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第一章
食品在保藏过程中的变质:
( 1) 蛋白质的分解, 导致鱼、 肉、 蛋类食品的腐败变质;
( 2) 脂肪的氧化, 导致坚果的”走油”、 咸鱼、 冻肉”哈喇”味;
( 3) 淀粉的老化导致糕点的”回生”;
( 4) 果蔬的呼吸、 蒸发、 后熟, 导致过熟、 萎蔫、 组织软化、 品质下降;
1.1 食品的腐败变质是指食品受到各种内外因素的影响, 造成其原有化学性质或物理性质发生变化, 降低或失去其营养价值和商品价值的过程。
1.2 按照变质可能性将原料分类: 极易腐败原料( 1天~2周) , 中等腐败性原料( 2周~2月)
稳定的原料( 2~8月)
2 食品腐败变质的主要原因: 生物学因素, 化学因素, 物理因素, 其它: 环境污染、 农兽 药残留、 滥用添加剂和包装材料等。
2.1 生物学因素
2.1.1.微生物
微生物广泛分布于自然界, 食品中不可避免的会受到一定类型和数量的微生物的污染, 造成食品的腐败与变质。而且, 由微生物污染所引起的食品腐败变质是最为重要和普遍的。
引起食品腐败变质的微生物主要是细菌、 酵母菌、 霉菌。
微生物引起食品变质的特点
食品种类不同, 引起变质的微生物种类不同;
环境条件不同, 变质快慢程度不同;
食品成分发生变化的同时, 产生毒素或致病
2.1.2.害虫和啮齿动物
危害性
增加食品的贮藏损耗, 污染食品, 甚至传染疾病。
害虫: 种类繁多, 分布广, 躯体小, 体色暗, 繁殖快, 适应性强。主要有甲虫类、 蛾类、 蟑螂类、 螨类。
啮齿动物: 对食品危害最大的啮齿动物是老鼠
2.2 化学因素
( 1) 酶的作用
酶促褐变、 呼吸作用、 ……
（2） 非酶化学反应: :非酶褐变, 氧化作用 : 脂肪、 色素、 维生素等的氧化。淀粉老化, 与包装容器发生的化学反应
2.2.1 酶的作用
a. 酶促褐变
( 1) 在酚酶的作用下, 使果蔬中的酚类物质氧化而呈现褐色, 这种现象称为酶促褐变。
( 2) 酶促褐变的机制 酶促褐变是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果。
( 3) 酶促褐变发生的必要条件: 适当的酚类底物、 多酚氧化酶和氧。
b.呼吸作用
呼吸作用是在酶的参与下进行的一种缓慢的氧化过程, 使食品中复杂的有机物质被分解成简单的有机物质, 并放出热量。
有氧呼吸: 消耗营养物质, 产生呼吸热 → 温度↑ → 呼吸作用↑→加速衰老
无氧呼吸: 消耗营养物质→产生有害物质→机体中毒→加速劣变
2.2.2.非酶化学反应
a. 非酶褐变
( 1) 定义: 在食品贮藏与加工过程中, 常发生与酶无关的褐变作用, 称为非酶褐变。
( 2) 非酶褐变的机制
基本上已知有三种类型的机制在起作用: 羰氨反应褐变作用, 焦糖化褐变作用, 抗坏血酸氧化褐变作用
羰氨反应褐变作用(美拉德反应): 羰氨反应是食品中的氨基与羰基经缩合、 聚合生成黑色素(也叫类黑精)和某些风味物质的反应 。
影响羰氨反应的因子: 基质的浓度和水分, pH值, 温度, 褐变抑制剂
焦糖化褐变作用: 是指糖类受高温( 150℃至200℃) 影响发生降解作用, 降解后的物质经聚合、 缩合生成粘稠状的黑色物质( 焦糖或酱色) 的过程。
抗坏血酸褐变作用: 是指抗坏血酸自动氧化分解为糠醛和CO2, 而糠醛与氨基化合物又可发生羰氨反应。
非酶褐变对食品的影响: ( 1) 颜色变化; ( 2) 营养物质损失: 氨基酸、 还原糖和抗坏血酸。
b.氧化作用
( 1) 脂肪的酸败
游离脂肪酸被氧化, 生成过氧化物, 过氧化物继续分解产生有刺激的”哈喇”味 ;
油脂在酶的作用下分解为甘油和脂肪酸, 游离脂肪酸进一步氧化, 甘油也被氧化产生异味物质。
( 2) 油脂酸败的影响因素: 温度、 光照、 氧气分压、 水分、 金属离子、 脂氧合酶等。
( 3) 维生素的降解、 色素的氧化也导致食品的色泽、 风味和营养价值降低。
c.淀粉的老化
淀粉老化的机理: 在淀粉粒中, 淀粉分子彼此排列得非常紧密, 即β-淀粉;
淀粉粒与水共同加热——糊化, 称为α-淀粉;
在30℃以下温度时, α-化的淀粉部分恢复为β-淀粉。即产生了淀粉的老化。
影响淀粉老化的因素: 水分、 温度、 pH值、 淀粉分子形态、 糊化条件和共存物质。
d.与包装容器发生的化学反应
( 1罐头内壁的电化学腐蚀( 2) 花青素与金属罐壁的反应、 含硫蛋白质与锡、 铁反应发生变色
2.3 物理因素
物理因素是促进微生物生长繁殖、 诱发或加快食品发生化学反应而引起变质的外在原因。
主要因素有: 温度, 水分 , 光, 氧气, 机械损伤
温度
微生物的生长、 酶促反应、 化学反应等无不受到温度的制约。
根据范特霍夫( Van’t Hoff) 规则,温度与食品成分的热破坏反应速率以及微生物生长速率的关系均能够用温度系数表示: k(t+10)、 kt分别表示在(t+10) ℃和t℃时的反应速率常数。由阿雷尼乌斯(Arrhenius)方程可知: E:活化能; R:气体常数;
T:热力学温度; A:频率因子。T的微小变化可导致k的较大改变。
水分
水分与微生物生长关系密切, 多数化学反应、 酶促生化反应必须在水中进行。
水分的蒸发使鲜活食品的外观萎缩, 鲜嫩度下降。

光
脂肪的氧化、 色素的褪色、 蛋白质的凝固等均会因光线的照射而促进反应。
氧气
氧直接参与氧化反应对食品的营养成分、 色泽、 风味造成损失, 同时还是需氧菌生长的必须条件。
机械损伤
小结
食品原料属生物材料, 导致食品变质腐败的原因错综复杂, 有生物学、 化学和物理因素, 也能够分为:
食品内部原因
酶引起的、 自身生命活动引起的、 食品成分间相互化学反应、 食品成分的逸散等。
食品外部原因
污染微生物引起的、 环境条件( 温度、 光、 氧气) 引起的、 机械损伤、 外源污染物等
其中主要原因可归纳为: 微生物污染、 酶促生化反应、 非酶化学反应。
3 腐败变质的鉴定和控制
3.1 腐败变质的鉴定
鉴定食品腐败变质是以感官性状并配合一定的物理、 化学和微生物指标三方面进行判定。
感官鉴定
感官鉴定是以人们的感觉器官(眼、 鼻、 舌、 手等)对食品的感官性状(色、 香、 味、 形), 进行鉴定的一种简便、 灵敏、 准确的方法, 具有相当的可靠性。
判断一种食品是否变质, 首先应进行的是感官检查, 一旦确定, 不需要再经实验室的进一步鉴定。
物理指标
食品腐败变质时分解时小分子物质增多这一现象, 先后研究有食品浸出物量、 浸出液电导率、 折光率、 冰点下降、 粘度上升及pH改变等变化。
化学指标
( 1) 挥发性盐基氮( TVBN) :
肉鱼类食品由于酶和细菌的作用, 在腐败过程中, 使蛋白质分解而产生氨以及胺类等碱性含氮物质(主要是二甲胺和三甲胺) , 此类物质具有挥发性, 可在碱性溶液中蒸出。
肉鱼类样品浸出液在弱碱性条件下与水蒸气一 起蒸馏出来的总氮量称为挥发性盐基氮;
(2)组胺:
在水产品的腐败中, 经过细菌的组胺酸脱氢酶使组氨酸脱羧生成组胺。组胺用正戊醇提取, 遇偶氮试剂显橙色。
(3) K值: 鱼肉ATP依次分解为ADP、 AMP、 IMP、 HxR( 肌苷) 、 Hx( 次黄嘌呤) , 其中低级分解产物HxR和Hx与ATP及其系列分解产物的比值( 百分数) 称为K值, K值≤20％, 绝对新鲜; 腐败, K值≥40％;
(4) 过氧化值( POV) :
油脂在氧化过程中产生的过氧化物, 很不稳定, 能氧化碘化钾成为游离碘, 用硫代硫酸钠标准溶液滴定, 根据析出的碘计算过氧化值。
过氧化值的表示: 用滴定1g油脂所需某种规定浓度( 一般见0.002mol/L) 的Na2S2O3标准溶液的体积( mL) 表示, 或用碘的百分数表示, 或用每千克油脂中活性氧物质的量( mmol) 表示, 或每克油脂中活性氧的质量( μg) 表示等。
(5) 羰基价:
油脂氧化所生成的过氧化物, 进一步分解为含羰基的化合物。一般油脂随着贮藏时间的延长和不良条件的影响, 羰基价的数值呈不断增高的趋势。
羰基价: 1kg样品中各种醛物质的量, mmol/kg。
测定原理: 羰基化合物和2, 4-二硝基苯肼的反应产物, 在碱性溶液中形成褐红色或酒红色, 在440nm下, 测定吸光度, 计算羰基价。
微生物检验
微生物与食品腐败变质有着重要的因果关系, 微生物生长繁殖数量的多少与食品腐败变质程度有着密切的关系。
( 1) 菌落总数( 一般卫生指标)
是指被检样品的单位重量( g) 、 容积( ml) 或表面积内( cm2) 所含在严格规定的条件下( 培养基及pH、 培养温度及时间、 计数方法等) 培养所生成的细菌菌落总数。以菌落形成单位( colony forming unit ) 表示,简写: cfu.
( 2) 大肠菌群( 表明了粪便污染的程度)
一般相当于每100ml或100g食品中的可能数来表示, 简称大肠菌群最近似数(maximum probable number),简写: MPN。
3.2 腐败变质的控制
防止微生物污染;
杀灭微生物: 高温杀菌; 微波加热; 辐射杀菌;
控制微生物繁殖: 低温冷藏、 冷冻; 减少食品水分; 提高食品渗透压; 使用防腐剂。
3.2.1 低温保藏与食品质量
1．低温保藏的方法: 低温保藏包括两种方法包括冷藏和冷冻两种方法。
2．低温保藏的原理: ①低温能够降低或停止食品中微生物的增殖速度。②低温还能够减弱食品中一切化学反应过程。
3．对冷藏冷冻工艺的卫生要求: ①食品冷冻前, 应尽量保持新鲜, 减少污染。②用水或冰制冷时, 要保证水和人造冰的卫生质量相当于饮用水的水平; 采用天然冰时, 更应注意冻冰水源及其周围污染情况。③防止制冷剂( 冷媒) 外溢。④冷藏车船要注意防鼠和出现异味。 ⑤防止冻藏食品的干缩。
对不耐保藏的食品, 从生产到销售整个商业网中, 应一直处于适宜的低温下, 即保持冷链。
3.2.2 高温杀菌保藏与食品质量
高温杀菌保藏原理与微生物耐热能力:
在高温作用下, 微生物体内的酶、 脂质体和细胞膜被破坏, 原生质构造中呈现不均一状态, 以致蛋白质凝固, 细胞内一切代谢反应停止。
3.2.3 脱水与干燥保藏
常见的保藏食品的方法。
原理: 为将食品中的水分降至微生物繁殖所必须的水分以下, 水分活性aw在0.6以下, 一般微生物均不易生长。
3.2.4 食品腌渍
常见的腌渍方法
提高酸度、 盐腌、 糖渍等。
提高酸度: 提高食品的氢离子浓度, 可向食品中加酸或加乳酸菌进行酸发酵。
盐腌和糖渍: 增加食品的渗透压, 使微生物因失水而代谢停止。
3.2.5 化学添加剂保藏
原理: 一些化学添加剂能够对微生物细胞产生”毒害”作用, 抑制微生物的生长繁殖。
注意事项: 用在食品中的化学添加剂需符合食品添加剂的有关规定, 不能超过使用限值。
3.2.6 食品的辐射保藏
原理: 利用高能射线的作用, 使微生物的新陈代谢、 生长发育受到抑制或破坏, 从而杀死或破坏微生物的代谢机制, 延长食品的保藏时间。
优点: 食品营养素损失少。
因剂量不同, 辐照保藏有三种方法: 辐照灭菌、 辐照消毒、 辐照防腐。
思考题
什么是食品的变质?
常见食品的变质主要由哪些因素引起?
试述引起食品腐败变质的生物学因素及其特性。
试述引起食品腐败变质的化学因素及其特性。
温度、 水分和pH值对食品腐败变质有何影响?
在食品加工过程中, 您认为应该从哪些方面入手来防止食品或食品原料的腐败变质?
第二章
概述
食品保藏的基本原理
制生: 停止食品中一切生命活动和生化反应, 杀灭微生物, 破坏酶的活性。( 无生机原理)
抑生: 抑制微生物和食品的生命活动及生化反应, 延缓食品的腐败变质; ( 假死原理)
促生: 促进生物体的生命活动, 借助有益菌的发酵作用防止食品腐败变质。 ( 不完全生机原理)
基于保藏原理的基本手段
( 1) 抑制微生物活动的保藏方法( 假死原理) : 加热、 冷冻、 干制、 腌制、 防腐剂……
( 2) 利用发酵原理的保藏方法( 不完全生机原理) : 发酵、 腌制……
( 3) 运用无菌原理的保藏方法( 无生机原理) : 罐藏、 冷杀菌、 无菌包装……
( 4) 维持食品最低生命活动的保藏法( 假死原理) : 冷藏、 气调……
1.温度对食品变质腐败的抑制作用
1.1. 温度与微生物的关系
§1.1.1高温对微生物的杀灭作用
( 1) 微生物的耐热性
耐热程度: 产芽孢菌>非芽孢菌, 芽孢>营养细胞, 嗜热菌芽孢>厌氧菌芽孢>需氧菌芽孢
( 2) 微生物高温死亡的原因: 加热使微生物细胞内蛋白质凝固而死亡; 加热对微生物有致毒作用; 加热使微生物体内脂类物质的性质发生变化
( 3) 影响微生物耐热性的因素
a.微生物本身的特性: 污染的种类、 污染的数量、 生理状态与所处的环境 。
b.食品成分: 酸度 、 水分活度、 脂肪、 盐、 糖、 蛋白质、 植物杀菌素。
c.热处理条件: 温度、 时间
a.微生物本身的特性
污染的种类: 各种微生物的耐热性各有不同。
芽孢菌>非芽孢菌、 霉菌、 酵母菌 芽孢菌的芽孢>芽孢菌的营养细胞 厌氧菌芽孢>需氧菌芽孢
嗜热菌芽孢的耐热性最强
污染的数量: 初始活菌数越多, 全部杀灭所需的时间就越长。
生理状态与所处的环境
稳定生长期的营养细胞>对数生长期的营养细胞
成熟的芽孢>未成熟的芽孢
较高温度下培养的微生物耐热性较强
b.食品成分的因素
酸度: pH值偏离中性的程度越大, 耐热性越低;
水分活度: 细菌芽孢在低水分活度时有更高的耐热性。杀灭肉毒杆菌在干热条件下121℃需120min, 湿热条件下121℃, 4～10min即可 。
脂肪: 脂肪含量高则细菌的耐热性会增强。
盐: 低浓度食盐对微生物有保护作用, 而高浓度食盐( >8%) 则对微生物的抵抗力有削弱作用。
糖: 糖的浓度越高, 越难以杀死食品中的微生物。 注意: 高浓度糖液对微生物有抑制作用
蛋白质: 食品中蛋白质含量在5%左右时, 对微生物有保护作用。
植物杀菌素: 有些植物的汁液以及它们分泌的挥发性物质对微生物有抑制或杀灭作用 。
c.热处理条件: 温度、 时间
微生物的致死时间随杀菌温度的提高而成指数关系缩短。温度↑蛋白质凝固速度↑ 微生物的耐热性↓
（4） 微生物的耐热性的表示方法
a.热力致死速率曲线 D值、 TRT值
b.热力致死时间曲线 TDT值、 Z值、 F值
c.仿热力致死时间曲线
a. 加热时间与微生物致死率的关系: 热力致死速率曲线
τ＝D( lgN0－lgN)
D值: 在一定的环境和热力致死温度条件下, 杀灭某种微生物90%的菌数所需要的时间
讨论: D值反映微生物的抗热能力;
D值的大小取决于直线的斜率, 与原始菌数无关;
D值与加热温度、 菌种及环境的性质有关;
D值的计算: 表示: D110 = 5 表示: 在110℃条件下, 杀灭90%的某种微生物需要5分钟。
热力指数递减时间: 时间属性, 与初始菌数无关
TRT值(Thermal Reduction Time): 在某一加热温度下, 使微生物的数量减少到10-n时所需要的时间。
TRT6 = 10 表示: 在某一致死温度下, 原始菌数减少到百万分之一, 需要10分钟。
菌数减少到10-n表示残存菌数出现的概率。
b.加热温度与微生物致死率的关系: 热力致死时间曲线
TDT值(Thermal Death Time): 在某一恒定温度下, 将食品中的某种微生物活菌全部杀死所需要的最短时间。方程: t0－t＝Z( lg τ －lg τ ′) 其中: τ和τ ′分别代表 t 和t0温度下的TDT值。
Z值: 热力致死时间降低一个对数循环, 致死温度升高的度数。
性质: Z值表示微生物耐热性的强弱; 不同的微生物有不同的Z值, 同一种微生物只有在相同的环境条件下才有相同的Z值; 用Z值能够估算任意温度下的致死时间。
TDT曲线与环境条件有关, 与微生物数量有关, 与微生物的种类有关。
TDT曲线可用以比较不同的温度-时间组合的杀菌强度。

例: 在121℃条件下, 用1 min恰好将某食品中的某种菌全部杀灭; 现改用110℃、 10 min处理, 问能否达到原定的杀菌目标?
设 Z=10℃ , 由 τ＝τ’·10( t0－t) /Z 得τ=10×10(110-121)/10=0.79min＜ 1min 说明未能全部杀灭细菌。
关于F值的讨论:
F值: 在一定的标准致死温度条件下, 杀灭一定浓度的某种微生物所需要的加热时间。
表示: , 当t0=121℃, Z=10时, 可直接以F0表示。
当Z值相同时, F值越大者耐热性越强。
F值表示 杀菌强度, 随微生物和食品的种类不同而异, 一般必须经过试验测定。
对于低酸性食品, 一般取 t0=121℃, Z=10℃
对于 酸性食品, 一般取 t0=100℃, Z=8℃
关于TDT值与TRT值的讨论:
TDT值只能在和试验时的原始菌相一致时才适用; TRT值可作为确定杀菌工艺条件的依据;
TRTn→＝nD 当n→∞时, TRTn→TDT, TRT值解决了杀菌终点问题。
例: 12D —— 最低肉毒杆菌致死温时; 对P.A.3679的杀菌强度要求达到5D。
c. D值、 Z值和F值三者之间的关系: 仿热力致死时间曲线
D与Z的关系: lg( D2 / D1 ) ＝( t1- t2) /Z ( 1)
F与Z的关系: F ＝ τ· 10( t-121) /Z ( 2)
F.D.Z之间的关系: 当n→∞时, TRTn→τ, τ≈ n · D, 则:
F ＝ n · D · 10( t-121) /Z ( 3)
小结
微生物耐热特性的表示方法:
热力致死速率曲线 : τ＝D( lgN0－lgN) D值
热力致死时间曲线: t0－t＝Z( lg τ －lg τ ′) TDT值
τ＝F·10( 121－t) /Z Z值
仿热力致死时间曲线t1－t2＝Z( lg D2 －lgD1) F值 TRTn = n D TRT值
1.1.2.低温对微生物的抑制作用
（1） 低温和微生物的关系
当T最低 ＜ T ＜ T最适时 , 微生物活力下降 ; 当T ＝ T最低时, 新陈代谢减弱, 呈休眠状态; 当T ＜ T最低时, 生命活动停止, 出现死亡。
（2） 微生物低温损伤的原因
温度下降- (酶的活性减弱; 破坏了各种生化反应的协调一致性; 冰晶体改变了细胞内外的性 状; 冰晶体对微生物细胞的机械损伤。)微生物活力下降或死亡
（3） 影响微生物低温损伤的因素:
a.温度b.降温速度c.水分存在的状态d.过冷状态f.贮藏期g.交替冻结和解冻
a.温度
温度越低, 微生物的活动能力也越低。
b.降温速度
冻结前, 降温越迅速, 微生物的死亡率越高; 冻结点以下, 缓冻将导致剩余微生物的 大量死亡, 而速冻对微生物的致死效果较差。
c.水分存在的状态
结合水分含量高, 微生物在低温下的稳定性相应提高;
d.过冷状态
急速冷却时, 水分有可能迅速转为过冷状态而避免结晶。
e.外部条件
高水分、 低pH值、 紫外线等可促进微生物低温损伤, 糖、 盐、 蛋白质等介质对微生物有保护作用。
f.贮藏期:微生物的数量随低温贮藏期的延长而减少。
g.交替冻结和解冻:可加速微生物的损伤或死亡。
1.2. 温度与酶的关系
1.2.1.高温对酶的钝化作用及酶的热变性
⑴最适温度
随着温度的升高, 酶催化反应加速; 同时, 温度的升高, 酶受热变性而失活, 导致反应速度减慢。
综合两个方面的结果,得到最适温度区。大多数酶在30~50℃范围内显示最大活性。
⑵酶的热稳定性:能够用酶的热失活曲线及相应的D值、 Z值、 F值来描述酶的耐热性。
⑶影响酶热稳定性的因素
a. 酶的种类:酶的分子愈大和结构愈复杂, 它对高温就愈敏感。
b. 温度:在一定范围内, 温度↑, 酶反应的速率也随之↑
c. 加热速率:加热速率愈快, 热处理后酶活力再生的愈多。
d. pH值:大多数酶的最适pH值在4.5～8范围内, 超出这一范围, 酶的热稳定性降低。
e. 水分含量:食品水分含量愈低, 其中的酶对热的耐性愈高 。
f. 食品成分:蛋白质、 脂肪、 碳水化合物等都可能会影响酶的耐热性 。
1.2.2低温对酶活性的抑制作用
在一定范围内, 酶活性随温度的下降而降低 ,酶作用的效果因原料而异;
食品中酶活性的温度系数大约为2~3。
注意: 1低温可抑制酶的活性, 但不能使其钝化; 2酶的浓度效果可能导致催化反应速度加快。3解冻时,酶活可能会骤然增强
1.3.温度与其它变质因素的关系
1.3.1.低温对变质因素的抑制作用
低温对反应速度的影响 温度降低, 反应物质分子的碰撞速度减缓, 反应速度受到抑制。
低温对呼吸作用的影响 温度降低, 果蔬呼吸作用减弱, 可延长保藏期。
低温下的水分蒸发作用 温度越低, 果蔬的蒸腾量越小。
1.3.2.高温对食品品质的影响
风味变化
脂肪氧化、 美拉德反应
营养素变化
氨基酸损失、 维生素( VC、 VB1、 VD、 泛酸) 的损失。
其它变化
蛋白质变性、 淀粉糊化、 蔬菜和水果软化。
破坏食品中的嫌忌成分, 如禽类蛋白中的抗生物素蛋白、 豆科植物中的胰蛋白酶抑制素。
2.水分活度对食品变质腐败的抑制作用
食品中的水分 结合水 游离水
微生物生长繁殖只能利用游离水
生化反应需要的是游离水;
一般脱水方法能除去的基本上是游离水。
§2.1有关水分活度的基本概念
§2.1.1.水分活度( Aw)
食品在密闭容器内测得的蒸汽压(p)与同温下测得的纯水蒸汽压(p0)之比。
§2.1.2水分吸湿等温线
不同食品在相同AW值下, 可能有不同的含水量。
§ 2.2.水分活度与微生物的关系
§ 2.2.1.微生物生长与水分活度 霉菌是导致干制品变质的常见菌
§ 2.2.2.微生物的耐热性与水分活度
实验结果表明:
降低水分活度, 能够抑制微生物的生长繁殖, 同时也使微生物的耐热性增加( AW为0.2～0.4之间最高) 。
营养成分、 pH、 氧气分压、 二氧化碳浓度、 温度和抑制物等环境因素愈不利于生长, 微生物生长的最低AW值愈高。
注意:
干制过程虽是加热过程, 可是它并不能代替杀菌。
脱水食品并非无菌。
§ 2.2.3.细菌芽孢及其毒素与水分活度
微生物在不同的生长阶段, 所需的水分活度阈值也不一样;
产毒菌的产毒量一般随水分活度的降低而减少。
§ 2.3. 水分活度与酶的关系
每一种酶都存在一个最小水分活度;
水分活度在中等偏上范围内增加, 酶活性增加;
当食品中水分不足以形成单分子吸附层时, 酶活受到完全的抑制;
§ 2.4. 水分活度与其它变质因素的关系
水分活度与氧化作用的关系
水分活度低于单分子层水分时, 脂质极易遭受氧化酸败;
水分活度增加到0.30~0.50时, 脂肪自动氧化速率减小;
水分活度大于0.75时, 脂肪氧化速度逐渐加快
水分活度与非酶褐变( Maillard反应) 的关系
Aw< 0.6 或Aw> 0.9 时, 反应速度减小;
0.6 <Aw<0.9 时, 反应速度存在峰值;
Aw= 0 或 Aw = 1 时, 非酶褐变停止。
降低水分活度能够延缓:维生素的降解\淀粉的老化\蛋白质的变性\色素的分解\芳香物质的变化

小结
水分活度与微生物
AW↓ → 水溶液浓度↑ → 渗透压↑→细胞质壁分离;
水分活度与酶的活性
AW↓ → 底物难以移动到酶的活动中心 → 酶活性↓
水分活度与其它变质因素
AW↓ → 游离水↓ → 化学反应速度↓
降低水分活度的方法:
去除水分(干制)
提高渗透压( 腌制、 糖制、 浓缩等)
控制水分状态( 速冻)
§3 .pH对食品变质腐败的抑制作用
§ 3.1. pH与微生物的关系
微生物细胞膜带有一定的电荷, 环境的H＋浓度改变可导致细胞膜上电荷性质的改变, 从而影响其新陈代谢的正常进行。
当pH偏离中性范围, 微生物酶系统的催化能力减弱或消失。
强酸强碱均可引起微生物的蛋白质和核酸水解。
大多数细菌( 特别是病原菌) 易在中性或微碱性环境中生长繁殖;
霉菌、 酵母菌一般能在酸性环境中生长繁殖。
§3 .2. pH与酶的关系
在某一狭窄的pH范围内, 酶表现出最大活性。
——酶的最适pH值
酶在等电点附近的pH条件下热稳定性最高。
§4.电离辐射对食品变质腐败的抑制作用
§4.1. 基本概念
辐射 指能量传递的一种方式。
放射性同位素
原子中质子数相同而中子数不同的元素叫同位素, 原子核不稳定的同位素叫放射性同位素。
放射性衰变
放射性同位素自发地从不稳定的元素变成稳定同位素的转变过程。
大多数同位素放射出的射线有: α、 β、 γ、 x射线。
α衰变 : 放出α粒子
α粒子穿透力弱, 电离能力很强
β-衰变: 放出e-和
β粒子穿透力较强, 但不易使物质发生电离
β+衰变 : 放出e+和
γ衰变: 放出光子或内转换电子
处于激发态的原子核经过放出光子回到基态的过程。
γ粒子不带电, 穿透力极强。
处于激发态的原子核把全部激发能量转移给轨道电子并使其离开原子。
衰变率( I)
单位时间内发生的核衰变次数。
半衰期
所谓半衰期就是放射性同位素原子核数因衰变而减少到原来一半所经历的时间。
§4.2. 电离辐射与微生物的关系
§4.2.1.电离辐射的杀菌作用
辐射对微生物的直接作用过程
辐射对微生物的间接作用过程
被激活的水分子或电离的游离基与微生物体内的活性物质相互作用, 而使细胞生理机能受到影响。
§4.2.1电离辐射的杀菌作用
微生物的抗辐射能力能够用Dm值表示。即: 使活菌数减少90％所需的辐射剂量。
§4.2.2. 影响辐射杀菌的因素
使用同一种辐射源, 在相同的辐射剂量下, 影响辐射杀菌效果的因素有:
a.微生物的种类与菌龄
不同的微生物对辐射的敏感性差异很大。( 与微生物的耐热性相似, 但也有例外。)
缓慢生长期的抗辐射能力最强, 对数生长期的抗辐射能力最弱。
b.最初污染菌数
污染菌数越多, 辐射杀菌效果越差。
c.介质的组成
富含蛋白质的介质能增强微生物的抗辐射性;
在含水量高的介质中, 微生物对辐射更敏感。
d.氧气
氧的存在增强了杀菌效果, 也增加了氧化作用, 应加以综合考虑。
e.食品的物理状态
在冻结状态下, 微生物抗辐射能力增强。
§4.3电离辐射与酶的关系
辐射破坏了蛋白质的构象, 可导致酶丧失活性。
酶的耐辐射性
影响酶的抗辐射性的因素:
酶的种类、 浓度与纯度、 水分活度、 温度、 pH、 氧气等
§4.4电离辐射与其它变质因素的关系
§4.4.1.电离辐射的化学效应
直接作用( 初级辐射)
辐射作用主要是由射线与基质直接碰撞, 使之形成离子、 激发态分子或分子碎片。
间接作用( 次级辐射)
初级辐射的产物相互作用, 生成与原始物质不同的化合物。
§4.2.3.约束间接作用的途径
在冻结状态下辐射
阻止游离基的扩散和移动;
在真空中或惰性气体环境中辐射
将氧从系统中除去;
添加游离基的接受体
消耗游离基。
§5.其它因素对食品变质腐败的抑制作用
§5.1.高压
以100～1000Mpa的高压作用于食品:
微生物的生理活动遭到破坏, 甚至发生不可逆变化而致死。
蛋白质变性, 酶的内部分子结构和活性部位上的构象均发生变化, 导致酶的失活。
§5.2.渗透压
溶液浓度越高, 渗透压越大。
§5.2.渗透压
渗透压与微生物的关系
等渗溶液: Ｃ外＝Ｃ内; Ｐ外＝Ｐ内,
微生物生长最适宜的环境
低渗溶液: Ｃ外＜Ｃ内; Ｐ外＜Ｐ内,
微生物细胞吸水发生膨胀
高渗溶液: Ｃ外＞Ｃ内; Ｐ外＞Ｐ内,
细胞原生质脱水紧缩, 导致细胞质壁分离
§5.3.烟熏
食品的烟熏是在腌制的基础上, 利用木材不完全燃烧时产生的烟气熏制食品的方法。
熏烟的主要化学成分: 酚、 醛、 有机酸、 醇、 羰基化合物、 烃等。
§5.4.气体成分
正常情况下的空气成分: 氮78.08%、 氧20.96%、 二氧化碳0.03%、 其它气体1％
调节气体成分: ( 如降低O2和增加CO2浓度)
降低呼吸强度, 延缓果蔬的后熟;
减少营养成分的损失;
减轻果蔬的生理病害;
抑制好氧菌的生长繁殖;
防止老鼠和昆虫的危害。
§5.5.发酵
利用益生菌的乳酸发酵、 酒精发酵、 醋酸发酵作用;
发酵产物可降低pH值, 抑制有害微生物生长。
§5.6.包装
与环境隔绝, 防止生物学因素引起的食品变质。
隔绝氧气, 遮蔽光线, 防止化学因素引起的食品变质。
隔湿性包装, 防止物理因素引起的食品变质
防止机械损伤、 防伪防盗等。
6 . 栅栏技术
§6.1.栅栏技术的概念:
经过 联合控制多种阻碍微生物生长的因素, 以减少食品腐败, 保证食品卫生与安全性的技术措施。
§6.2.栅栏因子
能扰乱微生物内平衡机制的加工技术;
常见的栅栏因子: 高温处理( F) 、 低温冷藏( t) 、 酸化( pH) 、 低水分活度( Aw) 、 降低氧化还原电势( Eh) 、 添加防腐剂( Pres) 、 竞争性菌群( c·f) 等。
另外, 还有辐射、 超高压处理、 微波、 超声波、 紫外线、 酶制剂、 保鲜膜等。
§6.3.栅栏技术与微生物的内平衡
微生物的内平衡是微生物处于正常状态下内部环境的稳定和统一, 而且具有一定的自我调节能力, 只有其内环境处于稳定的状态下, 微生物才能生长繁殖。
栅栏因子针对微生物细胞中的不同目标进行攻击, 如细胞膜、 酶系统、 pH值、 水分活性值、 氧化还原电位等, 这样就能够从多个方面打破微生物的内平衡, 而实现栅栏因子的交互效应。
§6.4.栅栏效应
把栅栏因子及其交互作用, 形成微生物不能逾越的栅栏之效果称为栅栏效应。
交互效应: 多个栅栏因子协同作用的抑菌效果大于多个因子单独作用效果的累加。
栅栏效应与栅栏因子的种类、 强度及作用顺序有关。
栅栏技术食品( HTF)
当栅栏因子中任何单一因素均不足以抑制腐败菌或产毒菌时, 货架寿命是经过两个或两个以上的栅栏因子得以延长的食品。
§6.6.应注意的几点问题
不一定每个栅栏因子都起作用, 且作用于同一食品的栅栏因子有主次之分。
产品中原始菌数较少时, 只需少量栅栏因子( 或较低强度) 即可控制腐败的发生。
对于每种食品可利用的栅栏因子有很多, 应经过科学分析和经验积累, 准确把握其中的关键因子。
相同数量的栅栏因子, 以同样的强度作用于不同的食品, 其栅栏效应可能不一样。
作用于食品的各栅栏因子的强度不是一成不变的。
某些食品中栅栏因子的作用顺序是固定的。
各栅栏因子应科学合理的搭配组合, 并使其强度控制在最佳的范围。
§6.7.栅栏技术的应用
1用于食品控制2评估食品的稳定性3预测食品的货架寿命4用于食品设计5有助于设计节能型加工工艺6减少防腐剂的使用7改进感官品质, 提高经济效益。
思考题
食品保藏的基本原理是什么?
根据食品保藏原理, 可将食品保藏技术分为几大类?其进展如何?
微生物因温度升高而致死的原因是什么?
影响微生物耐热性的因素有哪些?
D值、 Z值、 F值的概念是什么? 分别表示什么含义? 这三者如何互相计算?
试述温度变化对微生物和酶产生的影响。
试述水分活度与食品变质因素的关系。
栅栏技术的基本原理是什么? 食品生产和保藏过程中如何应用栅栏技术( 举例说明) ?