包装食品的褐变、变色及控制方法

食品的色泽不仅给人以美感和消费倾向性，也是食用者心理上的一种营养素。食品所具有的色泽好坏，已成为食品品质的一个重要方面。事实上，食品色泽的变化往往伴随着食品内部维生素、氨基酸、油脂等营养成分及香味的变化。因此，食品包装必须有效地控制其色泽的变化。

（一）食品的主要褐变及变色

食品褐变包括食品加工或贮存时，食品或原料失去原有色泽而变褐或发暗。图5-12表示几种产生褐变的食品成分及其反应机理。

褐变反应有3类：食品成分由酶促氧化引起的酶促性褐变；非酶促性氧化或脱水反应引起的非酶促性褐变；油脂因酶和非酶促性氧化引起酸败而褐变。在导致褐变的食品成分中，以具有还原性的糖类、油脂、酚、抗坏血酸等较为严重，尤其是还原糖引起的褐变，如果与游离的氨基酸共存，则反应非常显著，即所谓美拉德反应。

图5-12　产生褐变的食品成分及其反应机理

典型的非酶褐变有氨基-羰基反应和焦糖反应等，从影响食品质量的角度来分析，氨基-羰基反应又可分为基本上无氧也能进行的加热褐变和在有氧条件下发生的氧化褐变；前者在食品加工过程中赋予食品以令人满意的色香味，后者因褐变而呈暗色和产生异臭。

典型的酶促褐变如苹果、香蕉、茄子、山药等果蔬受伤去皮之后，其组织与氧接触引起的褐变，其反应是在多酚氧化酶、过氧化酶等作用下酚类物质氧化成醌类，并使其聚合而着色。酶促性褐变需有酚类、氧化酶、氧等基质，因此，加热使酶失活，降低pH，或使用亚硫酸盐等可抑制酶促褐变，真空或充气包装也能有效减缓褐变反应。

食品的变色主要是食品中原有颜色在光、氧、水分、温度、pH、金属离子等因素影响下的褪色和色泽变化。

（二）影响褐变及变色的因素

主要有光、氧、水分、温度、pH、金属离子等。

1.光　光线对包装食品的变色和褪色有明显的促进作用，特别是紫外线的作用更显著。天然色素中叶绿素和类胡萝卜素是一种在光线照射下较易分解的色素。图5-13和图5-14表示了光的波长对胡萝卜素和叶绿素分解的影响。由图可知，波长300 nm以下的紫外线对色素分解的影响最为显著。

图5-13　光的波长对β-胡萝卜素分解的影响

图5-14　光的波长对叶绿素分解的影响

图5-15为焦油系色素在太阳光下褪色的情况，由图可知，色素不同，其分解褪色性能也有很大差别。

玻璃和塑料包装材料虽能阻挡大部分的紫外线，但所透过的光线也会使食品变色和褪色，缩短食品保质期。为减少光线对食品色泽的影响，选择的包装材料必须能阻挡使色素分解的光波。

2.氧气　色素是容易氧化的，类胡萝卜素、肌红蛋白、血红色素、醌类、花色素等都是易氧化的天然色素。在苯酚化合物中，如苹果、梨、香蕉中含有绿原酸、白花色等单宁成分，还原酮类中的维生素C、氨基还原酮类，羰基化合物中的油脂、还原糖等，这些物质的氧化会引起食品的褐变、变色或褪色，随之而来的是风味降低、维生素等微量营养成分的破坏。

氧是氧化褐变和色素氧化的必需条件。因此，包装食品对氧化的控制是至关重要的保质措施。图5-16表示不同透氧性的塑料薄膜包装咸味牛肉其贮藏温度对牛肉色泽的影响，显然包装材料的透氧率越高，温度越高，色素的分解越快。

图5-15　太阳光线对食用色素的显色作用

图5-16　包装材料的阻隔性对咸味熟牛肉色泽的影响(www.xing528.com)

3.水分　褐变是在一定水分条件下发生的，一般认为：多酚氧化酶的酶促褐变是在Aw=0.40以上，非酶褐变在Aw=0.25以上，反应速度随Aw上升而加快，在Aw=0.55～0.90的中等水分中反应最快。若水分含水量再增加时，其基质浓度被稀释而不易引起反应。

水分对色素稳定性的影响因色素性质不同而有较大差异。类胡萝卜素在活体上非常稳定，但在干燥后暴露在空气中就非常不稳定；叶绿素、花色素系色素在干燥状态下非常稳定，但在水分达6%～8%以上时，就明显地迅速分解，尤其在光、氧存在条件下很快褪色。

4.温度　温度会影响食品的变色，温度越高，变色反应越快。干燥食品吸湿就会褐变或褪色，这种反应与环境温度关系密切。由氨基-羰基反应引发的非酶促褐变，温度提高10℃其褐变速度提高2～5倍。高温会使食品失去原有的色泽，如干菜、绿茶、海带等含有叶绿素、类胡萝卜素的食品，高温能破坏色素和维生素类物质而使风味降低，若长期贮存，应关注环境温度的影响。

5.pH褐变反应一般在pH 3左右最慢，pH越高，褐变反应越快。从中等水分到高水分的食品中，pH对色素的稳定性影响很大，叶绿素和氨苯随pH下降、分子中Mg+和H+离子换位，变为黄褐色脱镁叶绿素，色泽变化显著；花色素系和蒽醌系色素，pH对色素稳定性的影响各异，红色素在pH 5.5～6.0以上时易变成青紫色，檀色素、青色素等在pH 4左右时变成不溶性而不能使用，故包装食品的色泽保护应考虑pH的影响。

6.金属离子　一般地，Cu、Fe、Ni、Mn等金属离子对色素分解起促进作用，如番茄中的胭脂红、橘子汁中的叶黄素等类胡萝卜素只要有1～2mg/kg的铜、铁离子就能促进色素氧化。

（三）控制包装食品褐变及变色的方法

食品变色是食品变质中最明显的一项，尽管褐变变色的因素很多，但通过适当的包装技术手段可有效地加以控制。

1.隔氧包装　在常温下，氧化褐变反应速度比加热褐变反应速度快得多，对易褐变食品必须进行隔氧包装。对于诸如浓缩肉汤和调味液汁类风味食品，即使包装内有少量的残留氧，也能引起褐变变色，降低食品的风味和品质。真空包装和充气包装是常用的隔氧包装，要完全除去包装内部的氧，特别是吸附在食品上的微量氧是困难的，必须在包装中封入脱氧剂，用以吸除包装内的残留氧，并可吸除包装食品在贮运过程中透过包装材料的微量氧，这样处理可长期地保持包装内部的低氧状态，有效防止食品氧化褐变。目前大部分食品采用软塑包装材料，隔氧包装应选用高阻氧的如PET、PA、PVDC、Al箔等为主要阻隔层的复合包装材料。

2.避光包装　利用包装材料对一定波长范围内光波的阻隔性，防止光线对包装食品的影响，选用的包装材料既不失内装食品的可视性，又能阻挡紫外线等对食品的影响。例如，能阻挡400 nm以下光的包装材料，适用于油脂食品包装，用在含有类胡萝卜素及花色素类的食品也有效。然而，对于一般色素，可见光也会加速光变质，对长时间暴露在光照下的食品，可对包装材料着色或印刷红、橙、黄褐色等色彩，这样虽部分丧失了包装的可视性，但能有效地阻挡光线对食品品质的影响，而且通过丰富多彩的图案装潢设计，可增加食品的陈列效果和广告促销作用。图5-17说明了各种颜色的光阻隔性包装材料对辣椒色素稳定性的影响。

现代食品包装，也采用阻光阻氧阻气兼容的高阻隔包装材料，如铝箔、金属罐等防止光、氧对食品的联合影响，大大延长食品保质期。

3.防潮包装　水分对食品色泽的影响包括两方面含义：其一是对一定水分含量（20%～30%）的食品，如带馅的点心等糕点食品，由于脱湿而发生变色；其二是干燥食品会因吸湿增大食品中的水分而变色。前者防止变色的方法是采用适当的包装材料保持其原有水分，而后者主要是保持食品干燥而使色素处于稳定状态，采用阻湿防潮性能较好的包装材料或采用防潮包装方法，能较好地控制因水分变化引发的褐变、变色。

图5-17　光阻隔性包装材料对辣椒色素稳定性的影响