chap2保证食品安全的食品加工【精品-ppt】

Chap2保证食品安全的食品加工,Food Properties Food Spoilage and Food Preservation涉及内容：食品特征、食品腐败和食品保藏,第一节 前言,1、Introduction (1),Most food is produced 绝大多数的食品是要经过加工处理的Once or twice per year at harvests 每年在收获季节，可有一到两次的采收Far away from big cities 原料远离城市,2、Introduction (2),Food is needed “民以食为天”Every day 因为我们每天必须摄取一定量的食品 In urban areas 尤其是在大城市，对食品的质量要求会更高,3、Introduction (3),That is why there is a need for 这就是 为什么对以下两点有需要的原因Food preservation food industry 食品的保藏 食品工业生产 Food transportation food retail 食品的运输 食品的零售,Historically, objectives of foodtechnologies have been : 自古以来，食品加工技术的目的在于：preservation of food 食品获得良好的保藏性rendering food more palatable and digestible 食品更加美味可口和容易消化吸收,4、Introduction (4),In modern times, food technologies are applied with the additional objectives :在当代，食品加工技术还运用于以下几方面：developing new food products 开发新食品giving food desired functional properties 赋予食品更多的功效improving nutritional and organoleptic quality 提高食品的营养价值和口感ensuring safety 保证食品的安全性,5、Introduction (5),6、Introduction (6),Microorganisms in food are 食品中的微生物helpful: for fermentation 有益之处：发酵competitive: cause spoilage 竞争性：导致食品腐败hazardous: cause foodborne disease 危害性：导致食源性疾病,To understand : 需要了解：how different food technologies can be used to prevent spoilage and/or control hazards in foods 防止食品腐败和（或）控制潜在危害的食品加工技术不同the factors (parameters) which influence the process and thus the safety of the final products 影响加工过程以及终产品安全的各种因素（参数）how to monitor these factors 如何监控这些因素,Objective2、学习目标,第二节 保证食品安全的食品加工技术,Food technologies can be classified into those that : 食品加工技术可归纳成以下三类：render food safe 提高食品的安全性；control contaminants i.e. prevent growth of microorganisms or production of toxin(s) 控制污染，即防止微生物生长或产生毒素prevent (re-) contamination 预防（二次）污染,Classes of food technologies食品加工技术的类型,一、提高食品安全性的技术（一）、 Heat treatments加热处理（二）、冷冻（三）、辐照（四）、化学消毒（五）、高压技术,二、控制污染的技术,（一）温度（冷持、热持）（二）pH（酸化、发酵）（三）水分活度（盐腌、糖渍、干燥、冷冻）（四）防腐剂（杀菌素、亚硝酸盐）,三、防止再次（二次）污染的技术,（一）包装技术（二）设备消毒（三）食品加工设备的卫生设计,一、影响食品安全的食品因素,1、温度2、水分活度3、pH4、氧气,C (Minimum) 最低温度,B (Optimum)最适温度,A (Maximum) 最高温度,How temperature affects growthrate of a bacterial population1、温度对细菌群落生长速率的影响,Growth of S. typhimuriumat different temperatures不同温度下鼠伤寒沙门氏菌的生长,Temperature rangefor growth of pathogens致病菌生长的温度范围,Temperature C Min. Opt. Max.,Penicillium verrucosum 疣孢青霉 0 20 31Aspergillus ochraceus 赫曲霉 8 28 37 Aspergillus flavus 黄曲霉 10 32 42Fusarium moniliforme 串珠镰孢霉 3 25 37,Temperature range for grow of toxigenic moulds产毒素霉菌生长的温度范围,Mycotoxins in food食品中的霉菌毒素,Aspergillus flavus cereals, nuts aflatoxin 黄曲霉 谷类，坚果 黄曲霉毒素Aspergillus parasiticus peanuts 寄生曲霉 花生Fusarium graminearium cereals deoxynivalenon (DON) 镰刀菌 谷类 脱氧瓜蒌镰菌醇Fusarium moniliforme cereals fumonism 串珠镰刀菌 谷类 串珠镰刀菌毒素 Aspergillus ochraceus cereals, ochratoxin 赫曲霉 谷类 赭曲霉素Penicillium verrucosum coffee 疣孢青霉 咖啡Fusarium graminearum cereals zearalenone 禾谷镰刀菌 谷类 玉米烯酮,Temperature zones温度范围,Psychro trophic pathogens嗜冷致病菌,L . monocytogenes 单核细胞增生李斯特菌Y . enterocolitica 小肠结肠炎耶尔森氏菌C . botulinum type 肉毒梭状芽孢杆菌,Water is required for the growth and metabolism of microorganisms 水是微生物生长和新陈代谢必需的物质All the water in foods is not available for microorganisms 并非食品中的水分都能被微生物利用The degree of availability of water is measured by water activity (a w ) 用水分活度a w 衡量有效水分的含量Chemical and enzymatic reactions are also affected by availability of water 化学反应和酶反应也受有效水分的影响,Water activity 2、水分活度,a w is the ratio of water vapour pressure of food (p) to that of pure water (po) at the same temperature.a w指相同温度下，食品的水蒸汽压P和纯水的蒸汽压P0之比。a w = p/ po0 a w 0.98,Fresh meats 鲜肉 Fresh fish 鲜鱼Fresh fruits 鲜果Fresh vegetables新鲜的蔬菜Canned vegetables in brine 罐装盐水蔬菜 Canned fruit in light syrup (3.5 % salt, 26% sugar)低盐罐装水果（盐3.5%，糖26）,(C. perfringens,产气荚膜梭菌 Salmonella)沙门氏菌,(Pseudomonas)假单孢菌,0.93 - 0.98,Fermented sausages 发酵香肠Processed cheese加工干酪Bread 面包Evaporated milk 炼乳Tomato paste 番茄酱(10% salt, 50% sugar)（10盐。50糖）,(B. cereus, 蜡状杆菌C. botulinum, 肉毒梭菌Salmonella 沙门氏菌)lactobacilli, bacilli andMicrococci 乳酸菌，芽孢杆菌，微球菌,Range of aW in foodsand and their microbial flora,0.6 - 0.85,Xerophilic fungi喜旱真菌,Halophiles 嗜盐生物Osmophilic yeasts 耐高渗透酵母,Dried fruit 干果Flour 面粉Cereals 谷类Salted fish 咸鱼Nuts 坚果,0.85-0.93,aw can be reduced by : 下述三种方法能减小aw：Removing water (drying) 除去水分（烘干）Decreasing availability of water by crystalization (freezing) 通过结晶（冷冻）减少有效水分Decreasing availability by binding water with water binding agents e.g. salt, sugar 利用盐、糖这些亲水试剂与水分子的结合减少有效水分,Water activity (4)水分活度,aw1.000.990.980.960.940.920.900.880.86,Concentration of NaCl and glucose at various aw values (at 25C) 25C时不同浓度食盐和葡萄糖溶液的aw,% w / wGlucose 葡萄糖0.008.9015.7428.5137.8343.7248.5453.0558.45,% w / wNaCl0.001.743.436.579.3811.9014.1816.2818.18,pH values limiting the growth of pathogens 3、pH抑制致病菌的生长,pH and other factors pH和其它因素,Microorganisms can grow in lab media at a wider range of pH than would occur in Foods 与在食品中相比，微生物在实验室培养基中能在更宽的pH范围内生长Here, other factors come into effect e.g. microbial competition: (这里，还存在其它因素的影响，如：微生物的竞争),oxygen tension 氧气的压力storage temperature 贮藏温度reduced aw 降低aw heat damage to cells during processing 加工过程中的热杀菌,pH,Acidification 酸化addition of vinegar 添加醋Fermentation 发酵organic acid 有机酸competitive exclusion 排除竞争性antimicrobial agents 抗菌剂,pH of different foods 不同食品的pH,Approximate pH ranges of some common food commodities 常见食品的pH范围,1413121110 9 8 7 6 5 4 3 2,pH,Fermented shark发酵鲨鱼,Egg white蛋白,Fish 鱼类,Meat 肉类,Citrus fruits柑桔,Milk 牛奶,Soft drinks软饮料,Flour面粉,Vegetables蔬菜,Beer 啤酒,Heat treatments 加热处理 Irradiation 辐射 Disinfection 消毒 Freezing (parasites only) 冷冻（仅对寄生虫有效） High pressure technology 高压技术,Food technologies that may kill certain microbes可以杀死某些微生物的食品加工技术,Method of heating 加热方法Cooking 烹调baking / roasting 烘烤Boiling 煮沸Frying 油炸Grilling 烧烤Microwave 微波加热pasteurization 巴氏杀菌Sterilization 杀菌,Heating medium加热介质Water 水Air 空气Water 水oil 油Air 空气electromagnetic radiation 电磁辐射heat exchanger / water 热交换器（水作为介质）steam under pressure 高压蒸汽,二、加热处理加热方法的分类,t,t = D. log No/N,No: Initial number of microorganisms 微生物的原始菌数N: Number of microorganism at time t 经t时间热处理后微生物的残存菌数,Heat resistance is measured by the decimal reduction time D 耐热性是用指数递减时间（D值）来测定的,D value D值,Heat resistance (1) 耐热性,Vegetative organism 活微生物Escherichia coli 大肠杆菌Salmonella spp 沙门氏菌属 Salmonella typhimurium 鼠伤寒沙门氏菌Salmonella senftenberg 桑夫顿堡沙门氏菌Staphylococcus aureus 葡萄球菌Listeria monocytogenes 李斯特单胞菌Campylobacter jejuni 弯曲杆菌,41.1,0.10.02-0.250.0560.8-1.00.2-2.0,D. values (min),5.0-8.3,65,55,60,Heat resistance (2),C. botulinum type A and B肉毒梭状芽孢菌 A 型和B型C. botulinum type E肉毒梭状芽孢菌 E型C. perfringens产气夹膜梭状芽孢菌 C. sporogenes 生孢芽孢梭菌 Bacillus cereus蜡状芽孢杆菌,500.3-205,Bacterial endospores 细菌芽孢, 30 kGy,Parasites 寄生虫G Bacteria 革兰氏阴性细菌G + Bacteria, moulds 革兰氏阳性细菌，霉菌Spores, yeasts孢子和酵母Viruses 病毒,Sensitivity of microorganisms 微生物的敏感性,+,Food irradiation at any dose has been assessed by IAEA, FAO and WHO as safe 国际原子能组织、国际粮农组织以及世界卫生组织对各种剂量处理的辐射食品进行了评估，认为它具有安全性Macronutrients and essential minerals are not affected by food irradiation食品辐射处理不影响其中存在的常量营养元素和必需矿物质Certain vitamins e.g. thiamine and tocopherols are sensitive, but the loss is small (10 - 20 % or less) and comparable to thermal processing or drying 某些维生素，如维生素B1和维生素E，对辐射敏感。但是，与加热和干燥法相比，其损失量很小（ 1020 % 或者更少）,Food irradiation (2) 食品辐射处理,一、 辐照在保障食品安全中的应用,（一）在脱水蔬菜中的应用,杨宗渠，2003,杨宗渠，2003,D10值越大越不容易杀死脱水蔬菜辐照杀菌处理剂量一般为6kGy左右,（二）在肉类保藏中的应用,特点：,能杀死肉制品中的致病菌、寄生虫等食源性病原物无化学物残留，不损及食品感官指标对肉制品的营养成分及风味影响小畜禽肉制品、水产类肉制品中,食品辐照保鲜技术，是利用电离辐射产生的射线穿过食品时以强大的能量将食物表面和内部的微生物杀死。延长了食品，特别是肉制品的货架期。辐照基本不用升温就能达到灭菌的效果一种冷加工技术,优点：,1、最大限度地保持了营养成分蟹肉辐照后，对氨基酸影响并不显著（使部分蛋白酶失活，降低了氨基酸的分解。）,2、保持肉类食品原有的感官指标辐照下真空包装和充气包装的无骨猪肉的风味、质构、香气时，发现在辐照剂量 3.85kGy 时，冷冻、冷藏猪肉的香气、质构、风味变化影响最小。消费者对剂量2.5kGy辐射猪肉的接受程度与对照组在汁液、新鲜度、韧度上无任何区别。8kGy的辐照剂量处理后，真空包装的卤鸭在5 个月的保质期中各项感官指标正常。,3、辐照杀菌谱广沙门氏菌大肠杆菌金黄色葡萄球菌旋毛虫,应用领域:,冷却肉类食品熟肉制品,应用例子：,微波烤虾：2kGy辐照处理的微波烤虾在短期（1-5d）贮藏能保证色泽、品质和滋味；杀菌不彻底杨性民，2003,（三）食品添加剂,杨宗渠，2003,（四）保健食品,二、辐射食品的安全性评价,主要内容,（1）放射安全性，无可检测放射性和无有害辐射产品（2）微生物安全性，无致病菌及其分泌的毒素（3）营养充足，避免营养价值的过度损失（4）毒理安全性,（一）放射安全性,Co-60和Cs-137发出的射线小于或等于10Mev的能量加速的电子流小于或等于5Mev的能量的X-射线不会产生放射性,自由基问题：,电离辐射能诱发食品中的化学反应，例如高反应活性自由基的形成。 在水分存在的条件下，自由基的寿命很短。辐射食品在到消费者手中仍含有或存在自由基是不可能的。,香料和调味料中，自由基比较稳定，不会很快消失。烹调和罐装 也会产生自由基,辐解产物,来源：食品组分（脂肪，蛋白质，碳水化合物）影响因素：辐射食品的水和状态使用的辐照剂量辐射时食品的温度环境氧气,1、碳水化合物辐解产物,1、碳水化合物的辐射分解间接来源于：羟基自由基的间接反应，最初是和C-H键反应太少，不值得去关注 脂肪和蛋白质的存在，对碳水化合物的破坏有一定的保护作用,2、蛋白质辐解产物,来源：羟基自由基与氨基酸和蛋白质之间的反应，包括：脱氨脱羧巯基的氧化二硫键的减少氨基酸残基的改性多肽链的裂解和聚合*形成的少量挥发性物质：苯，甲苯，甲基硫化物，二甲基硫化物，氢硫化物，乙醛，甲基硫醇和氨水,3、脂肪辐解产物,影响因素：脂肪含量脂肪酸的性质吸收的辐射能温度、氧气的存在与否*主要产物（不论氧气有或无）：烃，乙醇，醛和酯，自由脂肪酸，二聚体，氢气，二氧化碳，一氧化碳。*当氧气存在时：酮及大量的二聚体,4、维生素辐解产物,由各自的初级和次级自由基反应决定维生素如A（视黄醇），C（抗坏血酸），E（生育酚），B12（钴铵素），B1（硫胺），B5（烟酸）与许多有机官能团（包括过氧基团）反应活跃B6，B2，D3。B族复合物（泛酸）和H（生物素），对许多自由基而言，并不活泼，相对比较稳定。,牛肉，鸡肉，猪肉的辐解产物从本质上讲是相同的，辐射的肉中的脂肪含量成为辐解产物数量的决定性因素在先后经-射线或电子辐射（大约-30，56kGy），预煮，真空包装的牛肉中检测到65种挥发性和不挥发性物质，浓度范围从1到700ug/kg，总产量为9mg/kg。,BFIFC建议，占每天膳食的0.01%的食品组分（如调味料），在辐射剂量低于1kGy处理的食品和辐射剂量高达50kGy处理的食品一样，对于人类消费是安全的而无需进行毒理实验,（二） 生物安全性,2到7kGy的中等剂量的辐射，足以杀死致病菌。 达50kGy的高辐射剂量可根除有高抗性Clostridium botulinum的孢子,当食品受到的辐射剂量不足以杀菌，一些微生物将存活下来 ，其后果：辐射对食品中微生物菌丛的选择性提高。 2. 存活微生物的突变几率提高。3. 重复使用亚致死的辐射剂量从而使对辐射的抗性提高 4. 辐射后，微生物的鉴定特征可能发生改变，从而导致种类或菌株不能正确的鉴别。5. 产毒细菌或霉菌的毒素形成量提高。曾有报导，当Aspergillus flavus，Asperillus parasiticus的孢子，或这些孢子形成的菌落经辐射后，黄曲霉毒素的产量会提高。,世界卫生组织认为：没有理由认为食品辐射与应用于食品加工的常规技艺有所不同，不需要控制,（三）充足的营养,大量营养素（蛋白质，碳水化合物，脂肪）和微量营养素（维生素）-影响食品的营养价值,变化的本质和程度依赖于：,食品的类型及其组成应用的辐射剂量修饰因素,如温度处理中氧气的存在与否以后的处理和储藏,对大量营养素的影响,辐射；10kGy辐射剂量对小麦，玉米，燕麦粉中的氨基酸没有明显变化。25kGy时，小麦粉，玉米粉，燕麦粉中蛋氨酸的损失量分别为39%，26%，31%。玉米粉中半胱氨酸的损失量为33%，但是另外两种谷物中没有损失。,5.0kGy剂量-射线小麦和玉米中赖氨酸，甲硫氨酸，半胱氨酸，苯丙氨酸，酪氨酸，异亮氨酸的损失量可达10%到20%。豆类中必需氨基酸的下降总体上比谷物要低,预煮的牛肉在温度范围为-40到-9，受到辐射剂量从47kGy到71kGy的-射线或电子流辐射，并立即于室温下储藏15个月，甲硫氨酸，半胱氨酸，及色氨酸（这三种氨基酸被认为对电离辐射最敏感）没有明显的破坏。蛋白质的利用系数也没有受到影响。,微波烤虾：,采用辐照处理，杀菌效果随剂量增加而显著辐照对蛋白质、氨基酸总量略有影响减少幅度为5%左右,剂量为6kGy，8kGy辐照杀菌能有效降低微波烤虾腐败微生物含量常温保存6个月后，甘氨酸明显降低，造成虾肉鲜味不足,对维生素的影响,敏感性：水溶性维生素，B1对辐射最敏感，其次是C，B6，B2，叶酸，烟酸，B12。脂溶性维生素，E最易受电离辐射影响，其次是胡萝卜素，维生素A，D，K。,维生素对辐射的敏感度的影响因素： 食品组分辐射条件（例如，剂量，温度，氧气的存在与否）,杨宗渠，2003,降低损失的方法：排空气法低温,从营养学的观点看，在评估辐射食品的卫生性时，应考虑到以下几点：（1）营养的损失程度和食品对整个膳食营养摄入量的贡献（2）食品对一个国家特定地区居民及任何特殊人群或年龄群的膳食的重要性（3）维生素的积累损失，例如，在整个加工及烹调过程中,（四）毒理性,FAO/IAEA/WHO专家联合会议认为；总平均辐射剂量达10kGy处理过的辐射食品不会产生任何毒理性危害动物实验结论,人体实验：,1、人体食用辐射剂量为30kGy处理的食品的10个志愿者小组中，临床和实验室检测并没有发现任何明显的异常Kraybill报导,2、一组年轻男士在食用含有54种不同的辐射食品（鱼，肉，水果，蔬菜，谷物食品，杂食），15天。食品的辐射剂量范围为0.1到40kGy。在研究前和研究期间及研究结束后一年进行的身体检查和实验室临床检测，没有任何与食用辐射食品有关的负面影响。,3、在中国，439个志愿者所参与的8个实验中，食用为期7-15个星期的占膳食总量的60-66%的辐射食品（0.2-8.0kGy，大米，土豆，花生，蘑菇，中国腊肠，肉，蔬菜，及普通谷类）。在实验和对照组中，在临床的毒理检测和外围的血液淋巴细胞中没发现任何明显的差别 。,4、辐射剂量为25kGy处理的食品，多年来一直用作宇航员或因免疫系统有缺陷而服用细胞毒素药物或器官移植的病人的特殊膳食。没有报导会产生营养方面或毒理方面的负面影响,毒性结论：,在良好操作规范条件下，在商业允许的剂量下处理的辐射食品对人类健康无任何危害,三、辐射食品的检测,状况：,目前，没有一种切实可靠的单一程序来检测所有的辐射食品。不同的食品建议用不同的方法。,检测方法：,1、电子自旋共振光谱检测：辐射食品所包含的刚性材料如小石头，脱落的壳，和种子；（最好的方法）2、热荧光技术检测：草，香料及干制食品组分；,3、来源于脂肪的挥发性碳氢化合物及2-烷基环丁烷的鉴定；用于：含脂肪食品4、o-酪氨酸方法检测：含蛋白质食品（鸡肉，猪肉，鱼肉，虾）；5、通过黏度来对香料及香草检测,国际上辐照食品的发展特点,近年来，在FAO/IAEA/WHO 3个国际组织的倡导下，辐照食品逐步转向商业化，食品辐照技术正加快向食品工业转移,主要特点:,1、 从法律上清除了辐照食品国际贸易上的障碍。2、 进出口食品检疫日益受到重视，特别是溴甲烷一类化学熏蒸剂因潜在致癌危险而禁用后，辐照检疫已成为优先技术。对于发展中国家来说，用辐照处理以提高食品的卫生质量并增强国际市场的竞争能力已是一种有效方法。,3、 采用辐照处理以提高食品的卫生质量和减少食源性疾病的发生已逐步成为人们的共识。4、 食品的辐照技术正积极的向食品工业转移。5、 国际上对辐