食品保質(zhì)期主要影響因素與預(yù)測模型——食品保質(zhì)期與包裝阻隔性關(guān)系系列之一

1、食品保質(zhì)期定義及主要影響因素
       國標(biāo)預(yù)包裝食品標(biāo)簽通則（GB 7718-2011）定義：食品保質(zhì)期是指預(yù)包裝食品在標(biāo)簽指明的貯存條件下，保持品質(zhì)的期限。是生產(chǎn)者經(jīng)過科學(xué)驗證后確定并通過標(biāo)簽、標(biāo)示等方式提供給消費(fèi)者的最佳食用期限, 是消費(fèi)者選購食品的一個重要衡量指標(biāo)。保質(zhì)期在國外一般稱為貨架期或貨架壽命。
      描述預(yù)包裝食品是否安全的還有保存期，也稱有效期。保質(zhì)期是最佳食用期，保存期是推薦的最后食用日期，二者容易混淆，但GB 7718-2011標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)取消了GB 7718-2004 中"保存期"的概念。所以，從法律意思上講，是否超過保質(zhì)期，是判斷食品危害責(zé)任的主要依據(jù)。

     食品保質(zhì)期取決于食品的性質(zhì)、包裝與儲藏環(huán)境。影響食品保質(zhì)期的主要因素如下圖所示：

2、 食品品質(zhì)變化主要因素

2.1 食品變質(zhì)的主要因素
       食品變質(zhì)會造成感官接受性、營養(yǎng)價值和食用安全性的降低，保質(zhì)期實質(zhì)就是食品品質(zhì)達(dá)到變質(zhì)臨界值的儲藏時間，所以保質(zhì)期是通過研究食品的變質(zhì)來確定的。一般從感官、物理、化學(xué)和微生物四個方面來進(jìn)行食品腐敗變質(zhì)的鑒定。判斷食品變質(zhì)的主要因素：
a、感觀因素：食品質(zhì)構(gòu)、味道、氣味等感觀指標(biāo)達(dá)到臨界值，如有不被接受的異味；
b、物理因素：色澤、風(fēng)味和質(zhì)地結(jié)構(gòu)的下降。如餅干受潮變軟，罐裝或脫水蔬菜葉綠素和質(zhì)構(gòu)的損失以及海產(chǎn)食品肉質(zhì)發(fā)硬等；
濕汽是影響食品保質(zhì)期的主要物理因素，如脆性食品吸濕受潮、含水食品失水變質(zhì)等，一般可通過實驗或通過食品的等溫吸濕曲線及包裝的水汽透過率來計算產(chǎn)品的保質(zhì)期；
c、化學(xué)因素：化學(xué)和酶的活動引起蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂類物質(zhì)發(fā)生的一系列的反應(yīng)。如油脂氧化哈敗，維生素C和一些B族維生素對熱不穩(wěn)定、氧化等；
d、生物因素：微生物的增長使食品腐敗變質(zhì)。如肉類的腐敗，谷物的霉菌生長等。

  
2.2食品品質(zhì)變化模式
       多數(shù)食品的品質(zhì)變化可以用期望的、可量化的品質(zhì)指標(biāo)A (如營養(yǎng)素或特征風(fēng)味)的損失，或不期望的品質(zhì)指標(biāo)B (異味或褪色)的變化模式來表示。
 ； 

式中：k和k’為反應(yīng)速率常數(shù)；n和n’為反應(yīng)級數(shù)。
       在食品貨架壽命加速試驗或預(yù)測時，對于以化學(xué)反應(yīng)為主的品質(zhì)變化，如貯存、加熱等過程，常用Arrhenius模型，或WLF（Williams—Landel—Ferry)方程（當(dāng)食品接近玻璃化狀態(tài)時符合）來預(yù)測品質(zhì)變化規(guī)律?；谑称菲焚|(zhì)變化的反應(yīng)速度常數(shù)k與溫度的函數(shù)關(guān)系，通過理論進(jìn)行預(yù)測，或通過高溫下的加速試驗推出常溫下的食品保質(zhì)期（貨架壽命）。該預(yù)測模型與包裝阻隔性密切相關(guān)。
對于殺菌等操作即以微生物改變?yōu)橹鞯倪^程，常用TDT模型。TDT模型法又叫熱力致死時間方法或者Z值模型法。
該模型有二個重要的參數(shù)，其中之一為D值，即微生物減少十倍的時間，也就是在一定環(huán)境和一定溫度下殺死90%微生物所需的時間, 值越大，則該菌的耐熱性越強(qiáng)。
       另一個參數(shù)為引起 值變化10倍所需改變的溫度(℃)，即Z值，Z值越大，因溫度上升而獲得的殺菌效果增長率就越小。D值和Z值是食品工業(yè)制訂高溫滅菌工藝的非常重要的參數(shù)，與包裝的密封性密切相關(guān)。因為包裝上大于4微米的破損就會造成微生物的侵蝕。
綜上所述，食品的保質(zhì)期可以通過加速試驗快速準(zhǔn)確的得到，也可以通過預(yù)測模型與經(jīng)驗公式進(jìn)行理論預(yù)測。二種方法均與包裝阻隔性與密封性密切相關(guān)。所以，確定包裝食品的貨架壽命主要通過理論預(yù)測食品品質(zhì)達(dá)到臨界值時的時間，但同時也離不開對包裝透氧、透水汽與密封性的精確測試。

3、包裝阻隔性對食品品質(zhì)的影響
       包裝阻隔性也是決定食品保質(zhì)期的主要因素。
       所有包裝材料與容器都有可能透過氣體和水汽。對高分子材料來說，由于材料中存在空穴與分子鏈間的間隙，化學(xué)物在濃度差與壓差驅(qū)動下擴(kuò)散；包裝封口處狹縫泄漏、鋁泊復(fù)合包裝中針孔與裂縫存在阻隔性風(fēng)險。對金屬與玻璃包裝來說，雖然材料本身不存在阻隔性問題，但卷邊密封處、玻璃包裝瓶口處微裂紋等也會存在泄漏。所以，檢測包裝材料與包裝整體阻隔性具有十分重要的意義。
包裝阻隔性主要有氣體透過率與水汽透過率二個主要指標(biāo)，以及包裝整體密封性。按檢測原理可分為庫侖電量法（基于濃度差擴(kuò)散原理測氧氣透過率）、壓差法（基于壓力差擴(kuò)散測氣體透過率）、紅外法（基于水汽對紅外光吸收原理測水汽透過率）、電解法（基于五氧化二磷吸濕產(chǎn)生電流原理測水汽透過率）、重量法（基于稱量透過薄膜的水汽重量增減的原理測水汽透過率）。廣州標(biāo)際具有全系列包材阻隔性與密封性檢測設(shè)備，可根據(jù)不同用途、不同精度要求與價格選擇合適的產(chǎn)品。系列產(chǎn)品詳情與技術(shù)詳見公司。廣州標(biāo)際還具有阻隔性檢測標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生產(chǎn)資質(zhì)，可隨時高精度標(biāo)定。產(chǎn)品質(zhì)量可靠、精度高、深受用戶歡迎，中國質(zhì)檢、藥檢均為公司用戶。是確定食品藥品保質(zhì)期的檢測設(shè)備。

4、 儲運(yùn)環(huán)境對食品品質(zhì)的影響
       影響藥食品保質(zhì)期的另一個重要因素是食品的儲運(yùn)環(huán)境。
       儲運(yùn)過程中食品會遭受高溫、低溫、高濕、低氣壓及物理損傷（不良操作、超載、堆垛安排不當(dāng)?shù)龋?。食品包裝會由此引起受潮、氧化、泄漏、針孔、內(nèi)裝物破碎等情況，大大縮短有效期。如在北方銷售良好的餅干、巧克力類食品，如果包裝對濕汽的阻隔性不夠，就會產(chǎn)生受潮結(jié)塊、變形等變化，嚴(yán)重影響口感。在冷庫或潮濕的地方儲運(yùn)的產(chǎn)品，如果采用尼龍等受潮后透氧率大增的包材，則內(nèi)裝物在保質(zhì)期內(nèi)就可能氧化變質(zhì)。所以，必須在設(shè)計時保證包裝有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，及具有抵抗沖擊、振動、高低溫、高濕、低氣壓等極限條件的能力。特別是通過檢測，選擇滿足對儲運(yùn)環(huán)境溫、濕度條件下的包裝阻隔性要求的材料，對保證食品保質(zhì)期內(nèi)食品安全具有決定性的作用。

       只有對食品特性、包裝性能與儲運(yùn)條件的充分了解，才能準(zhǔn)確預(yù)估食品保質(zhì)期并設(shè)計好一個合理的藥品食品包裝。所以，合適的包裝檢測設(shè)備對食品包材與食品生產(chǎn)企業(yè)均是不可少的。