食品腌渍发酵和烟熏保藏.ppt

第一章 食品的腌渍发酵和烟熏处理 概概 述述 常用加工工艺 经典保藏方法 赋予特殊风味 腌渍腌渍 发酵发酵 烟熏烟熏 特点：特点：简单易行、经济实用； 保藏原理抑制M生长； 总体上适应连续生产线要求 第一节第一节 食品的腌渍保藏食品的腌渍保藏 一、定一、定 义义 腌渍：将食盐、糖、醋或其他调味料渗透到 食品组织内部，提高其渗透压，降低其水分 活性，或通过微生物的正常发酵降低食品的 pH值，从而抑制有害菌和酶的活动，延长保 质期的贮藏方法。 二、历史二、历史 周礼“醯人掌共五齐、七菹” 诗经“中田有庐，疆场有瓜，是剥是菹” 菹：腌菜。 齐民要术详细记载了制酱制腌菜的方法 三、腌渍分类三、腌渍分类 根据腌渍的材料 盐腌：腌菜、酱菜、腌肉、腌禽蛋 糖渍：蜜饯、糖浆水果、果酱等 酸渍：醋或糖醋香料液 根据腌渍过程 和产品状态 发酵性腌制：腌渍时食盐用量较低，在 腌制过程中有显著的乳酸发酵现象，利用 发酵产物乳酸、食盐和香辛料等的综合作 用，来保藏食品并增进其风味。 非发酵性腌制:腌渍时食盐用量较高，使 乳酸发酵完全受到抑制或只能轻微地进行， 主要高浓度的食盐和香辛料等的综合作用来 保藏蔬菜并增进其风味。 糟渍：米酒、米糟 四、食品腌渍的理论基础四、食品腌渍的理论基础 食品的腌制过程：实质上是食品外的溶 液和食品组织内的溶液通过溶剂的渗透 、溶质的扩散，最后达到均衡化的过程 。 扩散原理和渗透原理相结合扩散原理和渗透原理相结合 扩散：分子或微粒在不规则热运动下固体 、液体或者气体（蒸汽）浓度均匀化的过 程。 （一）扩散原理（一）扩散原理 扩散方程式 扩散的方向总是由浓度高处向着浓度低的方向进 行； 扩散量dQ与通过的面积F及浓度梯度（dC/dx） 成正比。 Q物质扩散量 D扩散系数 C浓度 x间距 F面积 扩散时间 扩散量方程式扩散量方程式 扩散速度方程式扩散速度方程式 D：扩散系数（/s），R：气体摩尔常数， T：绝对温度(K)， N：阿伏加德罗常数， r：溶质微粒的直径（m）， ：介质溶液的粘度(PaS) 。 扩散系数扩散系数 扩散速率与溶质分子的大小、溶液的粘度 及温度有关。 渗透：溶剂从低浓度溶液经过半透膜向高 浓度溶液扩散的过程。 （二）渗透原理（二）渗透原理 溶液的渗透过程 渗透压 纯 水 盐 水 半透膜 （a）渗透 纯 水 盐 水 h 渗 透 压 （b）渗透平衡 液体由淡液向浓液渗透形成的压力就是渗透压 。 渗透压方程式渗透压方程式 ：渗透压(Pa)，1：溶剂的密度(g/L)，Mr：溶质 的分子质量(g)， C：溶质的质量浓度( mol/L)，R： 气体常数， T：绝对温度(K)。 溶液的渗透压与浓度及温度成正比， 与溶质的分子量成反比。 五、腌渍的防腐原理五、腌渍的防腐原理 （一）渗透压对微生物的作用 微生物细胞是有细胞壁保护和原生质膜 包围的胶体状原生质浆体。 细胞壁一般为全渗透性，可透过水、无机盐、非离子 化有机分子和各种营养素。 原生质膜则为半渗透性，仅使水和小分子透过。其渗 透性与微生物种类、菌龄、细胞内成分、温度、pH值、表面 张力的性质和大小等相关。 当微生物细胞处在浓度不同的溶液中，就 会出现三种对微生物活动有影响的情况。 等渗溶液：外内；外内 微生物生长最适宜的环境 低渗溶液：外内；外内 微生物细胞吸水发生膨胀 高渗溶液：外内；外内 细胞原生质脱水紧缩，导致细胞质壁分离 （二）降低水分活度的作用 食盐：Na+和Cl-通过静电引力与H2O结合 蔗糖：分子中的羟基和氧桥与水分子形成氢键 食盐和糖液的浓度与水分活度、 渗透压的关系 溶液浓浓度 水分活 度aw 渗透 压压 MPa NaCl%（质质量分 数） 蔗糖%（质质量 分数） 8440.9510 14590.9020 1965(饱饱和)0.85 230.8040 26.5(饱饱和)0.75 1. 食盐的防腐作用 食盐对微生物的影响 脱水作用 离子水化作用 生理毒害作用 盐液中氧气浓度下降 对酶活力的影响 微生物对食盐浓度 的忍耐力 微生物名 称 食盐浓盐浓 度 % 乳酸杆菌 大肠肠杆菌 丁酸菌 变变形杆菌 霉菌 酵母菌 肉毒杆菌 813 6 8 10 20 25 6 几 种 微 生 物 能 耐 受 食 盐 最 高 浓 度 2. 食糖的防腐作用 糖溶液的防腐机理低 - 降低水分活度 高 - 产生高渗透压抗 - 使溶液中的氧气浓度降低 不同微生物对糖溶液的耐受力不同微生物对糖溶液的耐受力 - -浓度为浓度为1%1%10%10%蔗糖溶液会促使微生物生长；蔗糖溶液会促使微生物生长； - - 浓度达浓度达50%50%时，可阻止大多数细菌的生长；时，可阻止大多数细菌的生长； - - 浓度达浓度达65%65%75%75%才能抑制霉菌和酵母菌生长才能抑制霉菌和酵母菌生长 。 糖的种类与抑菌作用糖的种类与抑菌作用 - - 分子量越小，相同质量分数对应的分子量越小，相同质量分数对应的 质量摩尔浓度越大质量摩尔浓度越大渗透压高渗透压高抑菌能力强抑菌能力强 。 例：同浓度的葡萄糖、果糖溶液的抑菌效果例：同浓度的葡萄糖、果糖溶液的抑菌效果 要比乳糖、蔗糖好：要比乳糖、蔗糖好： 4050%4050%葡萄糖溶液就可抑制食品中的葡萄葡萄糖溶液就可抑制食品中的葡萄 球菌，而蔗糖需要球菌，而蔗糖需要6070%6070%。 六、影响腌制的因素六、影响腌制的因素 食盐纯度对腌制的影响 CaCl2和MgCl2等杂质含量高，腌制品有苦味； 降低NaCl向食品内的扩散速度 Cu、Fe、Cr离子的存在易引起脂肪氧化酸败 Fe离子与果蔬中的鞣质反应后形成黑变，如黄 瓜变黑。 K离子含量高，会刺激咽喉，严重时会引起恶 心和头痛。 食盐用量（盐浓度） 盐浓度越大，扩散渗透速度越快盐浓度越大，扩散渗透速度越快 根据产品特性确定盐的量根据产品特性确定盐的量 完全防腐完全防腐 食品内盐至少食品内盐至少17%17%， 所用盐溶液浓度要达到所用盐溶液浓度要达到25%25% 温度 温度越高，扩散和渗透速度越快。温度越高，扩散和渗透速度越快。 肉（肉（2 2 4 4）、水产品（）、水产品（5 5 7 7） 低温腌制低温腌制 蔬菜产品蔬菜产品 室温室温 水果蜜饯水果蜜饯 高温熬煮高温熬煮 空气 发酵性蔬菜腌制要严格控制空气量。发酵性蔬菜腌制要严格控制空气量。 七、腌制品的成熟 腌制品在腌制过程中，除腌制剂扩散腌制品在腌制过程中，除腌制剂扩散 渗透外，同时，腌制品本身的蛋白质和脂渗透外，同时，腌制品本身的蛋白质和脂 肪也存在着一些化学和生化变化，从而使肪也存在着一些化学和生化变化，从而使 腌制品形成其特有的风味、颜色和质地等腌制品形成其特有的风味、颜色和质地等 ，这一过程就叫做腌制品的成熟。，这一过程就叫做腌制品的成熟。 腌肉制品色泽形成 暗紫红色暗紫红色 肌红蛋白（肌红蛋白（MbMb） 血红蛋白（血红蛋白（HbHb） 鲜红色鲜红色 氧合肌红蛋白（氧合肌红蛋白（MbOMbO 2 2 ） 氧合血红蛋白（氧合血红蛋白（HbOHbO 2 2 ） 高铁肌红蛋白（高铁肌红蛋白（MMbMMb） 棕红色或深褐色棕红色或深褐色 色泽因子：色泽因子： 高铁肌红蛋白氧合肌红蛋白 肌红蛋白 暗紫红色 鲜红色 棕红色或深褐色 腌肉制品的发色 硝酸盐 亚硝酸盐 亚硝酸盐 NO（一氧化氮）+ H2O NO + MMb NOMMb （高铁肌红蛋白） （一氧化氮高铁肌红蛋白） NOMMb NOMb （一氧化氮肌红蛋白，亮红色不稳 定） NOMb + 热 + 烟熏 NO-血色原 （一氧化氮亚铁血色原，稳定的粉红 色） 适宜条件 硝酸盐还原菌 适宜条件 适宜条件 色泽的保持：低温、避光、抗氧化。 腌肉时硝酸盐和亚硝酸盐变化的途径 硝酸钠（NaNo3） 亚硝酸钠（NaNo2） 亚硝酸（HNo2） 硝酸盐还原菌 pH6.55.5 细菌酶 低pH值 还原性物质 NO 肌红蛋白 高铁肌红蛋白 一氧化氮 肌红蛋白 一氧化氮亚 铁血色原 加热 氧合肌红蛋白 氧化 氧化 NO 一氧化氮高 铁肌红蛋白 腌菜制品色泽形成 1.褐变形成的色泽 腌制过程中的酶促褐变与非酶褐变； 创造有利于褐变反应的条件，使产品获得良好 的色泽。 采取措施抑制褐变反应的进行，以防止产品的 色泽变褐发暗。 2.吸附形成的色泽 食品腌制时，腌制剂中的色素向组织细胞内食品腌制时，腌制剂中的色素向组织细胞内 扩散，使产品具有类似腌制剂的颜色。扩散，使产品具有类似腌制剂的颜色。 提高扩散速度和增大原料对色素的吸附量可提高扩散速度和增大原料对色素的吸附量可 加速产品色泽的形成。加速产品色泽的形成。 腌制品风味的形成 原辅料含有的独特风味成分； 蛋白质分解为氨基酸带有香、甜、酸、鲜味 ； 脂肪变化产生的风味。 八、食品的腌制方法 （一）盐腌（一）盐腌 1. 干腌法 概念 将食盐直接撒布于食品表面，利用食盐产生的高渗 透压使原料脱水，再依靠外渗汁液形成腌制液进行 腌制的方法 特点 操作简便；制品较干；营养成分流失较少。 腌制不易均匀，失重大，时间长。 概念 是将食品原料浸没于盛有腌制液的容器中，利用 溶液的扩散和渗透作用使腌制液均匀地渗入原料 组织内部的方法。 特点 盐分分布均匀，可避免氧化； 用盐多，营养成分流失多，制品含水量高。 2. 2. 湿腌法湿腌法 概念 腌制肉制品时，用泵及针头将腌制液注入动 脉或肌肉的方法。 特点 腌制速度快，产品得率高； 制品易腐败，需冷藏。 3. 3. 注射腌制法注射腌制法 肌肉注射针的形状及注射示意 手动盐水注射机 自动盐水注射机 概念 混合腌制是采用干腌法和湿腌法或注射法相结合的一 种腌制方法。 特点 制品色泽好，营养成分流失少，咸度适中，避免了单 一腌制法的缺点； 生产工艺较复杂，周期长。 例： 注射滚揉腌制法 3. 3. 混合腌制法混合腌制法 真空滚揉机 （二）食品的糖渍（二）食品的糖渍 1.保持原料组织形态的糖渍法 2.破碎原料组织形态的糖渍法 第二节 食品的发酵保藏 一、发酵的概念 发酵（fermentation）来源于拉丁语ferver， 即“发泡”的意思。描述果汁或谷物发酵时 产生气泡的现象。 发酵：借助M在有氧或无氧条件下的生命 活动来分解有机物质，制备M菌体本身、 或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程 。 巴斯德：发酵是酵母在无氧状态下的呼吸， 是生物获得能量的一种方式。 二、发酵的主要类型 根据M对碳水化合物发酵产生的 产物可分为： 1. 1. 酒精发酵酒精发酵 2. 2. 乳酸发酵乳酸发酵 3. 3. 醋酸发酵醋酸发酵 4. 4. 丁酸发酵丁酸发酵 1. 1. 酒精发酵酒精发酵 食品中的糖类在酵母菌的作用下转 化为乙醇的过程。 酵母菌 C6H12O6 2C2H5OH2CO2 2. 2. 乳酸发酵乳酸发酵 食品中的糖类在微生物的作用下产 生乳酸的过程。 乳酸杆菌 C6H12O6 2CH3CHOHCOOH 根据产物不同，将乳酸发酵又分为 同型乳酸发酵、异型乳酸发酵 。 3. 3. 醋酸发酵醋酸发酵 醋酸杆菌 C2H5OHO2 CH3COOHH2O 在空气存在条件下，醋酸菌将酒精 氧化为醋酸的过程。 4. 4. 丁酸发酵（酪酸发酵）丁酸发酵（酪酸发酵） 酪酸梭状芽孢杆菌 C6H12O6 CH3(CH2)2COOH2CO22H2O 既不能防腐，又带来不良风味，是不期 望出现的发酵类型。 食品中的乳酸和糖类在酪酸菌的作 用下产生丁酸的过程。 三、食品发酵微生物的种类 酵母菌类：啤酒酵母、葡萄酒酵母 、 汉逊酵母、假丝酵母等 各种酒类、焙烤食品等 霉菌类：根霉、毛霉、曲霉 酿造调味品、豆制品、米酒、饴糖等 细菌：醋酸菌、乳酸菌和部分芽孢杆菌等 发酵乳制品、泡菜、食醋、氨基酸产品等 （一）根据微生物本身性质 （二）根据微生物作用对象 蛋白质分解菌：分泌蛋白酶，使Pr分解为蛋白胨、 多肽、氨基酸、胺类、硫化氢、甲烷等； 黄色杆菌属、变形杆菌属、芽孢杆菌属、毛霉等。 脂肪分解菌：分泌脂肪酶，使脂肪、磷脂固醇等分解 为脂肪酸、甘油、醛、酮类化合物等； 假单胞菌属、无色杆菌属、芽孢杆菌属和一些霉菌。 碳水化合物分解菌：使各种碳水化合物分解为低聚 糖、单糖、酒精、酸和二氧化碳等； 乳酸菌类、棒状杆菌、气杆菌、部分酵母及霉菌中 的根霉和毛霉等。 四、发酵保藏的原理 发酵保藏食品利用能够产酸和酒精的M 的生长和新陈代谢活动，抑制腐败菌和致 病菌的生长繁殖。 有益菌的产物如酸和酒精等对有害菌有抑 制作用，从而使得有害菌得生长不能大量 进行，而保持食品不腐败； 有益菌一旦能大批生长，成为优势菌，会 大量利用原料体系中的营养成分，而使有 害菌失去营养被抑制。 五、影响食品发酵的因素及控制 酸度 酒精含量 菌种的使用 温度 氧的供给量 加盐量 酸度 高酸度可以菌体对营养的吸收； 高酸度还影响微生物正常的呼吸作用； 抑制微生物体内酶系统的活性。 酸度影响下酸乳变化顺序 酒精含量 脱水性质，使菌体蛋白质因脱水而变性； 酒精还可溶解菌体表面脂质； 酒精的防腐能力的大小取决于酒精浓度； 饮料酒中酒精含量达20%，则不需经巴氏杀 菌就足以防止腐败和变质。 12%-15%的发酵酒精就能抑制微 生物的生长，而一般发酵饮料酒 精含量仅为9%-13%，缺少防腐能 力，仍需经巴氏杀菌。 菌种的使用 发酵开始时加入大量预期菌种，它们可 以迅速地生长繁殖,并抑制杂菌的生 长，从而促使发酵向着预定方向进行 。随着科技的发展，发酵前加入的预 期菌种已可以用纯培养方法制得，这 种纯培养菌种称为酵种(Starter)， 可以是单一菌种，也可以是混合菌种 。 温度 各种微生物都有其最适宜生长的温度，因而利用 温度可以控制微生物的生长。混合发酵中各种 不同类型的微生物也可以通过发酵温度的控制 ，促使它们各自分别突出生长。 1肠膜状眀串珠菌 2黄瓜发酵乳杆菌 3短乳杆菌 包心菜腌制过程中乳酸发酵的顺序 氧的供给量 霉菌是完全需氧性的,缺氧时不能存活，控 制缺氧条件则可控制霉菌生长； 酵母是兼性厌氧菌，氧气充足时繁殖，缺 氧时则进行酒精发酵； 细菌则需氧的、兼性厌氧的和专性厌氧的 品种都有，视菌种而定。 因此供氧或断氧可以促进或抑制某种 菌的生长活动，同时可以引导发酵向 预期的方向进行。 所以通过控制腌制时食盐溶液的浓度 完全可以达到防腐和发酵的目的。 食盐 各种微生物的耐盐性并不完全相同，在 其他因素相同条件下，加盐量不同即 可控制微生物生长及其发酵。一般在 蔬菜腌制品中常见的乳酸菌都能忍受 浓度为10%-18%的食盐溶液，而大多数 朊解菌和脂解菌则不能忍受2.5%以上 的盐液浓度。 六、发酵对食品品质的影响 1. 改变食品的风味和香气 原料中的糖、Pr、F在M的活动下，分解成 新的化合物，并在复杂的生物化学变化中合成 特有的风味和香气。 （1）发酵乳制品：酸乳、奶酪和酸奶油等 风味的变化：乳酸、风味醛、酮、有机酸、丁 二酮等的浓度差别和生产率； （2）发酵肉制品：发酵香肠、发酵火腿等 Pr水解成多肽和氨基酸，呈味：酸、鲜、甜等 脂肪水解产生香味醛类等 2. 提高营养价值 纤维素被降解为低聚糖类； 产生部分维生素； 蛋白质水解为多肽，易吸收和有活性功能。 3. 改变组织结构 （1）蔬菜质构变软 （2）奶酪凝结成块 （3）面包疏松多孔 思考题 控制食品发酵的因素 食品发酵保藏的原理 何谓发酵，为什么利用微生物发酵能防 止食品腐败？ 第三节 食品的烟熏处理 二、烟熏的目的 1.形成特殊烟熏风味 2.防止腐败变质 3.发色 4. 预防氧化 一、烟熏的概念 利用木材不完全燃烧时产生的烟气熏制食品 ，以赋予食品特殊风味并延长食品保藏的方法。 三、烟熏成分 熏烟主要是不完全氧化产物包括挥发性成分 和微粒固体如碳粒等，以及水蒸气、CO2等组成 的混合物 在熏烟中对制品产生风味、发色作用及防腐 效果的有关成分就是不完全氧化产物，人们从 木材产生的熏烟中分离出400多种化合物，一般 认为最重要的成分有酚类、醇类、酸类、羰基 化合物和烃类等。 1. 酚 从熏烟中分离并鉴定的酚类有40多种， 都是酚的各种取代物，如愈疮木酚、4-甲 基愈疮木酚、邻位、间位、对位甲基酚或 甲氧基取代物等。 酚在鱼肉类烟熏制品中有三重作用 形成特有的烟熏味 抑菌防腐作用 有抗氧化作用 2. 醇 木材熏烟中醇的种类很多，有甲醇、乙 醇及多碳醇等等 醇的作用中，保藏作用不是主要的，它 主要起到一种为其它有机物挥发创造条件 的作用，也就是挥发性物质的载体。 3. 有机酸 在整个熏烟组成中存在有含1-10个碳的 简单有机酸，熏烟蒸汽相内的有机酸含1-4 碳，5-10碳的有机酸附在熏烟内的微粒上 。 有机酸有微弱的防腐能力。 有机酸能促进肉烟熏时表面蛋白质凝固 ，形成良好的外皮。 4. 羰基化合物 这类化合物主要的有20多种，包括戊酮 、戊醛、丁醛、丁酮等等，一些短链的醛 酮化合物在气相内，有非常典型的烟熏风 味和芳香味。 羰基化合物与肉中的蛋白质、氨基酸发 生美拉德反应，产生烟熏色泽。 5. 烃类 主要指有树脂产生的多环芳烃类化合物 ，其中至少有两类二苯并蒽和苯并芘，已 被证实是致癌物质。这两种物质一般附着 在熏烟的固相上，可以通过过滤被清除掉 。 四、烟熏技术及质量控制 (一) 烟熏的方法 冷熏法 热熏法 液熏法 1. 冷熏法 制品周围熏烟和空气混合的温度不超过 22的烟熏过程称为冷熏。 冷熏所需时间较长，一般为47d。 食品采用冷熏时，水分损失量大，制品 含盐量及烟熏成分聚积量相对提高，保藏期 增长。 风干香肠、色拉米