（发酵工程专业论文）稳定性亚氯酸钠溶液在食品保鲜上的应用研究.pdf

贵州走学硕士论文 稳定性亚氟酸钠溶液在食品保鲜上的应用研究 摘要 随着人们对食品安全问题的日益重视以及对食品品质要求的不断提高，研究开发高 效、安全的新型食品保鲜剂成为人们关注的重点和热点。二氧化氯是目前国际上普遍认 可的新一代安全高效的杀菌消毒剂和食品保鲜剂，有着广泛的应用。尤其是在食品保鲜 方面，二氧化氯在有效杀菌的同时，不产生有害物质，不影响食品的风味和外观品质， 显示出了优于一般保鲜剂的卓越性能。稳定性亚氯酸钠溶液是在一定浓度的亚氯酸钠溶 液中按比例加入氯化钠、氯酸钠等物质配成的一个稳定体系，使用时通过加入活化剂释 放出二氧化氯加以应用，由于无需预先制备高纯度二氧化氯气体，使得操作更加方便快 捷，而且溶液的浓度高，稳定性好，因此实用性、推广性更强。本课题以稳定性亚氯酸 钠溶液为材料，对其进行水果、蔬菜、鱼类三大类食品的实际保鲜应用，旨在为人们提 供一种安全有效的保鲜方法和更为实用便捷的二氧化氯产品，并促进对该类产品的进一 步研究和应用。 课题的具体研究内容如下： 1 稳定性亚氯酸钠溶液有效成分含量的测定：用五步碘量法测得该溶液中各种氯系 化合物的含量，换算成有效浓度为1 0 4 2 。 2 稳定性亚氯酸钠溶液对草莓保鲜的研究：以草莓为试材，用正交实验得出最佳保 鲜条件为：二氧化氯浓度8 0 p p m ，浸泡时间5 m i n ，贮存温度1 0 ( 2 ，贮存方式为装袋密封， 袋身打直径5 m m 孔。在最优条件下，用稳定性亚氯酸钠溶液对草莓进行保鲜，定期测定 择川样n 感官指标、失重率、细菌菌落总数、v c 含量、可滴定酸含量等指标，结果表 i j t 稳定性亚氯酸钠溶液结合保鲜袋自发气调方法应用于草莓保鲜，效果较好，1 0 下 可在8 天内有效控制住腐烂，比对照组延长了4 天。 3 稳定性亚氯酸钠溶液对青椒保鲜的研究：以青椒为试材，用正交实验得出最佳保 鲜条件为：二氧化氯浓度8 0 p p m ，浸泡时间l o m i n ，贮存方式为装袋密封，袋身打直径5 m m 孔。在最优条件下，用稳定性亚氯酸钠溶液对青椒进行保鲜，定期测定各组样品的感官 指标、失重率、细菌菌落总数、v c 含量、可溶性糖含量等指标，结果表明，稳定性亚氯 酸钠溶液结合保鲜袋自发气调方法应用于青椒保鲜，效果良好，2 5 c 下可保鲜2 0 天以上， 比对照组延长了8 天。 一 4 稳定性亚氯酸钠溶液对鲫鱼保鲜的研究：以鲫鱼为试材，用正交实验优化得出的 茎型苎兰丝兰丝苎 整奎竺垩垫竺塑堕堡生望! 塑兰塾望兰兰旦! ! 生 最佳保鲜条件为：二氧化氯浓度l o o p p m ，浸泡时间5 m i n ，在最优条件下，用稳定性亚氯 酸钠溶液对鲫鱼进行保鲜结果表明，稳定性亚氯酸钠溶液对鲫鱼有一定保鲜效果，3 0 下可保鲜约1 5 小时，比对照组延长5 小时a 由上述研究可知，稳定性亚氯酸钠溶液对草莓、青椒、鲫鱼三大类食品都有一定的 保鲜效果，但样品不同，保鲜效果也有所区别，对青椒效果最好，其次是草莓，再次之 为鲫鱼，这与样品的自身生理结构特点有关。 关键词：稳定性，亚氯酸钠，二氧化氯，食品，保鲜，指标 中图分类号：t s 2 5 5 3 文献标识码：a i l 堡型茎兰丝兰：笙茎 整奎兰垩叁竺塑查壅垒鱼兰堡墅圭竺生旦竺垄 t h e a p p l i c a t i o na n d r e s e a r c ho fs t a b i l i z e ds o d i u mc h l o r i t e o nt h ep r e s e r v a t i o no ff o o d s u m m a r y w i t hp a y i n ga t t e n d t i o nt ot h es a f e t ya n dq u a l i t yo ff o o d ，t h es t u d yo fh i g h l y e f f i c i e n t ，s a f ea n dn e wp r e s e r v a t i v ea g e n ti st h eh o tp o i n tw h i c hw a sc o n c e m e d b yp e o p l e a tp r e s e n t ，c h l o r i t ed i o x i d e i sr e g a r d e da st h en e w , h i g h l ye f f i c i e n t ， s a f ea n t i s e p t i ca n dp r e s e r v a t i v ea g e n ti nt h ew o r l d s oi ti se x t e n s i v e l ya p p l i e d e s p e c i a l l y i nt h ef i e l do ff o o df l e s h k e e p i n g ，c h l o r i t ed i o x i d ec o u l dk i l l m i c r o o r g a n i s m sf u l l y ，a t t h es a m et i m ed i dn o tp r o d u c tt o x i cs u b s t a n c e sa n d a f f e c tf o o dt a s t ea n dq u a l i t y t h e ni ts h o w e dt h er e m a r k a b l ef u n c t i o nb e t t e rt h a n o t h e rp r e s e r v a t i v ea g e n t s t h es t a b i l i t ys o d i u mc h l o r i t ew a sp r e p a r e db ya d d i n g s o d i u mc h l o r i d e 、s o d i u mc h l o r a t ea n do t h e rm a t e r i a l si n t os o m ed e n s i t ys o d i u m c h l o r i t e i tw o u l dr e l e a s et h eu s a b l ec h l o r i t ed i o x i d et oa p p l y ，w h e nw ep u ti n t o a c t i v a t o r b e c a u s et h i ss o l u t i o nd i dn o tn e e dt om a k eh i g h tp u r e n e s sc h l o r i t e d i o x i d e ，i tc o u l eb eu s e dc o n v e n i e n t l y m o r e o v e rt h es o l u t i o nh a dh i g hd e n s i t y a n dg o o ds t a b i l i t y , s oi tc o u l eb ea p p l i e dw i d e l y t h es t a b i l i t ys o d i u mc h l o r i t e s o l u t i o nw a s a p p l i e d t h ep r e s e r v a t i o no ff r u i t s ，v e g e t a b l e sa n df i s hi nt h e p a p e r w eh o p et op r o v i d e as a f ea n dh i g h l ye f f i c i e n tp r e s e r v a t i o nw a y sa n d p r o m o t et h es t u d ya n da p p l i c a t i o no fs t a b i l i t ys o d i u mc h l o r i t e m a i nc o n t e n t si nt h ep a p e ra r ea sf o l l o w s ： 1 t h ed e t e r m i n a t i o no fe f f i c i e n ti n g r e d i e n ti nt h es t a b i l i t ys o d i u mc h l o r i t e s o l u t i o nt h ev a r i o u sk i n d s o fc h l o r i cs u b t a n c e sc o n t e n t sw e r et e s t e di nt h e s o l u t i o nb yt h ef i v e - i o d o m e t r y t h ee f f i c i e n td e n s i t yw a sc o n v e r t e dt ol0 4 2 2 t h er e s e a r c ho fs t a b i l i t ys o d i u mc h l o r i t ei ns t r a w b e r r y ：b yt h eo r t h o g o n a l e x p e r i m e n t ，t h eo p t i m i s t i c c o n d i t i o n so fs t r a w b e r r y f r e s h - k e e p i n gw e r et h e c h l o r i t ed i o x i d ed e n s i t y 一8 0 p p m ，s o a k a g et i m e 一5 m i n ，s t o r a g et e m p e r a t u r e - i o c ， b a g ( 5 m mh o l ei nb a g ) s t o r a g e o nt h eo p t i m i s t i cc o n d i t i o n s ，s t r a w b e r r yw a s p r e s e r v a t e db yu s i n gs t a b i l i t ys d i u mc h l o r i t e t h es e n s e s ，w e i g h t l o s sr a t e ，c f u ， v cc o n t e n t ，t i t r a t a b l ea c i dc o n t e n to ft h ed i f f e r e n ts a m p l e sw e r ep e r i o d i c a l l y t e s t e d t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h ep r e s e r v a t i v ee f f e c to fs t a b i l i z e ds o d i u m i t l 茎型苎兰丝兰i 坚 堡墨：些垩叁堕塑查壅垒鱼兰堡墅圭塑生旦竺垄 c h l o r i t ew a sm a r k e d b yc o m b i n i n g a u t o m a t i cm o d i f i e d a t m o s p h e r e o f f r e s h k e e p i n gb a g ，t h er o t t e ns t r a w b e r r yc o u l db ee f f e c t u a l l yc o n t r o l l e di n8d a y s ， t h es t o r a g e - l i f eo fs t r a w b e r r yc o u l de x t e n d4d a y st h a no t h e rc o n t r a s ts a m p l e sa t 1 0 3 t h er e s e a r c ho fs t a b i l i t ys o d i u mc h l o r i t ei ng r e e np e p p e r ：b yt h e o r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，t h eo p t i m i s t i cc o n d i t i o n so fg r e e np e p p e rf r e s h k e e p i n g w e r et h ec h l o r i t ed i o x i d ed e n s i t y - 8 0 p p m ，s o a k a g et i m e 一10 m i n ，b a g ( 5 m mh o l e i nb a g ) s t o r a g eo nt h eo p t i m i s t i cc o n d i t i o n s ，g r e e np e p p e rw a sp r e s e r v a t e db y u s i n gs t a b i l i t y s o d i u mc h l o r i t e t h es e n s e s ，w e i g h t l o s sr a t e ，c f u ，v cc o n t e n t ， d i s s o l v e ds u g a rc o n t e n to ft h ed i f f e r e n ts a m p l e sw e r ep e r i o d i c a l l yt e s t e d t h e r e s u l ts h o w e dt h a tt h ep r e s e r v a t i v ee f f e c to fs t a b i l i z e ds o d i u mc h l o r i t ew a s m a r k e db yc o m b i n i n ga u t o m a t i cm o d i f i e da t m o s p h e r eo ff r e s h k e e p i n gb a g ，t h e s t o r a g e l i f eo fs t r a w b e r r yw a sb e y o n d2 0d a y s ，c o u l de x t e n d8d a y st h a no t h e r c o n t r a s ts a m p l e sa t2 5 c 4 t h er e s e a r c ho f s t a b i l i t y s o d i u mc h l o r i t ei nc r u c i a n c a r p ：b yt h e o r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，t h eo p t i m i s t i c c o n d i t i o n so ff r e s h k e e p i n gw e r et h e c h l o r i t ed i o x i d ed e n s i t y 一1 0 0 p p m ，s o a k a g et i m e - 5 m i n o nt h e o p t i m i s t i c c o n d i t i o n s ，c r u c i a nc a r pw a sp r e s e r v a t e db yu s i n gs t a b i l i t ys o d i u mc h l o r i t e t h e r e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h ep r e s e r v a t i v ee f f e c to fs t a b i l i z e d 。s o d i u mc h l o r i t ew a s m a r k e d ，t h es t o r a g e l i f eo fc r u c i a nc a r pw a sa b o u t15h o u r s ，c o u l de x t e n d5h o u r s t h a no t h e rc o n t r a s ts a m p l e sa t3 0 c t h ea b o v er e s e a r c hs h o w e dt h ep r e s e r v a t i v ee f f e c t so fs t a b i l i z e ds o d i u m c h l o r i t ei nt h es t r a w b e r r y , c r u c i a nc a r pa n dg r e e np e p p e rw e r em a r k e d ，b u tt h e p r e s e r v a t i v e e f f e c t sh a dd i f f e r e n c eb e c a u s eo ft h ed i f f e r e n ts a m p l e s t h e p r e s e r v a t i v e e f f e c to fg r e e np e p p e rw a st h eb e s ti nt h ee x p e r i m e n t s t h i s p r e s e r v a t i v ee f f e c tc o r r e l a t e dw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fp h y s i c o l o g ys t r u c t u r eo f t h es a m p l e k e y w o r d s ：s t a b i l i t y , s o d i u mc h l o r i t e ，c h l o r i t ed i o x i d e ，f o o d ，p r e s e r v a t i o n t a r g e t v 贵蚋走学硕士论丈稳定性亚氟酸钠溶液在食品保鲜上的应用研究 第一章绪论 1 1 前言 “民以食为天”，食品中含有蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、无机盐等营养 成分，是维持人类生存和发展的基本物质，人们每天必须要摄取一定数量的食品以满足 各种生命活动的需要。由于食品尤其是新鲜的动植物性食品具有营养丰富，含水量高等 特点，加上这类食品自身的组织结构特性，使其很容易在加工、贮存、运输、销售等过 程中受到物理、化学、生物等因素的影响而发生变质和损坏，这不仅会造成巨大的经济 损失，还有可能导致人类食源性疾病的爆发，给人类健康带来危害。另一方面，新鲜的 动植物性食品由于自身的生理性质和环境条件要求，具有明显的季节性和区域性，而随 着生活水平的不断提高，人们对食品品种多样性和淡季调节性的要求却在日益增长，解 决这一矛盾的途径只能是采取相应措施尽量延长食品的保鲜期限，减少各环节的损失。 因此，进行食品保鲜研究一直是食品行业一项重要的课题和任务，它不仅能保持食品品 质减少资源浪费和经济损失，还能增加食品供应品种，延长供应周期，调剂不同地区 间的食品流通，满足市场需要和人们物质生活需求，具有显著的经济效益和社会效益“ 2 目前，国内外采用的食品保鲜技术主要有：低温保鲜、气调保鲜、化学保鲜、辐射 保鲜、压力保鲜、生物保鲜等，其中，通过使用化学物质进行保鲜的方法应用较为广泛， 常用的化学保鲜剂主要有：苯甲酸钠、山梨酸钾等。然而近来有研究表明，这些常用保 鲜剂都会对人体产生一定的毒副作用，而且有的还会影响食品的风味和口感。随着人们 对食品安全问题的日益重视以及对食品品质要求的不断提高，这类保鲜剂的使用受到了 更多的限制，研究开发高效、安全的新型食品保鲜剂成为人们关注的重点和热点。 亚氯酸钠( n a c l o 。) 是一种具有广泛用途的产品，在纺织、化工、制革、环保等领域 都有应用。而近年来，亚氯酸钠最受关注和大力发展的_ 个方向则是作为生产二氧化氯 ( c l o ：) 的原料，原因是二氧化氯是目前国际上普遍认可的最新一代安全、高效、广谱、 快速的杀菌消毒剂、除臭剂、防霉剂、食品保鲜剂及纸浆漂白剂，近年来已被许多国家 广泛应用于水处理、水产养殖、医疗卫生、食品保鲜、日用化工等领域，取得了良好的 效果。尤其是在食品保鲜方面，二氧化氯在有效杀菌的同时，不产生有害物质，不影响 食品的风味和外观品质，显示出了优于一般保鲜剂的卓越性能，是一种效果显著，安全 性高的保鲜剂，因此，它受到人们越来越多的关注与重视，发展前景十分广阔m “。 贵悄走擎, 6 9 - a - 论文稳定性亚氟酸钠溶液在食品保鲜上的应用研究 1 2 食品保鲜技术概述 1 2 1 食品保鲜的涵义和影响因素“1 所谓食品保鲜是指：运用化学、物理、生物等方法，为保持食品在生产、储存、运 输和销售使用环节中的新鲜度，延缓其质量要素衰退，从而有利于人类食用消费所采用 的工艺过程的总称，由此采用的手段即为保鲜技术和工艺。从食品的质量要素出发，食 品保鲜的要求为：一是保鲜期内食品品质的衰减处于某一容许的范围；二是食品在保鲜 期删的营养、卫生等指标必须符合有关标准。 所有的食品在贮运期间的感官接受性、营养价值、安全性等质量要素均会有所降低。 导致变质的原因既有食品本身的内因，也有外部环境的危害影响，归纳起来主要有以下 几个方面： 1 ) 微生物引起的变质。如细菌、霉菌等在食品中生长繁殖而引起的食品变质。 2 ) 酶引起的变质。食品及原料中本身含有的脂肪酶、蛋白酶、脂氧合酶、多氧化 酶等都能引起变质。 3 ) 由生命自身活动引起的变质。如呼吸作用、发芽以及生理过熟等引起的变质。 4 ) 氧化反应引起的变质。如油脂的氧化酸败、色素的氧化变色、维生素的氧化变 质。 5 ) 食品本身组分问化学反应引起的变质。如褐变、聚合、分解等。 6 ) 光致变质。 7 ) 食品中某些成分散逸引起的变质。如水蒸发、芳香成分的挥发等。 8 ) 食品成分的物理化学变化引起的变质。如蛋白质变性、淀粉的老化、乳化及破 乳等。 9 ) 由外部成分的渗入引起变质。如吸收水分后的潮解、吸附气味、包装材料成分 的侵入污染等。 1 2 2 食品保鲜方法 从远古时代原始的贮减方式到当代高新科技的应用，保鲜技术的进展跟社会进步与 科技发展是息息相关的。现代化的贮存保鲜技术丌始于2 0 世纪初。2 0 年代首先发展了 机械冷减，4 0 年代开始气调保减，5 0 年代出现了辐射处理，6 0 年代提出了减压贮藏， 7 0 年代，前苏联将高压静电技术应用于果蔬保鲜，与此同时，美国、日本提出磁场处 理技术。进入8 0 年代以来，保鲜技术的发展已经从传统的冷藏，向化学、物理或是生 物保鲜以及物理、化学和生物相结合的综合保鲜技术方向发展”1 。 责娥走学硕士论i 稳定性亚氯酸钠溶液在食品保鲜上的应用研究 现代保鲜贮藏技术都是以最大限度地降低果实的呼吸强度，杜绝或减少微生物的侵 染来达到保鲜的目的。目前，国内外的食品保鲜技术主要有以下几种： 1 2 2 1 低温保鲜”l 低温保鲜一般有冷冻和冷臧两种方式。前者要将保减物降至冰点以下，使水部分或 全部呈冻结状态，肉类食品常用此法：后者无冻结过程，通常降至微生物和酶活力较小 的温度，新鲜果蔬类常用此方法。 低温可以降低食品中微生物繁殖速度。抑制酶的活性并降低呼吸作用，同时能延缓 食品内部组织的生物化学变化，阻止进一步成熟或衰老。低温储藏对食品质量影响小， 工艺已趋成熟，使用面很广。但是，一些叶类蔬菜往往在o * c 左右就会出现损伤，西红 柿、黄瓜在7 以下就会褪色，出现皱褶、斑痕，如果再放回到较高的温度中就会腐烂。 1 2 2 2 气调保鲜“ 食品变质的主要原因是呼吸作用、微生物生长、氧化和褐变等，这些作用与食品周 围的气体环境有密切的关系。气调保鲜的思路正是从调节气体环境参数出发，控制果蔬 的呼吸和蒸发，抑制微生物生长，延缓食品成分的氧化和褐变，从而达到延长食品保鲜 期的目的。 根据气体调节原理，气调保鲜分为气控c a ( c o n t r o la t m o s p h e r e ) 和气调m a ( m o d i f i e d a t m o s p h e r e ) 2 种。前者指在贮藏期间气体的浓度控制在某一恒定的值或范围内；后者 指用改良的气体建立气调系统，在以后贮藏期内不再调整。 气调保鲜的方法一是用气调冷藏库作为封闭系统，主要用于大量新鲜果蔬长期贮 减：二是薄膜封闭气调法，即利用薄膜的透气性，使膜内外气体交换速率与产品和环境 的气体交换速率平衡在一定的状念下，延长产品的保鲜期：三是减压保藏法，也称低压 贮藏或真空贮藏。它将食品保持在负压环境下，并不断补给饱和湿度空气，以延长果蔬 的保藏期。 1 2 2 3 使用食品保鲜剂 现代食品工业中，大量地使用食品保鲜剂。它们的主要功能为：减少食品的水分散 失，防止食品氧化：防止食品变色，抑制新鲜食品表面微生物的生长，保持食品的风味， 保持和增加食品( 如水果) 的硬度和脆度，提高食品外观可接受性，减少食品在贮运过 程中的机械损伤。针对相同的食品和保鲜要求，采用的保鲜剂类别是各不相同的。 1 2 2 4 冷杀菌保鲜 所谓冷杀菌保鲜是相对于加热杀菌而言的，它无需对对进行加热。冷杀菌的方法有 贵j | 走学硕士论i稳定性亚氛酸钠溶液在食品保鲜上的应用研究 多种，如辐射杀菌、紫外线杀菌、超声波杀菌等。 一、辐射处理” 食品辐射是用射线照射食品或原料，延缓新鲜食物某些生理过程( 如发芽熟化等) 的进程，或对食品进行杀虫、消毒、杀菌、防霉等处理，达到延长保藏时间，保持食品 品质的目的。在初期阶段，辐射被认为是通过杀菌延长食品保质期的一种手段，与热加 工很相似。但已证明对许多产品进行辐射杀菌是不可行的。现在更多的研究集中于利用 低剂量的辐射达到期望的效果而对食品的损害较少上。低剂量的辐射可以达到3 个效 果：一是辐射可以作为化学烟熏消毒的代替方法来灭香料、水果和蔬菜等食品的昆虫： 二是辐射可抑制发芽和其他自发机制的变质过程：三是辐射可以破坏那些可能致病微生 物的营养细胞，提高食品的安全性和货架寿命。 二、超声波杀菌 当超声波在液体介质中的声强达到一定值，液体会产生空化效应，在空化泡剧烈收 缩和崩溃的瞬间，产生几百兆帕的高压和上千度的高温。空化时伴随产生峰值达1 0 8 p a 的强大冲击波( 对均相液体) 和高速射流( 对非均相液体) ，其温度变化速度可达1 0 9 度秒，这些效应对液体中的微生物有破坏和杀灭的作用。 超声可以提高细菌的凝聚作用，使细菌毒力丧失或完全死亡。但短时间的超声照射 也可产生相反的结果，反而使某些富有生命力的细菌数目有所增加，这是因为在起初的 超声辐照下细菌细胞的聚集群发生了机械分离，而分离的单个细胞又为新的菌落提供了 生长源。 由此可见，超声杀菌的效果与超声强度、作用时间、频率等参量密切相关。 三、放电杀菌 在放电杀菌工艺中，脉冲电压使两极之间的电场强度发生突变，场强达到一定值时， 两极间介质被击穿而放电。液体中放电将形成一个主放电通道和多个弱放电通道，可产 生电化学效应、声学和力学效应、电磁效应等效应，杀灭微生物。放电杀菌效果与场强、 脉宽、电极种类、液体食品的电阻率、p h 值、微生物种类以及污染程度等因素有关。 四、高压杀菌”l 高压杀菌是近几年出现的一种新型杀菌技术，尚处在不断的研究与开发中。所谓高 压杀菌就是将食品物料以某种方式包装后，置于高压装置中加压，使微生物的形态结构、 生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜发生多方面的变化，从而控制微生物的生理活动 机能，使之破坏或发生不可逆变化致死，从而达到杀菌的目的。它不仅能保证食品的微 责悯走学硕士论文 稳定性亚氯酸钠溶液在食品保鲜上的应用研究 生物方面的安全，而且能较好地保持食品应有的营养品质、质构、风味、色泽以及新鲜 度等。因此，这一技术目前备受重视，对它的研究也正在广泛而深入地展开l 。 五、臭氧杀菌“o 臭氧是人类已知的仅次于氟的强氧化剂。在常温常压下臭氧分子结构很不稳定，很 快自行分解为氧气和单个氧原子。当和菌体接触后，可快速扩散渗透到菌体的细胞壁， 其强烈的氧化作用使菌体蛋白变性，破坏菌体酶系，致使菌体正常的生理代谢失调，最 终将菌体杀灭。除此以外，臭氧还能氧化分解果蔬贮藏过程中产生的乙烯、乙醇、乙醛 等有害气体。臭氧是一种广谱高效杀菌剂，对食品无毒害，又不产生残余污染，可对食 品直接使用的“洁净”消毒剂。正是由于臭氧所具有的这些优点j 使得它在食品车间、 冷库消毒，除臭净化与食品加工设备消毒等方面具有很大的优势，因而获得日趋广泛的 应用与推广。 1 2 2 5 生物技术保鲜 生物技术保鲜是以生物科学为基础，融合多学科术发展起来的一个新兴研究领域。 其定义虽然目i i i 未有确切的提法，但其主要是指以生物有机体或其组分为材料，按照预 先的设计，对食品的贮运历程中的质量变化施加控制，从而实现保质保鲜的目的。 现代食品生物保鲜技术可有效抑制或杀灭有害细菌，无毒物残留污染，能很好地保 持食品原有风味和营养成分。这种技术节约能耗，利于环保，在保鲜的同时，还有可能 改善食品的品质和档次，提高产品附加值。 我国是一个农业大国。随着农业生产的专业化和产地集中化程度的提高，许多天然 食品和加工食品都需要长途运输，因此对保鲜技术的要求也越加迫切，然而，我国目前 对大宗农副产品、食品的贮存保鲜手段基本上还是沿用过去的堆放、袋装、罐藏、窖藏 等传统方式，一些先进有效的保鲜技术还未得到推广应用，与发达国家相比，差距很大。 掘统计，我国每年粮食的贮存损失率为9 7 ，约有4 0 0 亿公斤的粮食被损失掉；果 品、蔬菜的损失率高达2 5 ；奶、肉、水产品等易腐食品的损失更大。而发达国家的 新鲜果蔬损失率一般控制在1 7 一5 ，粮食损耗低于1 ，究其原因，就在于他们不 断研发和推广应用先进的保鲜技术。 近来，随着现代科学技术的发展，保鲜技术也在不断创新与突破，世界各国都在努 力研究与开发新的保鲜技术和产品，以适应食品行业发展的不断需求。 贵州大学硕士论文 稳定性亚氟酸钠溶液在食品保鲜上的应用研究 1 3 二氧化氯及亚氯酸钠在国内外的研究发展状况 1 3 1 二氧化氯及亚氯酸钠在国外的研究发展状况 早在1 8 1 1 年，美国科学家h u m p h e r y d a v y 用氯酸钾溶液和盐酸反应，首次合成并 收集了黄绿色的二氧化氯气体，当时称为“优氯”，1 8 3 4 年，w a t t 和b u r g e s s 发现了该 化合物的漂白性。直到1 8 8 1 年g a r z a r o l l 才鉴别出该黄绿色气体是二氧化氯和氯气的混 合物。此后由于二氧化氯制备困难、性质不稳定等原因，一直未被深入研究和应用。在 二十世纪初，人们发现二氧化氯溶于醋酸稀溶液可用来漂白纸浆。1 9 4 0 年美国的马蒂 逊碱公司首次实现二氧化氯的工业化生产，开始了其工业化的广泛应用。 1 9 4 4 年，二氧化氯首次作为消毒剂被美国纽约尼亚加拉瀑布水厂大规模采用，在 控制酚和藻类带来的异臭异味以及杀菌消毒方面获得了成功，显示了二氧化氯在饮用水 消毒，尤其是在处理含酚和臭味的原水方面具有明显的优越性。随后，欧美发达国家全 面研究二氧化氯的作用，使得二氧化氯在饮用水处理等方面得到了迅速地推广。目前， 在美国有大约4 0 0 一5 0 0 家工厂，在欧洲有5 0 0 家水处理工厂用c 1 0 2 作为饮用水消毒剂。 随着对二氧化氯研究的不断深入，其应用范围也得到了很大的拓展。从八十年代开始， 已被众多国家批准用于广泛的领域。1 9 8 5 年，美国同意将二氧化氯作为食品加工设备 消毒液。1 9 8 7 年，美国又批准二氧化氯作为食品厂的环境、墙面消毒，还批准作为医 院、实验室和医药环境中的杀菌剂和除臭剂，到八十年代末，二氧化氯在美国已得到广 泛应用。1 9 8 8 年，同本、澳大利亚相继批准将二氧化氯列入食品添加剂作为食品漂白 剂用。目前，二氧化氯己被联合国卫生组织( w h o ) 列为a l 级安全消毒剂，其相关产品 的研发也在迅速的发展，并在许多发达国家实现了规模化生产和广泛应用”1 。 1 8 4 3 年，m i l l o n 用氯酸钾与盐酸反应，将生成的黄绿色气体导入碱性溶液中，得 剑亚氯酸盐及次氯酸盐。1 9 4 0 年，t a l l o r 及其同事报道了一种具有强烈漂白性质的新型 化学品一亚氯酸钠的生产方法，由于该法简便易行，具有商业利用价值，亚氯酸钠作为 漂白剂开始了商业化生产。2 0 世纪4 0 年代美国奥林公司首先生产和应用亚氯酸钠。到 7 0 年代，国外只有美国、西欧和日本生产亚氯酸钠。目前，国外亚氯酸钠的产量约为3 万吨年，其应用主要是作为高效漂白剂、氧化剂、食品加工助剂、净化处理剂等”。 1 3 2 二氧化氯及亚氯酸钠在国内的研究发展状况 我国是在2 0 世纪八十年代后期才开始二氧化氯的实际应用和开发研究的。虽起步 较晚，但发展迅速。八十年代初，我国引进了二氧化氯，当时取名为“b c 9 8 ”。 1 9 9 0 贵州大学硕士论文 稳定性亚氟酸钠溶液在食品保鲜上的应用研究 年广东省及上海市通过外贸方式进口稳定二氧化氯原液分装后出售，其销售价格极为昂 贵。近年来，在市场需求和环保意识的驱动下，我国逐渐加快了对二氧化氯的研制及开 发速度，在二氧化氯的制备技术、分析应用等方面都取得了较快的发展。1 9 9 2 年，经 中国食品添加剂委员会批准，二氧化氯可用于鱼类加工过程，控制杂菌、大肠菌等污染。 1 9 9 6 年，国家化工部制定了稳定二氧化氯行业标准h g t 2 7 7 7 - - 1 9 9 6 ；1 9 9 6 年，我国 g b - - 2 7 6 0 将稳定性二氧化氯列入食品添加剂中作防腐剂，用于果蔬保鲜、鱼类加工业。 2 0 0 1 年3 月1 同稳定性二氧化氯食品添加剂标准颁稚。2 0 0 2 年，国家建设部已在制定 二氧化氯应用于饮用水消毒及工业水处理的标准及规范，以取代氯气、次氯酸钠、漂白 粉等对环境和人体造成危害的氯系消毒剂，并强制性推行二氧化氯在各行业尤其是饮用 水行业的应用。国内二氧化氯研制与应用开发单位有上海中联科技公司、四川大学、太 原尔康精细化工厂等“。 国内最早研制亚氯酸钠的单位是化工部天津化工研究院，据报道，国内氯酸钠有 1 5 用于生产亚氯酸钠，见诸报道的亚氯酸钠研制与生产单位有天津亚氯酸钠厂、上海 氯碱总厂电化厂、上海试n - 厂、成都化学助剂厂等。目前国内产量约为2 0 0 0 吨。与 国外情况相比，我国亚氯酸钠产量尚少，还处于发展阶段，但从9 0 年代以来，每年都 以5 1 0 的速度增长。从发展趋势分析，纺织行业仍然是国内亚氯酸钠的主要用户， 但用量不会有较大的增加，水产养殖，食品及水处理则是今后发展的方向，预计今后消 费将有一定增长，2 0 1 0 年消费量将增至1 7 0 0 0 吨“”。 1 4 二氧化氯及亚氯酸钠的理化性质“。”1 1 4 1 物理性质 二氧化氯( c 1 0 2 ) ，相对分子质量6 7 4 5 2 ，是在自然界中完全以单体游离基形式存在 的少数化合物之一。根据浓度的不同，二氧化氯在常温常压下是一种从黄绿色到橙红色 的气体，具有与氯气相似的刺激性气味，气体密度为3 0 9g l ，沸点1 1 ，熔点一5 9 ，液念为红褐色，固态为橙黄色。0 c 时的蒸汽压为6 5 3 1 0 4 p a ：汽化热2 7 2 8k j m o l ， 熔解热2 7 6 1k j m o l 。其液体密度在一5 6 。c 时为1 7 5 8 9 l ，在1 l 时为1 6 2 l ，在此之 削密度变化为直线。二氧化氯气体易溶于水，在水中的溶解度约为氯气的5 倍，且随 温度的升高而降低，随压力的增加而增加。二氧化氯在水中溶解度与温度的倒数成线性 关系，其溶解度如表1 1 所示。二氧化氯还可溶于四氯化碳、硫酸。 责嘲太学硕士论文 稳定性亚氟酸钠溶液在食品保鲜上的应用研究 表1 1 二氧化氯在水中的溶解度 二氧化氯在空气中含量小于1 0 或溶液浓度1 0 9 l 以下时，基本没有爆炸危险，但 当空气中的二氧化氯含量大于1 0 或水溶液含量大于3 0 时都易于发生爆炸。受热和 光照或遇有机物等能促进氧化作用的物质时，也能加速分解并易引起爆炸。 亚氯酸钠( n a c l 0 2 ) ，相对分子质量9 0 4 4 2 ，白色结晶，微有吸湿性，因常含有二 氧化氯而带有黄绿色，沸点1 7 5 c 。在低于3 7 4 c 的温度下从水溶液中可结晶出三水盐， n a c l 0 2 3 h 2 0 ，高于3 7 4 。c 时从水溶液中结晶出来的是无水盐，晶体密度2 4 6 8 c m 3 。 常温贮存条件下较为稳定，其稳定性高于次氯酸钠，低于氯酸钠，可溶于醇，在水中的 溶解度很大，各温度下的溶解度见表1 _ 2 所示。溶解时吸热，呈碱性。 表1 2亚氯酸钠在水中的溶解度 亚氯酸钠是强氧化剂，与木屑、还原剂及有机物接触时易爆炸或燃烧，对铁、铜等 金属有较强的腐蚀性。应保存在通风阴凉处( 9 ) 会发生明显的歧化反应，如式( 1 - 4 ) 。因此为避免二氧化氯分解，在贮 存时应注意避光、受热等不利条件。 2c 1 0 2 立 c 1 2 + 2 0 2 ( 1 2 ) 6c 1 0 2 + 3 h 2 0 呻5 h c l 0 3 + h c i ( 卜3 ) 2c 1 0 2 + o h 。- c 1 0 2 + c 1 0 3 + h 2 0( 1 4 ) 二氧化氯具有较强的氧化性，与很多物质都能发生剧烈反应。它的水溶液能将c 1 2 、 1 2 分别氧化为高氯酸和高碘酸，还可与空气中有异味的物质如氨、硫化物、有机物等作 用，去除异味。 亚氯酸钠是强氧化剂，在酸性条件下被激活放出二氧化氯气体，容易发生爆炸式分 解。无水亚氯酸钠加热至3 5 0 c 尚不分解，一般产品含有水分，加热至1 8 0 2 0 04 c 即分 解。三水亚氯酸钠加热至1 3 5 。c 便分解放出氧，甚至发生爆炸。中性亚氯酸钠溶液加热 至1 5 0 。c 以上时丌始分解。碱性溶液中( p h 值为1 1 8 以上) ，对光稳定，加热至1 7 5 。c 以上才分解。在弱碱性和中性条件下，对光、热不稳定，易发生分解。而在酸性溶液仅 受光照就发生爆炸性分解，其分解产物随p h 值变化而改变。 6c 1 0 2 2 c 1 0 3 + 4 c l + 3 0 2 ( p h = 8 ，4 )( 卜5 ) 1 0c i o 。! ，2 c 1 0 3 + 6 c 1 。+ 3 0 2 + 2 c | 0 4 ( p h 2 4 )( 1 6 ) 1 5 二氧化氯的氧化与消毒特性 1 5 1 二氧化氯的氧化特性”。i 二氧化氯具有很强的氧化能力，理论上氧化能力是氯的2 6 3 倍，次氯酸钠的2 0 倍， 过氧化氢的1 3 倍。 从二氧化氯的电极反应和电极电位看，式( 1 7 ) ，其氧化能力与溶液的酸碱性有关， 溶液的酸性越强，其氧化能力就越强。 c 1 0 2 + 4 h + + 5 e = c i + h 2 0( 1 7 ) e o ( v ) = 1 5 1 1 0 0 4 7 3 p h + 0 0 1 1 8i g c 1 0 2 c i 。】 在饮用水处理条件下( p h = 7 ) ： c 1 0 2 + e = c 1 0 2 e o = o9 5 v ( 1 8 ) c 1 0 2 。+ 2 h 2 0 + 4 e = c i + 4 0 h e o = o 7 8 v ( 1 9 ) ， c 1 0 2 + 2 h 2 0 + 5 e = c i + 4 0 h e o = 1 7 3 v ( 1 一1 0 ) 贵州走学硕士论丈 稳定性亚氟酸钠溶液在食品保鲜上的应用研究 由此可见，二氧化氯具有很高的氧化电位，即氧化能力很强，可以与多种无机离子 和有机物发生氧化还原反应，使一些异昧物质或有毒物质迅速氧化转变成其他物质，这 就是二氧化氯可以消毒除臭的原理。据此，二氧化氯可以用于工业废水处理饮用水的消 毒、宾馆餐厅的消毒除臭等方面。 ( 1 ) 二氧化氯与无机物反应二氧化氯可以将溶解在水中的还原态铁、锰氧化， 对去除铁和锰很有效，同时对于硫化物、氰化物和亚硝酸盐也有一定的氧化去除效果， 但一般不与氨氮类物质发生反应。反应式如下： c 1 0 2 + 5 f e ( h c 0 3 ) 2 + 3 h 2 0 - 5 f e ( o h ) 3 + 1 0 c 0 2 + h + + c 1 ( 1 11 ) 2 c 1 0 2 + 5 m n 2 + + 6 h 2 0 + 5 m n 0 2 + 1 2 h + + 2 c 1 。 ( 1 1 2 ) 8 c 1 0 2 + 5 s 2 + 4 h 2 0 呻卜 5 s 0 4 2 。+ 8 h + + 8 c l -( 1 一1 3 ) 2 c 1 0 2 + 2 c n 。2 c 0 2 + n 2 + 2 c 1 ( 1 1 4 ) 从反应式( 1 1 3 ) 发现，在p h 5 9 范围内，二氧化氯能将硫化氢很快氧化，其最终产 物只有硫酸盐，而般氧化剂的最终产物除硫酸盐外还有元素硫，这表明二氧化氯的氧 化能力很强且不产生硫等有害物质。 ( 2 ) 二氧化氯与有机物反应二氧化氯对氨基苯酚、吡咯、苯胺及其n ，n 取代 衍生物、硝基苯酚具有很强的氧化能力，而且氧化过程很少产生有害的氯化有机化合物。 根据资料表明，二氧化氯对酚的氧化能力较强。在二氧化氯量大于酚时，酚迅速被 氧化成l ，4 一苯醌、马来酸、乙二酸等。