一、包装食品的褐变及其控制
食品的色泽不仅给人以美感和消费倾向性，也是食用者心理上的一种营养素；食品所具有的色泽好坏，已成为食品品质的一个重要方面。事实上，食品色泽的变化往往伴随着食品内部维生素、氨基酸、油脂等营养成分及香味的变化。因此，食品包装必须有效地控制其色泽的变化。
（一）食品的主要褐变及变色
食品褐变包括食品加工或贮存时，食品或原料失去原有色泽而变褐或发暗。图3-9表示几种产生褐变的食品成分及其反应机理。
褐变反应有三类：食品成分由酶促氧化引起的酶促性褐变，非酶促性氧化或脱水反应引起的非酶促性褐变，油脂因酶和非酶促性氧化引起酸败而褐变。在导致褐变的食品成分中，以具有还原性的糖类、油脂、酚及抗坏血酸等较为严重，尤其是还原糖引起的褐变，如果与游离的氨基酸共存，则反应非常显著，即所谓美拉德反应。典型的非酶褐变有氨基、羰基反应和焦糖反应等，从影响食品质量的角度来分析，氨基、羰基反应又可分为基本上无氧也能进行的加热褐变和在有氧条件下发生的氧化褐变；前者在食品加工过程中赋予食品以令人满意的色香味，后者因褐变而呈暗色和产生异臭。典型的酶促褐变如苹果、香蕉及茄子、山药等果蔬受伤去皮之后，其组织与氧接触引起的褐变。酶促性褐变需有酚类、氧化酶和氧等基质，因此，加热使酶失活，降低pH值，或使用亚硫酸盐等可抑制酶促褐变；真空或充气包装也能有效减缓褐变反应。
食品的变色主要是食品中原有颜色在光、氧、水分、温度、pH值、金属离子等因素影响下的褪色和色泽变化。
（二）影响食品褐变的因素
影响食品褐变的因素主要有光、氧、水分、温度、pH值、金属离子等。
1．光
光线对包装食品的变色和褪色有明显的促进作用，特别是紫外线的作用更显著。天然色素中叶绿素和类胡萝卜素是一种在光线照射下较易分解的色素。图3-10和图3-11表示了光的波长对胡萝卜素和叶绿素分解的影响。由图可知，波长300nm以下的紫外线对色素分解的影响最为显著。
玻璃和塑料包装材料虽能阻挡大部分的紫外线，但所透过的光线也会使食品变色和褪色，缩短食品保质期。为减少光线对食品色泽的影响，选择的包装材料必须能阻挡使色素分解的光波。
2．氧气
氧是氧化褐变和色素氧化的必需条件。色素是容易氧化的，类胡萝卜素、肌红蛋白、血红色素、醌类、花色素等都是易氧化的天然色素。苯酚化合物，如苹果、梨、香蕉中含有绿原酸、白花色等单宁成分，还原酮类中的Vc、氨基还原酮类，羰基化合物中的油脂、还原糖等物质，易氧化而引起食品的褐变、变色或褪色，随之而来的是风味降低、维生素等微量营养成分的破坏。因此，包装食品对氧化的控制是至关重要的保质措施。图3-12表示透氧性不同的各种塑料薄膜包装咸味牛肉，其贮藏温度对牛肉色泽的影响。显然包装材料的透氧率越高，温度越高，色素的分解越快。
3．水分
褐变是在一定水分条件下发生的，一般认为：多酚氧化酶的酶促褐变是在水分活度Aw=0.4以上，非酶褐变Aw在0.25以上，反应速度随Aw上升而加快；在Aw=0.55～0.90的中等水分中反应最快。若水分含水量再增加时，其基质浓度被稀释而不易引起反应。水分对色素稳定性的影响因色素性质不同而有较大差异，类胡萝卜素在活体上非常稳定，但在干燥后暴露在空气中就非常不稳定；叶绿素、花色素等色素在干燥状态下非常稳定，但在水分达6％～8％以上时，就明显地迅速分解，尤其在光氧存在条件下很快褪色。
4．温度
温度会影响食品的变色，温度越高，变色反应越快。干燥食品吸湿就会褐变或褪色，这种反应与环境温度关系密切；由氨基—羰基反应引发的非酶促褐变，温度提高10℃其褐变速度提高2～5倍。高温会使食品失去原有的色泽，如干菜、绿茶、海带等含有叶绿素、类胡萝卜素的食品，高温能破坏其色素和维生素类物质而使风味降低。因此，若长期贮存食品，应注意环境温度的影响。
5．pH值
褐变反应一般在pH=3左右最慢，pH值越高，褐变反应越快。从中等水分到高水分的食品中，pH值对色素的稳定性影响很大。叶绿素随pH值下降，分子中Mg2+和H+离子换位，变为黄褐色脱镁叶绿素，色泽变化显著；花色素类和蒽醌类色素的稳定性受pH值的影响各异；红色素在pH为5.5～6.0以上时易变成青紫色，檀色素、青色素等在pH=4左右时变成不溶性而不能使用，故包装食品的色泽保护应考虑pH值的影响。
6．金属离子
一般地，Cu、Fe、Ni、Mn等金属离子对色素分解起促进作用，如番茄中的胭脂红，橘子汁中的叶黄素等类胡萝卜素只要有1～2ppm（1ppm=10-6）的铜、铁离子就能促进色素氧化。
（三）控制包装食品褐变变色的方法
食品变色是食品变质中最明显的一项，尽管褐变变色的因素很多，但通过适当的包装技术手段可有效地加以控制。
1．隔氧包装
在常温下，氧化褐变反应速度比加热褐变反应速度快得多，对易褐变食品必须进行隔氧包装。对于诸如浓缩肉汤和调味液汁类风味食品，即使包装内有少量的残留氧，也能引起褐变变色，降低食品的风味和品质。
真空包装和充气包装是常用的隔氧包装，要完全除去包装内部的氧、特别是吸附在食品上的微量氧是困难的，必须在包装中封入脱氧剂，用以吸除包装内的残留氧，并可吸除包装食品在贮运过程中透过包装材料的微量氧，这样处理可长期地保持包装内部的低氧状态，有效防止食品氧化褐变。目前大部分食品采用软塑包装材料，隔氧包装应选用高阻氧的如PET、PA、PVDC、AL箔等为主要阻隔层的复合包装材料。
2．避光包装
利用包装材料对一定波长范围内光波的阻隔性，防止光线对包装食品的影响；选用的包装材料既不失内装食品的可视性，又能阻挡紫外线等对食品的影响。例如，能阻挡400nm以下光的包装材料，适用于油脂食品包装，用在含有类胡萝卜素及花色素类的食品也有效。然而，对于一般色素，可见光也会加速光变质，对长时间暴露在光照下的食品，可对包装材料着色或印刷红、橙、黄褐色等色彩，这样虽部分丧失了包装的可视性，但能有效地阻挡光线对食品品质的影响，而且通过丰富多彩的图案装潢设计，可增加食品的陈列效果和广告促销作用。现代食品包装，也采用阻光阻氧阻气兼容的高阻隔包装材料，如铝箔、金属罐等防止光、氧对食品的联合影响，大大延长食品保质期。
3．防潮包装
水分对食品色泽的影响包括两方面含意：其一是对一定水分（20％～30％）的食品，如带馅的点心等糕点食品，由于脱温而发生变色。其二是干燥食品会因吸湿增大食品中的水分而变色。前者防止变色的方法是采用适当的包装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处于稳定状态，采用阻湿防潮性能较好的包装材料或采用防潮包装方法，能较好地控制因水分变化引发的褐变变色。
二、包装食品的香味变化及其控制
在食品的感观指标中，香味或滋味是评判一种食品优劣的重要指标，因此，控制食品的香味变化也是食品包装所要研究和解决的一大课题。
（一）包装食品产生异味的主要因素及控制
包装食品的香味变化主要是由于包装及内部食品的变质因素产生的异味所造成，追溯风味变化的起因是非常复杂的问题，图3-13形象地示出了风味变化及主要因素。
1．食品所固有的芳香物
食品主要成分或在加工过程中产生的挥发性成分，一般是人们较为欢迎的香味，这种香味成分应用保香性较好的包装材料来包装，尽可能减少透过包装的逸散。
2．食品化学性变化产生的异臭
包装食品贮运过程中因油脂、色素、碳水化合物等食品成分的氧化或褐变反应而产生的异味会导致食品风味的下降。这种食品氧化、褐变是由残留在包装内部或透过包装材料的氧所引起，故对易氧化褐变食品应采用高阻隔性，特别是阻氧性较好的包装材料进行包装，还可采用控制气氛包装、遮光包装来控制氧化和褐变的产生。
3．由食品微生物或酶作用产生的异臭味
这种因素可以根据食品的性质状态选择加热杀菌、低温贮藏、调节气体介质、加入添加剂等各种适当的食品质量保全技术和包装方法来加以抑制和避免。
4．包装材料本身的异臭成分
这是引起食品风味变化的一个严重问题，特别是塑料及其复合包装材料的异味。应严格控制直接接触食品的包装材料质量，并控制包装操作过程中可能产生的塑料包装材料过热分解所产生的异味异臭污染食品。图3-14说明了食品在加工流通过程中产生异味的主要途径，这些因素可通过严格的质量管理及流通贮运过程中严格的防范措施来避免和减缓。
（二）塑料包装材料的渗透性引起的异味变化
1．塑料包装材料的透氧、透气性引发的食品异味变化
塑料包装材料都具有不同程度的渗透各种气体的性能，包装食品后能使食品香味不逸散，但由于氧气的渗入，会引起食品氧化、褐变等而产生异味；同时，对没有经过杀菌处理或杀菌不彻底的包装食品，也会因微生物和酶的作用而产生异臭或风味变化。这是塑料与玻璃和金属包装材料相比的一大缺陷。为防止因材料透氧所引起的食品风味变化，应选用新型高阻气性复合包装材料，并采用各种食品质量保全新技术。
2．塑料包装材料的气味渗透性
不同塑料薄膜对挥发生芳香物的渗透性有很大差异。从保护食品质量和风味角度考虑，包装材料对挥发性物质的渗透性也是至关重要的。
有关各种塑料薄膜对挥发性物质渗透性试验数据很多，但由于所用薄膜、挥发性物质的种类和状态不同，且测定方法及测定结果的表示方法也有差异，故很难进行同一的比较。表3-7为塑料薄膜对各种香精的渗透性比较（用塑料薄膜把香精包装后，用人体器官功能判断气味残留情况而得到）：PE及Ny薄膜对香气的渗透性很大，而PET、PC薄膜则小些。图3-15表示了各种塑料复合薄膜小袋装入挥发性物质的蒸汽后，用气象色谱法跟踪测定其残留物质得到的结果；表3-8列出了用各种塑料小袋封入乙醇，用重量测定法测定的乙醇渗透速度；由图、表结果可知：PC、PET、EVA、PVDC等薄膜对挥发性物质有较高的阻隔性，保香性较好。
根据渗透性物质的性质与塑料薄膜间的亲和性不同，其渗透的难易程度也有变化。PE和PP等疏水性薄膜容易渗透酯类疏水性分子；尼龙PA等亲水性薄膜易渗透乙醇等亲水性物质而不易透过酯类等疏水性物质。
由此可知，风味食品选择包装材料时应考虑挥发成分的性质，来决定可否选用亲水性薄膜如Ny等。由于环境温湿度对挥发性物质的渗透性有较大的影响，对亲水性物质的渗透性影响尤为显著，因此，为防止温湿度带来的不利影响，可采用PVDC、PE等多层复合薄膜来包装含一定水分的风味食品。
3．异臭的侵入和香味的逸散
包装食品受环境异臭的影响，也是由薄膜对挥发性物质的渗透性这一因素所造成。若食品贮存环境有异臭源，或者把包装食品存放在有异臭的仓库、货车或冷库等场所，常常由于异臭成分的侵入及香味的逸散而导致食品风味下降。这种事件经常发生却不被人们所重视，因而目前关于这方面的实验研究报告也很少。
食品中的蛋白质、脂肪等强极性分子易吸附环境气氛中的异臭分子。如果把白蛋白、酪蛋白、土豆淀粉、蔗糖等食品原材料分别放在乙醇、甲乙基酮、乙酸乙酯、苯等蒸汽中，观察上述原材料对挥发性物质的吸附量时会发现，不论哪一种食品原料，其吸附量的大小顺序为：乙醇＞甲乙基酮＞乙酸乙酯＞苯。如果用同一种挥发性物质进行比较时，白蛋白和淀粉易吸附挥发性物质，而蔗糖对任何一种挥发性物质的吸附性都不大。
因食品的性质及异臭的种类和性质不同，用塑料包装材料包装食品时对食品的异臭污染也有很大差异，在选用包装材料和技术方法时应加以关注。
三、包装食品的油脂氧化及其控制
现代加工食品构成中大多含有油脂成分，油脂不仅能改善食品的风味，且在营养上其单位重量能提供更多的热量，对人体发育和生理机能也起着重要作用。油脂一旦氧化变质会发生异臭，不仅失去食用价值，而且其氧化生成物——过氧化物（用POV表示）对人体有一定的毒害。
（一）油脂的氧化方式
根据氧化的条件和机理可分为三类。
1.自动氧化
这是油脂常温下放置在空气中的氧化现象，其中的不饱和脂质在环境条件（光、水分、金属离子）作用下的一个连锁复杂的反应过程，从而使油脂分解生成有害的氧化生成物。自动氧化在低温环境中也会缓慢慢进行。
2．热氧化
油脂在与空气中氧接触状态下加热所产生的氧化现象，此时明显产生有较强毒性的羰基化合物和聚合物，且不饱和脂肪酸和饱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）、镰刀霉（Fusarium）和酒曲霉（Rhizopus）的各属的酶促作用，促进食品中的饱和及不饱和脂肪酸氧化。
油脂氧化与油脂种类，及光、氧、水分、温度金属离子及放射线等因素密切相关。
（二）油脂类食品变质的影响因素及控制方法
1．光线
光能明显地促进油脂氧化，其中紫外线的影响最大。对于包装食品，直接暴露在阳光下的机会是很少的，主要受到橱窗和商店内部荧光灯产生的紫外线照射。表3-9表示了光波波长和油脂氧化的关系，500nm以下的光线对氧化的影响极大，为防止包装食品因透明薄膜引发的光氧化，最好采用红褐色薄膜或者采用铝箔等作为富含油脂食品的包装材料。
因荧光灯照射引起的包装食品氧化，即使其过氧化值较低，也会使食品产生特有异味，并使香味降低。因此，对光氧化敏感的食品，必须采用避光包装材料和包装方法。近年来，铝箔及其复合包装材料的大量采用，使光线对食品氧化的作用减少，但为了提高包装食品的透视性以便吸引消费者，大部分食品依然采用透明性包装，故光线对食品氧化变质的影响一直存在；解决这个问题的方法只能局部或大部地牺牲包装食品的可视性，采用装潢印刷、制成完全避光的包装材料来保全光氧化敏感食品的风味和品质。
食品中油脂氧化与氧分压密切相关，图3-17表示了氧浓度与亚油酸乳油液氧化速度的关系，当O2降至2％以下时，氧化速度明显下降，故油脂食品常采用真空或充气包装。
食品油脂氧化还与接触面积和油脂稳定性有关，若食品中油脂稳定性差则极易氧化变质，这时可采用封入脱氧剂的包装方法，使包装内的氧浓度降低到0.1％以下。对添油小麦粉的过氧化值（POV）、总羰基值（COV）与耗氧量的关系研究表明（图3-18）：含油脂量15％的小麦粉15g包装在10cm×15cm的薄膜袋中，包装的容差空间为160mL，其中氧占油脂量的2.06％，在60℃暗处保存，当耗氧量相当于油脂的0.1％时，POV值为60meq/kg，COV值为28meq/kg，发生明显的氧化变质。
食品中的水分以游离水和化合水两种形式存在。干燥食品中化合水的存在对保护食品质量稳定非常重要，过度干燥并失去了化合水的食品，其氧化速度很快；水分的增加又会助长水分解而使游离脂肪酸增加，并且会使霉菌和脂肪氧化酶增多，故应尽可能保持食品的较低水分活度。水分对油脂氧化的影响是复杂的，对油脂食品的包装，一般以严格控制其透湿度为保质措施，即不论包装外部的湿度如何变化，采用的包装材料必须使包装内部的相对湿度保持稳定。
油脂的氧化速度随温度的升高而加快，低温贮藏能明显减缓食品中油脂的氧化。
四、包装食品的物性变化
包装食品的物性变化主要因水分变化所引发，无论是生鲜食品还是加工食品，都存在着食品本身失水趋于干燥的脱湿过程或吸收空气中水分的吸湿过程。食品的脱湿或吸湿，其物性就会发生变化，干燥时发生裂变和破碎现象，吸湿时发生潮解和固化现象，两者都会引起食品的品质风味下降，直至失去商品价值。
（一）食品的脱湿
一般食品含有一定水分，只有在保持食品一定水分条件下，食品才有较好的风味和口感。蔬菜、鱼肉等生鲜食品，其含水量一般在70％～90％，贮存过程中因水分的蒸发，蔬菜会枯萎、肉质变硬，其组织结构劣变；加工食品中，中等含水食品也会因水分散失而使其品质劣变。
（二）食品的吸湿
1．平衡相对湿度
每一种食品各有其平衡相对湿度，即在既定温度下食品在周围大气中既不失去水分又不吸收水分的平衡相对湿度。若环境湿度低于这个平衡相对湿度，食品就会进一步散失水分而干燥，若高于这个湿度，则食品会从环境气氛中吸收水分。
2．吸湿等温曲线
测定不同温度下食品的平衡相对湿度，可获得一组食品的吸湿等温曲线，方法是把干燥食品露置在一设定温度、不同湿度气氛的钟形罩内，经几小时露置后称重，即可获得一组不同湿度条件下的平衡含水量数据，绘制成曲线即为该食品在这设定温度的吸湿等温曲线。如图3-20所示的土豆吸湿等温线，在20℃和40％RH时，土豆的平衡水分值为12％。
不同性质食品其等温吸湿特性完全不同。水溶性物质在相对湿度达到一定值之前，其试样完全不吸湿或吸湿很少，如果相对湿度超过某一定值，则开始急剧吸湿；从理论上讲，其吸湿进行到试样完全溶解且水溶液的浓度和外界的相对湿度相平衡为止。图3-21为糖、盐等水溶性物质的等温吸湿曲线，这些食品在相对湿度70％或80％之前，水分含量并不增加，但超过某一限度，则急剧吸湿而潮解。图3-22为几种天然食品的等温吸湿曲线，这些天然高分子物质随着湿度的增加而其水分也不断地增加。粉末食品或固体食品一般由蛋白质、碳水化合物、脂肪及其他诸如砂糖、食盐、谷氨酸钠等组成，这些食品因其组织成分不同、各有不同的吸湿平衡特征。如奶粉、粉末肉汁等吸湿性强的食品，其低湿处的吸湿性较低，而高湿处的吸湿性则急剧增加。再如脱脂奶粉一度使其吸湿后再干燥制成的速溶奶粉，其吸湿性比原料奶粉的吸湿性小得多。
3．食品的临界水分值
干燥食品究竟吸收多少水分才会使之质量低劣呢？表3-11列出了几种食品在20℃，90％RH条件下的饱和吸湿量及质量低劣的极限吸湿量——临界水分值。
由表可知：椒盐饼干的水分含量超过5％时，则引起食品的物性变化，使椒盐饼干失去其酥脆可口的风味。肉汁粉末其水分含量超过4％时，则出现固化潮解等现象。另外，如肉汁粉末、咖啡等易吸湿食品，即使吸收比较低的水分，包装内的粉粒也会黏结成块而失去粉末特性，故确定其质量低劣的临界水分值较低。
干燥食品其临界水分值与饱和吸湿量差别很大，这意味着这类食品极易吸湿使其含水量超过临界水分值而失去原有物性并变质。因此，必须采用阻气、阻湿性高的包装材料进行包装，并可采用封入吸湿剂的防潮包装方法。
1．环境中有哪些因素会对食品的品质产生影响？
2．食品微生物在环境因素的影响下将如何变化？如何控制微生物的变化？
3．食品的品质变化主要表现为哪些方面？如何控制品质变化？
