食品的货架期与包装

首先我们要了解什么是最后终止产品保质期（End of Shelf Life，or EOSF）的依据？假设你要设计某种食品软包装，那么导致食品变质的原因将决定阻隔材料选择。如果食品变质的原因是由于氧化，则应该选择氧气阻隔材料。如果变质原因是由于受潮、发霉，则解决办法是使用水汽阻隔材料。如果变质原因还牵涉到芳香风味遗失，那么你需要考虑使用多层复合材料。如果变质的原因是由于微生物活动，那么有必要监控和采取抑制细菌生长措施。

任何含有油脂成分的休闲食品均对氧气非常敏感。如果氧气进入到包装中，食品会产生哈喇味，这是油脂被氧化之后食品口味发生的改变。以薯片包装袋为例，什么是最后终止该产品保质期的依据? 主要是氧化以及光催化。所以带有光阻隔性能（比如含渡铝层）的氧气阻隔材料是我们的选择，但应该选什么级别的材料呢？这里我们应该考虑的一项量化指标是——临界氧水平（Critical Oxygen Level），即导致产品变质的含氧量极限，或产品的最大允许吸氧量。这里需要采用食品感官分析（Sensory Panel Analysis）的方法，通过对产品的感官指标（口味、颜色、质地、香味）以及油脂氧化酸败进行对比分析，得出量化的数据。有了这个量化指标，只是走了选择材料的第一步。我们还得考虑以下诸多问题，因为氧气可由不同途径进入包装，材料的阻隔性决定了多少氧气可由渗透进入包装，氧气也可以泄漏方式(包装接缝、针孔等)进入包装，或者由于包装过程中或产品自带的残留氧气。

包装材料的阻隔性会受到环境条件的影响，比如温度和湿度。温度每升高1C，渗透率增加5%～7%，所以同样材料的渗透率在热带地区与寒带地区会不一样。水汽湿度会影响含氢键的极性高分子（Nylon，EVOH），但不影响无氢键的极性高分子（PP，PE，PET……）。包装的最终目标是对产品提供足够的保护，使该产品在货架期能保持其质量。另一方面，不希望产品被过度包装。节约自然资源、保护生态环境是可持续发展战略的基本内容。为了明智地选择包装材料，应该结合所有的技术、地理和经济知识。

在进行包装设计时，必须首先对几种材料进行检测以缩小选择范围。当选定了一至两种材料后，对成型包装体的测定是很重要的，只有通过测定才能知道整体的阻隔性是否受到因为加工过程中不恰当“磨损”的影响，从而决定是否要改进加工过程的各种参数条件。下面以某医用产品软包装为例。

某公司有一粉状医用产品，由于该产品对氧气非常敏感，因而它传统地被装在玻璃安培瓶中。为了方便用户，现在该公司准备把产品装在袋子中。为了设计袋子，首先对三种待选材料进行了（Oxygen Transmission Rate，简称OTR）的评估。实验是在MOCON Ox-Tran2/21（符合标准：ASTM D-3985）上进行的，测试条件为23C，100%氧气。被测的三种材料分别为含铝箔的复合膜、镀铝薄膜、高阻隔复合膜。透氧率实验结果列于表1，结果显示含铝箔的复合膜具有最好的阻隔性。

选了含铝箔复合膜后，客户要求对成型简单包装袋（由复合膜厂家提供）进行检测。测试的原因是想了解加工过程是否对氧气阻隔性有所损害。厂家提供了四边已封口的袋子，图1和图2展示了该袋子以及测试过程示意图。

图1  已封口的袋子图

图2  成型包装袋的测试

为了解封口强度以及泄漏情况，进一步对该袋子进行了破裂/密封力测试。使用的仪器为包装密封性仪Lippke4000/4500（符合标准ISO-11607，ASTM F2054，ASTM F1140，ASTM F2095）。结果显示它的平均密封强度8.2psig。客户对复合膜厂家提供的材料及样品是满意的。

客户选好了Al Foil/Polymer作为材料，并根据实际需要制成尺寸为3”×6”的包装袋。该袋子比前面讨论过的由复合膜厂家提供的袋子要复杂，有更多封口且很多地方有折痕。而且客户用的热封仪器与复合膜厂家不一样。为了选择最优化热封条件，设计了四种热封条件来制备袋子，然后比较它们的透氧率及破裂/热封强度（见表2）。

结果显示封口强度很好，并不存在不良封口引起的泄漏问题。理论上来说该材料具有很好的阻隔性，做成的袋子应该是小于仪器的最低检测值的。但结果显示OTR数值比预料的要高。

为了进一步了解OTR结果偏高的原因，MOCON采用目测法对包装袋进行了检查。具体做法是用一束强光照在袋子的外面，观察袋子的内部看看有没有光透过。结果发现袋子不仅有个别不完全“微孔”（多层材料中的铝箔层穿孔所致），且在折痕以及接封处有光线透过，表明这些地方材料出现不完全“裂缝”（多层材料的铝箔层裂缝所致）。图3展示了观察袋子内部所发现的疵点。

图3  观察袋子内部所发现的疵点

有了上述一系列研究后，客户决定重新设计包装袋的封口，然后对它们的透氧率及破裂/热封强度（见表3）进行测定。结果表明透氧阻隔性提高显著，目测法也证实铝箔层的裂痕问题得到了改善。

软包装在食品工业中应用广泛，而食品包装离不开食品安全问题。除了以上讨论的问题外，你还得考虑：在包装前后是否测试细菌计数？是否监控包装设施卫生？是否测试供货商的原料产品？保持产品的风味稳定性是否对你的品牌很重要？包装中的产品是否出现怪异气味问题？这里我想提出一种快速微生物细菌计数分析方法，使用的仪器是MOCON GreenLight™ 900系列（见图4）。该设备通过对因嗜氧菌呼吸作用及繁殖造成系统氧气含量下降的测定，来测定微生物细菌计数。省力、省时、低成本。比起传统的琼脂法需要好几天测定微生物细菌计数分析，GreenLight™ 900系列只需几小时就能得到结果。其应用范围包括肉类、家禽、鱼类、饮料、乳制品和蔬菜行业。

图4  MOCON GreenLight™ 900系列

总之，为确保产品包装质量而对其采取的措施是个复杂的系统工程。企业首先需要了解产品的性能，同时还要考虑到包装所用的材料及其加工、包装的流程，并根据产品的属性来考虑储藏、运输及使用等方面的安全保护措施。