做和食品防腐变质的包装技术研究

食品防腐变质的包装技术研究

1. 食品的腐败与变质

微生物广泛分布于自然界，食品中不可避免的会受到一定类型和数量的微生物的污染，当环境条件适宜时，它们就会迅速生长繁殖，造成食品的腐败与变质，不仅降低了食品的营养和卫生质量，而且还可能危害人体的健康。

食品腐败变质（food spoilage），是指食品受到各种内外因素的影响，造成其原有化学性质或物理性质发生变化，降低或失去其营养价值和商品价值的过程。如鱼肉的腐臭、油脂的酸败、水果蔬菜的腐烂和粮食的霉变等。

食品的腐败变质原因较多，有物理因素、化学因素和生物性因素，如动、植物食品组织内酶的作用，昆虫、寄生虫以及微生物的污染等。其中由微生物污染所引起的食品腐败变质是最为重要和普遍的，故本章只讨论有关由微生物引起的食品腐败变质问题。

1.1微生物引起食品变质的基本条件

食品加工前的原料，总是带有一定数量的微生物；在加工过程中及加工后的成品，也不可避免地要接触环境中的微生物，因而食品中存在一定种类和数量的微生物。然而微生物污染食品后，能否导致食品的腐败变质，以及变质的程度和性质如何，是受多方面因素的影响。一般来说，食品发生腐败变质，与食品本身的性质、污染微生物的种类和数量以及食品所处的环境等因素有着密切的关系，而它们三者之间又是相互作用、相互影响的。

1.1.1食品的基质特性

⑴食品的营养成分

食品含有蛋白质、糖类、脂肪、无机盐、维生素和水分等丰富的营养成分，是微生物的良好培养基。因而微生物污染食品后很容易迅速生长繁殖造成食品的变质。但由于不同的食品中，上述各种成分的比例差异很大，而各种微生物分解各类营养物质的能力不同，这就导致了引起不同食品腐败的微生物类群也不同，如肉、鱼等富含蛋白质的食品，容易受到对蛋白质分解能力很强的变形杆菌、青霉等微生物的污染而发生腐败；米饭等含糖类较高的食品，易受到曲霉属、根霉属、乳酸菌、啤酒酵母等对碳水化合物分解能力强的微生物的污染而变质；而脂肪含量较高的食品，易受到黄曲霉和假单孢杆菌等分解脂肪能力很强的微生物的污染而发生酸败变质。

⑵ 食品的氢离子浓度

各种食品都具有一定的氢离子浓度。根据食品pH值范围的特点，可将食品划分为两大类：酸性食品和非酸性食品。一般规定pH值在4．5以上者，属于非酸性食品；pH值在4.5以下者为酸性食品。例如动物食品的pH值一般在5～7之间，蔬菜pH值在5～6之间，它们一般为非酸性食品；水果的pH值在2～5之间，一般为酸性食品。

各类微生物都有其最适宜的pH范围，食品中氢离子浓度可影响菌体细胞膜上电荷的性质。当微生物细胞膜上的电荷性质受到食品氢离子浓度的影响而改变后，微生物对某些物质的吸收机制会发生改变，从而影响细胞正常物质代谢活动和酶的作用，因此食品pH值高低是制约微生物生长，影响食品腐败变质的重要因素之一。

大多数细菌最适生长的pH值是7.0左右，酵母菌和霉菌生长的pH值范围较宽，因而非酸性食品适合于大多数细菌及酵母菌、霉菌的生长；细菌生长下限一般在4．5左右，pH值3.3～4.0以下时只有个别耐酸细菌，如乳杆菌属尚能生长，故酸性食品的腐败变质主要是酵母和霉菌的生长。

另外，食品的pH值也会因微生物的生长繁殖而发生改变，当微生物生长在含糖与蛋白质的食品基质中，微生物首先分解糖产酸使食品的pH值下降；当糖不足时，蛋白质被分解，pH值又回升。由于微生物的活动，使食品基质的pH值发生很大变化，当酸或碱积累到一定量时，反过来又会抑制微生物的继续活动。

⑶ 食品的水分

水分是微生物生命活动的必要条件，微生物细胞组成不可缺少水，细胞内所进行的各种生物化学反应，均以水分为溶媒。在缺水的环境中，微生物的新陈代谢发生障碍，甚至死亡。但各类微生物生长繁殖所要求的水分含量不同，因此，食品中的水分含量决定了生长微生物的种类。一般来说，含水分较多的食品，细菌容易繁殖；含水分少的食品，霉菌和酵母菌则容易繁殖。

食品中水分以游离水和结合水两种形式存在。微生物在食品上生长繁殖，能利用的水是游离水，因而微生物在食品中的生长繁殖所需水不是取决于总含水量（%），而是取决于水分活度（Aw，也称水活性）。因为一部分水是与蛋白质、碳水化合物及一些可溶性物质，如氨基酸、糖、盐等结合，这种结合水对微生物是无用的。因而通常使用水分活度来表示食品中可被微生物利用的水。

水分活度（Aw）是指食品在密闭容器内的水蒸汽压(P)与纯水蒸汽压(P0)之比，即Aw=P/P0 。纯水的Aw=1；无水食品的Aw=0，由此可见，食品的Aw值在之间。表1给出了不同微生物类群生长的最低Aw值范围，从表中可以看出，食品的Aw值在O.60以下，则认为微生物不能生长。一般认为食品Aw值在O.64以下，是食品安全贮藏的防霉含水量。

表 食品中主要微生物类群生长的最低Aw值范围

微生物类群 最低Aw值以1立方米正方体箱子为例范围 微生物类群 最低Aw值

大多数细菌 0.99～0.90 嗜盐性细菌 0.75

大多数酵母菌 0.94～0.88 耐高渗酵母 0.60

大多数霉菌 0.94～0.73 干性霉菌 0.65

新鲜的食品原料，例如鱼、肉、水果、蔬菜等含有较多的水分，Aw值一般在O.98～0.99，适合多数微生物的生长，如果不及时加以处理，很容易发生腐败变质。为了如激光、氙灯等防止食品变质，最常用的办法，就是要降低食品的含水量，使Aw值降低至O．70以下，这样可以较长期地进行保存。许多研究报道，Aw值在O.80～O.85之间的食品，一般只能保存几天；Aw值在O.72左右的食品，可以保存2至3个月；如果Aw在0.65以下，则可保存1至3年。

在实际中，为了方便也常用含水量百分率来表示食品的含水量，并以此作为控制微生物生长的一项衡量指标。例如为了达到保藏目的，奶粉含水量应在8% 以下，大米含水量应在13% 左右，豆类在15% 以下，脱水蔬菜在14～20% 之间。这些物质含水量百分率虽然不同，但其Aw值约在0.70以下。

⑷ 食品的渗透压

渗透压与微生物的生命活动有一定的关系。如将微生物置于低渗溶液中，菌体吸收水分发生膨胀，甚至破裂；若置于高渗溶液中，菌我们视察到抗冲击强度增加13%体则发生脱水，甚至死亡。一般来讲，微生物在低渗透压的食品中有一定的抵抗力，较易生长，而在高渗食品中，微生物常因脱水而死亡。当然不同微生物种类对渗透压的耐受能力大不相同。

绝大多数细菌不能在较高渗透压的食品中生长，只有少数种能在高渗环境中生长，如盐杆菌属（Haloba图3 PLA打印线条及打印成型图cterium)中的一些种，在20～30%的食盐浓度的食品中能够生活；肠膜明串珠菌能耐高浓度糖。而酵母菌和霉菌一般能耐受较高的渗透压，如异常汉逊氏酵母（Hansenula anomala)、鲁氏糖酵母（Saccharomyces rouxii)、膜毕赤氏酵母（Pichia membranafaciens）等能耐受高糖，常引起糖浆、果酱、果汁等高糖食品的变质。霉菌中比较突出的代表是灰绿曲霉（Aspergillus glaucus)、青霉属、芽枝霉属等。

食盐和糖是形成不同渗透压的主要物质。在食品中加人不同量的糖或盐，可以形成不同的渗透压。所加的糖或盐越多，则浓度越高，渗透压越大，食品的Aw值就越小。通常为了防止食品腐败变质，常用盐腌和糖渍方法来较长时间地保存食品。 (待续)