不同包装材料和包装形式对食品储藏特性的影响

0 前言

辣条作为一种休闲食品，因种类繁多，麻辣爽口，深受年轻人的喜爱。但是包装材料的特质和形式对其质量有重要的影响。

食品包装可以保护食品的外观质量和食品品质，选择合适的食品包装材料能够延长食品的保存期，防止食物被微生物污染，有利于提升食品的流通价值和食品品牌的竞争力，扩大食品自身的销售[1-3]。在现代食品生产加工工业中,袋装技术应用最为广泛,大部分食品包装技术都是以袋装技术为基础融合自身的特色发展起来的[4-7]。

提起食品安全，人们往往关注食品本身原材料以及添加剂的影响，特别容易忽视包装材料对食品安全的影响，但事实上，包装材料对食品安全有着直接的影响，不同的包装材料会影响休闲食品储藏特性以及安全特性。传统的包装材料有纸、塑料、玻璃、金属等，随着世界经济的发展，新型的包装材料使用越来越广泛。新型的食品包装材料包括复合包装材料、可食性包装材料、可降解包装材料、纳米复合材料。一些包装材料的水蒸气透过率等超过国家标准，使食品容易发生酸败，影响其保质期[8-9]。

塑料包装是最常用的包装形式。塑料包装材料种类繁多，性能各异。只有了解各种包装材料和容器的包装性能，才能根据包装食品的防护要求，选择既能保护食品风味，又具有安全性，不会对消费者健康造成影响的包装材料[10]。目前我国休闲食品所用的包装袋大部分是热塑性塑料。热塑性塑料主要材料是聚氯乙烯，它具有热稳定性、耐寒性，而耐老化性相对较差。一般储藏温度是-15～60℃，聚氯乙烯本身无毒，但是在它表面有残留的氯乙烯单体、增塑剂、热稳定剂等有害物质以及降解产物溶出时会造成污染[11]。通过检测高锰酸钾消耗量和蒸发残渣的含量，可看出包装材料是否符合国家安全标准。

本研究从休闲食品公司选取了3种常用的塑料包装材料进行性能分析，并对不同包装形式进行安全试验，初步探索不同塑料包装材料对食品储藏特性的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

乙醚-乙醇混合液、氢氧化钾标准滴定溶液、酚酞指示液、乙醇溶液、饱和碘化钾溶液、三氯甲烷-冰乙酸混合液、硫代硫酸钠标准滴定溶液、淀粉指示剂，尼龙薄膜（A）、聚酯薄膜（B）、聚丙烯薄膜（C），卫龙大刀肉辣条。

1.2 仪器与设备

W3/060水蒸气透过率测试系统、G2/132气体透过率测试仪、XLW塑料薄膜电子拉力试验机：济南蓝光；THZ-82水浴恒温振荡器：金坛市华峰仪器有限公司；752N紫外可见分光光度计：上海仪电分析仪器有限公司；80-2离心沉淀机：江苏天力医疗器械有限公司；BSA224S分析天平：赛多利斯科学仪器有限公司；DZQ 400/SB真空包装机：浙江真空包装机总厂；水蒸气透过率测定仪：上海光明仪器有限公司；DL-360A超声波清洗器：上海之信仪器有限公司；真空抽滤机：巩义市予华仪器有限公司；101A-3E型电热鼓风干燥机：上海实验仪器厂有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 包装方式

普通包装:将食品放入包装袋，包装袋在自然状态下装有空气，然后进行封口。真空包装：将食品放入包装袋，抽出包装袋内的空气，用真空包装机进行封口，真空度为-0.07 MPa。充氮包装：将食品装入包装袋，抽出包装袋内的空气达到预定的真空度后，再充入氮气，然后进行封口程序，氮气体积分数为98%。

1.3.2 包装材料薄膜冲击测试

薄膜冲击测试：参照GB/T 2679.7—2005《纸板戳穿强度的测定》。

材料拉伸测试：参照GB/T 12914—91《纸和纸板抗张强度的测定方法（恒速拉伸法）》。

1.3.3 包装材料水蒸气透过率的试验

参考敖静等[12]的方法，将样品 A、B、C分别取3份，将样品依次加入到水蒸气透过率测定仪的试样夹中，从下到上的顺序依次是：透湿杯、下橡胶平垫片、支持盘、试样、上橡胶平垫片、聚四氟乙烯密封圈、压盖。把装夹好试样的透湿杯依次放入仪器托盘架上，设置条件，开始试验。

1.3.4 储藏期间食品水分的测定

参照GB/T 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》，采用105℃直接干燥法[13]。

1.3.5 过氧化值的测定

参照GB/T 5009.37—2003《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》[14]。

1.3.6 高锰酸钾消耗量和蒸发残渣含量的测定

参考陈荔红等[15]的方法，经蒸馏水的浸泡后，测定其KMnO4的使用量，代表水溶出有机物质的含量。

锥形瓶的处理:取100 mL水,装入250 mL的锥形瓶中,加入5 mL硫酸、5 mL KMnO4溶液,煮沸5 min后倒去，用水冲洗备用。

滴定：准确吸取100 mL水浸泡液于上述处理过的250 mL锥形瓶中，加5 mL硫酸及10 mL KMnO4标准滴定溶液,再添加玻璃珠2粒，准确煮沸5 min后，趁热加入 10.0 mL草酸标准溶液，再以KMnO4标准滴定溶液滴定至微红色为终点，记录KMnO4溶液滴定量。另取100 mL水，按上法同样做试剂空白试验。

1.3.7 食品储藏期间酸价的测定

参照GB/T 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》。

2 结果与分析

2.1 薄膜拉力测定结果

先确定试样宽度、平均厚度和原始标距，通过塑料薄膜电子拉力试验机进行包装材料力学试验。3种塑料包装材料的薄膜拉力测定结果如表1所示。

表1 薄膜拉力测定结果
Table1 Results of tensile force of thin film

从表1可知，3种包装材料 A、B、C在相同宽度和厚度的情况下，其各项测试指标各不相同。B的最大力和断裂力均大于A和C，所以包装材料B具有较好的抵抗外力的特性。A的最大形变为137.14 mm，说明A具有较好的韧性，材料性质较软。而B的拉伸强度和拉伸应变为三者中最大的，说明B不易发生形变。综合以上结果可知，材料B的物理特性较稳定。

2.2 水蒸气透过率测定结果

水蒸气透过率指一定厚度的材料在大气压差下1 m2面积在1 d内透过的水蒸气质量[17]。数值大表明材料对水蒸气阻隔性能差，反之则表明材料对水蒸气阻隔性能好。3种塑料包装材料的水蒸气透过率测定结果见表2，方差分析和单因素方差分析见表3和表4。

表2 水蒸气透过率测定结果
Table2 Results of water vapor transmittance measurement

表3 方差分析
Table3 Variance analysis

表4 单因素方差分析
Table4 Variance analysis of single factor

由表2可知，3种包装材料的水蒸气透过率均小于 15 g·m-2·d-1，符合国家标准[18]。

由表3和表4可知，3种包装材料 A、B、C的水蒸气透过率存在差异，表现为A＞B＞C。由单因素方差分析可得3组试验数据组内不存在显著差异，而组间存在极显著差异。说明包装材料材质不同，其水蒸气透过率存在明显的差异。水蒸气透过率小，食品水分流失得慢，更有利于保持食品品质，说明包装效果好。因此，从包装效果看，A＞B＞C。

2.3 不同包装材料储藏过程中食品水分含量变化（图1）

图1 不同包装材料储藏期间食品水分含量变化
Fig.1 Change of water content of snack food during storage with different packing materials

由图1可知，随着储藏时间的延长，3种包装的休闲食品水分整体呈下降趋势。其中材料A包装的食品的水分含量在20～40 d内变化较为明显，水分损失速度较快。材料B和C包装的食品在最初40 d内水分含量较为稳定，在40 d之后出现较大波动，水分损失较为明显。由此可知，在货架期内材料A包装的食品品质改变较大，水分的损失导致其风味口感变差，严重缩短了其保质期，而材料B和C包装的食品水分保持时间较长，保质期较长。综合考虑材料的水蒸气透过率可知，水分的变化和材料材质本身的水蒸气透过率有较大关系，两者呈负相关。因此材料的水蒸气透过率对产品保质期有较大影响，对不同保质期要求的产品可以根据水蒸气透过率选择相应的包装材料。

2.4 包装方式对食品储藏性能的影响

2.4.1 包装方式对食品酸价的影响

通过对3种包装材料的性能分析，选取材料B，即聚酯薄膜作为包装材料进行不同包装形式的储藏试验。食品在储藏期间，由于包装材料具有一定的透气性，食品里的油脂会因氧化而酸败，酸价可以间接反映包装材料的好坏[18]。测定结果见图2。

由图2可知，不同包装方式的休闲食品在储藏期间样品脂肪都存在不同程度的酸败现象，酸价越高，表明酸败现象越严重。其中，真空包装和充氮包装的休闲食品酸价增加得相对较慢，普通包装的酸价增加最快，仅仅储藏一个月，酸价便达到了 0.92 mg·g-1，第 4 个月达到了 1.62 mg·g-1。因此，酸价会随着储藏时间的延长持续增加，并且受包装方式的影响，真空包装和充氮包装的食品酸价上升幅度相对普通包装较低，而充氮包装低于真空包装。

图2 包装方式对食品酸价的影响
Fig.2 Effect of packaging methods on the acid value of snack food

2.4.2 包装方式对食品过氧化值的影响

过氧化值是表示油脂和脂肪酸等被氧化程度的指标。过氧化值越大，则脂肪酸败越严重。测定结果见图3。

图3 包装方式对食品过氧化值的影响
Fig.3 Effect of packaging methods on the peroxide value of snack food

由图3可知，用3种不同方式包装的食品的过氧化值总体都呈上升趋势，在0～2月，过氧化值上升平缓，而从第3个月开始，上升速率增快。相比普通包装和真空包装，充氮包装的食品在同一时期过氧化值的增长速度比其他两种包装都要慢。由此可知，充氮包装可以使包装内部处于低氧状态，有效防止油脂的氧化变质。

2.5 蒸发残渣和高锰酸钾使用量测定结果

热塑性塑料表面有残留的氯乙烯单体、增塑剂、热稳定剂等有害物质及降解产物溶出时会造成污染[19-20]。通过检测高锰酸钾消耗量和蒸发残渣的含量，可确定包装材料是否符合国家安全标准。检测结果见表5。

根据GB/T 5009.60—2003的规定，试样A、B、C都合格。食品在包装材料内与包装材料直接接触，所以包装材料的材质和质量对食品安全至关重要。对包装材料进行高锰酸钾消耗量和蒸发残渣含量的测定，可以检测包装材料中可能含有的有毒有害成分的含量。

表5 蒸发残渣和高锰酸钾使用量测定结果
Table5 Results of the determination of evaporation residue and potassium permanganate amount

3 结论

影响食品储藏特性的因素主要有：储藏时间、包装方式以及包装材料的性质。储藏时间越短，填充氮气以及包装材料的透水性越小，越有利于食品的安全储藏。

本试验研究了包装材料、包装形式及储藏时间对食品品质的影响。通过研究发现：水蒸气透过率大的包装材料，储藏期间食品水分流失得较快；随着储藏时间的延长，食品的酸价和过氧化值均呈上升趋势，易出现酸败现象；在储藏过程中，充氮包装食品的酸价明显低于普通包装和真空包装，充氮包装和真空包装的过氧化值也优于普通包装。综上所述，选择水蒸气透过率低的包装材料，以真空包装或充氮包装的方式进行包装，对保持食品在储藏过程中的品质具有重要意义。