食品包装原理及方法.ppt

第五章 食品包装原理和方法,食品污染及变质 环境因素对食品品质的影响 包装食品与微生物 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,食 品 的 品 质,色 香 味,营 养 价 值,形态 重量,卫 生 指 标,食品质量影响因素 一、原料生产及加工过程的因素 生物性、化学性及其他（农残、毒气等） 二、流通过程环境因素 光、氧、水分、温度、微生物,食品的变质是指食品失去价值的质变。而不是外观视觉和触觉上的变化和破坏，即不能仅凭色、香、味的变化去辨别，更重要的是看其内在品质有无不良变化 食品包装作用： 保护食品的形态和内在品质,第一节 食品污染及变质,一、生物性污染及变质 （一）因素： 微生物（细菌、霉菌、酵母菌、病毒等）、寄生虫、虫卵 （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 食品不符合卫生甚至有毒,二、化学污染及变质 （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,（三） 主要污染物 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 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,四、其他污染及变质 （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）,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等,（二）光污染及变质 概念： 光对食品的过量辐射使食品（或植物类食品）的生存、发育、成长、贮藏保质造成不良的影响的现象 种类： 可见光污染、红外光污染、紫外光污染,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）,（三） 放射性污染与危害 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,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,1. 维生素的光分解,维生素对光照（尤其的紫外线）很敏感,维生素B2 在不同的pH溶液中用人工光照30min后的存留率,从表中可知，维生素B2 的分解程度随pH的升高而增加，当VB2和VC共存时，VC可抑制VB2的分解，而VC则因与VB2共存而容易分解,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 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 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BeerLamber定律：,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,（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 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,包装材料可吸收部分甚至全部的入射光波，减弱或阻挡光线射入食品内,不同波长的光在食品中的传播和透入规律,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,问题 怎样解决包装食品的可视性要求和光对食品品质的影响问题？,？,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 氧使油脂氧化产生异臭和有毒物质 氧使维生素和氨基酸失去营养价值 氧使色素发生褐变 氧使微生物易生长繁殖造成食品腐败,（二）影响氧化作用程度的因素,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,（二）湿度对食品品质的影响 与食品的A w 有关，当A w，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,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（46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 包装食品的加热杀菌和低温贮存,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,主要产毒霉菌及毒素种类,（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的微生物 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， A w 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-1090 之间： 嗜冷性细菌（0以下）； 嗜温性细菌055； 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。 2030时细菌增殖最快,嗜冷细菌的繁殖与温度的关系图,温度对培养40小时后的肉腐败细菌繁殖的影响,初始细菌水平,表面每平方米细菌数,细菌数,温度/,时间/h,（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。,细菌繁殖速度随氧分压的增大而急速增高,（四） PH值,适合微生物繁殖的PH值范围为111： 细菌 3.59.5 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，微生物繁殖的PH 值下限：细菌为4.0 5.0 ；乳酸菌更低一些为3.3 4.0；霉菌和酵母为1.63.2 适当控制食品PH值，也能控制微生物的生长和繁殖。,三、包装食品的微生物变化,（一） 包装引起内部微生物的变化 防止外来细菌的污染，引起内部气氛环境的变化（包装内部的微生物的数量的变化）,需氧菌,厌氧菌,CO2,O2,包装,（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的微生物 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、包装食品的加热杀菌和低温贮存,绝大多数的微生物在2040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： 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）,高温杀菌温度与时间的关系： 一般罐头食品在115左右进行6090min的杀菌处理； 普通蒸煮袋采用115120杀菌2040min； 高温蒸煮袋采用121135杀菌820min； 生产上常采用最低标准温度进行加热杀菌,3） 高温短时杀菌（HTST）和超高温杀菌（ 135150 ） 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（） 100 105 110 115 120 时间（min） 360 100 36 10 4,？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1212030min？,3. 加热杀菌温度与时间的关系,温度时间。但同样有效的不同的杀菌时间和温度组合对食品的损害作用相差很大 对牛奶的杀菌： 10030min、11610min、1271min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： 881min、10012s、1212s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,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 ： 能降低嗜热、嗜温性细菌的增殖速度 方法： 低温和真空并用（大部分厌氧菌在23已停止繁殖） 冰温贮藏02（无氧低温环境贮藏） 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,低温环境能明显地减缓腐败变质反应速度, 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（1040GY）后进行低温贮存，可延长26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 -1 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,问题：食品冻结为什么能控制微生物的生长繁殖？,？,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,防腐机理：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 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 方法： 采用在食品冻结状态下辐照；在真空或惰性气氛下辐照；添加其他添加剂（如抗坏血酸）,已用于包装或食品的表面处理、浅层液体食品杀菌以及食品厂的环境灭菌,冷杀菌,不同波长放射能的杀菌作用,辐照防腐的问题是： 食品安全和费用,（四） 微波防腐,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,由图可知，一定的温度条件下，微波灭菌比常规的加热灭菌缩短了细菌致死时间；在相同的条件下，微波灭菌致死温度比常规灭菌温度低,第四节 包装食品质量变化及其控制,包装食品的褐变、变色及控制 包装食品的香味变化及控制 包装食品的油脂氧化及控制 包装食品的物性变化及控制,一、 包装食品的褐变、变色及其控制 （一） 食品的主要褐变及变色,1.食品的褐变 ）褐变反应及其机理 褐变食品在加工或贮存时，食品或食品原料失去原有颜色而变褐或发暗的现象 如豆酱、酱油、面包、咖啡等在加热过程中逐渐着色，使其色香味俱佳，但若与空气接触，则色泽逐渐变暗且产生异臭。天然果汁若加热过度也发生褐变而变味,）褐变形式 酶促褐变多酚氧化酶，过氧化酶；（需有酚类、氧、氧化酶同时存在） 非酶促褐变（由氧化和脱水作用引起） 酸败褐变（油脂因酶和非酶的氧化作用引起） 加热无氧褐变会赋于食品以令人满意的色香味，氧化褐变使食品呈喑色并产生异臭,2. 食品的变色 指食品中原有颜色在受到热、光、氧、水分、pH值、金属离子等因素影响下的褪色和色泽变化,变色,Mg2+,Na+,H2O,pH,氧,热,光,（二）影响褐变和变色的因素,1. 水分 酶促褐变A w0.4；非酶褐变A w0.25。A w 褐变 在0.550.90中等水分中反应最快 2. 温度 温度 褐变反应 如非酶褐变10，变质程度25倍,3. 氧气 氧气 褐变 色素氧化变色 易因氧的存在而发生褐变、变色物质： 1）色素（如类胡萝卜素、肌红蛋白、血红蛋白、醌类、花色素等） 2）单宁成分（绿原酸、白花色等） 3）维生素C、氨基还原酮类 4）油脂、还原糖,从图可知：包装材料的透氧率越高，温度越高，色素的分解越快,4. 光线 光线对变色和褐变有明显的促进作用，紫外线作用更显著 天然色素中，叶绿素和类胡萝卜素是最易受光线影响的色素 为减少光线对食品色泽的影响，应采用避光包装,从图中可知，波长在300nm以下的紫外线对色素的影响最为显著,5. PH值 褐变在PH3左右最慢。而P H，褐变。不同色素的PH值对其色调和稳定性的变化各异。因此在选择色料时必须同时考虑食品的PH值 6. 金属离子 一般说Cu、Fe、Ni、Mn等金属离子对色素的分解起促进作用。如叶黄素、胭脂红在Cu、Fe等离子存在时分解加剧 7. 添加剂、微生物、酶,（三）控制包装食品褐变变色的方法,1. 控制氧化褐变的方法 隔氧包装： 真空包装、充气包装、脱氧包装 包装材料要采用高阻氧材料如PET、PA、PVDC、AL箔等 2. 控制光引起食品变色方法 避光包装： 采用着色的光阻隔性材料来包装食品或通过适当的印刷装潢来阻挡光对食品的影响,各种颜色的光阻隔性包装材料对辣椒色素稳定性的影响,控制水分引起食品褐变变色的方法 水分引起的变色有两种： 1） 含水食品（2030%）因脱湿而变色； 2）干燥食品（含水量很低）因吸湿而变色 防潮包装：采用防潮包装能较好地控制脱湿和吸湿现象 问题：褐变与变色对食品品质而言，那个影响更大？,？,三、 包装食品的香味变化及其控制,香味是评价一种食品的优劣的重要的感观指标,包装食品的风味变化,（一）包装食品产生异味的主要原因及控制 1. 食品所固有的芳香物逸散 控制方法：采用保香性好的包装材料 2. 食品化学性变化产生异味： 因油脂、色素、碳水化合物、蛋白质等的氧化褐变引起 控制方法：可采用高阻隔性材料包装、控制气氛包装或避光包装来 3. 包装材料本身的异臭成分： 控制方法：提高直接接触食品的包装材料的质量以及避免包装材料的过热分解,可通过质量管理和相应的防范措施来避免或减缓异味的产生,（二） 控制食品香气变化的措施,1.加强质量管理（原料质量、辅料质量及包装材料的质量） 2. 合理选择包装材料和包装技术 PC、PET、EVA、PVDC、 EVAL等塑料薄膜以及玻璃、 金属对挥发性物质都有较高的阻隔性，阻异味保香性 3. 选择合适的贮存环境,结论 风味食品应选择具有保香性能的包装材料且要考虑挥发性成分的性质 因环境温湿度对亲水性挥发性物质的透过性有较大的影响，为防止温湿度带来的不利影响，应采用阻湿性很好的PVDC、PE等复合材料包装含水的风味食品,三、包装食品的油脂氧化及其控制,（一） 油脂的氧化,自动氧化产生有害物质过氧化物；主要是不饱和脂肪酸被氧化 热氧化有氧状态，加热引起，产生有较强毒性的羰基化合物和聚合物。不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸共同被氧化 3. 酶促氧化脂肪氧化酶使不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸产生氧化,（二）影响油脂类食品变质的因素及控制方法,1.光线： 光能明显促进油脂的氧化，尤其是紫外光（300400nm）和可见光（450nm）,使用各种波长光照射玉米油和棉籽油以后的过氧化物值,奶油奶酪在低温保存时受荧光灯照射的影响（过氧化物值mmolkg-1）,从表中可知，在光照下奶油奶酪会迅速氧化，但使用蛋白的奶油奶酪可抑制光氧化,可采用着色薄膜或铝箔包装油脂食品,因荧光灯照射引起的包装食品氧化，即使其过氧化值较低，也会促使包装食品产生特有的异味，并使香