第15章 食品包装原理与方法(3)
3.微波灭菌工艺
（1）微波间歇辐照灭菌工艺：用脉冲式微波辐照食品灭菌可取得较理想的效果。脉冲式微波灭菌能在短时间内产生较强微波电场，间歇作用于食品而使食品升温，因其按时间积分平均值计其总能量不大，食品物料升温变化相对来说并不大，但瞬时强微波电场对食品物料的极化作用十分强烈，从而大大提高了灭菌效果。但高电场强度和高功率密度将对微波设备和被处理物料的耐击穿性提出更高要求，并需要精确控制辐照时间，这些要求将使微波设备成本有所提高。
（2）连续微波辐照工艺：一般采用较低场强、适当延长微波辐照时间的连续微波灭菌工艺。隧道式箱型微波设备的箱体内功率密度较低、能适合于连续微波灭菌工艺。在物料对温度及加热时间允许的前提下，适当延长辐照时间将有利于强化灭菌效果，同时也能使物料加热状态均衡，减少物料内外温差。用频率2450MHz、功率5kW的连续可调微波设备对复合膜包装的调味海带作灭菌处理，结果40s～2min大肠杆菌完全杀灭，而传统加热杀菌需蒸煮30min。连续微波灭菌工艺对袋装榨菜及包装月饼、面包、蛋糕等因二次污染的灭菌有较好的效果，可获得较长的贮存货架期。
（3）多次快速加热辐照和冷却杀菌工艺：该工艺能快速地改变微生物的生态环境温度，且多次实施微波辐照灭菌，从而避免被杀菌物料连续长时间处于高温状态，可有效保持食品的色、香、味和营养成分。该灭菌工艺适合于对热敏感的液体食品，如饮料、米酒的灭菌保鲜。
微波灭菌作为食品加工新技术应用于传统加工食品的保鲜工艺近年来得到较大的发展。如糕点类、豆制品、畜肉加工制品、鱼片干等经微波灭菌处理，可较好地保全食品原有风味特色，并有效延长货架保质期。由于微波灭菌保鲜食品其保鲜期长于冷冻食品，可高于0℃冷藏而无需低温冻藏，且食用时烹调快、能与家用微波炉配套使用，因此，食品微波灭菌技术将有更广的应用前景。
第三节 包装食品的品质变化及控制
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。
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，则反应非常显着，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着。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波长300nm以下的紫外线对色素分解的影响最为显着。
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。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，色泽变化显着；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。
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。