第二节 食品质量特性与影响食品质量的因素
一、食品质量特性
质量特性是指产品所具有的满足用户特定需要的，能体现产品使用价值的，有助于区分和识别产品的，可以描述或度量的基本属性。ISO9000标准定义质量特性为产品、过程或体系与要求相关的固有特性。产品质量特性是指直接与食品产品相关的特性，如食品安全营养感官及性能特性。过程质量特性是指与生产和加工过程相关的特性，如工人福利、动物福利、生物技术、可追溯性、环境保护及可持续农业发展等。体系质量特性是指与产品质量、安全等管理体系相关的质量特性，如GMP、GAP、HACCP及ISO9001体系等。由于顾客的需求多种多样，所以反映产品质量的特性也各种各样。有些质量特性，如风味、色泽、包装，消费者可以通过感官判断；然而有些质量特性，如营养、微生物、添加剂、毒素、药物残留、生产加工过程等，通常消费者无法凭经验或感官加以判断，只能通过外部指示，如质量标签、认证标志等加以判断。消费者对食品质量的认识因文化、道德、宗教、法律、价值观等因素不同而各有不同。他们在选购食品时，不仅根据食品的产品质量特性，而且会根据食品的过程质量特性、体系质量特性等多方因素选购符合他们要求的食品。
根据形成特性，食品的质量特性可分为内在质量特性和外在质量特性两方面。内在质量特性也称为固有质量特性，尤其是产品永久的特性，它反映了产品满足需要的能力，主要包括：①产品本身的安全特性；②产品的感官特性；③产品的可靠性。外在质量特性也称非固有质量特性，是产品形成之后因不同需求而对产品所增加的特性，包括：①生产系统特性；②环境特性；③市场特性。外在质量特性并不能直接影响产品本身，但却影响到消费者的感觉，例如，市场景气可以影响消费者的期望，但和产品本身毫无关系。产品的质量本质是满足需求的能力，因此不仅要满足内在质量特性要求，还要满足外在质量特性要求。
（一）内在质量特性
1.食品的安全特性
食品的安全特性是其质量特性的首要特征。从广义上说，食品的安全特性指的是食品在食用时完全无有害物质和无微生物的污染。从狭义上说，它指的是在规定的使用方式和用量的条件下长期食用，对食用者不产生可观察到的不良反应。危害食品安全的主要因素有以下几个方面：
（1）微生物污染。微生物污染是危害食品安全的最主要因素，它会造成农产品和食品的变质和腐败，同时引起食品中毒。引起微生物污染的因素主要是不当的冷藏方法、食品原材料供应不当、操作人员个人卫生差、烹饪或加热不充分和食品贮藏温度适宜细菌的生长等。因此，在食品质量管理过程中，应充分考虑到这些因素。污染食品的微生物包括细菌、真菌和病毒。病原微生物可以引起食物中毒和感染性疾病。病原菌通过食物传递给人或动物，它可以穿透肠黏膜，并能在肠道或其他组织中生长繁殖。其中以沙门氏菌最为常见。家禽类、牛肉、鸡蛋、猪肉和生奶等往往会成为传播沙门氏菌的媒介食品。感染沙门氏菌后会有恶心、呕吐、腹痛、头痛等症状。病原微生物所致的食物中毒是由食品中的病原菌产生的有毒成分（真菌毒素和细菌毒素等）引起的。肉毒梭菌、金黄色葡萄球菌都是引起食物中毒的重要细菌。肉毒梭菌可以芽孢的形式广泛存在于土壤和水中，尤其是在低氧状态下保存的低酸性食品（罐装食品和气调包装的食品等）比较容易发生污染。霉菌也可以引起食物中毒，最著名的真菌毒素就是黄曲霉毒素，这是由黄曲霉菌和寄生曲霉菌产生的毒素。微生物毒素在原料或加工品中释放出来，这些有毒食品可以导致许多病症，诸如急性腹痛、腹泻和慢性疾病如癌症、肝组织的病变等。
（2）毒性成分。毒性成分来源于食品生产的产业链的每一个阶段。毒性成分可以是原料中本来存在的（如农药等化学物质的残留动植物毒素等），也可以是在贮存和加工过程中添加或产生的（食品添加剂、熏烤和高度油炸的鱼和肉中会产生杂环胺毒素等）。为了判断有毒物质对食品安全性的危害程度，必须考虑毒性成分的来源性质、控制或预防的能力。有很多毒性成分是脂溶性的，脂溶性的毒性成分可以在食物链中积累，进而影响人类健康，例如，毒性成分多氯联苯（PCBs）可在鱼脂肪组织中聚集，高脂肪鱼类已成为食物中PCBs的最大来源。一些毒性成分非常稳定，因此可以在食物循环中存在很长时间，如有机氯类杀虫剂DDT，它可以经过鱼类、贝类等在食物链中富集。
（3）外源物质。外源物质污染是第三类影响食品安全性的因素，外源成分包括放射性污染、玻璃片、木屑、铁屑、昆虫等，如核工厂的事故导致食品中放射性物质增加而影响食品安全。
2.食品的感官特性
食品的感官品质是由口味、气味，色泽、外观、质地、声音（如薯条的声音等）等综合决定的，它取决于食品的物理特性和化学成分。食品的感官品质的变化速度是货架期的决定因素。货架期指食品被贮藏在推荐的条件下，能够保持安全以及理想的感官、理化和微生物特性，保留标签声明的任何营养值的一段时间。食品通常比较容易腐烂，在新鲜产品收获或经加工后，其品质将会出现不同程度的降低。加工和包装的目的就是要推迟、抑制和减缓品质的下降，从而延长货架期。例如，新鲜豌豆在12小时内会腐烂变质，而罐装的豌豆可以在室温下保存2年。
影响货架期的主要因素有：微生物（腐败菌）、化学反应、生物化学反应、生理学反应、物理变化等。有害微生物侵入食品，利用食品中的营养物质进行生长繁殖的过程中，会导致食品感官品质的下降，主要包括质构、风味和颜色的劣变等，另外，其代谢过程中产生的有毒有害物质已经让食品不安全了。化学反应中的非酶促褐变（或美拉德反应）主要引起外观变化或营养成分的流失，氧化反应会导致油脂风味改变以及植物褪色等。生物化学反应涉及各种酶类，其中酶促褐变是影响食品感官特性的典型生化反应之一，例如，新鲜蔬菜被切开后可以引起多种酶促反应，如多酚氧化酶引起褐变，脂肪氧化酶产生不良气味等。生理学反应主要是指果蔬的呼吸作用，影响采后贮存阶段的产品质量。物理变化主要指农产品在收获、加工和流通过程中处理不当造成物理损伤或温湿度变化，从而导致腐烂变质加速或带来产品外观的变化。食品的货架期受制于上述多种因素，同样地，一种感官特性的变化也可能由上述多种因素引起。例如，腐臭可能是由于脂肪酶引起的短链脂肪的产生或脂肪的氧化。抑制、减少或阻止影响货架期的主要因素可以延长货架期，然而，这应该建立在最大限度降低感官品质劣变的基础之上，例如冷冻食品延长了货架期，但在半年到一年以后，由于物理和化学反应的发生导致食品的色泽和质构发生了改变。为了从技术方面控制产品质量，要全面并深入地了解影响产品货架期和感官品质的不同过程。
3.食品的可靠性和便利性
食品的可靠性是指食品实际组成与食品规格符合的程度。例如，实际加工、包装和贮存后的成分组成或含量必须与说明书中一致。便利性是指消费者使用或消费食品时的方便程度。目前提升便利性正成为全球食品发展的关键趋势。在人们生活节奏日益加快的今天，方便快捷的食品不仅显得更加贴心，而且还能很好地契合广大消费者对方便快捷的需求，并且这种需求还将会越来越大。新一代的现代方便食品正不断涌现，制造商正在应对日益增长的健康饮食需求、对美食口味的要求、对个性化的兴趣以及来自快速送货服务的竞争。
（二）外在质量特性
食品的生产系统特性、环境特性以及市场特性都属于外在质量特性。外在质量特性并不能直接影响产品本身的性质，但却影响到消费者的感觉和认识，例如市场促销宣传活动可以影响消费者的期望，但和产品本身却无关系。
1.生产系统特性
食品的生产系统特性主要是指食品从采购、加工到成品的整个生产加工过程工艺的特性。它包括很多因素，如果蔬栽培时使用的农药、畜禽繁育时的特殊喂养、为改善农产品特性的基因重组技术以及特定的食品保鲜技术等。这些技术对产品安全性和消费者接受性的影响很复杂，有的还未能确定。例如，公众对转基因食品十分关注，消费者并不在意食品中有无新技术的使用，而认为产品质量（特别是安全性）是最重要的。
2.环境特性
食品的环境特性主要是指产品包装和生产废弃物的处理。消费者在购买产品时会表现出对包装款式的偏爱，同时也会考虑包装对自身健康和外部环境的影响。废弃的包装会带来环境污染问题，绿色可降解型包装材料的开发及推广也成为目前世界各国关注的焦点。食品生产过程从原料采购到成品形成整个过程都不可避免地产生废弃物，这些废弃物的处理直接影响到最终食品产品的安全与卫生。食品产品的消费者越来越关心食品制造商的整条制造链，从原料、制造过程及贮藏的整个过程管理都进行关注，另外环境法规也在不断完善，这都要求食品生产企业必须对食品废物的产生和处理进行良好管理及控制，对操作人员进行严格培训。这不仅能保障食品的质量，降低环境的污染，也更能提升企业的形象，增强企业的竞争力和生命力。
3.市场特性
市场对食品质量的影响是很复杂的，根据VanTrjp和SteenKamp的研究，消费者认为市场影响力（品牌、价格和商标）决定了产品的外在质量，从而影响其对质量的期望，但市场也可以影响人们对产品的信任度。需求决定市场，满足需求的能力即产品的质量决定产品的市场影响力。市场竞争是产品质量的重要调节机制，市场化程度越高，市场的可竞争性越强，产品质量越高，反之，产品质量则越低。
二、影响食品质量的因素
食品的原料主要是动植物，它们作为农副产品，大部分易腐败，不宜长期保存。因此，需要通过食品加工将原材料转化为高价值的产品，以达到保障食品安全和延长货架期的目的。食品生产链中每一个环节的工艺都会影响到产品的内在和外在质量特性，因此，必须在从农田（畜牧场）到餐桌的所有阶段运用技术和采取管理措施降低或消除不良影响，确保食品质量。
（一）动物生产条件
动物产品可以分为肉类产品（猪肉、牛肉、禽肉、羊肉、鱼肉、贝类等）和动物产品（鸡蛋、牛奶等）。动物生产条件会直接或间接地影响食品的内在质量特性，例如食品的安全性和感官品质。动物生产系统特征（育种、喂养条件、生活条件、健康状况等）会影响食品的外在质量特性。
（1）品种选择。动物育种很多时候仅注重产量而忽视了产品质量。例如，奶牛品种主要考虑选择牛奶高产的品种，但很少考虑到牛奶的营养成分。动物育种专家发现：一些猪种的猪肉质量参数有典型遗传性，如杜洛克猪种（美国红色猪种）常常是暗红的肌肉，相较于其他猪种其脂肪硬度和嫩度都有所提高。这些品种常与其他猪种杂交以获得优良猪种。所以，品种选择不仅要考虑增加产量，还必须考虑对食品营养等品质的影响。
（2）动物饲料。动物的饲料会直接或间接地影响食品质量。例如，奶牛乳腺合成脂肪所需的前体物质是饲料在胃中发酵产生的，因此，饲料组分会影响牛奶中的脂肪成分和乳脂含量。淀粉有利于维持微生物的发酵和随后的蛋白质合成，也影响牛奶的产量和成分。动物饲料本身的安全，如是否有药物性添加剂的滥用、有毒金属元素的污染、致病微生物污染等，都间接地影响最终产品的安全性。用含有黄曲霉素的草饲料去喂养奶牛，在牛乳中就会出现黄曲霉素的代谢物。动物体内药物残留过量，人食用这类动物的肉制品后，药物会在人体内蓄积，可能产生过敏、畸形和癌症等不良后果，危害人体健康。为了保护消费者的利益，国内外都制定了动物性食品中兽药的最大残留量标准。
（3）圈舍卫生。动物的居住条件直接影响附着在动物体表细菌的数量，改善圈舍卫生条件能够降低动物体表细菌附着率。对于肉类生产而言，外部皮肤和内部肠道的微生物数量是影响食品安全性的重要因素，细菌的大量附着容易导致屠宰时肉的污染。对于奶制品生产，必须严格执行卫生预防措施，包括清洗乳头、装乳器具及设备并杀菌等。另外，动物饲养密集会直接影响到动物活动的空间，降低其生长环境的质量，影响动物体内激素的分泌，进而会影响肉类食品的质量和产量。
（二）动物的运输和屠宰条件
输送和屠宰条件可以影响内在质量特性（如感官品质），如病原菌污染会危害食品安全，腐败微生物会缩短货架期。
（1）应激（stress）因素。如动物在装载、运输、卸货、管理及宰杀的整个过程中受到挤压、撞伤、拖拉惊吓、过冷过热、通风不畅等对肉类的质量具有负面影响。受外界刺激而产生应激反应的猪肉结构松软，持水力弱，色泽灰白，叫作白肌肉（pale soft exudative mect，PSE肉）。外界应激导致乳酸积累，从而使pH值迅速下降到肌肉蛋白的等电点，进而导致持水力下降。另一种情况是动物宰前因受过度应激，耗尽糖原，宰后pH值不会下降，导致肉质变暗、变硬和干燥，叫作黑干肉（dark，firm and dry mect，DFD肉）。为了保持良好的肉类质量，应该采取措施尽可能消除或减少在运输和屠宰操作中的应激反应，具体应注意：①合理的装载密度，太高的密度会导致产生PSE肉和DFD肉，而且会引起肌肉血肿。②装载和卸载的设备，例如陡峭的斜面坡道可以导致动物心跳加快，因此使动物进入平缓的单独通道对于保持肉的良好品质效果明显。此外，驱赶工具如长柄叉会经常导致动物体的外皮剥落甚至组织出血，最终影响肉品质量。整个装载和卸载过程要根据动物数量保证充足的时间。③运输持续时间对肉的质量也有影响，频繁的短时间运输会增加PSE肉的数量；长时间运输则可能会使动物平静下来，从而使代谢正常，但应注意在长时间运输过程中给予动物水、食物等方面的充分照顾。④在屠宰场，不同种动物的混合会引起应激反应，从而导致DFD肉或PSE肉的出现，所以应避免这种情况。
（2）屠宰条件。屠宰包括杀死、放血、烫洗、去皮、取内脏等步骤。在宰杀过程中，肌肉组织可能被肠道内容物、外表皮、手、刀和其他使用的工具污染。为了减少鲜切肉的微生物数量，既可以采取表面喷洒含氯热水、乳酸或化学防腐剂等措施，也可以通过严格控制屠宰场墙壁、地板、刀具和其他器具的清洗消毒程序以保证卫生安全。另外，随着动物福利概念引入国际贸易，更温和的宰杀方式逐渐被采用，避免造成等待宰杀的动物突然处于恐怖和痛苦状态，造成肾上腺素大量分泌，从而形成毒素，严重影响成品肉的质量。
（三）果蔬产品的栽培和收获条件
不同的栽培和收获条件会导致新鲜产品的营养成分、感官特性（如色泽、质构和风味）以及微生物污染等质量特性存在差异，进而影响加工产品的质量特性。栽培过程中影响产品质量的重要因素有：①品种，如可选择抗病虫害或营养富集型等优良品种；②栽培措施，包括播种、施肥、灌溉和植保（比如除草剂的使用）等；③栽培环境，如温度、日照时间、降雨量等。可以通过育种和栽培条件的定向改善来调控产品的营养成分。收获时间和收获期间的机械损伤都会对产品质量产生影响。果蔬的生长和成熟过程伴随着多种生物化学变化，如细胞壁组分变化使组织变软，淀粉转化为葡萄糖使口味变甜、色泽变化以及芳香气味形成等。这些变化绝大多数在果蔬收获后仍会继续，严重影响果蔬的质量和货架期，但收获时间会影响这些生化变化。例如红辣椒收获太早，就不会变红。一方面，在果蔬的收获和运输过程中都会发生机械损伤，植物组织遭破坏后，果蔬会通过本身的生化机制恢复创伤、产生疮疤，影响产品质量。另一方面，果蔬在损伤过程中产生的应激反应会产生对植物本身具有保护作用的代谢产物，这也会对产品质量产生负面影响。机械损伤后有利于酶和底物的接触，促进酶促褐变发生，产生不良的色泽变化。此外，植物伤口恢复时产生的乙烯会促进植物呼吸，加速植物成熟和衰老，大大缩短其货架期。
（四）食品加工条件
加工条件是影响食品质量的关键因素。加工食品的性质是由配方中原材料的性质（天然酶类、pH值受污染情况等）、保鲜剂和加工条件（温度、压力等）决定的。食品保藏技术的控制条件有时间、温度、pH值水分活度、防腐剂、气调等。通常组合使用这些控制条件，通过协同作用保证食品的货架期和安全性。下面主要介绍食品加工中影响产品本身质量的主要因素。
（1）温度和时间。高温能够杀死部分微生物，但易促进生物化学反应；低温可以抑制微生物的生长，抑制生物生理反应。在适当的湿度和氧气条件下，温度对食品中微生物繁殖和食品变质反应速度影响明显。在10℃～38℃范围内，恒定水分条件下，温度每升高10℃，化学反应速率加快1倍，腐败速率加快4～6倍。细菌、真菌等微生物都各自具有最佳生长温度，高于或低于最佳生长温度，它们的活力都会受到抑制，导致生长缓慢。同样，酶有最适宜的温度范围，在一定的温度范围内酶反应速度随温度的升高而加快，温度过高会使酶活性丧失，温度过低会大大降低酶活性。对于食品来说，温度的过度升高可能导致感官品质和营养品质的下降，如风味的散失，维生素和蛋白质的破坏，但在某些产品中也会带来感官品质的提升，如面包皮的褐变和薯条变黄；温度过低则会对食品内部的组织结构和品质都产生破坏。如何寻找到最佳的时间温度组合，确保食品安全稳定的同时尽可能减少加热对食品质量的不良影响，一直是食品加工过程中追求的目标。
（2）水分活度。水分活度是控制微生物生长、酶活力和化学反应的另一因素。食品的颜色、味道、维生素色素、淀粉蛋白质等营养成分的稳定性以及微生物的生长都直接受制于水分活度。当水分活度低于0.6时，大部分微生物的生长停止，而油脂即使在低水分活度条件下其氧化反应速率也很快。在低水分含量的食品中，微生物破坏活动会受到抑制。例如，一块蛋糕水分活度为0.81，可在21℃下保存24天，如果将其水分活度提高到0.85，同样温度条件下其保存期限缩减到12天。
（3）酸碱性（pH值）。pH值是控制微生物生长、酶和化学反应的另一重要因素。大部分微生物在pH值6.6～7.5时生长最快，在pH值4.0以下仅少量生长。食品的pH值范围为1.8（酸橙）～7.3（玉米）。一般细菌最适pH值范围比真菌小，但微生物的最低和最高pH值并不严格。此外，酸碱性对微生物的控制也依赖于酸的类型，例如柠檬酸盐酸、磷酸和酒石酸允许微生物生长的pH值比醋酸和乳酸低。总之，pH值小于4.5的酸性食品足以抑制大部分污染食品的细菌生长。大部分酶的最适pH值范围为4.5～8.0。酶在最适pH值时，一般表现为最大活性，通常一种酶的最适pH值范围很小。在极端的pH值时，因为造成蛋白质结构的变化，酶一般不可逆地失活。化学反应的速度也受到pH值的影响，例如极端pH值可加速酸或碱催化的反应。因此，调节pH值可以控制食品中的酶促反应和其他化学反应进而控制食品的质量。
（4）食品添加剂。为了延长货架期、改变风味、调节营养成分的平衡、提高营养价值、简化加工过程、便于食品的加工或者调整食品的质构，在食品中可以按规定添加特定的化学物质（食品添加剂）。食品添加剂从来源上可分为天然和人工合成添加剂。只有证明具有可行的和可接受的功能或特性，并且是安全的食品添加剂，才允许被使用。食品添加剂的使用要遵守严格的限量标准，任何添加剂的过量使用都有可能危害到食品的质量安全。
（5）气体组成。氧气会促使食品成分（脂质、维生素等）发生氧化反应，促使微生物大量繁殖，加速食品腐败变质。因此，包装食品中气体成分和包装材料透气性对食品的货架期和安全性影响较大。降低食品包装容器中的氧气浓度可延缓氧化反应（油脂氧化褪色等），抑制好氧菌的生长，从而延长食品的货架期。真空包装、气调、活性氧吸附等措施均可实现低氧环境，但低氧或无氧条件会促进厌氧菌（肉毒梭状杆菌、乳酸菌等）的生长，因此，低氧条件必须同时采取合适的组合措施（适宜的加热处理、低pH、低水分活度等）协同作用。
（6）多措施组合——栅栏技术（hurdle technology）。实践发现单一或两种保藏技术难以达到期望的保质效果。而多项措施的有机组合，能够明显改善产品的保质保鲜效果。多项保藏措施组合的食品保藏技术称栅栏技术。典型的栅栏技术包括：降低pH值可改善酸性抗菌剂的效果；降低温度可以大大改善气调成分中二氧化碳的抗菌效果；压力和热处理协同作用用于杀灭芽孢杆菌，辐射和冷冻结合有利于杀灭微生物而又不产生“辐照味”。
（7）加工卫生。在食品加工过程中，初始污染和交叉性污染都严重影响产品的货架期和安全性。在收获期间的外界环境因素（土壤残留、机械损伤等）和屠宰卫生条件都会影响原材料的原始污染程度。在加工过程中的污染源于不良的个人卫生、不当的操作，没有过滤的空气、产品之间的交叉污染，产品和原料的交叉污染等。
（五）贮存和销售条件
贮存的根本目的就是要保证产品质量不降低。根据食品对环境（温度湿度、气体等）的具体要求，在食品运输、贮存和销售环节中选择适合食品保存的工具、设备和条件，做好环境和器具消毒，保证产品的质量和安全。新鲜果蔬的特点是其货架期依赖于采后的呼吸作用，大部分新鲜水果伴随成熟呼吸速率逐渐增长，同时伴有色泽、风味、组织结构的改变等。呼吸作用一般随着温度的下降而下降，但温度过低也会引起食品品质下降和货架期缩短，如苹果组织坏死、辣椒和茄子产生黑斑等冷伤害。
此外，气体成分如适当比例的氧气和二氧化碳混合也可以延缓果实成熟、抑制腐烂；适当的相对湿度可以阻止霉菌生长和防止产品失水；也可利用化学物质抑制发芽或预防昆虫的破坏作用。对于包装的加工食品而言，最主要的影响因素是贮存温度。为了保证食品的质量，除了贮存温度合适之外，还要考虑选择具有阻止污染或氧气和水分的扩散的包装材料等多种措施加以综合控制。