食品包装与保鲜： O2减慢呼吸，包装材料防止食品变质

（一）食品防氧包装

1.真空包装

真空包装是把被包装食品装入气密性包装容器，在密封之前抽成真空，使密封后的容器达到预定真空度的一种包装方法。

（1）真空包装保质机理

低氧对需氧微生物有抑制作用，能减慢油脂氧化，抑制果蔬褐变，抑制果蔬、粮食、蛋的呼吸作用。

（2）真空包装制约因素或抽成真空缺陷

食品受压力易缩团；酥脆食品易碎，例如油炸土豆片；形状不规则食品表面会产生皱褶；尖角食品会刺破包装材料。

（3）食品真空包装容器

容器有金属罐、玻璃瓶、塑料复合膜。

2.充气包装

充气包装是一种在包装内充填一定比例的理想气体的包装方法。其目的主要是破坏微生物生存条件。

（1）充气包装保质机理

充气包装主要是O2、N2、CO2的作用。O2在保鲜上扮演很重要的角色。高浓度O2对于红色肌肉护色非常重要，但也有促进脂肪氧化的缺点。低浓度O2减慢有生命食品的呼吸，降低无生命食品的氧化。N2作为填充气体，其含量上升，O2等含量下降，从而形成抗氧化状态，抑制呼吸作用。另外，可以填充空间、防止挤压等。CO2具有抑制呼吸作用，其溶于水能产生弱酸，对油脂及碳水化合物有较强的吸附作用。

（2）充气包装使用特点

充气包装适用于怕压、易碎、尖角等食品。另外也适用于有特殊要求的某些食品。例如对于生肉、果蔬，主要采用高浓度O2或低浓度O2，O2特别重要；对于控制微生物，主要利用高浓度CO2；对于保持香气、防止脂肪氧化，主要应用N2。

（3）充气包装技术分类

对加工食品或没有生命的食品进行一次性充气，或一次性换气，相对比较简单。薄膜渗透内外O2和CO2浓度变化遵守费克—亨利定理。渗透速度=渗透系数×面积×气体压差／厚度。果蔬等有生命的食物的充气包装，因为呼吸作用，包装内气体浓度会变化。MAP气调包装（修饰气调包装）和CAP气调包装（控制气调包装）比较复杂。后者添加吸氧剂，吸收CO2，或CO2释放剂，或其他气体发生剂等。对于果蔬大多使用MAP，其呼吸比较弱，气体在一定时间基本保持稳定。果蔬也可以使用CAP，通过加一些辅助物质调节袋内气体浓度，使透气更合理，使袋内O2和CO2浓度变化基本等同于呼吸作用。

（4）充气包装的容器

容器一般是覆膜密封的塑料盒子、塑料杯子、复合塑料薄膜袋等。

3.脱氧包装

脱氧包装是在包装容器内添加脱氧剂，使包装内O2浓度下降，延长食品贮藏时间的方法。其不必在食品中加入脱氧剂，从而使食品更加安全。一般用于加工食品。主要有铁系脱氧剂、亚硫酸盐系脱氧剂、有机脱氧剂。

（1）低氧保质机理

低氧可以防止食品氧化，也可保持食品的香味和滋味，抑制霉菌和好氧细菌的危害。一般需要O2浓度＜0.1%，才有较好的保鲜效果。

（2）常用脱氧剂

①铁系脱氧剂：成分主要有铁粉、碱、盐、载体。1克铁，消耗300cm3氧。缺点：有氢产生，速度慢。

②亚硫酸盐系脱氧剂：主要是连二亚硫酸盐，加氢氧化钙、活性炭等。1克连二亚硫酸钠，消耗130cm3氧。缺点：虽快但能力不强，产生二氧化碳。

③葡萄糖氧化酶：用于蛋液、果汁等特定液体产品。

（3）脱氧剂的反应特性

①脱氧剂的脱氧速度：亚硫酸盐系脱氧剂1h内可以使O2浓度降低到1%；铁系脱氧剂要12～24h。

②脱氧剂反应速度与温湿度关系：温度高，湿度大，速度快。

③脱氧剂反应类型：自力反应型，本身有水，接触氧气就反应；水分依赖型，本身没有水，吸收水分后，再吸收氧气反应。

（4）脱氧剂使用技术要点

①食品包装对脱氧剂的要求：对人安全，不和被包装物反应，根据脱氧要求选择类型。

②使用的方法：采用透气小袋对脱氧剂进行包装（例如棉纸、滤纸、淋膜纸、无纺布、涂塑纤维），再添加于食品隔氧包装袋内。

③使用剂量：在计算量基础上，再加15%～20%的剂量。可以配合O2指示剂使用：粉红色，O2浓度低于0.1%；雪青色，O2浓度为0.1%～0.5%；蓝色，O2浓度大于0.5%。

④使用温度和湿度：在5～40℃，温度越高，脱氧越快，湿度越高，脱氧越快，但太湿不方便使用。

⑤包装材料和容器：脱氧对材料的隔氧性要求很高，另外吸氧后会产生负压，注意包装是否因为变形导致食品结构损坏、美感下降等。

⑥脱氧剂使用前的保藏：要严格隔绝O2，防止使用时已经失效。

⑦选择适合的脱氧剂：根据食品降氧时间要求，选择快速或慢速型脱氧剂。根据食品干燥程度，选择自发型脱氧剂或需要吸收食品水分后的脱氧剂。

（5）包装材料和设备

①高阻隔性材料：真空镀铝、聚酯、尼龙、聚偏二氯乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物的薄膜阻气性比较好，但黏合性差。大多采用复合材料。

②机械设备：真空包装机械主要有室式真空包装机（单室式、双室式）、带式真空包装机、旋转台式真空包装机（自动化好，可以和填充结合）、热成型真空包装机（自动化好，可以和制袋结合）、插管式真空包装机。充气包装机械主要有气体冲洗式设备（自动制袋机改装，氧气浓度高，在2%～5%）、真空补偿式设备（室式、插管式）。

（二）食品防潮包装

1.湿度对食品品质的影响

食品中的水分分为自由水和结合水。自由水容易流失，加热、干燥会除去食品中的自由水。结合水比较稳定。

（1）物理变化

失水或吸水会引起食品质构的变化。干燥或失水会引起蜜饯结晶，导致果蔬萎蔫，影响冷冻或加热杀菌的传热效率等。而吸水会导致蜜饯发烊、饼干软化等。

（2）化学变化

冰冻食品的失水导致空隙增加，促进油脂氧化，水分参与活体食物的机体代谢，失水会导致果蔬呼吸加强甚至褐变，活体鱼虾死亡，蛋白质分解等。而干制蔬菜吸水，会促进非酶褐变。

（3）生物变化

微生物滋生与水分关系很密切。根据水分活度（Aw），食品可以分三类：①Aw大于0.85的食品，微生物很容易生长，保质期在1周以内。②Aw在0.65～0.85的食品，有一定抑菌能力，保质期大概在1周至1月。③Aw小于0.65的食品，微生物基本不会危害食品。

2.包装食品的湿度变化原因

（1）包装材料的透湿性

这是影响密封包装内湿度变化的关键。一些加工食品如软罐头、茶叶等，都使用高阻透性包装材料，防止食品吸水变质，或者使用其来防止包装内食品湿制品或食品鲜品失水。果蔬类食品如果采用阻隔湿度很强的材料，会导致袋内出现冷凝水，从而启动腐烂，故其一般采用透湿包装。(www.xing528.com)

（2）包装材料两侧的水蒸气压差

这是水分转移的原始驱动力。

（3）环境温湿度变化

湿度是直接影响因子，温度是间接影响因子。升高温度，塑料等材料透湿率会上升，另外升高温度，空气可容纳的含湿量也会变高。

3.防潮包装设计

设计首先要考虑如何维持保证食品质量的临界水分。这首先需要了解该食品变质或保持最佳品质等的水分含量或Aw值，然后根据包装材料的透湿特性，选择合适的材料包装。

（1）包装对水蒸气的隔阻性

①防潮包装设计的基本参数。

基本参数主要有食品因素：食品含水量、食品质量、食品表面积、产品保质期。

包装材料因素：材料透湿度、材料厚度、包装面积、密封程度等。

环境因素：湿度差、环境温度。

防潮包装材料的透湿性可以根据费克定理测定。扩散速度=系数×面积×压差／厚度。测定方法：取面积为1m2的一定厚度薄膜或袋子，测定厚度，在40℃和相对湿度90%的条件下，薄膜一边放置无水氯化钙，24小时后测定吸水量。

②防潮包装设计步骤。

允许透过包装材料的水蒸气量：q=W（C2-C1）。其中W——被包装物质量（g），C2——被包装物允许的最大含水量（%），C1——被包装物的含水量（%）。

包装材料允许的透湿度：Qv=q／St。其中，S——包装材料的有效面积（m2），t——防潮包装的有效期（24h）。

确定实际条件下的透湿度：Qθ=DSΔpt／δ=RKθΔh。D——扩散系数，Δp——包装材料两边蒸气压差，δ——包装材料厚度（mm），R——特定条件的透湿度，Kθ——在温度θ时的温度影响系数，Δh——包装内外的湿度差（%）。

根据食品要求选择材料：R=W（C2-C1）／StKθΔh。

核算实际的防潮有效期：t=W（C2-C1）／S［R］StKθΔh，［R］是实际包装材料的R值，非理论值。

（2）内装吸潮剂的防潮包装设计

①防潮设计方法：设定渗入水分完全由吸潮剂吸附，计算确定封入吸潮剂的量：

W=SRKθΔht／（C2-C1）。

②吸潮剂使用方法及注意事项：本身透湿小，密封好的吸潮剂，尽量缩小包装；吸潮剂放在透湿好的小袋中；吸潮剂本身处于有效状态，如果吸潮剂已经吸水，可以通过烘箱或阳光暴晒，去水后使用；吸潮剂应无毒，无不良气味，并标明不能食用。

4.常用防潮包装材料的应用

常用防潮包装材料主要有金属、玻璃、陶瓷、复合薄膜、聚乙烯、聚丙烯、防潮玻璃纸等。防潮设计主要针对复合薄膜、塑料薄膜、防潮玻璃纸等。陶瓷因为密封相对较难，可能也需要防潮设计。对于密封的金属、玻璃，其对水分阻隔能力很强，所以不需要设计。但是如果密封不是很好，可能还是需要添加一定量的吸潮剂。

（三）食品隔光包装

光线照射对食品质量有一定影响，主要是紫外线会引起油脂氧化、花色苷褪色等问题，一般食品都希望隔绝光线照射，但是绿色蔬菜存在暗衰老现象，适当的弱光有一定的抑制衰老的作用。红外线、微波对食品品质影响不大，可用于加热食品，并对食品进行杀菌或脱水等。例如绿色蔬菜用绿色薄膜袋包装，牛肉用红色薄膜袋包装。

1.光照对食品的影响

紫外光会引起油脂的氧化酸败；使色素发生变化，产生变色；促进维生素降解，特别是维生素C和维生素B2；引起氨基酸和蛋白质变化。紫外线也会引起色氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸分解，特别是色氨酸对紫外线异常敏感。

2.光的渗透和能量

食品在吸收光线后其温度就会因受热而高于周围环境的温度。食品温度是否升高，取决于被包装食品的光线吸收能力、光照强度和热传导能力。

光照密度向食品内层渗透规律按照Lamber-Beer定律：Ix=Ii×eux。Ix——光线透入食品内部X深处的密度，Ii——光线照在食品表面的密度，eux中的u——特定成分的食品对特定波长的光波的吸收系数。

食品对光的吸收与光波的波长有关，短波光透入食品浅，长波光透入食品深。光如果不被食品吸收，对食品变质就没有影响。

在敞开的冻藏食品销售柜中，柜顶和柜壁的热辐射能力对冻藏食品表面质量的影响非常明显，在这种情况下要想保持低温必须耗费很多能量。

3.食品包装材料避光方法

（1）材料种类：塑料、玻璃、金属、纸张、陶瓷对光线的阻隔性差异极大。金属几乎隔绝一切光线，陶瓷有一定的隔绝光线作用，塑料、玻璃、纸张隔光性能相对较差。因此，常选用复合材料。

（2）材料厚度：厚度越大，隔光效果越好，如果使用金属，因为隔光极强，故与厚度几乎没有关系。其他材料可以通过选择包装厚度来达到需要的光照度。

（3）材料色泽和印刷装潢：在包装材料中加色，或印刷时将光线遮挡、吸收或反射，减少或避免光线直接照射食品。

（四）食品抑菌和隔菌包装

1.微生物对食品品质的影响

微生物是导致食品腐烂、发霉而失去食用价值甚至出现毒素的主要原因。当然也有乳酸菌和酵母菌等作为工业生产菌，产生发酵食品。但是乳酸菌对于鲜牛奶，酵母菌对于鲜果汁，都是腐败菌。

微生物对食品的污染分两种。①食品一次污染：在大自然环境中作为食品原料的动植物，本身带有微生物，这是微生物的一次污染，食品、环境、包装袋上都有微生物。②食品二次污染：食品原料从在自然界被采集到加工成食品，到最后被食用为止的过程中经受微生物的污染；食品包装对控制食品二次污染起主要的作用。

2.包装对微生物的作用

（1）包装材料的选用

①材料种类对隔离微生物起关键作用。金属、玻璃、塑料、陶瓷都能够很好阻隔微生物，只有纸类材料隔离微生物能力很差。一些隔菌很好的材料有时也会发生隔菌失败的情况，主要原因是密封问题。

②包装材料需要耐受食品侵蚀和环境因素破坏。例如密封黏合受到少量乙醇作用，出现层分离；铁罐受低pH作用生锈，导致渗漏；亲水塑料和玻璃纸受水分影响，隔绝性能下降；等等。

（2）包装小环境对微生物的影响

①O2和CO2：可能抑制一些菌也可能促进一些菌。低浓度O2包装抑制好氧菌，例如霉菌、酵母菌、好氧细菌都难以繁殖，但是会促进厌氧菌的生长繁殖，从而引起微生物种群的变化。高浓度CO2会抑制很多菌的生长繁殖。

②水分：包装产生冷凝水，会促进微生物生长。果蔬保鲜上普遍存在这一问题。

（3）包装污染会造成微生物变化

包装污染主要是包装材料引起。例如纸、塑料、玻璃等接触空气中的微生物。

3.包装隔菌的应用

包装具有隔菌和抑制某些菌的作用，但是不能完全抑制由微生物引发的食品腐败问题。常与其他方法结合使用。例如与加热杀菌结合使用，与低温冷藏冷冻结合使用等。