关注食品包装安全—浅谈食品货架期、质保期的包装设计

无论是植物性食品、动物性食品或人造食品，它们都会在原料、配料、加工、包装、贮存、销售、消费的过程中以一定的速度和方式丧失其原有品质，造成食品失效和酸败。为了保障消费者的食用安全，出厂的食品必须注明其能保证安全食用的货架储存时间，根据国家商务部《中国食品安全调查报告》显示，目前中国85%的消费者已经在购买食品时注重货架期；同时货架期是食品生产商在包材强度和价格后第三考虑因素，因为更长的货架期能最大程度地实现产品销售和利润最大化，同时也能使产品能达到更远更广的销售市场。

　　为了达到更长的货架期，生产商会在食品中加入适当的保鲜防腐添加剂，来抑制微生物的生长和繁殖，以延长食品的保存时间，虽然国家规定有25种可使用的防腐剂，象苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙等，但是随着科学研究的不断长期深入，有些原来被认为安全的添加剂，现在被发现仍有潜在的不安全因素。少用甚至不用防腐添加剂才是我们更好的选择。

　　为了达到这个目的，我们需要从包装设计和材料上入手。其中MAP包装是我们越来越多地运用的方法之一。在MPA过程中，产品被包装在与空气不同的气体环境中，主要是通过减少保质期内产品与氧气的接触，来延长产品的保质期。气调包装过程中，在装入食品后，未封口之前，首先是抽真空，尽可能除去氧气，然后灌入氮气、二氧化碳或其它气体。氮气主要是起到消毒作用，冲淡包装中的氧气和二氧化碳，减少氧化作用，同时也起到稳定包装的作用。二氧化碳有抑制细菌和真菌的作用。对于新鲜水果和蔬菜，气调包装中的氧气含量在1%～5%之间是安全的，但对于薯片、熟肉制品等高油脂食品，氧气的含量必须更低于1%以下。

　　在选用了气调包装设计后，我们接下来要考虑的是包装材料的气体阻隔性能。因为如果阻隔性很差，充入的气体会在短时间内渗完，或者外界的氧气会在短时间内大量渗入包装内，那气调的功能就丧失了。由于氧气的渗透速率一般是氮气的五倍以上，而且氧气也是造成食品变质的主要原因，所以在评估材料对气体的阻隔性能时，我们只需要测试包装对氧气的阻隔性能。包装的阻隔性能和包装材料有关，也和整体包装的制作的有关，因为包装的封合和密封性都会影响整体包装的阻隔性能，有些瓶装食品的瓶盖和罗纹的紧密性也是影响因素。

　　目前，有很多厂商都对气调包装采用了直接测量的方法，就是在产品包装完成后，采用顶空气体分析仪先测试其中的氧气或者二氧化碳的浓度，然后将产品摆放几个月后，再对同批产品测试氧气或二氧化碳的浓度，根据一定时间里的浓度变化速度，来推算到货架期结束前氧气的浓度，是否会使食品发生影响食用安全的氧化。虽然这是个经济简单的方法，但是实验周期长，虽然还可以通过加温、高湿来加速，但是一般时间还会在一个月以上，这对品控和研发工作的效率带来一些影响，同时由于分析仪传感器的精度问题，总的来说，这个方法还只是一个初级的测试方法。

　　测量包装的氧气阻隔性能，最快速准确的方法是使用透氧测试仪进行检测，氧气透过率检测的方法从测试原理上来分有压差法和等压法两类。

　　压差法

　　依据标准：GB/T-1038-2000 （塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法-压差法）

　　测试原理：

　　压差法的测定原理是用试验膜隔成两个独立的空间，将其中一侧（高压室）充入测定用气体，而另一侧（低压室）抽真空，这样在试样两侧就产生了一定的压差，高压室的气体就会通过薄膜渗透到低压室，通过测量低压室的压力或体积变化就可以得出气体的渗透率。

　　优点：简单方便，可以测试材料对多种气体的阻隔性。仪器价格便宜。

　　但是压差法在其准确性及应用方面，仍有较大的局限性，因为：

　　1．在测试时，需要在样品的两侧形成一个大气压的压差，这个压差的存在会破坏材料本身的性能结构，如产生裂纹、加大针孔、材料变薄、透气面积变大，这些改变会影响测试的准确性。当包装材料应用于食品或药品包装时，是不会经受这个压差的。

　　2．进口的压差法设备的最低测试范围只能达到0.5 cc/m2day，再小的透过率数据是不能保证精度的。而目前镀铝膜等高阻隔包装材料的透氧率已经可以达到0.1 ~0.2cc/m2day左右，铝箔复合膜则更低，所以压差法已经不能适用于这些材料的检测了。

　　3．压差法设备不能测试完整的包装件，只能测试膜材。有时，材料本身的透氧率不存在问题，而软包装的封边、瓶盖的密封等因素，都会严重地影响完整包装的透氧率。

　　4．压差法设备不能控制测试湿度。不能检验一些亲水性材料（如尼龙、EVOH）在高湿环境下的透氧率突变情况。

　　5．测试的重复性较差，台间差也会达到15~20%以上。只能用原厂的标准膜进行验证，但是由于国内外都没有溯源标准膜的供应，所以不同生产商的设备之间没有一个统一的值。

　　6．测试效率并不高，由于在测试开始时需要在测试腔内抽真空，对于高阻隔材料，厂方推荐的抽真空时间会长达10~15小时以上；有时由于操作手法不当，就连进口设备也很难避免会抽真空失败，国产设备的抽真空技术就更不过关了。

　　等压法

　　依据标准：ASTM D3985-1995（用库仑传感器测试薄膜氧气透过量的试验方法）

　　测试原理：在样品膜的两侧分别通入连续流动的氧气和氮气，样品两侧的大气压相等，利用氧气在样品膜两边的恒定浓度差而引起渗透，氮气将透过的氧气全部运送到传感器上，其传感器必须采用库仑电量法传感器，这是一种符合法拉第定律的绝对值传感器，渗透过来的氧气经过传感器时，传感器就会释放出4倍的电子，根据电流的大小就能检测出通过传感器的氧分子数量。

　　和压差法相比，等压法是一个更精确、先进的测试方法，因为：

　　1．测试时，样品膜两侧的气压相同，不会破坏材料本身的性能结构，更接近于包装材料真实使用的环境。

　　2．等压法设备的测试范围最低能达到0.005 cc/m2day，足以准确地检测这些高阻隔材料。

　　3．可以测试完整的包装件或瓶。

　　4． 可以控制不同的温度、湿度及不同含氧量的气体，更能有效地模拟包装实际的使用条件。

　　5．测试重复性很好，一般只有±1%或者±0.05 cc/m2day，而且可以利用追溯美国标准研究院NIST的标准膜来验证设备，使得台间差也只有2~3%，不同实验室的测试结果能够有很好的比对性。

　　6．测试效率高，由于不需要抽真空，一般阻隔样品只需要一个白天就能完成，高阻隔材料也只需要最多1~2天时间。

　　缺点：只能对包装的氧气阻隔性能进行检测。

　　对于高阻隔低渗透的材料，建议使用等压法的设备，世界上最主要的等压法国际标准是ASTM D3985，设备利用库仑电量绝对传感器，完整地检测透过的氧气，它有着更高的灵敏度和重复性，而且等压法的设备能检测整体包装的透氧率，包括瓶、罐、软包装等。 而压差法设备的灵敏度较低，最多只适合测试1.0ml/m2.24hours以上的材料，而且无法对整体包装进行检测。

　　随着人民生活水平的不断提高，大家对食品包装的安全要求逐渐加强，但是目光还只是停留在添加物、溶剂残留等上，但是实际上食品包装的阻隔性能对保证食品的安全有着举足轻重的作用，再好的食品，再环保的包装，如果阻隔性能不好，氧气的大量渗入，会使富含脂肪和维生素类食品变色、哈变或酸败，或使细菌和霉菌大量繁殖，直接影响食品的品质。所以说保证食品包装的良好阻隔性也是保证食品安全环节中必不可少的一环。