食品的腐敗變質及其控制

1、第1章 食品的腐敗變質及其控制,棗莊學院 崔旭海cuixuhai2003@163.com,討論１．常見食物原料的貯藏期有多長？２．生活中通過哪些方法延長食物的貯藏期？３. 食物腐敗變質的速度與哪些因素有關？４．造成食物變質的原因是什么？,1.掌握生物學因素、化學因素和物理因素等引起食品的腐敗變質及其特性,2.食品保存的基本原理,3.食品保存的主要方法,4.食品質量變化控制的主要途徑,5.柵欄技術,6.食品標簽與保

2、藏期限。,本章內(nèi)容重點：,全世界每年因各種原因所造成腐爛變質的食品占食品年總產(chǎn)量的,——國際制冷學會,45％！,☆ 減少食品的浪費,☆ 提高食品質量,☆ 保障人民的健康,,？,食品的變質及其控制,新鮮的食品含有豐富的營養(yǎng)成分，在常溫下(20℃左右)貯存時，極易發(fā)生色、香、味的劣變和營養(yǎng)價值降低的現(xiàn)象。如果長時間放置，還會發(fā)生腐敗，直至完全不能食用，這種變化叫做食品的變質。,,肉、魚、家禽、水果、葉菜等食品在室溫下２天已發(fā)生腐敗。干

3、制品保藏期長。,現(xiàn)代食品加工有三個主要的目標：,①確保加工食品具有安全性；②提供高質量的產(chǎn)品；③使食品具有食用的方便性（延長新鮮產(chǎn)品供應期和貨架期、減少廚房操作）。,食品敗壞,食品變質、變味、變色等一系列現(xiàn)象統(tǒng)稱為敗壞。,生霉、酸敗、腐敗、渾濁、沉淀、產(chǎn)氣、軟化、變色、變味等。,敗壞食品的特征,食品在感官性質、營養(yǎng)價值、安全性和美學吸引力等方面均會受不同程度的變質。改變了原有性質和狀態(tài)，而不符合質量標準食品受物理、化學和微生物變

4、質影響，變質的快慢視食品而定。,2024/3/5,食品敗壞,2024/3/5,食品腐敗變質,§2-1引起食品腐敗變質的主要因素,,,,,,微生物,嚙齒動物,昆蟲/寄生蟲,溫度,水分,光照,,,,,,,氧化,酶類,§2-1 引起食品腐敗變質的主要原因,一、 生物學因素 主要指微生物活動引起的食品敗壞，生物因素引起的食品敗壞，也叫生物敗壞。（一）微生物（細菌、酵母菌和霉菌）,生物學因素化學因素物理因素物理化

5、學因素,1.微生物引起食品腐敗變質的特點,微生物的特點是種類多，生長繁殖快，代謝能力強，且分布極廣。微生物大量存在于空氣、水和土壤中，吸著在食品原料、加工用具、容器和工作人員的身體上。這些環(huán)節(jié)是食品加工中微生物的主要來源。（除了暴露于空氣、水或土壤的表面外，健康的植物和動物組織內(nèi)部是無菌的）,細菌污染,細菌的危害富含分解各種有機物質的酶類，在酶作用下分解食品中的蛋白質、脂肪及碳水化合物，可使食品的感官性能改變，營養(yǎng)價值降低，甚至引起食

6、物嚴重腐敗變質，完全失去食用價值；致病或引起食物中毒。,細菌污染檢測指標菌落總數(shù)：以每g或mL或cm3食品中的菌落個數(shù)計算，不考慮種類，只代表在一定的條件下（培養(yǎng)溫度、時間、營養(yǎng)條件、需氧情況、pH值等）的各種細菌數(shù)。大腸桿菌：大腸桿菌包括腸桿菌科的埃希氏菌屬、檸檬酸菌屬、腸桿菌屬和克雷伯菌屬，以每100g中的個數(shù)計算。,細菌污染,致病菌致病菌為嚴重危害人體健康的一種指標菌。國家食品衛(wèi)生標準中明確規(guī)定各種食品中均不得檢出致病菌。

7、包括沙門氏菌屬、變形桿菌屬、副溶血性孤菌、致病性大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌、鏈球菌及志賀氏菌等。,細菌污染,霉菌及霉菌毒素污染,有的霉菌對人類有益，如制曲、釀酒、制醬和豆腐乳等都離不開霉菌，但產(chǎn)毒霉菌會給人類帶來危害，目前已知的產(chǎn)毒霉菌有曲霉菌屬、青霉屬、鐮刀菌屬和其他霉菌屬中的一些產(chǎn)毒菌株。產(chǎn)生的毒素約200種。這些霉菌毒素除通過食品引起人類急性、慢性中毒外，還可誘發(fā)腫瘤、畸胎及體內(nèi)遺傳物質的突變等。,食物

8、 有空氣 無空氣 需氧細菌 厭氧細菌 霉 菌 酵 母 酵 母 高水分

9、 低水分 高水分 低水分 需氧細菌 霉菌 厭氧細菌 霉 菌 酵 母 酵 母,,,,,,,,,,,,,,因此食品保藏過程中首要的問題是控制污染微生物的生長，以及避免食品保藏過程中微生物的再污染。尤其是原料經(jīng)加工處理后，生命活動制止，失去天然的抗病性與耐貯性，而

10、加工及成品保藏過程中存在大量微生物污染源，那么這種對微生物的控制就成了食品保藏的關鍵。,2.影響微生物生長發(fā)育的主要因子 （1） pH,微生物的生長發(fā)育有適宜的pH環(huán)境。大多數(shù)細菌，尤其是病原微生物，在中性至微堿性繁殖，環(huán)境變酸至pH4.0以下其生長活動會受到抑制，如果汁等一些酸性食品和低pH食品，可防止或減少細菌的生長。霉菌和酵母菌則一般能在酸性環(huán)境生長發(fā)育。,微生物生長發(fā)育程度與pH的關系（真部孝明，1992）,部分食品的典型

11、pH值,部分食品的典型pH值,微生物生長的pH范圍,好氧性（aerobic）微生物微需氧（microaerophylic）微生物兼性厭氧（anaearobically）微生物厭氧性（anaerobic）微生物。,（2）氧氣,好氧性（aerobic）微生物,好氧性微生物的生長發(fā)育需要有空氣（O2），無氧則不能生長發(fā)育，包括產(chǎn)膜酵母、霉菌和部分細菌。,利用真空包裝或用N2、CO2等置換包裝內(nèi)的空氣，可抑制好氧微生物的活動。,微需氧微生

12、物僅需少量的氧就能生長，如乳酸桿菌（lactobacilli）；兼性厭氧微生物在有氧和無氧的環(huán)境都能生長，如大多數(shù)酵母菌，細菌中的葡萄球菌屬等；厭氧性微生物如肉毒梭狀芽孢桿菌（Clostridium botulinum），能在無氧的非酸性（pH>4.6）環(huán)境生長發(fā)育并產(chǎn)毒，引起食物中毒。,（3）水分,微生物生長發(fā)育需要自由水分。干制品由于脫去了有效水分，能防止細菌、酵母菌和霉菌的生長。 不同的微生物，其生長發(fā)育所要求的最低A

13、w也不同 （圖）,微生物的生長發(fā)育與水分活度的關系（真部孝明，1992）,中間水分食品,中濕食品（Intermediate moisture foods）通過添加大量糖或多元醇使水分活度降至0.85以下并包裝，水分含量在20—40%，不需冷藏的食品，可防止酵母和霉菌的生長。鹽藏、糖藏是利用其高濃度時具有較高的滲透壓，降低了水分活度，從而抑制微生物的生長。,（4）營養(yǎng)成分,大部分食品含有足夠的營養(yǎng)提供微生物生長。尤其是含有發(fā)酵基質的碳水

14、化合物和蛋白質。糖在低濃度時不能抑制微生物的生長活動。故傳統(tǒng)的糖制品要達到較長的貯藏期，一般要求糖的濃度要在60%以上。,（5）溫度,適宜的溫度可以促進微生物的生長發(fā)育，不適宜的溫度能減弱其生命活動甚至引起不正常或促使其死亡。 根據(jù)微生物適應生長的溫度范圍，可將微生物分為嗜冷性、低溫菌、嗜溫性和嗜熱性四個類群。,細菌的耐熱性,溫度對微生物的影響,溫度對微生物的影響,微生物活動引起食品敗壞的特征,外觀：生霉、產(chǎn)氣、變味、渾濁、腐

15、敗、酸敗等；質量：失去食用價值，有的病原微生物還會致病，有的產(chǎn)毒菌甚至產(chǎn)毒；敗壞速度快。 控制有害微生物的活動是食品保存的首要任務。,（二） 害蟲和嚙齒動物 1、害蟲,害蟲對于食品貯藏的危害性很大，它不僅是某些食品貯藏損耗加大的直接原因，而且由于害蟲的繁殖、遷移，以及它們所遺棄的糞便、皮殼和尸體等還會嚴重污染食品，使食品喪失商品價值。,特點,害蟲的種類多，分布廣，并且軀體小，體色暗，繁殖快，適應性強，多隱居于縫隙、粉屑或食

16、品組織內(nèi)部，所以一般食品的倉庫中都有可能有害蟲存在。目前對食品危害性大的害蟲主要有甲蟲類、蛾類、蟑螂類和螨類。 如危害禾谷類糧食及其加工品、水果蔬菜的干制品等主要是象蟲科的米象、谷象、玉米象等甲蟲類。,害蟲防治的方法,加強食品倉庫和食品本身的清潔衛(wèi)生管理，消除害蟲的污染和匿藏滋生的環(huán)境條件；通過環(huán)境因素中的某些物理因子（如溫度、水分、氧、放射線等）的作用達到防治害蟲的目的，如高溫、低溫殺蟲，高頻加熱或微波加熱殺蟲，輻射殺蟲，氣調(diào)殺

17、蟲等；利用機械的力量和震動篩或風選設備使因震動呈假死狀態(tài)的害蟲分離出來，達到機械除蟲和殺蟲；利用高效、低毒、低殘留的化學藥劑或熏蒸劑殺蟲。,2、嚙齒動物——鼠類,鼠類是食性雜、食量大、繁殖快和適應性強的影響食品貯藏的嚙齒動物。鼠類對食品的危害很大，鼠類有咬嚙物品的特性，對包裝食品及其他包裝物品均能危害。鼠類還能傳播多種疾病。鼠類排泄的糞便、咬食物品的殘渣也能污染食品和貯藏環(huán)境，使之產(chǎn)生異味，影響食品衛(wèi)生，危害人體健康。防治鼠類要防

18、鼠和滅鼠相結合。,防鼠的方法,建筑防鼠法，即利用建筑物本身與外界環(huán)境的隔絕性能，防止鼠類侵入庫內(nèi)使食品免受鼠害的；食物防鼠法，是通過加強食品包裝和貯藏食品容器的密封性能等，斷絕鼠類食物的來源，達到防鼠的目的；藥物及儀器防鼠法，是利用某些化學藥物產(chǎn)生的氣味或電子儀器產(chǎn)生的聲波，刺激鼠類的避忌反應，達到防鼠的目的。,滅鼠的方法,化學藥劑滅鼠法，是利用滅鼠毒餌的滅鼠劑、化學絕育劑、熏蒸劑等毒殺或驅避鼠類；器械滅鼠法，是利用力學原理以機械

19、捕殺鼠類，如捕鼠鋏等。,二、化學因素,1、酶的作用 酶是生物體的一種特殊蛋白質，具有高度的催化活性，能降低反應的活化能。絕大多數(shù)食品來源于生物界，尤其是鮮活和生鮮食品，體內(nèi)存在著具有催化活性的多種酶類，因此食品在加工和貯藏過程中，由于酶的作用，特別是氧化酶類、水解酶類的催化會發(fā)生多種多樣的酶促反應，造成食品色、香、味和質地的變化。,引起食品質量變化的主要酶類及其作用,酚→醌→聚合,,酶促褐變,2、非酶作用 （1）非

20、酶褐變,美拉德反應,焦糖化反應,抗壞血酸氧化,美拉德反應,,（2）其它非酶反應,氧化還原反應：Fe + H2S→FeS + H2,含硫氨酸含量高的原料，加熱時如胱氨酸和半胱氨酸分解，產(chǎn)生硫化氫，如禽蛋類罐頭；微生物活動產(chǎn)生H2S氧化反應：脂肪自動氧化、類胡蘿卜素氧化等；置換反應： Fe + H+→Fe2+ + H2，可使食品產(chǎn)生金屬味；引起罐壁腐蝕，進而造成食品敗壞；沉淀：多與Ca2+有關，最常見的如水。但柑橘罐頭經(jīng)常見到白色沉淀

21、，原因是橙皮苷沉淀，非化學反應所致；蘆筍罐頭為蘆丁所致變色：如Fe2+遇酚類物質變黑。象桃、蘋果、藕、綠茶加工中應特別注意；金屬離子與花色素反應，顏色變深。,①大多數(shù)情況下引起食品變色、變味。與生物敗壞不同的是，化學敗壞后的食品一般不會失去其食用價值，但其質量降低； ②化學敗壞一般是成批發(fā)生。,在防止了有害微生物活動的前提下，有效地防止化學敗壞就成了食品質量保持的關鍵。,3、化學敗壞的特點：,三、物理因素,1、溫度溫度與食品

22、防腐保鮮的關系①溫度影響化學反應的速度和程度；溫度系數(shù)Q10②溫度與微生物活動有關 ； ③溫度升高后，可能引起某些食品質量的降低；④溫度影響到鮮活食品，特別是果品、蔬菜的呼吸強度。,①引起果蔬加工品的褪色，如光解葉綠素、花青素等。,2、光,④引起溫度升高。,③光可催化過氧化物的形成，使食品成份氧化，導致異味產(chǎn)生；,②促進營養(yǎng)物質損失，如維生素、類胡蘿卜素（光催化反式變順式，顏色變淺，效價降低）等；,山楂罐頭：紫紅色→磚紅色→褐

23、色,Sunstruck Flavor,壓力的變化對罐頭類食品影響較大①殺菌時由于壓力的劇烈變化，引起“跳蓋”現(xiàn)象，使容器密封性降低，造成了微生物侵染的機會，產(chǎn)生敗壞；②壓力變化時可使罐頭產(chǎn)生物理性脹罐。,3、壓力,①濕度過大，干制品易吸水返潮，糖制品也會因吸潮而引起表面糖濃度降低，降低了抑制微生物的效應，引起敗壞； ②濕度過小，糖制品會因失水而引起表面糖濃度增大，產(chǎn)生返砂現(xiàn)象。,4、濕度,物理因素通常是通過引起化學反應或改變了

24、食品的保存環(huán)境而導致微生物活動而引起食品敗壞的。,物理因素,所以，物理敗壞的癥狀與其引起的相應的化學敗壞或生物敗壞有關。有的失去食用價值，有的僅喪失其商品價值。,,化學因素,生物因素,,食品敗壞,,,,四、物化膠化因素,有些食品為膠體不穩(wěn)定體系，由于物理化學或膠體化學變化的原因，導致食品解體，或出現(xiàn)質量敗壞癥狀。,如乳及其飲料、渾濁果汁、果肉飲料等食品。,所以，對于帶電顆粒，存在著吸附、沉淀的必然過程，在果蔬加工品中，對于一些熱力學不穩(wěn)

25、定體系，如果顆粒分散或乳化的不好，則會在保質期內(nèi)發(fā)生沉淀，引起敗壞。顆粒越小，穩(wěn)定性越好，一般應在1-100μm范圍內(nèi)，才會保持較長的穩(wěn)定期。,物化因素引起的敗壞也不會失去食品的食用價值，但感官質量下降，喪失商品價值。,引起食品敗壞的各種因素并非孤立的，而常常是彼此影響，互相聯(lián)系的。盡管如此，在某一特定條件下，必然有一主導原因，只有查清這些敗壞原因，才能采取相應措施，保證食品長期保存，所以，在加工和保存過程中，要：,①防止和消滅有害微生

26、物的活動,②延緩和阻止不利化學變化的發(fā)生,③創(chuàng)造適宜的加工品保存環(huán)境,小結,生霉、產(chǎn)氣、變味、渾濁、腐敗、酸敗等,生物敗壞,失去食用價值，有的致病、產(chǎn)毒,敗壞速度快,化學敗壞,食品變色、變味,營養(yǎng)成分損失，具一定食用價值,成批發(fā)生,物理敗壞,引發(fā)生物或化學敗壞,有的具食用價值，有的失去食用價值,與環(huán)境有關,物化敗壞,食品穩(wěn)定結構發(fā)生改變,具食用價值，但感官質量降低,成批發(fā)生,§2-2 食品保藏的基本原理,對于化學性敗壞

27、，一般只能在加工過程中將其限制到最小的程度，但不容易根除；對于物理性敗壞，只要加工操作規(guī)范、貯存環(huán)境適宜，一般對食品的保存也構不成威脅。真正影響食品保存的，就是微生物的活動，因此，食品的保存原理，主要是針對生物敗壞提出來的，其保存方法，也是針對殺滅或抑制微生物的活動。,創(chuàng)造商業(yè)無菌的環(huán)境，使食品中的微生物處于無生機狀態(tài)。,采取措施使微生物處于抑制（假死）狀態(tài)，同時使酶失活，措施一旦解除，微生物又可恢復活動。,利用某些有益微生物的活動

28、，或利用這些微生物代謝所產(chǎn)生的物質抑制有害微生物的活動。,保持生鮮食物緩慢的正常的生命活動。（低溫貯藏）,無生機原理,假死原理,不完全生機原理,完全生機原理,二、食品保藏方法及控制,食品保藏的生物學原理,1.制生原理又稱無生機原理，即停止保藏食品中的任何生命活動的方法。它是運用無菌原理，通過熱處理、微波、輻射、過濾等工藝處理食品，使食品中的腐敗菌數(shù)量減少或消滅到使食品長期保存所允許的最低限度來保證食品安全性的一種方法。罐藏是將

29、食品經(jīng)排氣、密封、殺菌保存在不受外界微生物污染的容器中的方法，一般可達到長期保存（1?3年）的目的。乳類的高溫瞬時滅菌處理、密封等工藝過程也是長期貯存的必要手段,2．假死原理又稱回生原理，即利用某些物理化學因素抑制所保藏的鮮食品的生命過程及其危害者—微生物的活動，這是一種暫時性的保藏措施。冷凍保藏（如速凍食品等）高滲透壓保藏（如腌制品、糖制品和干制品等）,３. 有效假死原理　　又稱不完整生機原理，即用創(chuàng)造有利于食品保藏微

30、生物的發(fā)育條件來抑制食品中有害微生物的繁殖的方法,是運用發(fā)酵原理進行食品保藏的一種方法，又稱發(fā)酵保藏法?！　〖蠢媚承┯幸嫖⑸锷L繁殖過程中積累的代謝產(chǎn)物，來抑制其它有害微生物的活動?！　∷崮淌抢萌樗峋鷣硪种破渌泻纳L　　發(fā)酵法制得的各種酒類　　泡菜、酸黃瓜腌制時用3%?7%鹽液抑制腐敗菌而讓乳酸菌生長，乳酸的濃度達到0.6%?0.8%時又進一步抑制腐敗菌和酶的活動　　應用防腐劑保藏方法，即利用防腐劑殺死或防止食品

31、中微生物的生長和繁殖,4. 促生原理　　又稱完全生機原理，即保持被保藏食品的生命過程，利用生活著的動物的天然免疫性和植物的抗病性來對抗微生物活動的方法。這是一種維持食品最低生命活動的保藏方法　　果蔬的氣調(diào)保藏和冷藏,（二）食品的保藏方法,當人類獲取食物的能力提高并有多余的食物后，便開始注意如何保存它們。伴隨著保藏方法的開發(fā)，人們又不斷研究食品保藏原理。這樣，在與大自然的斗爭中、在頑強的生存過程中，人類有意無意地發(fā)現(xiàn)了許多延長食品

32、保藏期的方法。食品干藏、食品冷凍保藏、食品罐藏、食品輻射保藏、食品煙熏和腌漬保藏、食品化學保藏、食品氣調(diào)保藏等。核心就是利用高溫、冷凍、干燥，提高食品酸度、鹽漬和糖漬，煙熏改變氣體成分、添加化學添加劑、輻射等手段控制微生物；利用加熱控制酶的活性。在實際應用中，各種保藏方法應綜合、有機地配合使用，以達到最佳貯存效果。,食品保藏的控制因素,一、微生物的控制,1、加熱/冷卻加熱殺菌是利用無生機原理保存食品的一種主要手段。加熱后要使

33、食品所處的體系處于無生機狀態(tài)，即商業(yè)無菌狀態(tài)。,商業(yè)無菌（commercial sterilization）是指殺滅食品中所污染的病原菌、產(chǎn)毒菌以及正常貯存和銷售條件下能生長繁殖，并導致食品變質的腐敗菌，從而保證食品正常的貨架壽命。,殺菌（sterilization）是指殺死食品中微生物的工藝操作，包括其營養(yǎng)體、病原體、非病原體、部分芽孢。,1）微生物的耐熱性,不同的微生物具有不同的生長溫度范圍。超過其生長范圍的高溫，使微生物細胞原生質

34、由于加熱作用而凝固，酶活性遭到破壞，微生物死亡。一般來說，溫度越高，時間越長，殺菌效果越好，但這常常導致食品色、香、味、組織結構及營養(yǎng)價值的降低。,酵母菌對熱敏感，最適生長溫度25～30℃，60～66℃條件下幾分鐘即可殺死。因此，加熱殺菌后的食品中一般不會存在酵母菌；只有少數(shù)霉菌對食品的殺菌具有實際意義，如純黃絲衣霉能引起某些果汁、罐頭的變質，但其孢子的耐熱性遠比細菌弱；就食品殺菌而言，真正具威脅的微生物是細菌，因此，一般將細菌作

35、為殺菌對象。,一般微生物的生長溫度與熱致死條件,芽孢具有較強的耐熱性，但其機理迄今仍未完全搞清楚。有人認為原生質脫水、礦化作用及熱適應性是其主要原因，其中原生質的脫水作用對芽孢的耐熱性最為重要。芽孢的原生質由一層富含Ca2+和吡啶二羧酸的細胞質膜包裹，Ca2+和吡啶二羧酸形成凝膠狀的鈣—吡啶二羧酸鹽絡合物。,不形成芽孢的細菌大多在70℃經(jīng)10～15分鐘即可全部殺死，而有芽孢的細菌需經(jīng)80～100℃以上幾分鐘之后才能殺死。由于芽孢表面結

36、構堅實，傳熱緩慢，所含水分較少，且其原生質膠體具有較高的抗熱性，因而殺死細菌芽孢的溫度必須更高。至于那些嗜熱性芽孢，則需100℃以上更長的時間才能殺死，如嗜熱脂肪芽孢桿菌D121.1℃=4～50分鐘，D100℃=714分鐘。,2）加熱殺菌的方法,①巴氏殺菌法（Pasteurization）：殺菌溫度65～80℃ ②常壓殺菌法：指1個大氣壓、100℃條件下的殺菌處理。 ③高壓殺菌法：指1個大氣壓以上，100℃以上的殺菌 。,,3)殺

37、菌原則,①殺菌方法選擇界限，一般以pH值4.5為界； ②殺菌時一般以該食品條件下耐熱性最強的細菌為對象菌；③ 必須充分考慮到食品得熱敏感性。,,,,,pH值≤4.5時，應考慮耐酸菌敗壞的可能，故工業(yè)上常以少數(shù)耐酸芽孢桿菌（如巴氏固氮梭狀芽孢桿菌、酪酸芽孢桿菌）作為殺菌對象菌，其D100=0.1～0.5分鐘。在番茄罐頭中，可能出現(xiàn)耐熱性更強的凝結芽孢桿菌（D100=30～270分鐘，D121.1=0.01～0.07分鐘），造成番茄罐

38、頭平酸敗壞。酸性的食品中一般不會出現(xiàn)耐熱性更強的細菌，如肉毒桿菌、噬熱脂肪芽孢桿菌等。,pH＞4.5時，應考慮肉毒桿菌存在的可能。（肉毒桿菌在pH4.8以上、缺氧條件下繁殖并分泌毒素）。因此，凡是低酸性食品都必須接受能殺死肉毒桿菌的殺菌操作規(guī)程。由于肉毒桿菌不易獲得，且有一定的危險性，工業(yè)上常以P.A.3679（生芽孢梭狀芽孢桿菌）代替肉毒桿菌，作為殺菌對象菌。其D121.1=0.84 ～ 2.6min。,加熱殺菌對食品的色、香、味及

39、組織難免會有一些不良影響，但到目前為止，加熱殺菌仍然是罐頭食品殺菌最有效、最方便的方法，還沒有哪一種新的方法可以完全替代。 所以，熱殺菌必須考慮到來源于食品和微生物兩個方面的要求。,2、控制水分活度,微生物經(jīng)細胞壁從外界攝取營養(yǎng)物質并向外界排泄代謝物時都需要水作為溶劑或媒介質，水分是微生物生長活動必需的物質。,但只有游離水分才能夠被細菌、酶和化學反應所觸機，此即為有效水分，可以用水分活度來估量。因此，水分活度就是對介質內(nèi)能夠參與

40、化學反應的水分的估量，并隨其在食品內(nèi)部各微小范圍內(nèi)的環(huán)境而不同。,兩種食品的絕對水分可以相同，但水分活度不一定相同。雖然水分活度并不是食品的絕對水分，卻常用于衡量微生物忍受干燥程度的能力。,水分活度（Aw）是指某種食品體系中，組成內(nèi)部水蒸汽壓與同溫度下純水蒸汽壓之比，即： ρ Aw =

41、 ρ0式中，ρ—— 食品的水蒸汽壓 ρ0——同溫下純水的蒸汽壓,,圖1.2.1 水分活度與微生物生長活動的關系,1）水分活度與微生物生長的關系,部分食品的水分活度值,部分微生物生長所需的極限aw值,降低水分活度可以增加食品的防腐能力，即食品的保藏性增強，但隨著水分的解除，特別是單分子層結合水的脫出，食品的變質現(xiàn)象會越來越嚴重，因此生產(chǎn)上一般控制脫水食品水分活度

42、0.7即可。,注意防腐與變質的關系,Why?,2）水分活度和微生物耐熱性的關系,微生物的耐熱性因所處環(huán)境水分活度不同而有差異。例如，將嗜熱脂肪芽孢桿菌的凍結干燥芽孢置于不同相對濕度的空氣中加熱，結果表明水分活度在0.2～0.4時，其耐熱性最高，在水分活度0.8～1.0之間，其耐熱性隨水分活度的下降而降低，其原因尚未明確；霉菌孢子的耐熱性則隨水分活度的降低而呈增大的傾向。,3）水分活度與酶的關系,酶的活性與水分活度之間存在一定的關系。當

43、水分活度在中等偏上范圍內(nèi)增大時，酶活性也逐漸增大；相反，降低水分活度則抑制酶的活性。酶要起作用，必須在最低水分活度以上才行。最低水分活度與酶的種類、食品種類、溫度及pH值有關。,4）降低水分活度的方法,①脫水：如脫水蔬菜、冷凍；②通過化學修飾或物理修飾，使食品中原來隱 蔽的親水基團裸露出來，以增加對水分子的約束；③添加親水性物質（降水分活性劑）：這樣的物質有三類，鹽（氯化鈉、乳酸鈉）、糖（果糖、葡萄糖）和多元醇（甘油、丙二醇、山梨

44、醇等）。,3控制水分狀態(tài)——玻璃化貯藏理論,常規(guī)凍結過程的危害：冰晶的形成與細胞脫水在足夠快的冷卻條件下，如在液氮下以每秒幾百度的速率高速冷卻，所有溶液都可以迅速通過冰晶區(qū)而不發(fā)生結晶化過程，成為玻璃化固體。最初認為玻璃化過程沒有發(fā)生結晶，是無定形的，但經(jīng)偏振光或X光測定，早期仍有冰晶存在。運用此法的基本條件：溫度足夠低，一般在-18℃以下；溫度需要穩(wěn)定。,4、控制pH,每一種微生物的生長繁殖都需要適宜的pH值。一般地，絕大多數(shù)

45、微生物在pH值6.6～7.5的環(huán)境中生長繁殖速度最快，而在pH值小于4.0的環(huán)境中難以生長。通常腐敗細菌的最低耐受pH值大都在4.0以上，因此，pH值4.0以下時，能抑制絕大多數(shù)微生物的生長繁殖。如酸泡菜含酸量0.4～0.8%，糖醋菜含酸量1～2%，均產(chǎn)生了明顯的抑菌作用。,表1.2.2 微生物生長與pH值的關系,微生物生長的pH值范圍并不是一成不變的，它還要取決于其它因素的影響； 在超過其生長的pH值范圍的酸堿環(huán)境中，微生物的生長繁

46、殖受到抑制，甚至會死亡，其原因在于影響了微生物酶系統(tǒng)的功能和細胞營養(yǎng)物質的吸收；（細胞膜電性、酶活性）,強酸或強堿均可引起微生物蛋白質和核酸水解，從而破壞微生物的酶系統(tǒng)和細胞結構，引起微生物死亡； 改變食品介質的pH值從而抑制或殺滅微生物，是用某些酸作為防腐劑來保藏食品的基礎。,5、控制滲透壓,提高食品的滲透壓，使附著的微生物無法從食品中吸取水分，因而不能生長繁殖，并且在滲透壓大時，還能使微生物內(nèi)部的水分反滲透出來，造成微生物的生理干

47、燥，使其處于假死狀態(tài)或休眠狀態(tài)，從而使食品得以長期保存。,范特霍夫公式л=CRT △л= △ CRT,微生物的生長發(fā)育與食鹽濃度的關系（真部孝明，1992）,,應用高滲原理保存的食品主要有糖制品和腌制品。如1%食鹽可以產(chǎn)生618082Pa的滲透壓，1%蔗糖可以產(chǎn)生60795～70927Pa的滲透壓，1%葡萄糖可以產(chǎn)生121590Pa的滲透壓,微生物耐壓能力一般僅為354637～1692127Pa，故10%以上的食鹽或65%以上的

48、食糖對于絕大多數(shù)食品具有較強的保存能力。,6、 煙熏,腌制和煙熏經(jīng)常相互緊密地結合在一起，在生產(chǎn)中先后相繼進行，即腌肉常煙熏，煙熏肉必須預先腌制。煙熏像腌制一樣也具有防止肉類腐敗變質的作用。煙熏的目的： 1）形成特種煙熏風味； 2）防止腐敗變質； 3）發(fā)色； 4）防止氧化。,熏煙中的酚、醛、酸等物質都具有殺菌作用。熏煙中的酚具有抗氧化作用。由于冷凍保藏技術的發(fā)展，煙

49、熏防腐已降為次要的位置，但煙熏味輕淡的腌制品卻成為消費者在膳食中添加的花色品種，現(xiàn)在，煙熏技術已成為生產(chǎn)具有特種風味制品的加工方法。,7、改變氣體組成,采用改變氣體條件的方法，降低氧分壓，一方面可以限制需氧微生物的生長，另一方面可以減少營養(yǎng)成分的氧化損失。,如食品生產(chǎn)及保藏中密封（如泡菜腌制時水封口）、脫氣（罐頭、飲料）、充氮、真空包裝等,新含氣調(diào)理食品，采用低強度的殺菌處理（加工處理）減菌，如蔬菜、肉類和水產(chǎn)品每克原料含菌105-10

50、6個，經(jīng)減菌處理，使之降至10-102個，然后改變氣體條件，抽出氧氣，充入氮氣，置換率達到99%，食品保存效果較好，貨架期可達到6-12個月。,8、使用添加劑,使用添加劑即是利用化學藥劑保存食品的方法。通常在食品保藏過程中使用的添加劑主要有防腐劑和抗氧化劑。,化學藥劑殺菌,抑菌劑阻礙微生物發(fā)育（抑菌） 抑真菌劑 抑芽孢劑

51、 殺菌劑殺滅微生物（殺菌） 殺霉菌劑 殺孢子劑,,,,殺菌劑如鹵素類、過氧化物類、乙醇類、雙胍類（洗必太）、醛類（福爾馬林）、酚類（石碳酸），除極少數(shù)外，一般不允許直接應用于食品，多用于車間、工具的消毒處理。抑菌劑，在食品上應用較多，如防腐劑，我國允許使用29種，美

52、國有50多種，日本有40多種，包括苯甲酸及其鹽類、山梨酸及其鹽類、丙酸鹽、對羥基苯甲酸酯等四大系列最為常用。,1）原理,化學藥物對微生物的作用過程，首先是藥劑與微生物細胞膜接觸，吸附并穿過細胞膜而進入原生質，導致微生物生理活性受到抑制或死亡。,化學殺菌的機理主要在于：防腐劑作用于遺傳物質或遺傳微粒結構；作用于細胞壁或細胞膜系統(tǒng)；作用于酶或功能蛋白。,2）使用防腐劑必須注意以下幾個問題,A.一定的防腐劑須在一定的條件和指定的食品中使用；

53、 B.食品腐敗變質后使用無效； C.有的防腐劑有異味，添加后不能影響食品原有的風味； D.防腐劑不能超量使用； E.沒有一種防腐劑能殺死所有細菌，而食品敗壞往往不是某一種細菌，故需要研究防腐劑的抑菌譜，以便混合使用。,9、冷殺菌,（1）輻照利用輻射線殺滅微生物和酶。,輻射殺菌紫外線殺菌超聲波殺菌超高壓殺菌,原理：γ-射線（Co60）波長0.12A以下，穿透力極強，可穿透25-40cm包裝物，其殺菌機理在于：產(chǎn)生誘發(fā)

54、輻射，干擾細胞正常代謝；破壞細胞內(nèi)膜，引起酶系統(tǒng)紊亂而致死；水分經(jīng)輻射后離子化，再作用于微生物。,特點,如巴氏殺耗能230千瓦/時，常壓殺菌耗能300千瓦/時，輻射殺菌僅需6.3千瓦/時,節(jié)約能源；殺菌后不升溫,殺菌效果好，不破壞食品外型,但輻射后，有些酶可能不會失活（需5倍以上微生物劑量），因而可能導致食品感官品質的惡化。,（2）紫外線殺菌 波長1800～4000A，其中殺菌力最強的為2500～2650A。生產(chǎn)上多以2537A作為紫

55、外線殺菌的波長。,原理：,紫外線能引起微生物細胞原生質的光化學反應，使原生質變性，導致微生物死亡，且紫外線能使氧氣電離，產(chǎn)生臭氧離子，可使微生物因氧化而致死。,因此紫外線殺菌只能在有氧的情況下才能發(fā)揮其作用。,殺菌特點：A.紫外線殺菌時間短，且無需升高食品溫度，,理論上，30-50秒可殺滅微生物營養(yǎng)，數(shù)分鐘可殺滅孢子體,但紫外線非高能射線，其穿透力較弱，任何阻礙其透過的因素，都可能導致其殺菌能力降低，如塵埃、水汽、包裝容器等。,空氣中

56、含800-900個/cm3塵粒時，殺菌效果降低20-30%；RH由33%升高至56%時，殺菌效果降低2/3,B.殺滅表面微生物的能力強，一般用于生產(chǎn)車間、工具的消毒處理。,10-15cm2用30瓦紫外燈1只（熱陰極型，波長為2537A的紫外線占95%）,也可用于水處理，其殺菌效果與水層深度有很大的關系,水層深度與紫外線穿透能力（2600A）,C.紫外線殺菌后，產(chǎn)生臭氧味。,（3）超聲波殺菌（20KHz以上） 原理：超聲波能引起物質質點

57、振動，其產(chǎn)生的加速度可以達到重力加速度的幾十倍至幾百倍，因而可以破壞物質結構，導致微生物細胞分裂成碎片而死亡。,此法可用于液體食品殺菌，對于罐頭食品則不大適宜。因為某些細菌芽孢對超聲波抵抗力很強，不能達到殺菌的目的。,（4）超高壓殺菌：超高壓殺菌技術是90年代的熱門技術，被認為是最具有潛力的殺菌技術。使用壓力為100～1000MPa（通常為200MPa以上）?！∮贸邏禾幚頃r，在液體介質中的食品物料體積被壓縮，超高壓產(chǎn)生的極高的靜壓

58、不僅會影響細胞的形態(tài)，還能使形成的生物高分子立體結構的氫鍵、離子鍵和疏水鍵等非共價鍵發(fā)生變化，使蛋白質凝固、淀粉等變性，使酶失活或激活，使細菌、寄生蟲、病毒等生物被殺死。超高壓技術也可用來改善食品的組織結構或生成新型食品。,食品殺菌時所用的超高壓力一般在為200～600MPa之間，多種生物體經(jīng)200MPa以上加壓處理即會出現(xiàn)生長遲緩，甚至死亡。一般情況下，寄生蟲的殺滅和其它生物體相近，只要低壓處理即可殺死，病毒在稍低的壓力下即可失活

59、，無芽孢細菌、酵母、霉菌的營養(yǎng)體在300～500MPa壓力下可被殺死，而芽抱桿菌屬和梭狀芽孢桿菌屬的芽孢對壓力比其營養(yǎng)體具有更強的抵抗力，需采用更高的壓力才會被殺滅。壓力處理的時間與壓力成反比，壓力越高，則處理所需的時間越短。,原理：高壓破壞微生物的細胞膜，抑制酶的活性和DNA等遺傳物質的復制。,超高壓殺菌技術是先將食品填充于塑料等柔軟的容器中并密封，放入到有凈水的高壓容器中，給容器內(nèi)部施加100-1000Mpa（一般200Mpa以上）

60、的壓力，在高壓下可殺滅微生物，使蛋白質變性，淀粉糊化，酶失活等。,應用情況 1899年德國化學家Rere Hite發(fā)現(xiàn)450MPa可延長牛奶的保質期，20世紀80年代重新認識，1991年日本明知屋（Meidiya）推出7種高壓果醬（400～500MPa，10min），法國帕卡公司（Pokka）公司也同時推出高靜壓殺菌柚子汁；1992年，美國FMC公司、英國Campden Food & Dring 公司開始商業(yè)化高壓殺菌食品

61、的工藝設備研究，1993年推出多種高壓設備，1993年法國推出低酸食品。,超高壓殺菌技術的特點　　利用超高壓對食品殺菌，是一個純物理過程，具有瞬間壓縮、作用均勻、操作安全、溫度升高值小、耗能低、污染少、利于環(huán)保的特點。超高壓殺菌技術的優(yōu)點　　 用超高壓技術處理食品，可達到高效殺菌的目的，且對食品中的維生素、色素和風味物質等低分子化合物的共價鍵無明顯影響，從而使食品能較好地保持原有的色、香、味、營養(yǎng)和保健功能，這是超高

62、壓技術的突出優(yōu)點，也是超高壓技術與其它常規(guī)食品殺菌技術的主要不同之處。,二、 酶和其它因素的控制,1、酶活性的控制食品中存在的酶對食品的質量有較大的影響。新鮮果蔬耐貯性和抗病性的強弱直接與它們代謝過程中的各種酶有關系，同時，在食品加工過程中，酶也是引起果蔬品質變壞和營養(yǎng)成分損失的重要因素。,常見的影響食品質量的酶有氧化酶如多酚氧化酶、抗壞血酸氧化酶、過氧化物酶、脂肪氧化酶和水解酶如果膠酶等。合理控制和利用這些酶，是食品貯藏加工中進行各

63、種處理的基礎。,食品中的酶在經(jīng)過加工處理后，有的因破壞而失去活性，有的被抑制，有些仍可能正常起作用，有些可能被激活。但為了食品能長期保存，則要求原料中所有的酶失活，或活性被抑制。（請參考食品化學相關章節(jié)內(nèi)容）,1）酶與食品質量保持,①多酚氧化酶（PPO）與果蔬食品褐變 在食品中基本存在有四類褐變反應，即美拉德反應、焦糖化反應、抗壞血酸氧化和酶促褐變。前三種在本質上是非酶反應（抗壞血酸氧化有時由酶催化）。酶促反應對于果蔬來說，

64、是非常重要的，在有氧的情況下，多酚氧化酶可將酚類物質氧化，造成褐變。,②果膠酶（Pectinase)與果蔬質構 果膠酶（包括果膠裂解酶、果膠酸裂解酶和果膠酯酶）存在于高等植物和微生物中，能促使果膠物質降解，引起植物組織軟化。,由于果膠物質是高等植物胞間層和初生壁的結構單元，因此，它們的聚合度和酯化度的變化將改變水果和蔬菜在后熟、采收后的保藏加工中的質構。,果膠的水解對于保持新鮮果蔬食品的質構、維持渾濁果汁的渾濁穩(wěn)定性以及某

65、些食品加工過程中促進凝膠的形成極為不利。因此，食品加工中的某些過程需要鈍化果膠酶的活性，以保持果膠良好的狀態(tài)，避免對食品帶來不利的影響。,而在澄清果汁的加工過程中，由于果膠的存在會導致渾濁物質的產(chǎn)生，則需要通過外加果膠酶水解果膠，以保持澄清果汁的澄清透明狀態(tài)。,③脂肪氧合酶(LOX)與食品風味 脂肪氧合酶廣泛地存在于植物和動物中，它包括了各種不同的酶，它們能以同功酶的形式存在于同一植物中。同脂肪自動氧化一樣，脂肪氧合酶催化不

66、飽和脂肪酸的氧化，生產(chǎn)短鏈脂肪酸，也會導致食品產(chǎn)生異味。,如由水解產(chǎn)生的短鏈脂肪酸是導致鮮乳產(chǎn)生“哈味”的重要原因；豆類凍藏過程中產(chǎn)生的異味、大豆加工過程中產(chǎn)生的“豆腥味”、大麥貯藏過程中產(chǎn)生的“紙板”味等皆與脂肪氧合酶的活動有關。,另外，脂肪氧合酶對某些色素具有漂白作用，如使β-胡蘿卜素和葉黃素共氧化；對葉綠素具有漂白作用。因此，為了將脂肪氧合酶的活性降至最低，在加工前的熱燙處理是必要的。,2)酶的控制,①加熱處理酶的熱失活相關于但

67、不同于蛋白質的熱變性。酶失活涉及到酶活力的損失，取決于酶活性部位的本質，有的酶失活需要完全變性，而有的在很小變性的情況下就導致酶失活。,酶的活性和穩(wěn)定性與溫度之間有密切的關系。在較低的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶活性也增加。通常，大多數(shù)酶在30～40℃的范圍內(nèi)顯示最大的活性，而高于此范圍的溫度將使酶失活。,酶催化反應速度和酶失活速度與溫度之間的關系可用溫度系數(shù)Q10來表示。酶催化反應速度的一般為2～3，而酶失活速度的Q10在臨界溫度范

68、圍內(nèi)可達100。,隨著溫度的提高，酶反應速度和失活速度同時增加，但由于其在臨界溫度范圍內(nèi)的Q10不同，因此，超過某個關鍵性的溫度下，失活的速度將會超過催化反應速度。此時的溫度即為酶反應的最適溫度。,酶的耐熱性因種類而有較大的差異。如牛肝的過氧化氫酶在35℃時即不穩(wěn)定，而核糖核酸酶在100℃下，其活力仍可保持幾分鐘。,過氧化物酶是存在于食品中比較耐熱的一種酶，大多數(shù)過氧化物酶可在100℃下忍受10分鐘仍不會完全失活。因此，在食品加工過程中