过期月饼，吃还是不吃？竟然也有动力学！

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食品保质期是指在表明的储存条件下保证食品质量和使用安全的最短期限。如何理解食品保质期？这是一个简单的生活问题，但这也是一个复杂的科学问题。

正值中秋佳节，赏秋月吃月饼是传统节目。然而，买了一堆月饼后，难免会有一些小烦恼，月饼保质期长短不一，短则一个月，长则可达四个月。那么，过期的月饼还能吃吗？只过期一天、一周、甚至一个月的呢？我们该如何看保质期这个概念？

导致食物腐败的微型杀手

众所周之，任何食品，无论是新鲜蔬果，还是加工食品，如果不及时食用，最终都将走向腐败变质的结局。为了个人的健康安全，保质期以及生产日期是除了营养成分表之外所有人都会关注的另一重点。

所谓食品变质，可定义为食品因品质劣变而最终无法入口的一个变化过程，常见的食物腐败因素包括微生物、食物中的酶、氧化、物理原因等。微生物中，如腐败菌或霉菌，会与食物中的营养成分发生生物化学作用而导致食物腐败，也是最常见的食品变质方式之一。[1]此外，食物中还可能隐匿着致病细菌，进入人体后可能让人大病一场。

微生物导致的食品腐败不可避免，我们也有手段来延缓这一过程，冷藏就是一种延长食物品质期限的有效方法。但有些致病菌能够在低温环境中生长、繁殖，李斯特菌（Listeria monocytogenes）就是其中代表性的“嗜冷菌”之一。

包括奶类和乳制品、肉类和肉制品、蔬菜、冰淇淋等食品都是常见的李斯特菌传染媒介。误食李斯特菌污染的食物会换上李斯特菌病（listeriosis），轻者表现出腹泻、发热等症状，而重者可导致败血症、脑膜炎等。若孕妇不幸感染， 本人会出现发热、呕吐、昏迷甚至流产等症状，细菌甚至会经由血液流入胎盘，幸存下来的婴儿也容易罹患脑膜炎，导致智力缺陷或死亡。[2]

2022年7月，美国弗罗里达州和俄亥俄州便暴发了一场李斯特菌感染事件，源头便是美国本土冰淇淋品牌Big Olaf生产的保质期到6月30日的冰淇淋受到细菌污染。根据美国疾病控制和预防中心（CDC）截至8月4日的记录，共计患病25人，24人住院，1人死亡。[3]冰淇淋公司在感染暴发之后立刻召回受污染产品，而CDC也告诫最近购买他们家冰淇淋的消费者赶紧处理掉过期产品。受污染的冰淇淋尚且在保质期内，那么保质期保的是什么品质，又该如何确定保质期呢？

保质期背后的严谨科学

在我国，根据《食品安全法》和有关标准规定，食品保质期是指食品在标明的贮存条件下保持品质的期限，“在此期限内，食品的风味、口感、安全性各方面都有保证。”保质期由生产厂家根据食品特性、加速实验或测试结果而确定下来。从学术角度，我们平时提到的保质期是货架期（Shelf Life）[4]。

在遵守国家各类食品安全标准的前提下，“加速实验”是最常用的方法来预测食品货架期：假设食品保质期为1年，厂家通常在高温、高湿环境下只用3个月的时间来模拟食物品质1年内的变化。在这段时间内，研究人员每隔一段时间都要判定其各项指标，包括微生物引起的腐败变质、油脂酸败、变色等感官指标和理化指标。[5]随后，再使用动态模型及相关公式预测货架期。

近年来，国内外科学家使用的动态模型都基于物质腐败的基本原理，主要分三类[6]：

1 化学品质衰变动力学模型

前文提过，食物变质多为生物化学变化，因此科学家常用化学品质衰变动力学模型来预测保质期，阿伦尼乌斯模型（Arrhenius模型）便是其中之一，适用于脂肪氧化、美拉德反应、蛋白质变性等易被化学反应破坏的食品。

该模型是瑞典化学家阿伦尼乌斯（Svante Arrhenius，1859-1927）于1889年在大量的化学反应数据基础上总结所得，在食品工业中用来表明食品储藏品质变化与温度之间的关系。一般来说，温度越高，化学反应速度越快，同时意味着品质下降的速度也越快。此处科学家引入Q10温度系数作为关键变量，即温度每改变10℃条件下食品品质的变化情况[7]。

阿伦尼乌斯方程，其中k为反应速率常数，R为摩尔气体常量，T为热力学温度，Ea为表观活化能，A为指前因子（也称频率因子）。[8]

结合阿伦尼乌斯模型与Q10系数，研究人员可以很好地模拟食物品质随温度改变而下降的过程，从而为预测食品货架期提供良好的理论依据。

2 微生物生长动力学模型

微生物导致食品腐烂，主要是食品中的特定腐败菌（specific spoilage organisms）活动导致，微生物菌群的活动随着不同类别食品的内在因素和外界环境因素发生改变，因此，其增长的动态变化便是预测食品保质期的重要因素。

目前，预测食品预测微生物学（Predictive Food Microbiology）使用数学模型、统计学、应用计算机等方法描述微生物的生长过程，一般分三级模型。一级模型用来表征在一定生长环境和条件下微生物数量与时间的关系；二级模型在一级模型上加入环境因子；三级模型则将一级、二级模型等多个模型整合为一个软件系统[9]。传统预测微生物学模型构建方法以及食品预测微生物学软件都已经比较完善[10]。

主要预测微生物生长模型及软件平台（取自截图，参考文献请参考原文） 资料来源：参考资料[10]

如上图所示，在常用一级模型中，Baranyi & Roberts 模型使用最广泛，其优点众多：适用动态环境，其中的参数具有生理学意义，同时还协调了模型参数与准确性之间的关系，既能对微生物生长进行准确预测，又只使用较少的参数。对一些腌腊制品、卤制品等肉类加工食品可以通过该模型有效地预测货架期。[11]而Gompertz模型比较适合描述适温条件下微生物的生长，主要侧重于食品中致病菌的生长，例如，Gompertz模型可用来拟合沙门氏菌的最大生长速率[12]。线性模型与Logistic 模型使用简单，适合在生长环境与影响因素单一时对微生物的预测，但缺点是预测准确性不是很高。像牛奶、果汁类饮料与储藏温度密切相关等食物的货架期便可以运用这两种模型来预测。

3 感官预测保质期模型

牛奶中的微生物变化我们无法察觉，但一股酸臭味刺鼻时我们就立刻知道牛奶过期了。事实上，感官分析也是科学家用来检验食物品质的有效方法。

感官预测保质期方法早在上世纪九十年代就已出现，在设定的储存期内，除了微生物和理化检测结果外，还通过感官检验评价食品的外观、气味、滋味、质地、三叉神经感觉和风味等方面的感官特性的维持时长和变化。[13]对于货架期和安全食用期较长的食品，加速实验同样必不可少。雅典国际技术大学（National Technical University of Athens）的食品科学和营养学教授Petros S. Taoukis团队提出加速货架期测试（Accelerated shelf-life testing，简称ASLT）原则和八大步骤[14]：
1、评估食品生产加工过程中的微生物安全因素；
2、通过对食品成分、加工过程与预计储藏条件进行全面分析，确定显著影响保质期的生物和物理化学反应因素作为品质损耗指标；
3、选择适用于货架测试的包装；
4、确定测试过程中的储藏温度；
5、根据选定的温度，计算测试时长；
6、确定每一测试温度条件下的测试类型与频率；
7、绘制实验数据图以确定反应顺序，是否需要改变测试频率；
8、根据每一测试储藏条件，确定反应顺序、反应速率，采用合适的动力学模型预测理想储藏条件下的货架期；

在ASLT方法中，温度仍然是决定食品劣变的关键参数，温度和变质速度之间的关系则可用前文提到的阿伦尼乌斯方程式来计算。目前国内外广泛使用的分析模型为预测产品寿命和失效率的威布尔危险分析（Weibull hazard），这是一种较为实用的方法，该方法的原理主要为产品被消费者拒绝所体现的累计危害率与贮藏时间之间的关系。[6]

保质期的双重内涵

虽然研究人员可以做出预测，但从实验室到超市货架，食品包装上最终呈现给消费者的食用期限决定权——主要表现为保质期——还是掌握在生产商手中，此处的保质期具有两重涵义。

首先，对保质期的理解应更偏向于最佳食用期，而非最终食用期。食物变质是一个连续变化的过程，保质期是推定质量达到并保持合格标准的一定时间期限，既不是产品质量合格证明，也不是可食用和不可食用的明确分界线。而且其中所涉及的“质”往往指向最容易变得不合格的“品质”，例如，油炸方便面一般情况下可储存两年之久，然而，面饼容易氧化变质而危害健康，因此油炸方便面的保质期通常标注为6个月。

其次，根据我国的T/CNFIA 001-2017《食品保质期通用指南》[15]和《食品安全法》[16]对预包装食品保质期的定义，我们应该将其视作商家向消费者做出的一个承诺：食品保质期作为法律概念，其裁定生产厂家对食品安全负责的界限。在保质期内，只要遵循储藏条件，生产厂商对食品的风味、口感、安全性负责，商家可以安心销售，消费者可以放心食用。一旦保质期内的食品造成健康危害，厂家需要承担相应的法律责任，这也就解释了前文美国冰淇淋生产商召回保质期内就已受污染的冰淇淋产品的动机。但是，消费者囤积的食品已超过保质期，之后再食用而导致不良后果，则不能要求生产商负责或赔偿，从这一角度来看，保质期相当于一个“免责条款”，此时保护的是厂商而非消费者。[17]

五花八门的保质期标签

细心的消费者在购买食品时可能会发现，有时候包装上标识了不止一个日期，令人困惑。

其实，不同国家有着自己的食品保质期标注规定。在我国，根据GB 7718-2011《食品安全国家标准预包装食品标签通则》[18]给出的保质期相关标示包括：

美国，根据美国食品药品监督管理局的建议[19]，食品包装上常见的日期分四种，一般会根据食物的性质来标明，第一种是食品外包装箱上都必须标明“销售截止日期”（sell- by），指商场只能在这个日期之前销售这些食品。但并不是说过了这个日期就不能吃了，它会给消费者购买后的食用、贮存留有余地。第二种称为“最佳口味期”（best if used by/before），是指食品味道或者质量的最佳时间。第三种是“食用期”（use by），即食物的最后食用日期。一般这个日期是最长的，超过这个日期就必须销毁食物。第四种，例如罐头盒装等食物还要标明“封箱包装日期”（Closed or coded dates），以便出现问题进行追究。

美国出售食品上标注的最佳口味期丨图片来源：美国食品药品监督管理局

日本出售食品的保质期分“消费期限”和“赏味期限”。前者多用于容易腐烂的食品（如生鲜食品）上，表示在未开封的情况下，能够安全食用的期限；后者多用于品质不容易变坏的加工食品（冷藏或是常温下可以保存的食品），是能保证食品品质、味道的期限。[16]

超过保质期的食品到底能不能吃？

读到此处，我们对保质期这个概念已经有了一定认识。对于过了保质期的食品到底能不能吃这个问题，答案不是一个非此即彼，而需要视不同条件做出相应判断。当然，吃过期食品不应被鼓励。

保质期适用于预包装食品，对于未拆封但放置已经超过保质期的食品，如果本身储存得当、包装完好，而且产品本身是通过腌制、罐藏等加工方式生产或食品原料自身较为稳定且耐储藏的食物，那么拆封后如果色、香、味没有发生变化，也可以继续食用。[20]

此外，在实际生产中，食品标签上的保质期一般比较保守，大多数企业会保留一些余量，也就是说，如果“保存按照正常工艺生产的合格食品，在未开封、无封装缺陷的前提下，其真实的保质期限会略长于标签日期。”[5]

但对于那些保质期较短，需要一定储藏条件的食品，例如面包、鲜奶、熏肉等，这类高蛋白食物很容易滋生微生物，食品过保后健康风险就很大。其实，很多情况下我们通过食物外观和气味，就能辨别食物能否入口。

既然保质期是一个厂商的安全责任承诺，那么消费者最好仍以保质期为食用期限标准。而在我们购买食物的时候，也尽量做到理性消费，应避免储藏过久导致的不必要浪费。

参考资料

1 G-J.E.NychasE.Panagou,Microbiological spoilage of foods and beverages. Food and Beverage Stability and Shelf Life (2011):3-28
https://www.sciencedirect.com/sc ... 9781845697013500013

2 警惕冰箱里的杀手——李斯特菌
https://www.sohu.com/a/252181912_259523

3 https://www.cdc.gov/listeria/out ... es-06-22/index.html

4 E.Torrieri,Storage Stability: Shelf Life Testing. Encyclopedia of Food and Health (2016):188-192
https://www.sciencedirect.com/sc ... 9780123849472006668

5 陈佳印."食品保质期那些事儿." 首都食品与医药 23.11(2016):31.

6  强婉丽, et al."食品保质期研究概况分析." 粮油食品科技 28.04(2020):43-47.

7 https://en.wikipedia.org/wiki/Q10_(temperature_coefficient)

8 https://en.wikipedia.org/wiki/Arrhenius_equation

9 李秋鹏."食品预测微生物学三级模型的研究进展." 农产品加工(学刊) .17(2013):54-56.

10 张文敏, 等. 食品中微生物间交互模型的研究进展. 食品科学 41.01(2020):277-283.

11 刘亚兵, et al."食品微生物生长预测模型的研究." 食品工业 37.11(2016):159-164.

12 彭亚博, et al."鸡肉中沙门氏菌和背景菌群生长动力学模型." 食品科学 40.09(2019):7-15.

13 感官分析 食品货架期评估（测评和确定）https://openstd.samr.gov.cn/bzgk ... A4BEBBB427BD545886F

14 TAOUKIS P, LABUZA T, SAGUY I.  Kinetic of food deterioration and shelf-life prediction. In Handbook of Food Engineering Practice (1997) : 361-403.

15 食品保质期通用指南T/CNFIA 001-2017
http://www.cnfia.cn/wp-content/uploads/2021/07/TCNFIA001-2017.pdf

16 食品安全风险解析：关于“保质期”的科学解读
http://www.gov.cn/xinwen/2015-11/11/content_2964035.htm  

17 孙楚楠, 楚炎沛."正确认识食品的保质期." 现代面粉工业 32.04(2018):28-30.

18预包装食品标签通则（GB7718-2011）
http://www.nhc.gov.cn/wjw/aqbz/2 ... 0cf2b51a971a7.shtml

19 https://www.fsis.usda.gov/food-s ... food-product-dating

20 看保质期来判断食物能不能吃？
https://piyao.kepuchina.cn/h5/rumordetail?id=Zykz

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