如何确定食品货架期？

货架期研究是客观地、系统地决定食品能够达到预期时间而采用的方法。目前确定食品货架期所采用的方法主要有两大类：

直接方法：将产品贮藏在预先确定的条件下，其贮藏时间比预期的货架期要长，且在规定的时间内检查食品，考察其开始变质的时间。这是易腐败型食品最常用的方法。

间接方法：不易腐败型食品有较长货架期，一般不用整个贮藏试验方法，目前最常用的两种间接方法为动力学模型预测和加速货架期实验。

（一）确定货架期的直接方法

1.确定引起该食品变质的主要因素　每个食品都有限制其货架期的主要因素，原料成分、水分活度、pH、氧气、温度、包装材料等都会影响到食品的货架期，从这些众多影响因素中确定出影响该类食品品质的主要因素。

2.选择实验的方法　食品品质变化的程度要通过实验的方法进行考察和衡量，常用的方法有以下几种。

（1）感官评价　通过评定食品的气味、外观、风味和质地，用感官来监控和记录食品的各种变化，最终确定出货架期。

（2）微生物评估　通过检测微生物指标，评估货架期内食品中腐败微生物的数量和种类变化。

（3）理化分析　通过物理化学指标的测定，分析整个货架期内食品品质变化。

3.制定测定计划　包括测试内容、测试间隔时间、测试样品量等详细计划，在研究过程中，样品所处的贮藏条件应该与正常产品一样，定期检查和记录温湿度。

4.确定货架期　当产品不再满足质量标准时，就已达到终点。通过所记录和观察的所有信息，决定产品的货架期。

5.监控货架期　由于现实贮藏条件的多变性，产品在实际流通环境中的货架期会有所变化，在这期间要对分销和零售系统的不同点进行抽样，不断监控产品以确保在整个货架期内产品是安全的，如发现任何问题，需要重新调整货架期。

（二）动力学模型预测食品货架期

动力学模型预测食品货架期的最重要一步是选择一个合适、可靠的模型来模拟食品的品质变化，为货架期试验提供有效的设计。该货架期预测的方法是将试验建立在食品品质变化模型的基础上，由食品体系中所发生的不同变质反应的动力学模型公式来预测食品货架期。

1.水汽敏感型食品货架期的预测　水是食品中各种生化反应及微生物生长繁殖的必要条件之一，影响着食品中各种腐败反应的速率。包装材料具有水蒸气透过性，食品在包装后水分含量的变化会影响各类腐败反应的速率，从而影响产品货架期。

根据食品吸湿等温特性，目前有多种货架期的预测模型，常用的有BET （Brunauer-Emmett-Teller）模型、GAB （Guggenheim-Anderson-Boer）模型和直线模型（linear model）。BET和GAB模型描述食品的吸湿等温曲线较精确，由于该两种模型的表达式比较复杂，计算工作量很大，必须借助计算机编程来预测货架期。直线模型虽然精确性稍差，但预测方便，在一定范围可较好地预测低水分食品的货架寿命，其方法如下。

低水分或中等水分食品，其吸湿等温线可以看做是一段近似直线，可用一次方程来表示：

式中　m——食品中的水分含量；

b——吸湿等温线（直线）的斜率；

c——常数；

Aw——食品的水分活度；

mc——食品的临界水分含量；

mi——食品的初始水分含量；

Awi——食品的初始水分活度；

Awc——食品在贮存期间某时刻的水分活度。

假设包装材料的水汽渗透性保持不变、外部环境的温度和湿度保持不变，那么利用上述直线模型可对低水分食品的货架期进行预测，公式如下：

式中　me——在包装外部湿度条件下食品的平衡水分含量；

P/X——表示渗透性（X为薄膜厚度，P为渗透系数）；

A——包装的表面积；

Ws——食品的干重；(www.xing528.com)

Po——在贮藏温度下纯水的蒸汽压；

b——吸湿等温线的斜率；

θs——货架期。

当外部条件给定时，并且已知食品败坏时的临界水分，则可由上式求出该食品的货架期，同时，若已确定食品的货架期，还可以用上述公式来选择给定条件下最适宜采用的包装材料。

【例】　某快餐食品贮藏在30℃下，一旦其吸潮后将失去脆性无法食用，对其进行的相关测试数据如下：

代入上述公式可以求得其货架期：

如果使用如下不同渗透率的包装薄膜，经上述公式可以计算出其货架期：

薄膜A：P/X=0.00038g/（m2·d·Pa）　　求得货架期为138d

薄膜B：P/X=0.00075g/（m2·d·Pa）　　求得货架期为69d

薄膜C：P/X=0.0015g/（m2·d·Pa）　　求得货架期为35d

2.氧气敏感型食品货架期的预算　氧气直接影响着食品的货架期，食品中微生物的生长、新鲜肉和熏制肉的色变、脂肪氧化酸败、果蔬的衰败等均与氧气有关。密封包装中（如金属罐和玻璃容器）影响氧化反应的主要是包装时内部残留的总氧量；在有一定透气性的包装（如塑料包装）中引起氧化反应有两种情况，包装时内部残存的含氧量和贮藏期间透过包装材料渗入的氧气。

如果确定了包装材料的透气率、包装内部和外部的气体分压，就可应用类似水汽敏感型食品的方法对受气体影响食品的货架期进行预算。水汽敏感型食品和氧气敏感型食品的最大区别在于后者更敏感，呈现几何级数的链式反应。因此在计算氧敏感食品货架期时，其包装内的残留氧气不能忽略。

货架期计算公式如下：

式中　θs——货架期；

Q——气体的最大允许吸收量；

X——包装材料厚度；

P——气体的透过率；

A——包装的表面积；

P1——包装内气体的分压；

P2——包装外气体的分压。

【例】 假使用定向PET瓶包装精馏酒，其包装材料的O2和SO2的透过率分别为2.25×10-15cm3·cm/（cm2·s·Pa）和2.25×10-14cm3·cm/（cm2·s·Pa），包装透过率的计算一边是25℃和50%RH，另一边是25℃和100%RH，每个PET瓶的表面积为720cm2，厚度为0.046cm，装1L酒，假设瓶内氧分压初始为0，当该瓶完全密封时，计算该PET瓶盛装酒的货架期（查表可知在保证酒质量的前提下，酒的最大允许吸氧量为5×10-3g/L）

（a）氧气渗入货架期的预算：由于空气中的氧占21%，则瓶外氧分压为0.21×1.013×105=2.127×104Pa；1L酒在货架期内最大允许吸氧量为5×10-3g，氧气密度为1.43×10-3g/L，则可以计算出最多允许氧气的透过量为3.5mL。代入上述公式

（b）二氧化硫渗出货架期的预算：假设酒中二氧化硫的初始浓度为100mg/L，其中50%是游离态，那么可以计算出这50 mg/L二氧化硫的蒸气压为2.301Pa。

最初自由二氧化硫为50 mg/L，假设水和酒的密度相同，那么也可以换算为50mg/kg或为5×10-5g/g。当该酒中游离二氧化硫的一半渗出后则可以认为此时到了货架期的尽头，即2.5×10-5g/g的二氧化硫完全损失。二氧化硫的密度为2.93×10-3g/mL，酒中二氧化硫的最大允许渗出量为2.5×10-5/（2.93×10-3）=8.5×10-3mL/g，则该酒每升二氧化硫最大渗出量为8.5mL。

代入上述公式计算出货架期为：

（c）结论：由上述计算可以看出用PET瓶盛装酒时，渗透到酒中的氧气是引起酒败坏的主要原因，计算出的货架期很短，只有54d，而二氧化硫的渗出不是影响货架期的主要因素，因此，可以在PET瓶的表面涂一层阻氧性的材料。

由两个或多个因素同时影响的食品货架期预算是非常复杂的（例如氧化反应是源于氧的渗入，而失去脆性则是因为水分的渗入），尽管可以运用上述一些常用的公式和方法进行货架期的预算，但应该考虑到实验数据的局限性。

3.受温度影响食品货架期的预算　温度是决定食品货架期的主要因素之一，温度影响着食品贮藏期间各种反应的进程，如果已知引起食品货架期终止的主要品质变化反应，那么就可以利用反应速率和温度的关系，预测出在某温度下该食品的货架期。

大多数情况下贮藏期内由于环境温度和湿度的变化，包装食品既存在着水分变化，也存在着温度变化，这使得货架期的预算更为复杂，实际包装材料不是完全隔绝水分的，食品的水分活度也会随时间发生而变化，此时，反应速率常数由温度和水分活度共同决定，这使得食品货架期的准确预算十分困难，因此，常采用加速货架期试验方法来预测食品货架期。