《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第二篇 包装技术与工艺

第五章　防氧包装技术

第二节　氧对商品质量变化的影响

日常生活中所接触到的商品是千差万别的，商品的种类、组成、结构等不同，则氧对商品的影响也是不同的，通常将其简单地分为食品类和非食品类商品，以便讨论。

一、食品的组成及其变质机理人类为了维持生命和正常发育繁殖，需要不断获得具有足够能量的食品。了解食品的组成及其化学变质的机理，不仅对设计食品包装具有指导意义，同时也是对食品进行防氧包装的设计基础。

（一）食品的化学成分

食品按其来源分为动物性食品和植物性食品。无论何种食品其化学成分是十分复杂的，除水，挥发性成分外，其固体物成分又可分为有机物和无机物两类。食品的主要化学成分有：蛋白质、酶、糖类、脂类、维生物、矿物质以及水等。

（二）食品的化学变质及其机理

食品变质的原因很多，除物理变化外，还可能为生物或非生物两方面的原因产生化学变质。食品在20℃左右条件下久放，由于油脂、色素、维生素等物质的氧化，或因酶与蛋白质参与而引起的褐变等，从而导致食品色、香、味和营养价值下降，甚至引起食品变质或产生有毒物质。

食品的化学变质主要表现在以下两方面：

1．食品的褐变

在加工或贮藏时，食品或食品原料失去原有的颜色而变为褐色或深色的现象通称为褐变。褐变有两种相反的结果：如豆酱、酱油、红茶在熟化过程中可变为褐色；面包、咖啡在加热过程中逐渐变为深色，这类褐变可使食品的色、香、味俱佳。然而在这里要讲的食品褐变一般指食品腐败变质的褐变。影响食品质量的褐变主要有两种：即酶促性和非酶促性褐变。动物性食品或植物性食品本身都含有酶，它可促使化学变化发生且不消耗它自身。食品成分若由酶促进氧化而引起的褐变，称为酶促性褐变。每一种酶只能催化小范围内的反应，如淀粉酶只能对淀粉有催化作用；同时酶作用下的生化反应速度，随食品性质的不同而有很大差异；酶的活性主要与温度有关，酶促反应速度最大时的温度称为最适温度，酶一般在30℃时开始破坏，至80℃时几乎全被破坏，温度高于最适温度时，只要酶未被破坏仍有催化作用，但酶促反应速度将降低，温度低时酶的活性很小。因此肉类在－20℃条件下保存，鱼类在－25～－30℃下贮藏，均可有效抑制酶的作用，防止食品褐变变质。非酶促性褐变是指非酶促氧化或脱水反应所引起的食品的褐变，分为加热褐变和氧化褐变。加热褐变是在基本上无氧的条件下加热食品所引起的褐变，加热合理时可赋予食品以令人满意的色、香、味；氧化褐变是在有氧的条件下加热食品而引起的褐变反应，它与加热褐变紧密相关，加热褐变时将产生中间产物，再经氧化反应即产生褐变，此时将使食品变成暗色并产生异臭。

2．食品的氧化

如前所述褐变变质是在特定条件下的氧化。现在所述的氧化则是食品暴露在空气中的氧化，它也是造成食物化学变质的原因之一，食品的氧化一般表现在油脂氧化、色素的氧化、维生素C的氧化三个方面。很多食品都含有油脂，它可改善食品味道和提供更多的热量，但油脂氧化变质后会发出臭味或产生毒性，显然应当避免。油脂的氧化有自动氧化、热氧化和酶促氧化三种方式，它们都受到油脂本身的稳定性、氧的分压与接触面、光线照射、水和环境温度的影响；食品中含有的色素，不仅赋予食品以独特的色彩与形象而且是判断其质量、营养价值的重要标志，食品的变色、褪色的原因主要是氧化和褐变，食品色素基本上分为植物系和动物系两种，如西红柿、西瓜中的胭脂红色素，胡萝卜、南瓜中的胡罗卜色素，玉米、桔子等的黄色素均属于植物系色素，又如鲜肉，火腿、香肠、鲜鱼片的肌红色素，虾、蟹中的黄色素属于动物系色素。一般地讲食品中的色素受热、氧、光的影响后，容易褪色、变色，尤其在光线照射或在高温条件下，氧化更为剧烈；维生素C很易被氧化成脱氢维生素C，若再继续分解将使维生素C失去原有作用，从而使食品失去应有的营养成分。

二、高分子材料的氧化

塑料、橡胶等高分子聚合物的老化，就是外界因素的长期作用下进行裂解与交联过程中导致其物理，力学性能变坏的表现，如发粘、脆裂、变色与各种力学性能指标降低等。高聚物的老化除与其本身的热稳定性有关外，氧的作用是最基本的，氧通常是在热、光、机械作用、臭氧、离子辐射等物理作用下与高聚物发生氧化反应，且其化学反应是极其复杂的。

（一）橡胶的老化

橡胶是高弹性的高分子化合物，橡胶制品受到氧气、臭氧、热、光、霉菌、昆虫等外界因素影响，其力学性能将产生劣化，因为大多数橡胶分子结构是不饱和的，极易与活性氧原子起化学反应，从而使像胶的原来结构遭到破坏。氧化作用是橡胶老化的基本原因，而热、光、离子辐射、机械作用等因素仅是促进了化学、物理、生化的反应而加速了橡胶的老化。

由于氧化反应使橡胶结构变化并导致性能劣化的现象，称为橡胶的氧化老化。橡胶的氧化老化有两种主要形式：一种是发生在天然橡胶与丁基橡胶等胶种中，其氧化反应使橡胶分子链断裂（即降解反应），使制品表面发粘，性能下降；另一种是发生在丁苯橡胶、丁脂橡胶、氯丁橡胶等胶种中，其氧化反应将使橡胶分子生成更多的交联，使制品硬脆、龟裂、性能下降。

为防止橡胶老化可在橡胶配料中加入相应的防老剂，如抗热氧防老剂、防紫外线剂等。在使用防老化剂时要注意每一种防老化剂的防护作用的局限性、性能、特点及用量等。此外，橡胶在贮运过程中要采用一定的防护性包装防氧、防光（特别是紫色光和紫外线）、防热、防湿、防止温度过高，即使这样，其储存期仍不超过两年。

（二）塑料的老化

塑料老化的机理，影响因素与橡胶基本相同，但塑料的氧化反应速度比橡胶要缓慢得多，因此，只有长期储存极薄的塑料膜时才考虑防老化。

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