课件：食品贮藏保鲜原理.ppt

,食品贮藏保鲜 第二章 食品贮藏保鲜原理,主讲人：孙紫照,第3章 食品贮藏保鲜原理 第一节 食品贮藏中的生理和生化变化 第二节 食品的败坏 第三节 食品的败坏的控制,第一节 食品贮藏中的生理和生化变化 1 呼吸作用 2 蒸腾作用 3 成熟与衰老 4 休眠与生长 5 僵直与软化,1 呼吸作用(respiration),(一)、有氧呼吸和无氧呼吸 1. 有氧呼吸(aerobic respiration) 有氧呼吸是指果蔬的生活细胞在O2的参与下，将有机物(呼吸底物)彻底分解成CO2和水，同时释放出能量的过程。 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O2870.2kJ,呼吸底物：糖、脂肪和蛋白质，常用的呼吸底物是G。,2. 无氧呼吸(anaerobic respiration) 无氧呼吸是果蔬的生活细胞在缺O2条件下，有机(呼吸底物)不能被彻底氧化，生成乙醛、酒精、乳酸等物质，释放出少量能量的过程。 酒精发酵： C6H12O6 2C2H5OH+2CO2226kJ 乳酸发酵：C6H12O6 2CH3CHOHCOOH197kJ,正常情况下，有氧呼吸是植物细胞进行的主要代谢类型，环境中O2的浓度决定呼吸类型，一般高于3%5%进行有氧呼吸，否则进行无氧呼吸。,无氧呼吸对贮藏不利的原因 一方面因为无氧呼吸所提供的能量比有氧呼吸少，消耗的呼吸底物多，加速果蔬的衰老过程； 另一方面，无氧呼吸产生的乙醛、乙醇物质在果蔬中积累过多会对细胞有毒害作用，导致果蔬风味的劣变，生理病害的发生。,果蔬采后在贮藏过程中应防止产生无氧呼吸。,(二) 与呼吸有关的几个概念,1. 呼吸强度 (Respiration rate)：也称呼吸速率，指一定温度下，一定量的产品进行呼吸时所吸入的氧气或释放CO2的量，一般单位用O2或CO2mg(或mL)(kgh )(鲜重)表示。,呼吸强度越高，呼吸越旺盛，贮藏寿命越短。,不同温度下各种果蔬的呼吸强度（ CO2mg (kgh ) ）,2. 呼吸商 (Respiration Quotient，RQ)：也称呼吸系数，它是指产品呼吸过程释放CO2和吸入O2的体积比。 RQ=,RQ主要指示呼吸底物的性质： 糖类为呼吸底物时RQ=1 C6H12O6 +6O2 6CO2 +6H2O，RQ=6/6 =1.0 脂肪酸、蛋白质（富含氢）为呼吸底物时RQ1 C4H6O5+3O24CO2 +H2O，RQ=4/3=1.33,此外RQ还与环境供氧，脂糖转化等有关。 无氧呼吸 RQ1，呼吸商很大时，表明很可能发生了无氧呼吸。 脂转为糖时 RQ1,RQ可用来判断呼吸状态和呼吸底物类型。,3. 呼吸热(Respiration heat)：呼吸热是呼吸过程中产生的，除了维持生命活动以外而散发到环境中的那部分热量。每释放1mg CO2相应释放近似10.68J的热量。,呼吸热会使果蔬自身温度升高，贮藏中应尽量排除；环境温度低于产品要求时，可利用自身呼吸热进行保温。,4. 呼吸温度系数：在生理温度范围内，温度升高10时呼吸强度与原来温度下呼吸强度的比值即为温度系数，用Q10来表示，一般果蔬Q1022.5。,一些蔬菜的呼吸温度系数（Q10）,甜橙在不同温度范围的温度系数（Q10）,Q10反映了呼吸强度随温度变化的程度， Q10越大说明呼吸强度受温度影响越大； Q10受温度影响，果蔬产品的Q10在低温下较大，因此果蔬采后应尽量降低贮运温度，并且要保持冷库温度的恒定。,(三) 呼吸跃变,有一类果实从发育、成熟到衰老的过程中，其呼吸强度的变化模式是在果实发育定型之前，呼吸强度不断下降，此后在成熟开始时，呼吸强度急剧上升，达到高峰后便转为下降，直到衰老死亡，这个呼吸强度急剧上升的过程称为呼吸跃变( Respiration climacteric )。,跃变型果实与非跃变型果实,呼吸跃变型果实(respiration climacteric fruit),也称呼吸高峰型果实。此类果蔬在成熟期出现的呼吸强度上升到最高值，随后就下降。 苹果、梨、杏、无花果、香蕉、番茄等。,非呼吸跃变型果实,采后组织成熟衰老过程中的呼吸作用变化平缓，不形成呼吸高峰，这类果实称为非呼吸跃变型果实。 柑桔、葡萄、樱桃、菠萝、荔枝、黄瓜等。,跃变型和非跃变型果蔬的分类,(三) 影响呼吸强度的因素,(1) 种类与品种 (2) 成熟度 (3) 温度 (4) 气体的分压（氧气、二氧化碳、乙烯） (5) 含水量 (6) 机械损伤 (7) 其他：涂膜、包装、避光、辐照和生长调节剂处理,(1) 种类与品种,蔬菜： 生殖器官(花) 营养器官(叶) 贮藏器官(块根块茎) 水果： 浆果(番茄、香蕉) 核果(桃、李) 仁果(苹果、梨),同类产品： 晚熟品种 早熟品种 夏季成熟品种 秋冬成熟品种 南方生长 北方生长,同一器官的不同部位： 果蔬同一器官不同部位其呼吸强度也有差异。,不同大小蕉柑及果实 不同部位的呼吸强度CO2 mg/(kg/h)，20,(2) 成熟度,幼嫩组织呼吸强度高，成熟产品呼吸强度弱，但跃变型果实成熟时会出现呼吸高峰。 块茎、鳞茎类蔬菜休眠期呼吸强度降至最低，休眠期后重新上升。,(3) 温度,一定温度范围内，呼吸强度与温度成正比关系，010范围内温度变化对果蔬呼吸强度的影响较大； 温度的波动会促进果蔬的呼吸作用； 温度越高，跃变型果实呼吸高峰出现越早。,(4) 气体的分压,O2浓度高，呼吸强度大；反之， O2浓度低、呼吸强度也低；O2浓度过低会造成无氧呼吸，果蔬贮藏中O2浓度常在25%； CO2浓度越高，呼吸代谢强度越低，但过高的CO2浓度会伤害果蔬，大多数果蔬适宜的CO2浓度为1%5%； 乙烯能加速果蔬后熟衰老。,(5) 含水量,果蔬在水分不足时，呼吸作用减弱； 含水量高的植物，在一定限度内的相对湿度愈高，呼吸强度愈小； 在一定限度内，呼吸速率随组织的含水量增加而提高，在干种子中特别明显，如粮食含水量越高，呼吸作用越强。,(6) 机械损伤,植物组织受到挤压、碰撞、震动、摩擦等损伤后，呼吸作用就会加强，损伤程度越高，呼吸越强。 创伤呼吸(healing respiration)：果蔬的组织在受到机械损伤时呼吸速率显著增高的现象叫愈伤呼吸或称创伤呼吸。,(7) 其他,对果蔬采取涂膜、包装、避光等措施，以及辐照和应用生长调节剂等处理均可不同程度地抑制产品的呼吸作用。,(四) 呼吸作用对果蔬贮藏的影响,耐藏性：在一定贮藏期内，产品能保持其原有品质而不发生明显不良变化的特性。 抗病性：产品抵抗致病微生物侵害的特性。 果蔬的耐藏性和抗病性依赖于生命。,积极作用,提高果蔬耐藏性和抗病性 提供果蔬生理活动所需能量 产生代谢中间产物 呼吸的保卫反应 a. 提供能量和底物，促进伤口愈合，抑制病原菌感染； b. 有利于分解、破坏微生物分泌的毒素。,消极作用,呼吸作用消耗有机物质 分解消耗有机物质，加速衰老； 产生呼吸热，使果蔬体温升高，促进呼吸强度增大，同时会升高贮藏环境温度，缩短贮藏寿命。,因此，果蔬贮藏过程中，在保证果蔬正常的呼吸代谢、正常发挥耐贮性和抗病性的基础上，采取一切可能的措施降低呼吸强度，延长贮藏寿命。,2 蒸腾作用,蒸腾作用 指植物水分从体内向大气中散失的过程。与一般水分蒸发不同，植物本身对其有很大影响。,(一) 失重和失鲜,失重：自然损耗，包括水分和干物质的损失，常用失重率来衡量。 失鲜：产品质量的损失，表面光泽消失，形态萎蔫，失去外观饱满、新鲜和脆嫩的质地，甚至失去商品价值。,一些蔬菜在贮藏中的失重率（%）,一些水果在贮藏中的失重率（%）,(二) 失水对代谢和贮藏的影响,引起产品失重，降低品质； 破坏果蔬正常的代谢过程； 降低耐贮性和抗病性，但部分果蔬采后适度失水可抑制代谢，延长贮藏期。,甜菜组织脱水与水解酶活性的关系,萎蔫对甜菜腐烂率的影响,(三) 影响蒸腾失水的因素,1 果蔬产品自身因素,表面积比：表面积比大，失水快。 表面保护结构：气孔、皮孔多，失水快；表皮层（角质层、蜡层）发达利于保水。 机械损伤：加速失水。 细胞持水力：原生质亲水胶体和固形物含量高的细胞利于细胞保水；细胞间隙大，加速失水。,洋葱和马铃薯的贮藏失重比较,与湿度相关的几个概念,绝对湿度：绝对湿度是单位体积空气中所含水蒸气的量(g/m3)。 饱和湿度：在一定温度下，单位体积空气中最多所能容纳的水蒸气量(g/m3) 。 相对湿度(RH)：绝对湿度与饱和湿度之比。 绝对湿度 RH = 100% 饱和湿度,2 环境因素,空气湿度：相对湿度越大，失水越慢。 温度：温度越高，失水越快，温度的波动易导致结露现象。 空气流动：空气流动越快，失水越快。 气压：真空度越高，失水越快。,不同种类的果蔬随温度变化的蒸腾特性,(四) 控制果蔬蒸腾失水的措施,降低温度：迅速降温是减少果蔬蒸腾失水的首要措施； 提高湿度：直接增加库内空气湿度或增加产品外部小环境的湿度，但高湿度贮藏时需注意防止微生物生长； 控制空气流动：减少空气流动可减少产品失水； 蒸发抑制剂的涂被：包装、打蜡或涂膜。,3 成熟与衰老,(一) 果蔬成熟与衰老的相关概念,生理成熟(maturation),果实生长的最后阶段，在此阶段，果实完成了细胞、组织、器官分化发育的最后阶段，充分长成时，达到生理成熟，也称为“绿熟”或“初熟”。,果实停止生长后还要进行一系列生物化学变化逐渐形成本产品固有的色、香、味和质地特征，然后达到最佳的食用阶段。,完熟(ripening),通常将果实达到生理成熟到完熟过程都叫成熟。 生理成熟是完熟的前提。,衰老(senescence),由合成代谢的生化过程转入分解代谢的过程，从而导致组织老化、细胞崩溃及整个器官死亡的过程。果实中最佳食用阶段以后的品质劣变或组织崩溃称为衰老。,(二) 果蔬采后的生理生化变化,（1）叶柄和果柄的脱落 （2）颜色的变化 （3）组织变软、发糠 （4）种子及休眠芽的长大 （5）风味变化 （6）萎蔫 （7）果实软化 （8）细胞膜变化 （9）病菌感染,(三) 乙烯与果蔬成熟衰老的关系,1、乙烯的生物合成,激素是调节果蔬成熟的重要因素，乙烯是对果蔬成熟作用最大的植物激素。 果蔬乙烯的合成受基因控制。,乙烯生物合成途径,Met,ATP,SAM,ACC合成酶,ACC,ACC氧化酶,ETH,MACC,丙二酰基转移酶,限速步骤,乙烯生物合成途径：,2、乙烯生物合成的调节,乙烯对乙烯生物合成的调节 乙烯对乙烯生物合成的作用具有二重性，跃变型果蔬可自身催化，非跃变型果蔬可自我抑制。 逆境胁迫刺激乙烯的产生 胁迫因素包括机械损伤、高温、低温、病虫害、化学物质等，逆境因子提高ACC合成酶的活性。 Ca2+调节乙烯产生 钙处理可降低果实的呼吸强度和减少乙烯的释放量，并延缓果实的软化。 其他植物激素对乙烯合成的影响,3、跃变型果实和非跃变型果实的区别,跃变型果实和非跃变型果实在内源乙烯的产生和对外源乙烯的反应上有显著差异。 两类果实中内源乙烯的产量不同（完熟期内） 跃变型果实内源乙烯产生量多，且乙烯量变化幅度大。 非跃变型果实内源乙烯一直维持在低水平，没有上升现象。, 对外源乙烯的刺激不同 跃变型果实只在跃变前期处理才有作用，可引起呼吸上升和内源乙烯的自身催化，且反应不可逆。 非跃变型果实任何时候处理都可以对外源乙烯发生反应，但除去外源乙烯后呼吸恢复到处理前水平(可逆)。, 对外源乙烯浓度的反应不同 跃变型果实提高外源乙烯浓度，呼吸跃变出现的时间提前，但不改变呼吸高峰强度。 非跃变型果实提高外源乙烯浓度，可提高呼吸高峰强度，但不能提早呼吸高峰出现的时间。, 乙烯的产生系统 植物体内有两套乙烯合成系统： 系统：所有植物生长发育过程中都能合成并释放微量的乙烯； 系统：跃变型果实在完熟期前期合成并大量释放乙烯，既可随果实的自然完熟产生，也可被外源乙烯所诱导。,乙烯因子与呼吸模式的关系,4、贮藏运输过程中对乙烯以及成熟的控制, 控制适当的采收成熟度； 防止机械损伤； 避免不同种类果蔬的混放； 乙烯吸收剂（高锰酸钾）的利用； 控制贮藏环境条件（低温、低O2、高CO2）； 利用臭氧和其他氧化剂破坏乙烯； 使用乙烯受体抑制剂1-MCP； 利用乙烯催熟剂促进果蔬成熟。,(四) 其他植物激素对果蔬成熟衰老的影响,脱落酸(ABA) 生长素 赤霉素 细胞分裂素,4 休眠与生长,(一) 果蔬采后休眠,1 休眠的概念 一些块茎、鳞茎、球茎、根茎类蔬菜，在结束生长时，产品器官积累了大量的营养物质，原生质内部发生了剧烈的变化，新陈代谢明显降低，水分蒸腾减少，生命活动进入相对静止状态，这就是所谓的休眠（dormancy）。,常见具有休眠现象的果蔬,大 蒜：23个月 马铃薯：24个月 洋 葱：1.52个月 板 栗：1个月 生 姜：1个月,休眠是植物在长期进化过程中形成的一种适应逆境生存条件的特性，以度过寒冬、酷暑、干旱等不良条件而保存期生命力和繁殖力。 对果蔬贮藏而言，休眠是一种有利的生理现象。,2 休眠期的类型与阶段,根据休眠的果蔬的生理生化特点，可将休眠期分为三个阶段： 休眠前期(准备期)：新陈代谢比较旺盛，伤口逐渐愈合，表皮角质层加厚，水分蒸发下降。 生理休眠期(真休眠、深休眠)：新陈代谢显著下降，外层保护组织完全形成，适宜条件下也难以萌芽，是贮藏安全期。 休眠苏醒期(强迫休眠期)：开始萌芽，新陈代谢逐步恢复，酶系统开始活跃。,按休眠的生理状态，可分为两种类型： 生理休眠(自发性休眠)：是植物体内在的因素引起的休眠，主要受基因的调控，休眠期间即使在适宜生长的环境条件下也不发芽。 强迫休眠(他发性休眠)：不适的环境条件所造成的暂停发芽生长，如日照减少、温度持续下降等，当不适的环境改善后便可恢复生长。受环境因素的影响。,大多数蔬菜属于强迫休眠，实际贮藏中采取强制办法，给予不利于生长的条件，延长强迫休眠期。,3 控制休眠的措施,(1) 辐射处理 抑制马铃薯、洋葱、大蒜、生姜等根茎类作物的发芽和腐烂，辐射最适剂量0.0515kGy。 (2) 化学药剂处理 萘乙酸甲酯（MENA）、氯苯胺灵（CIPC）、青鲜素（MH）处理有明显抑芽效果。 (3) 控制贮运环境温度 低温是控制休眠的最重要、最有效的手段。,(二) 果蔬采后生长,1 采后生长的概念 采后生长指不具休眠特性的蔬菜采收以后，其分生组织利用体内的营养继续分裂、膨大、分化的过程。 是产品的食用部分向非食用部分转移。,菜花采收以后花朵不断长大，开放 黄瓜的大肚和种子的发育 菜豆的膨粒 蒜薹薹苞膨大 胡萝卜抽茎,采后生长消耗体内的营养物质，使食品品质下降。,果蔬常见采后生长现象：,蒜薹薹苞膨大,胡萝卜抽茎,低温：冷藏，延缓代谢 气调：低氧和适当的二氧化碳 去除生长点：抑制物质的运输,2 抑制采后生长的方法,5 僵直与软化,刚屠宰肉,僵 直,软 化,肉质柔软， 持水性高。,肉质变粗硬， 持水性降低。,肉质变得柔软，持水性有所回复。,风味有显著改善，肉变得柔嫩，并具有特殊的鲜香风味。,此系列变化过程称之为肉的成熟。,僵直又称为尸僵，是畜、禽、鱼失去生命活动后的一段时间里肌肉失去原有的柔性和弹性而呈现僵硬的现象。,(一) 僵直,温度高，僵直发生得早，持续时间短； 温度低，僵直发生得晚，持续时间长。,无氧呼吸产生乳酸，pH下降，pI附近蛋白质吸附水的能力下降，持水力降低； pH降低增加ATP酶的活性，促进ATP分解，提供肌肉收缩所需能量； 肌动蛋白与肌球蛋白结合形成肌动球蛋白，引起肌肉收缩。,僵直,僵直与贮藏的关系,肉类尸僵时，肉质粗老坚硬，保水性低，嫩度差，缺乏风味，消化率低，不适于食用；但处于僵直期的鱼新鲜度最高，食用品质好。 肉类僵直期pH值较低，能抑制微生物生长繁殖，故保藏性较好。 宰前避免牲畜运动，降低储藏温度都能延缓僵直的发生和延长僵直的持续时间，有利于保藏。,(二) 软化,软化又称为解僵，是指肌肉在僵直达到最大程度并维持一段时间后，其僵直缓慢解除，肌肉变得柔软多汁，肉的风味加强，食味最佳，肌肉组织即已成熟。,软化所需时间因动物种类和温度条件不同而异： 在24条件下，鸡肉需34小时达到僵直的顶点，而解除僵直需2天； 其他家畜肉完成僵直需12天，而解除僵直猪、马肉需35天，牛肉需710天。,肉软化时由于蛋白质的降解和pH值的回升，给微生物的生长繁殖创造了有利条件，肉的贮藏性能已显著下降，不再适于贮藏。 软化使肉保水性增加，嫩度提高，增强了肉的滋味和香气，提高了肉的食用价值，是畜禽肉获得食用品质所必需的成熟过程，鱼类则应防止其死后发生软化。 生产罐头时，宰后的猪、牛肉必须经过软化成熟处理，以保证成品的质量。,第二节 食品的败坏 2.1 化学败坏 2.2 微生物败坏 2.3 生理败坏,食品的败坏(food deterioration) 指食品在贮藏期间，由于受到各种内外因素的影响，食品原有的化学特性、物理特性或生物特性发生变化，降低或失去营养价值和商品价值的过程。,食品腐败 食品腐败是指细菌将食品中的蛋白质、肽类和氨基酸等含氮有机物分解为低分子化合物，使食品带有恶臭气味厌恶滋味，并产生毒性。,(一) 食品微生物败坏的表现,多发生在富含蛋白质的食品中，如动物性食品、豆制品等，多由细菌引起。,引起食品腐败的微生物 假单胞菌属； 黄色杆菌属； 无色杆菌属； 变形杆菌属； 芽孢杆菌属； 梭状芽孢杆菌属； 小球菌属。,2. 食品霉变 食品霉变是指霉菌在食品中大量生长繁殖而引起的发霉变质现象。,引起食品霉变的微生物主要有：毛霉菌、根霉菌、曲霉菌、青霉菌、镰刀霉菌、链孢霉菌等。,霉菌作用，多发生于含糖量较高的食品，如粮食制品。,3. 食品发酵 食品被微生物污染后，在微生物分泌的氧化还原酶的作用下，使食品中的糖(己糖、戊糖)发生不完全氧化的过程。 主要作用微生物是酵母和某些产酸细菌。,根据发酵产物可分为： 酒精发酵 (酵母菌) 醋酸发酵 (酵母菌和醋酸杆菌) 乳酸发酵 (乳酸杆菌) 酪酸发酵 (酪酸菌),(二) 果蔬采后的微生物病害,微生物病害是指果蔬由于病原微生物的入侵而引致果蔬腐烂变质的病害，它能互相传播，有侵染过程，也称为侵染性病害。,苹果褐腐病,梨褐腐病,柑橘青霉病,侵染性病害的特点： 病原菌主要是真菌和细菌； 除采后感病外，相当多的病害是田间带病采后发病； 与采前自然环境相比，采后贮运环境对发病可控性更大。,病原菌的入侵途径 直接入侵 自然孔口入侵 伤口入侵,病原菌的传播途径 气流传播 风雨及流水传播 昆虫传播 人为传播,3 生理败坏,(一) 呼吸消耗 (二) 蒸腾失水 (三) 果蔬的生理失调,果蔬的生理失调(physiological disorder) 指由采前不适宜的生长环境或采后不适宜的贮藏条件引起的代谢异常、组织衰老以致败坏变质的现象。不是由病原微生物的直接侵染所致，故又称生理病害。,1. 低温伤害(low temperature injury) 冷害：冰点以上低温造成的伤害 冻害：冰点以下低温造成的伤害 2. 气体伤害(gas injury) 低O2伤害、高CO2伤害、SO2伤害 3. 营养失调(nutritional disorder) 缺乏矿质元素,雪梨冷害,香蕉冷害,贮藏果实进行无氧呼吸时产生了乙醛，抑制脱氢酶的活性，使果皮细胞中酚类物质氧化变色。,苹果低O2伤害产生的虎皮病,第三节 食品败坏的控制 1 温度控制 2 湿度控制 3 气体成分调节 4 其他辅助处理,1 温度控制,温度对食品化学变化的影响 主要影响化学反应速度，降低贮藏温度，可降低化学反应速度。 温度对食品酶促反应的影响 温度对酶活有双重影响，温度升高会加速酶促反应速度，过高导致酶变性失活。,3. 温度对微生物生长的影响 不同微生物对温度的适应范围不同(嗜热微生物、嗜温微生物、嗜冷微生物)； 低温对微生物生长的抑制作用； 高温对微生物的致死作用。 4. 食品贮藏中温度的控制 低温可有效抑制食品中的各种化学变化、生理变化及微生物的生长繁殖，因而低温是食品贮藏和流通中广泛采用的措施。,2 湿度控制,湿度对食品贮藏的影响 高湿度下对水汽的吸附与凝结 低湿度下食品的失水萎蔫与硬化 2. 食品贮藏中湿度的控制 高湿度贮藏，湿度85% 中湿度贮藏，75%湿度85% 低湿度贮藏， 湿度75% 自然湿度贮藏，有良好密封包装的食品受湿度影响小,常见食品的适宜贮藏湿度,主要是调节环境中氧气和二氧化碳的浓度，主要通过降低氧气浓度和提高二氧化碳浓度； 氧气充足时，果蔬呼吸作用加强，微生物生长繁殖加快，生理生化反应加速，腐败变质加快； 过低的氧气浓度造成无氧呼吸，积累有害物质。 充氮包装的采用。,3 气体成分调节,4 其他辅助处理