3-20所示的土豆吸濕等溫線，在20℃和40％RH時，土豆的平衡水分值為12％。
不同性質(zhì)食品其等溫吸濕特性完全不同。水溶性物質(zhì)在相對濕度達到一定值之前，其試樣完全不吸濕或吸濕很少，如果相對濕度超過某一定值，則開始急劇吸濕；從理論上講，其吸濕進行到試樣完全溶解且水溶液的濃度和外界的相對濕度相平衡為止。圖3-21為糖、鹽等水溶性物質(zhì)的等溫吸濕曲線，這些食品在相對濕度70％或80％之前，水分含量并不增加，但超過某一限度，則急劇吸濕而潮解。圖3-22為幾種天然食品的等溫吸濕曲線，這些天然高分子物質(zhì)隨著濕度的增加而其水分也不斷地增加。粉末食品或固體食品一般由蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪及其他諸如砂糖、食鹽、谷氨酸鈉等組成，這些食品因其組織成分不同、各有不同的吸濕平衡特征。如奶粉、粉末肉汁等吸濕性強的食品，其低濕處的吸濕性較低，而高濕處的吸濕性則急劇增加。再如脫脂奶粉一度使其吸濕后再干燥制成的速溶奶粉，其吸濕性比原料奶粉的吸濕性小得多。
3．食品的臨界水分值
干燥食品究竟吸收多少水分才會使之質(zhì)量低劣呢？表3-11列出了幾種食品在20℃，90％RH條件下的飽和吸濕量及質(zhì)量低劣的極限吸濕量——臨界水分值。
由表可知：椒鹽餅干的水分含量超過5％時，則引起食品的物性變化，使椒鹽餅干失去其酥脆可口的風味。肉汁粉末其水分含量超過4％時，則出現(xiàn)固化潮解等現(xiàn)象。另外，如肉汁粉末、咖啡等易吸濕食品，即使吸收比較低的水分，包裝內(nèi)的粉粒也會黏結(jié)成塊而失去粉末特性，故確定其質(zhì)量低劣的臨界水分值較低。
干燥食品其臨界水分值與飽和吸濕量差別很大，這意味著這類食品極易吸濕使其含水量超過臨界水分值而失去原有物性并變質(zhì)。因此，必須采用阻氣、阻濕性高的包裝材料進行包裝，并可采用封入吸濕劑的防潮包裝方法。
1．環(huán)境中有哪些因素會對食品的品質(zhì)產(chǎn)生影響？
2．食品微生物在環(huán)境因素的影響下將如何變化？如何控制微生物的變化？
3．食品的品質(zhì)變化主要表現(xiàn)為哪些方面？如何控制品質(zhì)變化？
