食品货架寿命及安全的预期评估

食品货架寿命及安全的预期评估所有食品在贮藏期间都会发生不同程度的变质，其中包括物理变化、化学变化及生物变化引发的变质。

环境中的冷、热、光、辐射、氧气、水分、酶、微生物、存放时间等都对食品质量有负面影响。

未来食品储藏的发展方向之一就是尽可能少的加工、尽可能少的添加剂及采用环保的包装获取感官性能良好、营养价值高、健康、方便和货架寿命长的食品。

第一节食品在贮藏期间的化学变化食品在加工与贮藏期间发生的化学变化可以分为需宜变化与不需宜变化。

需宜的变化包括：（1）色泽、风味和质构等产品感官性质的变化。

感官性质的变化是由复杂化学变化引起的，如脂质氧化、美拉德反应、焦糖化反应及酶催化反应等。

（2）食品配料功能性质的改进。

如淀粉的糊化与化学改性等。

（3）对食品中酶的控制。

如加热变性等。

（4）消化性能与营养性能的改善及抗营养剂的失效。

不需宜的变化包括：（1）色泽、风味和质构的下降。

如瞬时超高温杀菌牛乳中产生的蒸煮味。

（2）配料功能性质的下降。

如淀粉的老化。

（3）营养价值的下降与有毒物质的产生。

加热使一些维生素如VC、VB1、VB6含量下降。

下面就食品在贮藏期间发生的化学变化分类进行简要的介绍。

一、食品贮藏期间蛋白质的变化1．动物蛋白质的变化动物蛋白质主要存在于畜、禽、鱼、蛋、乳及它们的加工食品中，可分为肉类蛋白质、卵蛋白质和乳蛋白质三类。

肉类蛋白质按其在动物组织中的分布状况又分为肌浆蛋白、肌原纤维蛋白和肉基质蛋白。

肌浆蛋白呈液态，存在于肌肉纤维中，性质极不稳定，易于变性。

肌原纤维蛋白主要包括肌球蛋白质和肌动蛋白质，其与肉类储藏中硬度变化有密切联系，而且对肉类加工、肉类的持水性和粘结性变化起着控制作用，尤其是肌球蛋白质对储藏肉类的持水性和粘结性的影响更为明显。

当肌球蛋白质处于游离状态时，在pH7.0、30℃的条件下即开始发生变性。

肉基质蛋白主要由胶元和弹性蛋白等组成，对保持肉类原有硬度有关系。

卵蛋白质在储藏中的主要变化是浓厚清蛋白变稀，使水样化蛋白储量增多，同时增强清蛋白的发泡性能。

乳蛋白主要有酪蛋白和乳清蛋白。

乳蛋白在产品加工和储藏中常常需要加热灭菌、冷冻、浓缩和喷雾干燥等处理，对乳蛋白的稳定性产生不同程度的影响。

酪蛋白对热处理比较稳定，乳清蛋白加热处理容易变性，并产生臭味。

鲜乳冻藏因水分形成冰晶，破坏乳脂肪的乳化，使乳脂肪与乳蛋白分离，并降低乳蛋白的溶解性能。

乳制品（如炼乳、乳粉等）经长时间高温加热或长期储藏，因乳蛋白中的赖氨酸与乳清中的乳糖发生羰氨反应而使产品出现褐变现象。

2．植物蛋白质的变化食品中植物蛋白质主要分布于粮食和油料作物的种子。

作物的种子中水分含量低，处于干燥状态，酶的活性受到抑制，其蛋白质的性质较动物蛋白质稳定。

植物蛋白质的变化一般是在常温长期储藏中的变性，以及人工干燥和冷藏储藏时发生的变性。

植物蛋白质变性是由于蛋白质分子的缔合所引起的，其特点是溶解度降低，水溶性氮的含量显著减少，而且随着环境温度的升高和储藏期的延长而变性加剧。

人工干燥所引起的植物蛋白质变性对大豆加工食品等的溶解性有重要影响。

采取低温（40℃以下）干燥可以防止植物蛋白质的变性，保持产品较好的溶解度。

二、食品贮藏期间糖类的1．单糖和双糖的变化单糖和双糖的吸湿性和晶析性质对某些高糖量食品的安全储藏有重要影响。

另外，糖类中的还原糖因有还原性基团，容易与食品中的氨基化合物发生羰氨反应而降低食品质量。

羰氨反应是引起食品外观颜色褐变的重要原因之一，同时随着反应的进行，使食品营养成分含量降低，并且产生异味。

因此在储藏中应该根据反应机理和影响因素对羰氨反应加以控制以保证食品的质量。

2．多糖的变化多糖的变化主要包括淀粉的老化和果胶的水解。

淀粉老化以后淀粉糊的粘性降低，食用感觉发硬，滋味变劣消化率下降。

淀粉老化受温度、水分含量、酸度等多种因素的影响。

可以通过在淀粉类食品中加入碱性膨松剂、乳化剂，或将食品保持在室温以上温度，或采取80℃以上高温将食品含水量干燥至10%以下，或采取-45℃的低温冷冻等来防止淀粉类食品的老化。

果胶是由半乳糖醛酸缩合而成的多糖，主要分布于植物细胞壁之间的中胶层部位，与纤维素结合成为原果胶，起着粘结细胞和保持植物性鲜活食品肉质硬脆特性的作用。

但当原果胶发生酶促水解后则使植物鲜活食品的组织细胞解缔，肉质变得绵软，食用质量和贮存性大大降低。

所以在储藏中通常采用低温控制原果胶水解以保持食品的硬脆品质。

三、食品贮藏期间脂质的变化脂肪广泛存在于食品中，在贮藏期间往往由于脂肪氧化酸败而造成食品的变质。

脂肪氧化酸败的明显特点就是产生一种难闻的哈喇气味。

脂肪氧化酸败是游离脂肪酸氧化、分解的结果。

在这一过程中，首先是脂肪水解产生游离的脂肪酸，而游离的脂肪酸特别是不饱和的游离脂肪酸，受到空气中氧的氧化生成过氧化物，然后这种性质不稳定的过氧化物又分解成醛、酮和低分子脂肪酸等，使食品带有哈喇气味。

脂肪氧化酸败不仅使食品的风味变劣，营养价值降低，而且产生的醛、酮化合物有害于人体健康。

脂肪氧化酸败中生成的氢过氧化物性质活泼，它不仅能分解还能聚合，由于这种氢过氧化物的聚合使脂肪的黏度增加，从而影响了油脂的食用价值。

另外，由于这种氢过氧化物的存在还能使食品中其它的游离脂肪酸连续不断地形成过氧化物，因此脂肪氧化酸败是一个自动氧化的过程。

促使脂肪氧化酸败的因素有温度、光线、氧、水分、金属离子（铁、铜）以及食品中的酶等。

因此采取低温、避光、隔绝空气、降低水分、减少与铁、铜等金属的接触都可以起到延缓脂肪氧化酸败的作用。

另外，食品中添加维生素E等天然抗氧化剂也可以延缓脂肪氧化酸败。

四、食品贮藏期间微量营养成分的变化1．矿物质矿物质又称为无机盐，由阳离子和阴离子组成。

在储藏过程中，食品的阳离子和阴离子常随着环境条件的变化而改变其存在状态，从而对食品质量产生不良影响。

首先，金属离子能促进自动氧化过程，使食品质量变劣。

如食品脂肪的自动氧化酸败、维生素的氧化分解等都因金属的存在而加速其氧化变质，降低食品的营养价值与风味。

其次，无机盐离子与食品中其他成分反应能阻碍人体对无机盐的吸收和利用。

例如，谷物及其加工食品中含有植酸能与钙、镁、锌、磷、铁等结成不溶性盐类；金属离子与蛋白质结合的产物不能被人体吸收利用，从而影响了食品无机盐的营养价值等。

最后，无机盐离子与食品成分反应生成有害物质。

由于食品加工和储藏中常加入一些添加剂以增进食品的风味品质和耐储性能，这样便增加了食品的外来成分，使无机盐与食品成分之间的反应变得更为复杂，有可能产生某些有害人体健康的物质。

此外，蔬菜中含有较多的硝酸盐，在肉类加工食品中添加发色剂（硝酸盐、亚硝酸盐），食品中的硝酸盐在储藏过程中如果为腐败细菌还原，则会变成亚硝酸盐，而亚硝酸盐是一种有毒害的无机盐。

食品杀菌剂过氧化氢与甘氨酸反应，以及漂白剂亚硫酸氢钠与虾类食品中的三甲胺氧化物反应，均能生成有毒的甲醛。

2．维生素食品中维生素有脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。

脂溶性维生素D、K，性质较稳定。

但在高温、碱性、还原剂和光的影响下，维生素K也可以氧化分解而失去生理活性。

维生素A在食品中包括A原（胡萝卜素）和视黄醇。

视黄醇易随着脂肪氧化酸败而自动氧化分解。

胡萝卜素的氧化受光的影响较大，特别是在光敏物质存在下，容易氧化分解而使食品缓慢褪色。

维生素E又称生育酚，是一种还原性很强的天然抗氧化剂。

金属铁离子能使维生素E氧化。

总之，脂溶性维生素常存在于食品的脂肪中，并容易因脂肪氧化酸败而氧化分解，使其含量明显降低。

水溶性维生素包括B族和C族维生素两大类。

虽然都是水溶性的，但化学性质和稳定性却差异很大。

在储藏中，水溶性维生素受到pH、温度、水分活度、氧、酶、光以及储藏时间等因素的影响而发生分解，使其含量大大降低。

B族维生素中的维生素PP（烟酸）性质最为稳定，一般不会被光、热、氧所破坏。

而维生素B1、B2稳定性差，容易发生分解。

C族维生素中的维生素P的稳定性远高于维生素C，但其属于黄酮类物质，常随着pH值的变化而改变颜色，从而影响食品质量。

维生素C又称抗坏血酸，还原性很强，性质很不稳定，容易发生氧化而失去生理活性。

五、食品贮藏期间色素的变化食品的颜色是由各种色素构成的，其中有动植物固有的天然色素，也有在食品加工过程中因酶、热的作用而产生的色素，另外还有添加的食用色素等。

1．动物色素的变化家畜肉、禽肉以及某些红色的鱼肉中都存在肌红素和残留血液中的血红素。

肌红素与血红素化学性质相似，与氧结合能形成氧合肌红素，呈鲜红色。

所以新鲜的肉多呈鲜红色或紫红色，但当肉的新鲜度降低后，因氧化形成羟基肌红蛋白或羟基血红蛋白呈暗红色或暗褐色。

为防止肉的变色，一般在肉品加工过程中加入硝酸钠，利用硝酸钠生成的一氧化氮与肌红素结合生成稳定的鲜红色亚硝基肌红蛋白而保持肉制品颜色。

2．植物色素的变化植物色素主要有叶绿素、类胡萝卜素和花青素等。

叶绿素在碱性条件下较稳定，在酸性条件下易分解，且耐热性弱，加热则分解生成黑褐色的植物黑质（脱镁叶绿素），绿色蔬菜经炒煮或腌制后会发生这种变色现象。

如果在植物食品中增加适量的碳酸氢钠，使pH值在7.0~8.5之间，就可以生成比较稳定的叶绿酸钠盐，使产品仍保持鲜绿色。

另外，叶绿素在低温或干燥状态时性质也较稳定，所以低温贮藏的鲜菜或脱水蔬菜能保持较好的鲜绿色。

类胡萝卜素呈黄色、橙色和红色等，广泛分布在蔬菜水果中。

富含类胡萝卜素的果蔬经过加热处理仍能保持其原有色泽，但光线和氧却能引起类胡萝卜素的氧化褪色，因此在贮藏中应尽量避免光线照射。

3．褐变褐变是食品中比较普遍的一种变色现象。

褐变不仅影响食品的颜色，而且降低食品的营养和滋味。

根据褐变原因不同可分为酶促褐变和非酶促褐变。

酶促褐变是由氧化酶对食品中的多酚类物质氧化聚合而引起的褐色变化。

酶促褐变主要发生在水果、蔬菜当中。

酶和空气中的氧是食品发生褐变的主要条件，目前控制食品褐变的方法有：高温加热破坏酶，以亚硫酸盐、抗坏血酸溶液浸泡以抑制酶的活性，或以清水、食盐水浸泡和真空充氮包装等隔绝空气中的氧等，都能防止褐变。

非酶促褐变与酶无关，主要是由食品中的糖分、蛋白质、氨基酸等发生的化学变化引起的。

美拉德反应和焦糖化反应是造成非酶褐变的两个主要化学反应。

美拉德反应是食品中蛋白质或氨基酸的氨基与还原糖的羰基相互作用发生的，最后生成暗褐色的类黑质。

促进美拉德反应的因素有水分、温度、氧、pH值、光线以及金属离子。

因此调节食品的水分、降低贮藏温度、利用亚硫酸盐等，都能防止美拉德反应引起的褐变。

焦糖化反应是食品中的糖分在高温（150~200℃）条件下发生分解和聚合，最后生成具有黏稠性的黑褐色焦糖。

在食品贮藏中不容易出现焦糖化反应。

六、食品贮藏期间风味的变化食品的香气成分是指能刺激人们嗅觉器官的低沸点的芳香成分，食品的滋味成分则是指能刺激人们味觉器官的呈味化学成分。