食品包装学第五章.docx
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食品包装学第五章
第五章食品包装原理与方法
第一节环境因素对食品品质的影响
食品的品质包括食品的色、香、味和营养价值,应具有的形态及应达到的卫生指标。
食品是一种品质最易受环境因素影响而变质的商品。
食品从加工出厂到消费的整个流通环节是复杂多变的,它要受到生物性和化学性污染,受到流通中出现的各种环境因素的影响,主要有光、氧、水分和温度。
一、光对食品品质的影响
(一)催化作用
引发并加速食品中营养成分的分解,造成食品的腐变反应。
光的催化作用对食品成分的不良效果主要有
1、促使食品中油脂的氧化反应而发生氧化性酸败,如油条―――异臭
2、使食品中的色素发生化学变化而变色,使植物性食品中的绿及肉类食品中的红色发暗或变成褐色。
如叶绿素见光易分解,叶绿素染色塑料,辣椒的色素变化。
3、引起光敏感性维生素,如VB(褐变、异臭、挥发逸散)、VC的分解破坏,并将和其他物质发生不良的化学反应。
有研究表明,VB2随PH值上升,其分解破坏速度加快。
主要是紫外线。
表5-1VB2在不同PH溶液中人工光照30min后残留率
pH
VB2残留(%)
4.0
42
4.6
40
5.6
46
6.6
35
7.6
20
4、紫外线引起食品中蛋白质的变性。
(二)光使食品品质变化的原因
光具有很高的能量,食品中对光敏感的成分(色素、VB、VC)在光照下迅速的吸收并转换光能为化学能,从而激发食品内部发生变质的化学反应。
食品对光能吸收量愈多,转移传递愈深,食品变质愈快愈严重。
(三)包装能够阻止光线的入侵
光线在包装材料和食品中的传播和透入的光密度分布规律可以用图5-3表示P116。
由图可知:
包装材料可吸收部分光线,从而减弱光波射入食品的强度,甚至可以吸收全部光波,阻挡光波进入食品内。
因此,选用不同成分、不同厚度的包装材料,可以达到不同程度的遮光效果。
图5-4是几种食品软包装材料透光率的比较曲线。
由图可知,不同包装材料其透光率不同,且在不同的波长范围内也有不同的透光率。
大部分紫外光可被包装材料有效阻挡,而可见光大部分透过包装材料。
同一种材料其内部结构不同时透光率不同。
此外,材料的厚度对其遮光性能有影响,材料越厚,透光率越小,遮光性能也好。
图5-5是三种不同玻璃透光率比较曲线,说明同种材料不同着色处理产生不同的遮光效果。
对食品进行包装时,可根据食品的吸光特性来选择一种适宜的材料来包装。
选择一种对食品敏感的光波具有良好遮光效果的材料作为该食品的包装材料。
如火腿肠怕光,可以将包材染成棕色,可有效避免光对食品品质的影响。
提高材料遮光性的手段有:
玻璃:
着色剂。
氧化钡、氧化锑―――黄
碳和硫化合物―――琥珀色
塑料包材―――形形色色的颜色
与遮光层复合。
复膜PE/Al/PE等。
二、氧对食品品质的影响
(一)影响
1、大气中的氧能使食品中的油脂发生氧化,其产生的过氧化物,不但使食品失去食用价值而且会发生异臭,产生有毒物质。
2、使食品中的维生素和多种氨基酸失去营养价值。
3、使食品的氧化褐变反应加速。
4、使色素氧化褪色或变成褐色。
(二)影响食品氧化速度的因素
1、氧分压增加,氧化速度加快
2、接触面积增加,氧化速度加快
3、食品氧化所处的温度和时间
(三)氧气对新鲜水果的作用
一定数量的氧是必须的。
因水果在储运过程中仍进行呼吸,故需要一定数量的氧,以维持正常的新陈代谢,放出二氧化碳和水,并消耗一部分营养。
三、湿度对食品品质的影响
(一)影响
1、生物方面:
促使微生物的繁殖,助长油脂氧化分解,促使褐变反应和色素氧化。
2、物理方面:
食品受潮易于结晶;失去水分干结硬化或结块,有的食品因吸湿而失去脆性和香味(饼干)。
(二)原因
微生物繁殖需要一定水分;水溶液增加了接触面积,导致反应速度增大。
(三)食品含水量的表示方法―――水分活度Aw
Aw=P/P0
P0---一定温度下纯水的水蒸汽压力
P-----某种物质的水溶液的蒸汽压力
水分活度的概念用于食品时,可以把食品看作水中溶解很多物质的溶液。
由于P 食品根据Aw的值不同,可以分为3类 Aw>0.85湿食品如果汁、饮料 Aw=0.6-0.85中等含水量食品,如水果 Aw<0.6干食品,例如饼干 (四)降低水分影响的方法 Aw越低,食品受水的影响越小,吸水性上升,对环境湿度的敏感性越高。 通常情况下,食品的Aw值越大,细菌等微生物繁殖的越迅速,因此降低食品的水分活度通常能延长食品的保质期。 1、食品本身: 干制、淹制、甜制―――降低水分活度 2、包装手段: 防潮包装 四、温度对食品品质的影响 (一)生物方面 一定温度下,Aw恒定,温度每升高10℃,其腐变反应速度将加快4-6倍。 对策: 食品冷藏,流通中的低温防护。 (二)非生物 温度升高,食品软化(如奶油),温度高到一定程度,破坏食品内部组织结构,如蛋白质变形等,维生素的分解破坏。 食品失去原有形态。 温度降低,冻结,食品失去物态和外形,内部组织破坏。 如巧克力的运输中要避免温度变化无偿,否则出现霜斑。 五、微生物对食品品质的影响 微生物无处不在,是我们生活中的重要组成部分,如我们熟知的大肠菌群。 大部分微生物是无毒的(致病菌如副溶血性弧菌等除外),但繁殖量超过一定限度,会引起食品腐败变质。 食品加工后大部分是有菌的,通常含义的无菌仅仅是商业无菌而已。 真正无菌的食品只限于蒸馏酒、无菌包装食品等。 关于微生物的种类参见课本P119-123。 光、氧、水分、温度的影响是相辅相成的。 采取有效手段避免或减缓这种有害影响,延长贮存期,是包装科学需要研究的主要课题。 第二节包装食品与微生物 一、环境因素对食品微生物的影响 影响微生物生长繁殖的环境因素主要有: 水分、温度、氧气和PH。 (一)水分 水分是微生物繁殖的必要条件,水分的增加使微生物活性增高。 这可以用水分活度来说明。 一些微生物开始繁殖的最低水分活度如图5-9所示,P124。 不同种类的微生物其繁殖所需要的水分活度最低限不同。 有的只能在Aw比较高的环境中繁殖,有的水分活度极低比较干燥的环境中生存。 (二)温度 (三)氧气 (四)PH 二、包装食品的微生物变化 (一)因包装发生的环境变化对食品微生物的影响 (二)包装食品可能引起微生物的二次污染 三、包装食品的微生物控制 (一)加热杀菌 (二)低温贮存 (三)辐照防腐 (四)微波杀菌 优点: 适当延长微波辐照时间将有利于强化灭菌效果均衡,减少物料的内外温差。 缺点;要求物料具有较高的耐热性. 适用;袋装的榨菜;包装月饼、面包、蛋糕。 第三节包装食品的品质变化及其控制 一、包装食品的褐变、变色、及其控制 食品的色泽是我们接触食品的第一感觉,它的好坏决定了消费者对食品的喜爱与否,比如说;发白的馒头(可能用硫熏蒸): 金黄色的花生油(可能加入了色拉油)粉红色的香肠(加入了亚硝酸钠俗称硝) 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。 而褐变是食品最主要的变色反应。 (一)食品的主要褐变及变色 食品的褐变包括食品加工或贮存时,食品或原料失去原有色泽而发褐或发暗。 褐变反应有三类: 食品成分由酶促氧化而引起的酶促性褐变: 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的酸败而褐变。 1、典型的酶促性褐变 反应过程: 苯酚类+醌类一褐变 如: 苹果、香蕉等果蔬受伤去皮后,其组织与氧气接触时所引起的褐变。 反应是在多酚氧化酶、过氧化酶的作用下酚类物质氧化成醌类,并使其聚合而着色。 措施: 加工过程: 加热使酶失活(水果罐头的水果并没有褐变的主要原因),降低PH值,或使用亚硫酸盐来处理,可抑制酶促性褐变。 包装: 真空或充气包装 2、典型的非酶促性褐变有氨基、羰基反应和焦糖反应 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,后者由于褐变而呈现暗色和产生异臭。 在导致褐变的食品成分中有还原性的糖类、油脂、酚及抗坏血酸较为严重,尤其是还原性糖类的褐变,如果与游离的氨基酸共存,则反应非常显著,它是美拉德反应。 (二)影响褐变的主要因素 主要有光、氧、水分、温度、pH、金属离子 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(波长300nm以下)的作用更显著。 如下图所示。 图5-18、5-19。 色素的不同其分解褪色性能也有很大的差别。 如图5-20所示。 措施: 虽然玻璃和塑料包装材料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。 所以选择的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须条件。 如: 色素类: 类胡萝L素、肌红蛋白、血红色素、酮类、花色素 水果中的单宁成分、维生素C、油脂,还原糖的氧化都可以使食品褐变、变色或褪色。 引进风味的降低,檄量营养成分的破坏。 图5-21表示透氧率不同的包装材料对包装咸牛肉色泽的影响。 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 (1)褐变是在一定的水分条件下发生的。 参予多酚氧化酶的酶促褐变的水分活度为0.4以上;非酶促性褐变的水分活度在0.25以上。 反应速度随水分活度的上升而加快, 当为0.55-0.90的中等水分中反应最快 若水分含量再增加.反应速度因为基质浓度的稀释而下降。 (2)水分对色素稳定性的影响因色素性质不同而有较大差异。 如: A类胡萝卜素在活体上非常稳定,但干燥后暴露在空气中就非常不稳定 B叶绿素和花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 4、温度 温度越高,变色反应越快。 特别是干燥食品吸湿后的褐变或褪色,与环境的温度关系密切。 如: 氨基——羰基反应引起的非酶促性褐变。 温度提高是10℃,其褐变速度增高2~5倍。 高温能破坏色素和维生素类物质而使风味降低。 5、PH值 褐变反应一般在pH3左右最慢,PH升高,褐变反应加快。 如: 叶绿素和氨苯随pH下降,分子中镁离子和氢离子换位,叶绿素变为黄绿色脱镁叶绿素。 6、金属离子 Cu、Fe、Ni、Mn等金属离子对色素分解起促进作用。 如橘子汁中的叶黄素,只要有I~2mL/L的铜、铁离子就能促进色素的分解。 (三)控制包装食品褐变变色的方法 尽管褐变的因素很多,但只要控制其中的主要几个方面,就可以很好的控制食品褐 变。 1、隔氧包装 在常温下,氧气的存在能促进褐变反应,为了降低褐变反应的速度必须尽可能的去除氧气,为达到这一目的,采取的措施有以下三种。 (1)采用软塑料包装,隔氧包装应选用高阻氧材料为主要阻隔层的复合包装材料。 (2)采用真空包装和充气包装 (3)为了去除包装内部的微量氧,在包装中封入脱氧剂。 2、避光包装 一般情况下,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,主要能阻挡紫外线对食品的影响。 如,能阻挡400nm以下的包装材料,适用于油脂食品的包装。 用在含有类胡萝卜素及花色素上也有效。 但在可见光的作用下,也能分解色素,可对包装材料着色,阻挡了光线对食品品质的影响,通过丰富多彩的图案装潢设计,增加食品的陈列效果和广告促销作用。 图5-22说明了各种颜色的光阻隔性包装材料对色素稳定性的影响。 3、防潮包装 (l)对于一定水分含量的食品(如半带馅的点心等糕点食品),由于脱水而发生变色包装材料的作用是保持其原有水分。 (2)干燥食品会因吸湿而增大食品中的水分而变色。 包装材料要保持食品干燥而使色素呈稳定状态。 二、包装食品的香味变化及其控制 香味或滋味是评判一种食品优劣的重要指标。 要弄清食品香味的变化,首先要弄 清食品产生异味的原因。 (一)包装食品产生异味的主要因素及控制 1、食品所固有的芳香物 一般受人们的欢迎,使用保香性较好的材料。 2、食品化学性变化产生的异臭 因油脂、色素、碳水化合物等食品成分的氧化或褐变产生的异味,采取的措施有三种: 隔氧、调气、遮光 3由食品微生物或酵素作用产生的异臭味。 加热杀菌、低温贮藏、调节气体介质、加入杀菌剂 4、包装材料本身的异臭成分 控制包装材料的质量,控制包装过程的过热分解 (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性和透气性引起的食品的异味变化 氧气的渗入: 杀菌不彻底 2、塑料包装材料的气味渗透性 比较的三种方法 (1)香精渗透性的比较 它是用塑料薄膜把香精包装后,用人体器官功能判断气味的残留情况。 知: PE及Ny薄膜对香精的渗透性大,而PET、PC薄膜则小. (2)各种塑料复合膜小袋装入挥发性物质的蒸气后,用气象色谱法跟踪测定其残留物质得到的结果。 如图5-25,P143 (3)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 根据渗透性物质的性质与塑料薄膜间的亲和性,其渗透的难易也有变化。 如;PE和PP等疏水性薄膜容易渗透酯类疏水性分子;尼龙PA等亲水性薄膜渗透乙醇等亲水性物质而不易渗透酯类疏水性物质。 图5-26表示了BOPP/PE、Ny/PE复合薄膜对具有乙基的乙醇和特丁基的乙酸乙酯的渗透性比较结果。 由图可知,酯分子虽然大,但易透过BOPP薄膜,而对Ny来说,亲水性的乙醇渗透速度较快。 应用: 风味食品选择包装材料时应考虑挥发成分的性质,来决定是否采用亲水性薄膜。 且温湿度对挥发性物质的渗透性有较大的影响,可采用阻湿性好的材料。 3、异臭的侵入和香味的逸散 食品贮存的环境有异臭源,如仓库、货车或冷库 食品原料的蛋白质、蔗糖等强极性分子易吸附环境气氛中的异臭分子。 例: 食品原料放在乙醇、甲乙基酮、乙酸乙酯、苯蒸气中,测量吸附量,发现: 不论那一种食品原料,其吸附量的大小顺序为: 乙醇>甲乙基酮>乙酸乙酯>苯 例: 用同一种挥发性物质进行比较,蛋白质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。 三、包装食品的油脂氧化及其控制 食品中大多含有油脂成分,油脂不仅能改善食品的风味,而且在营养上其单位质量能提供更多的热量,对人体的发育和生理机能也起着重要作用。 油脂一旦氧化生成的过氧化物POV对人体有一定的毒性。 (一)油脂的氧化方式 1自动氧化 在常温下空气中的氧化现象,在低温的条件下也会缓慢进行。 2热氧化 饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸在空气中与氧接触的状态下加热所产生的氧化现象。 生成有较强毒性的羰基化合物和聚合物。 3酶促氧化 几种酶对氧化起催化作用。 油脂的氧化与油脂的种类、光、氧、水分、温度、金属离子及放射线等因素有着密切关系。 (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的氧化,其中紫外线的影响最大,包装食品主要受到橱窗和商店内部荧光灯产生的紫外线照射. 实验证明: 500nm以下的光线对氧化的影响最大。 措施: 做好采用红褐色或彩铝箔等作为富含油脂食品的包装材料。 (2)氧气 影响因素: 氧分压、接触面积、油脂的稳定性 图5-28显示了氧浓度与亚油酸乳浊液氧化速度的关系,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。 a)水分 如果水分活度增高,则相当于增加了接触面积,会使氧化反应速度加快,而一定的化合水对维持食品性状是必须的,所以必须保持食品适当的水分。 b)温度 油脂的氧化速度随温度的升高而加快,低温贮藏能明显降低食品中油脂的氧化。 四、包装食品的物性变化 包装食品的物性变化主要是因水分变化引起的。 脱湿过程: 在干燥的空气中,食品失去水分,发生裂变和破碎现象。 吸湿过程: 发生潮解和固化现象。 (一)食品的脱湿 只有保持食品含有一定的水分,食品才有较好的风味和质量,如蔬菜鱼肉的等生鲜食品,其水分含量在70--90%,失去水分,蔬菜会枯萎,肉质会变硬。 图5-30显示了蛋糕的水分蒸发率与商品价值的关系。 pagel47 (二)食品的吸湿 1、平衡含水量 2、吸湿等温曲线 测定不同温度下食品的乎衡相对湿度。 方法: 把干燥食品暴露在一设定的温度、一定湿度气氛的钟形罩内,经几小时的放置后称重,即可获得一组不同湿度条件下的平衡含水量数值,绘制成曲线即为该食品在这设定温度的吸湿等温曲线。 图5-31是马铃薯的等温吸湿曲线。 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,如果相对湿度阅过某一定值,则开始急剧吸湿。 如: 糖的等温吸湿曲线,在相对湿度70—80%之前,水分含量并不增加,但超过一定的限度,则急剧吸湿而潮解。 如图5-32。 粉末食品或固体食品因其组织成分不同,各有不同的吸湿平衡特征。 如奶粉、粉末肉汁等吸水性强的食品,其低湿处的吸水性低.而高湿处的吸水性则急剧增加。 例: 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能使之质量低劣呢? 临界水分值给出了影响质量低劣的极限吸湿量。 表5-20所示。 举例椒盐饼干、奶粉等的临界水分。 干燥食品其临界水分值与饱和吸湿量相差很大,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。
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