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摘要：影響包裝食品貨架期的因素主要有產品本身及其功能、環境和包裝料。介紹了貨架期預測及加速預測的模型。
關鍵詞：貨架期;貨架期預測;加速貨架期實驗
引言
目前食品工業被以下相關的機構所包圍：TQM（全面質量管理），HACCP(危害分析與關鍵控制點），FDA（食品藥品監督管理局），環境保護機構和國際標準化組織ISO-9000.為了不被這些機構淹沒并且能有效的利用可獲得的技術生產產品滿足顧客的需求，基礎的質量保證和貨架期預測是很有必要的。而且為了增加銷售效益，生產長貨架期產品，給貨架期實驗帶來困難。為了解決貨架期預測需時長，效率低且耗資大的問題，加速貨架期試驗（ASLT,Accelerated shelf-life testing）就應此需求發展起來了。
1 貨架期定義
貨架期，許多字典定義為產品沒有發生質變在超市或家中儲存的時間。但這個解釋會讓人產生一種誤解，因為食品的質變在農作物收割后和產品被包裝之前就已經開始了。在儲存期間食品也會發生一系列的物理、化學和微生物的變化。《食品發展》中將食品貨架期定義為產品可以被接受并且滿足顧客質量要求的時間長度。這個解釋被廣泛接受。在Lemper(1992)的報告中，顧客對質量的理解建立在口感、成分、純度和價值上。
2貨架期的影響因素
2.1 產品本身及其功能
產品貨架期受產品的微生物、酶類和生化反應的影響。微生物自身產生的一些有害物質或微生物利用了產品中的某些營養成分生成其它物質，從而影響了產品的貨架期。大量的資料顯示酶的作用是導致貨架期問題的重要原因，而生物化學方面的變化著重表現在氧化反應上，生化反應主要影響產品的外觀，風味和口感。
2.2環境
影響產品貨架期的環境因素有：保存溫度，相對濕度，水分含量，水分活度，氣體濃度，PH 值，金屬離子，氧化還原電勢，壓力和輻射等。其中最重要的環境影響因素是溫度。溫度會影響反應速度，一般來說，反應速度隨著溫度的升高而加快。產品的儲存溫度高，貨架期縮短。
2.3 包裝材料
不同的包裝材料其透氣性、密封性、透光性、阻濕性等都不同，從而影響產品的貨架期。包裝材料按其組成分為以下幾類： 紙質材料（紙、紙板、瓦楞紙）；合成高分子材料（塑料、橡膠、粘合劑、涂料）；金屬材料（鋼鐵、鋁、錫、鉛等）；玻璃與陶瓷材料；復合材料；纖維材料；木材；其它材料。其中高分子材料的使用較為普遍。據統計，以人類對材料總需求為100%，則高分子材料占60%。根據其性能和用途將其分為橡膠，纖維和塑料三大類。其中又以軟塑包裝較為多見。軟塑包裝優點有：簡便，易堆垛、易計數、易搬運，重量輕，價格合理，造型美觀等。軟塑包裝構成：外層為印刷保護層，要求有良好的印刷適應性，良好的尺寸穩定性，光澤性透明性優良，并且具備一定的保護功能，一般采用BOPP（聚丙烯）、BOPET（聚對苯二甲酸乙二酯）、BOPA（聚酰胺）等薄膜；中層為功能保護層：起到軟包裝材料主要功能承擔者的作用，根據不同的包裝物，主要起到阻濕、阻氧、阻光等作用，一般采用鍍鋁膜、AL（鋁箔）、PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）等涂層材料；內層為熱封層：起到成型熱封密閉的作用，要求無毒、無異味、呈化學惰性、良好的熱封等性能，一般采用PE（聚乙烯）、CPP（流延聚丙烯）、EVA（由乙烯、乙酸乙烯酯兩種單體共聚制得）等。材料不同，其性能就不同，要根據產品的特性選擇合適的包裝材料，才能發揮其有效的阻隔作用。NY（尼龍）具有較好的阻氧性，但吸水性強，透濕率大，吸水后使其氣密性急劇下降；紙質材料透氣性大，防潮防濕能力也差；PE 氣密性不良，對氣體和蒸氣的透過率較大，BOPP，CPP和BOPET都具有良好的防潮抗水性；鋁箔和鍍鋁膜具有較高的阻隔性被用來延長貨架期。
但是包裝材料對貨架期的影響也與產品所處的環境條件有關，Paine 和Paine(1983)的研究指出在擴散的氣體或水分不與阻隔材料發生相互關系的情況下， 包裝的滲透性與溫度呈指數相關。Almeida-Dominguez，Higuera- Ciapara，Goycoolea和Valencia(1992)的研究發現在40℃時高密度聚乙烯材料比低密度聚乙烯材料具有更好的阻吸濕性，但在50℃時二者的差別卻可被忽略。
3 產品貨架期預測
3.1 質量損失模型
在預測貨架期實驗中最重要的一步是選擇一個合適、可靠的方法來模擬食品的質量損失，為貨架期試驗提供有效的設計。貨架期預測試驗建立在食品質量損失模型的基礎上，主要是指在食品體系中發生的不同衰敗機制的動力模型。一般描述食品體系的質量損失方程為：rQ=(phi)(Ci,Ej)， 它描述了質量衰敗速度（rQ）是多種混合因素（Ci）共同的作用，例如反應物的濃度，微生物水平，催化劑，反應阻聚劑，PH和水分活度等。環境因素（Ej）方面如溫度、相對濕度、光照、機械壓力和整體壓力能顯著的影響反應速度，在動力學試驗中需要密切的監控。一個質量損失的動力模型不僅僅研究食品系統，也是研究環境條件的實驗，包括包裝材料的滲透性等。隨著模型化的建立，能夠使用化學、物理、微生物或感官參數來衡量影響質量變化的因素。Brody和Lord(2000)，Man 和Jones(2000)，Robertson(1993)，將產品的質變速度用以下方程來表示：
其中：c=質變指數；t=時間；I= 內部變量；E=外部變量。或更明確的表示為：
其中：n= 反應級別；dA/dt=反應速度；k=速度常數。在零級反應中，例如非酶褐變，其反應速度與反應物的濃度無關。在一級反應中，例如微生物的生長，其反應速度與其反應物的濃度相關，兩者的關系是非線性的。許多食品的質變都屬于零級或一級反應，但有一些屬于二級反應。
3.2產品貨架期預測模型
產品的貨架期預測必須將產品本身質量的損失與包裝材料的影響相結合起來。產品本身質量的損失模型如上面所介紹；包裝所用的預測模型一般為：
其中：dW=食品重要成分的重量變化；k=裝材料的滲透系數；I=包裝材料的規格；A=包裝表面積；dP= 包裝結構內外局部滲透壓差。當采用多種材料時，例如迭片結構和混合擠壓結構等，材料滲透性用單種材料滲透性倒數的和來表示：I/P=1/P1+I/P2+.........I/Pn。目前發展的包裝應用的預測模型最好的是M-Rule Container Performance 模型，是用來預測飲料的。許多包裝材料所用的預測模型都是以充碳酸氣體飲料的塑料瓶中二氧化碳的損失為研究對象，氧氣的進入和維他命D 的氧化也包括了。M-Rule的特點是將塑膠材料的多方面因素都結合起來考慮。例如包裝幾何學（形狀，表面積，規格等），材料及其密封性等。因為氣體通過密封材料（通常是聚丙烯）和通過瓶材料（通常是聚酯）的方式是不同的。Aaronl.Brody(2003)指出在實踐中應用M-Rule 是很
合理的。
4 加速貨架期預測
為了增加銷售效益，商家都致力于研制長貨架期的產品，加速預測貨架期實驗(ASLT,Acceleratedshelf-life testing)就是針對貨架期預測時間長，效率低，耗資大的實際問題而發展起來的一種方法。通過應用一些加速手段在短期內預測出產品的真正貨架期。在食品上使用的加速手段主要有：提高溫度，增加濕度，光照等。其中溫度加速試驗使用的較為廣泛。最廣泛使用的加速預測模型是Arrhenius相關模型，用來描述溫度對反應速度的影響，來源于熱力學理論和統計力學原理。Arrhenius相關是為可逆分子化學反應而發展起來的理論，試驗表明可應用于更多更復雜的化學和物理現象（例如黏度，擴散，吸收等）Aeehenius相關方程：
其中：k=質變反應速度常數；k0=速度常數，與溫度無關；K 8 活化能；C 8 氣體常數；J8 絕對溫度。在食品工廠廣泛使用的描述溫控試驗的方法還有Q10 法。Q10是相差10攝氏度的反應速度常數的比值。這個模型可以用來描述產品在某個溫度下反應有多快，包括濫用的高溫。可以用來加速預測產品的貨架期。
5 結束語
生產延長貨架期(Extended shelf-life,ESL)產品的技術在1960 在北美已經存在。現在此技術應用到高附加值產品及常規的飲用奶領域，尤其ESL 奶近年來受到世界乳業廣泛的關注。對貨架期影響因素及其預測方法等的研究為開發長貨架期產品提供了理論依據。
關鍵詞：貨架期;貨架期預測;加速貨架期實驗
引言
目前食品工業被以下相關的機構所包圍：TQM（全面質量管理），HACCP(危害分析與關鍵控制點），FDA（食品藥品監督管理局），環境保護機構和國際標準化組織ISO-9000.為了不被這些機構淹沒并且能有效的利用可獲得的技術生產產品滿足顧客的需求，基礎的質量保證和貨架期預測是很有必要的。而且為了增加銷售效益，生產長貨架期產品，給貨架期實驗帶來困難。為了解決貨架期預測需時長，效率低且耗資大的問題，加速貨架期試驗（ASLT,Accelerated shelf-life testing）就應此需求發展起來了。
1 貨架期定義
貨架期，許多字典定義為產品沒有發生質變在超市或家中儲存的時間。但這個解釋會讓人產生一種誤解，因為食品的質變在農作物收割后和產品被包裝之前就已經開始了。在儲存期間食品也會發生一系列的物理、化學和微生物的變化。《食品發展》中將食品貨架期定義為產品可以被接受并且滿足顧客質量要求的時間長度。這個解釋被廣泛接受。在Lemper(1992)的報告中，顧客對質量的理解建立在口感、成分、純度和價值上。
2貨架期的影響因素
2.1 產品本身及其功能
產品貨架期受產品的微生物、酶類和生化反應的影響。微生物自身產生的一些有害物質或微生物利用了產品中的某些營養成分生成其它物質，從而影響了產品的貨架期。大量的資料顯示酶的作用是導致貨架期問題的重要原因，而生物化學方面的變化著重表現在氧化反應上，生化反應主要影響產品的外觀，風味和口感。
2.2環境
影響產品貨架期的環境因素有：保存溫度，相對濕度，水分含量，水分活度，氣體濃度，PH 值，金屬離子，氧化還原電勢，壓力和輻射等。其中最重要的環境影響因素是溫度。溫度會影響反應速度，一般來說，反應速度隨著溫度的升高而加快。產品的儲存溫度高，貨架期縮短。
2.3 包裝材料
不同的包裝材料其透氣性、密封性、透光性、阻濕性等都不同，從而影響產品的貨架期。包裝材料按其組成分為以下幾類： 紙質材料（紙、紙板、瓦楞紙）；合成高分子材料（塑料、橡膠、粘合劑、涂料）；金屬材料（鋼鐵、鋁、錫、鉛等）；玻璃與陶瓷材料；復合材料；纖維材料；木材；其它材料。其中高分子材料的使用較為普遍。據統計，以人類對材料總需求為100%，則高分子材料占60%。根據其性能和用途將其分為橡膠，纖維和塑料三大類。其中又以軟塑包裝較為多見。軟塑包裝優點有：簡便，易堆垛、易計數、易搬運，重量輕，價格合理，造型美觀等。軟塑包裝構成：外層為印刷保護層，要求有良好的印刷適應性，良好的尺寸穩定性，光澤性透明性優良，并且具備一定的保護功能，一般采用BOPP（聚丙烯）、BOPET（聚對苯二甲酸乙二酯）、BOPA（聚酰胺）等薄膜；中層為功能保護層：起到軟包裝材料主要功能承擔者的作用，根據不同的包裝物，主要起到阻濕、阻氧、阻光等作用，一般采用鍍鋁膜、AL（鋁箔）、PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）等涂層材料；內層為熱封層：起到成型熱封密閉的作用，要求無毒、無異味、呈化學惰性、良好的熱封等性能，一般采用PE（聚乙烯）、CPP（流延聚丙烯）、EVA（由乙烯、乙酸乙烯酯兩種單體共聚制得）等。材料不同，其性能就不同，要根據產品的特性選擇合適的包裝材料，才能發揮其有效的阻隔作用。NY（尼龍）具有較好的阻氧性，但吸水性強，透濕率大，吸水后使其氣密性急劇下降；紙質材料透氣性大，防潮防濕能力也差；PE 氣密性不良，對氣體和蒸氣的透過率較大，BOPP，CPP和BOPET都具有良好的防潮抗水性；鋁箔和鍍鋁膜具有較高的阻隔性被用來延長貨架期。
但是包裝材料對貨架期的影響也與產品所處的環境條件有關，Paine 和Paine(1983)的研究指出在擴散的氣體或水分不與阻隔材料發生相互關系的情況下， 包裝的滲透性與溫度呈指數相關。Almeida-Dominguez，Higuera- Ciapara，Goycoolea和Valencia(1992)的研究發現在40℃時高密度聚乙烯材料比低密度聚乙烯材料具有更好的阻吸濕性，但在50℃時二者的差別卻可被忽略。
3 產品貨架期預測
3.1 質量損失模型
在預測貨架期實驗中最重要的一步是選擇一個合適、可靠的方法來模擬食品的質量損失，為貨架期試驗提供有效的設計。貨架期預測試驗建立在食品質量損失模型的基礎上，主要是指在食品體系中發生的不同衰敗機制的動力模型。一般描述食品體系的質量損失方程為：rQ=(phi)(Ci,Ej)， 它描述了質量衰敗速度（rQ）是多種混合因素（Ci）共同的作用，例如反應物的濃度，微生物水平，催化劑，反應阻聚劑，PH和水分活度等。環境因素（Ej）方面如溫度、相對濕度、光照、機械壓力和整體壓力能顯著的影響反應速度，在動力學試驗中需要密切的監控。一個質量損失的動力模型不僅僅研究食品系統，也是研究環境條件的實驗，包括包裝材料的滲透性等。隨著模型化的建立，能夠使用化學、物理、微生物或感官參數來衡量影響質量變化的因素。Brody和Lord(2000)，Man 和Jones(2000)，Robertson(1993)，將產品的質變速度用以下方程來表示：
其中：c=質變指數；t=時間；I= 內部變量；E=外部變量。或更明確的表示為：
其中：n= 反應級別；dA/dt=反應速度；k=速度常數。在零級反應中，例如非酶褐變，其反應速度與反應物的濃度無關。在一級反應中，例如微生物的生長，其反應速度與其反應物的濃度相關，兩者的關系是非線性的。許多食品的質變都屬于零級或一級反應，但有一些屬于二級反應。
3.2產品貨架期預測模型
產品的貨架期預測必須將產品本身質量的損失與包裝材料的影響相結合起來。產品本身質量的損失模型如上面所介紹；包裝所用的預測模型一般為：
其中：dW=食品重要成分的重量變化；k=裝材料的滲透系數；I=包裝材料的規格；A=包裝表面積；dP= 包裝結構內外局部滲透壓差。當采用多種材料時，例如迭片結構和混合擠壓結構等，材料滲透性用單種材料滲透性倒數的和來表示：I/P=1/P1+I/P2+.........I/Pn。目前發展的包裝應用的預測模型最好的是M-Rule Container Performance 模型，是用來預測飲料的。許多包裝材料所用的預測模型都是以充碳酸氣體飲料的塑料瓶中二氧化碳的損失為研究對象，氧氣的進入和維他命D 的氧化也包括了。M-Rule的特點是將塑膠材料的多方面因素都結合起來考慮。例如包裝幾何學（形狀，表面積，規格等），材料及其密封性等。因為氣體通過密封材料（通常是聚丙烯）和通過瓶材料（通常是聚酯）的方式是不同的。Aaronl.Brody(2003)指出在實踐中應用M-Rule 是很
合理的。
4 加速貨架期預測
為了增加銷售效益，商家都致力于研制長貨架期的產品，加速預測貨架期實驗(ASLT,Acceleratedshelf-life testing)就是針對貨架期預測時間長，效率低，耗資大的實際問題而發展起來的一種方法。通過應用一些加速手段在短期內預測出產品的真正貨架期。在食品上使用的加速手段主要有：提高溫度，增加濕度，光照等。其中溫度加速試驗使用的較為廣泛。最廣泛使用的加速預測模型是Arrhenius相關模型，用來描述溫度對反應速度的影響，來源于熱力學理論和統計力學原理。Arrhenius相關是為可逆分子化學反應而發展起來的理論，試驗表明可應用于更多更復雜的化學和物理現象（例如黏度，擴散，吸收等）Aeehenius相關方程：
其中：k=質變反應速度常數；k0=速度常數，與溫度無關；K 8 活化能；C 8 氣體常數；J8 絕對溫度。在食品工廠廣泛使用的描述溫控試驗的方法還有Q10 法。Q10是相差10攝氏度的反應速度常數的比值。這個模型可以用來描述產品在某個溫度下反應有多快，包括濫用的高溫。可以用來加速預測產品的貨架期。
5 結束語
生產延長貨架期(Extended shelf-life,ESL)產品的技術在1960 在北美已經存在。現在此技術應用到高附加值產品及常規的飲用奶領域，尤其ESL 奶近年來受到世界乳業廣泛的關注。對貨架期影響因素及其預測方法等的研究為開發長貨架期產品提供了理論依據。
food-110
回答于 2010-03-27 17:12