過了保質期，食物還能吃嗎？為了鑒別食物是否變質，這些科學家操碎了心……

圖片來源：Knowable Magazine

預測食品腐壞時間的新技術，可以大量減少食品生產鏈中的浪費。

撰文 | Alla Katsnelson

翻譯 | 陳德芊

審校 | 吳非

2011年8月，我把一罐豌豆罐頭放進食品儲藏室，這是颶風艾琳（Irene）襲擊美國東北海岸時，我在恐慌之下購買的。但是緊急情況結束後，這個罐頭一直放在我的櫥櫃里，直到7年後我再次注意到它。

罐頭上清晰的文字給我帶來了新的困惑。「最佳使用日期2014/12/31」，我應該扔掉它嗎？豌豆罐頭會變質嗎？我又怎麼知道它有沒有變質呢？

這種困惑在日常生活中很常見，也導致了大量的浪費。在美國，40%的食品被丟棄，一大原因是人們認為食品包裝上的過期日期意味著食品不安全。

其中部分原因是這些標籤本身。對於冷盤和生肉等食品來說，由於容易滋生微生物，標註「在此日期前食用」的措辭表明，在標註日期之後，這些食品可能是有害的，而另一些食品是州法律（或聯邦法律，如嬰兒配方奶粉）強制規定標註的。但是可以長時間存放的產品所標註的「最佳食用日期」、「最佳賞味期」等字樣只表示最佳質量，而不是食品安全。通常，這些標籤都不能反應產品實際的保質期。

很多國家都要求簡化食品包裝，規定標註保質期（此後食品可能會變質）或最佳食用日期（食品可能開始變得不那麼美味的時間）。塔斯馬尼亞大學的食品微生物學家湯姆·羅斯（Tom Ross）說：「即使在已經實行雙標籤系統數年的澳大利亞，消費者也不知道兩者之間的區別。作為專業的食品科學家，我需要解釋清楚這一點。」

羅斯和其他專家說，更有效地避免浪費的方法，可能來自於確認和追蹤食品貨架期的一系列技術進展。在信息學、感測技術和化學分析技術的推動下，食品的日期標註會更加精確，甚至有一天它們會被棄用。「這是一場革命，」羅斯說，「小型化、自動化、快速的檢測手段將脫穎而出。」

研究人員已經開發了一種感測器，有朝一日可能投入市場。這種透明的薄感測器可以檢測肉類或其他易變質食品中的病原體，如大腸桿菌和沙門氏菌。該聚合物貼片上印有特定的DNA探針，當探針接觸到病原體或病原體分泌的某些分子時，探針上的分子就會被激活，並發出熒光。人們可以藉助手持設備或智能手機掃描熒光，在不打開包裝的情況下檢測細菌。（圖片來源：Knowable Magazine）

變質食品的基本屬性

荷蘭瓦赫寧根大學的食品技術專家Tiny van Boeke說，食品會以各種方式變質。微生物污染，例如細菌、病毒或真菌等微生物的生長等最為常見。其中很多氣味非常難聞，但是並不致病。變質的牛奶可能讓你想吐，但是如果牛奶曾經過巴氏滅菌法處理，就不會讓你生病。其他污染，例如沙門氏菌、李斯特菌或某些大腸桿菌菌株，才是真正危險的。「保質」期其實是以這些微生物為標準制定的。

食品還會經歷生化上的破壞。水果過度成熟時，果膠和澱粉的酶解會破壞水果的口感。此外，還有化學物質的變性。脂質氧化或美拉德反應等過程會導致味道的改變或外表的褐變。

過去，科學家通過試驗來確定微生物生長的風險。羅斯說：「傳統的方法是製作出食品，然後把食品放置在某地，觀察食品的變化。」在鹽的含量、濕度、酸度，尤其是溫度等條件已知的情況下，微生物的生長是可以預測的。過去二三十年來，研究人員積累了大量數據。食品製造商可以利用這些數據來估計食品的保質期，然後通過試驗來驗證這些假設。

CFU：菌落形成單位，單位體積中微生物的群落總數。

我們怎麼判斷變質的食品？這取決於食品的種類。這張表格描述了研究人員對不同食品所做的測試。其中一些標準，如細菌計數，由監管機構制定。

加拿大圭爾夫大學的食品科學家Maria Corradini說，對於很多保質期較長的食品，如能量棒和餅乾等，味道、氣味和質地的改變是其變質的首要表現。科學家面臨的一項艱巨任務，就是確定如果通過感官確定食品是否變質。這項任務包括召集志願者參與食品測試，找出影響測試者味覺的分子，然後追蹤該分子的變化。隨後，食品製造商會建立數學模型，計算產品變質至消費者不再喜歡的時間。

在某些情況下，科學家還能確定食品關鍵屬性變質的速度。Corradini說：「如果飲料中有一定量的維生素，那麼維生素的降解速度就決定了它的保質期。」隨著數學模型日益複雜、光譜學和近紅外輻射等化學分析技術的改進，研究人員可以更快更容易地測量這些反應的動力學。

運輸途中的問題

不幸的是，在預測產品的保質期後開始計時，並不能保證明確的保質期或最佳食用期，因為印在食品外包裝上的日期並不能預見運輸和保存中的意外。無論是由於集裝箱製冷系統故障、雜貨店夜間斷電還是消費者沒有及時儲存食品，保存溫度不當尤為常見。「在夏天，把一瓶牛奶放在85華氏度（約29.4℃）的櫃檯上一小時，相當於在冰箱中保存了三天。」明尼蘇達大學的食品科學家Theodore Labuza這樣說。

一些食品製造商試圖解決這個問題。他們在食品包裝中，尤其是容易腐敗的食品中，使用了一種名為時間溫度積分器的檢測標籤，這種標籤在包裝的溫度變化時變色。這些標籤在20世紀70年代就已經存在了，但是早期版本只能提示溫度變化，而不能指示溫度變化了多久，或溫度變化了多少。食品行業現在已經開始採用了新一代的溫度探測器，可以更詳細地顯示溫度變化。

總部位於瑞典的Vitsab開發了一系列時間-溫度指示劑，可以檢測產品在運輸過程中暴露於特定溫度範圍之外的時間。未激活狀態下，標籤為白色，而在激活後，標籤變為綠色。當產品的保鮮期接近終點時，標籤變為黃色；一旦產品的保鮮期結束，標籤會變成紅色。該公司正在開發一款智能手機應用，可以掃描指示劑，讀取產品的保質期時長。

圖片來源：VITSAB INTERNATIONAL LAB

檢測食品變質時釋放的化合物分子，提供了一系列基於化學、更有效的解決方案，其中很多方法都尚在開發中。例如，Corradini在使用一種稱為冷光光譜的分析方法，測量菠菜、橄欖和其他蔬菜的「能譜指紋」——一種不同波長下樣品發射的光的模式。這些綠色植物中的葉綠素和其他物質在自然情況下產生熒光，她的團隊正試圖將檢測到的熒光量與食品的新鮮程度聯繫起來。Corradini認為，這些光譜模式「就像是食品內在變化的信號」。

原則上，這些技術已經足夠先進了。至少對某些食品來說，手持設備或手機應用就可以立即顯示其新鮮程度，其準確度遠超過日期標籤能提供的精度範圍。隨著檢測特定分子的感測器上線，企業可以在合適的成熟階段運輸農產品，以保證食品在超市裡達到最佳狀態，或者確定食品能夠運輸的時間和距離，以最大限度地延長庫存期限。

當然，只有在實驗數據和數學模型允許食品科學家預測，溫度或濕度等環境條件如何影響特定標記物的情況下，這類分子檢測才有效。但這一缺陷也在改善，企業已經開始使用一種不斷更新信息的加密式分散式賬本，也就是區塊鏈技術，來實時追蹤食品在世界各地的交易狀態。

隨著這一行業在未來幾年內對檢測工具進行改進，日期標記可能完全被取代，或者以某種「智能」的方式得到補充。不過，我敢打賭，在我需要那罐豌豆之前，這個罐頭肯定會一直放在櫥櫃里。羅斯說，除非罐頭包裝被腐蝕或脹罐，表明肉毒桿菌可能導致了嚴重的污染，否則罐頭很可能是未變質的。當然，如果懷疑變質，還有一種簡單的補救方法：食用之前徹底煮熟。

https://www.knowablemagazine.org/article/technology/2018/dating-game-when-food-goes-bad

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