第6章 发酵.ppt

1 第6章 食品发酵和半干半湿食品 教学目的和要求 了解发酵技术在食品加工中的应用 掌握发酵加工保藏的基本原理及发酵类型 熟悉影响食品发酵的因素及控制措施 熟悉半干半湿食品的特点 熟悉栅栏因子与食品半干半湿保藏的主要技术途径 掌握栅栏技术保藏半干半湿食品的基本原理 2 教学内容 讲课学时 4h 食品发酵原理食品发酵保藏技术栅栏技术保藏半干半湿食品 3 第1节食品发酵原理 发酵的概念发酵的类型及机理发酵用微生物的种类发酵加工保藏原理 4 发酵是行之有效的 经典的食品加工保藏方法 发酵原指缺氧条件下糖类的分解 食品为人类提供营养要素 同时也是微生物生长的天然培养基 随着科学技术的发展 发酵的定义得到进一步的发展和充实 凡借助微生物在有氧和无氧条件下的生命活动都称为发酵 5 食品发酵既可作为一种食品的生产方法 也是一种食品的重要保藏技术 在预防食品腐败变质的同时 还能改善食品原有的营养和风味 相对于罐藏 干藏和冻藏等食品保藏方法 是一种相对较弱的保藏方法 通常需要与冷藏 杀菌等方式结合 才能有效提高发酵产品的货架寿命 6 一 发酵的概念 发酵 一词最早由 发泡 而来 指轻度发泡或沸腾状态 发泡是果汁或麦芽汁中的糖由于无氧代谢产生气体造成的 是糖类物质分解为酒精和二氧化碳的过程 法国科学家巴斯德证实酒精发酵是由酵母菌引起的 进一步明确了发酵现象是由微生物引起的 7 在生物化学中 发酵是指酵母的无氧呼吸过程 是缺氧条件下糖类的分解过程 通常将乳酸菌在缺氧条件下将乳糖转化成乳酸的过程 酵母菌在厌氧条件下将糖类转化为乙醇和CO2的过程及醋酸杆菌在有氧条件下将酒精转化成醋酸的过程都认为是发酵作用 8 从食品工业角度来看 发酵可进一步被理解为有氧或缺氧条件下糖类或近似糖类物质的分解 泛指食品原料在微生物的作用下转化为新型食品的过程 统称为 发酵食品 发酵不仅是指微生物对糖类的作用 还包括微生物和酶对蛋白质 糖 脂肪等营养物质的作用 有些食品 如酒 醋 的发酵是以碳水化合物的分解作用为主 有些食品 如酱油 的发酵则主要是以蛋白质的分解作用为主 9 酿造 是指利用发酵作用将农产品原料制成食品的过程 酿造产品可分为酒精饮料和醋 酱 酱油等调味食品两大类 工业发酵 工业生产上笼统地把一切依靠微生物的生命活动而实现的工业生产均称为 发酵 泛指借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身 直接代谢产物和次级代谢产物的过程 现代发酵工程不仅应用于发酵食品的生产 而且还可以生产胰岛素 抗生素等多种医疗保健药物 以及氨基酸 酶制剂等产品 10 食品中微生物作用的类型 蛋白质分解 脂肪分解 碳水化合物分解 微生物 小分子代谢产物 产生腐臭味 黄色杆菌属 变形杆菌属 芽孢杆菌属 梭状杆菌属 假单胞菌属 毛霉 油脂酸败 产生酸败味和鱼腥味 假单胞菌属 无色杆菌属 芽孢杆菌属 霉菌 增加人们对食品的兴趣 或阻止腐败菌和致病菌生长代谢的物质延长保存时间 乳酸菌类 棒状杆菌 气杆菌 部分酵母 根霉 毛霉 二 发酵的类型及机理 11 1 食品中微生物作用的类型 1 蛋白质分解蛋白质分解菌分泌蛋白酶分解食品中的蛋白质及含氮物质 生成蛋白胨 多肽 氨基酸等多种代谢产物 构成了各种发酵食品的风味 蛋白质小分子代谢产物含量超过一定的限度 使食品组织发生软化 表面产生黏液物 呈现苦味和腐臭味 蛋白质 变形杆菌等 胺 NH3 腐败 12 2 脂肪分解脂肪分解菌分泌脂肪酶把脂肪 磷脂 固醇等物质降解成脂肪酸 甘油 醛 酮类化合物等 使油脂酸败 产生油脂酸败味和鱼腥味等异味 脂肪 产碱杆菌 脂肪酸 醛类等 酸败变质 脂肪降解也有好的一面 在腐乳 肉制品生产中 部分降解形成香味 13 3 碳水化合物分解 发酵碳水化合物分解菌分泌各类碳水化合物酶 如淀粉酶 纤维素酶 半纤维素酶等 将糖类及其衍生物降解成各类糊精 低聚糖 二糖 单糖 酒精 酸和二氧化碳等 碳水化合物分解菌的发酵作用可以形成一些风味物质 增强了人们对这类食品的嗜好性 某些代谢产物如酒精和酸等还能阻碍腐败菌和致病菌的生长代谢 从而延长了食品的保藏时间 14 2 碳水化合物发酵类型 碳水化合物的部分氧化是最常见的发酵过程 作用于碳水化合物的微生物种类繁多 能对不同物质或对基本相同的物质进行不同的发酵 这要取决于微生物本身的代谢特点和发酵条件 根据微生物对碳水化合物发酵产生的产物可以将糖类发酵分成酒精发酵 乳酸发酵 醋酸发酵和丁酸发酵等一些比较常见和重要的发酵类型 15 糖类在酵母菌的作用下转化为乙醇的过程 糖 酵母 酒精 CO2在酒精工业 酿酒工业和食品工业中大量应用 葡萄酒 果酒 啤酒等是酒精发酵制成的产品 面包风味和质构的形成是利用了酵母的发酵作用 酿醋过程中醋酸发酵是在酒精发酵基础上进行的 蔬菜腌制过程中也存在着酒精发酵 酒精产量为0 5 0 7 对蔬菜腌制起到了增香的作用 1 酒精发酵 16 糖类在乳酸菌的作用下产生成乳酸的过程 糖 乳酸菌 乳酸发酵产物中只有乳酸的称为同型乳酸发酵 发酵产物中除乳酸外 还有乙醇 乙酸等其他产物的称为异型乳酸发酵 乳酸发酵生成的乳酸不仅能降低产品的pH值 有利于食品的保藏 而且对产品风味的形成也起到一定的作用 被广泛地应用于泡菜 酸菜 酸乳 乳酪等的生产 2 乳酸发酵 17 醋酸菌将酒精氧化为醋酸的过程 酒精 醋酸菌 O2 醋酸 H2O参与醋酸发酵的微生物主要是细菌 统称为醋酸细菌 醋酸发酵在食醋风味的形成中起主要作用 但在酒类生产及果蔬罐头制品中出现醋酸发酵 则说明产品有变质现象产生 蔬菜腌制过程中也会产生少量的醋酸 是形成产品风味的一种物质 3 醋酸发酵 18 乳酸和糖类在酪酸菌的作用下产生丁酸的过程 乳酸或糖 酪酸梭状芽孢杆菌 丁酸 副产物丁酸无防腐作用 会给腌制品带来不良风味 是不期望出现的发酵类型 丁酸菌在缺氧条件和低酸度条件下生长旺盛 在食品腌制初期以及高温条件下比较容易发生丁酸发酵 调节温度是控制丁酸发酵的重要手段 4 丁酸发酵 19 大肠杆菌和产气杆菌是常见的产气微生物 糖 大肠杆菌等 CO2 H2无防腐作用 常导致食品腐败和变质 5 产气发酵 20 酵母菌类 细菌类 霉菌类 三 发酵用微生物的种类 21 食品生产中常用的是葡萄酒酵母和啤酒酵母 酵母菌是单细胞的真菌 能利用葡萄糖 果糖和甘露糖 生成酒精和甘油 蔗糖 乳糖 棉子糖等能被一些酵母全部或者部分发酵 有些也能利用半乳糖 一般不能利用戊糖 不发酵淀粉 纤维素等多糖 1 酵母菌类 22 兼性厌氧 有氧条件下 将可发酵性糖类通过有氧呼吸作用彻底氧化为CO2和H2O 释放大量能量供细胞生长 无氧条件下 使可发酵性糖类通过发酵作用生成酒精和CO2 释放较少能量供细胞生长 最适生长温度25 发酵最适温度5 25 23 食品生产中利用主要有根霉 毛霉和曲霉 在酿造发酵食品中的用途十分广泛 如腐乳 豆豉 酱油 酱和酒等产品都是在霉菌的参与下生产出来的 在发酵工业中广泛用来生产酒精 柠檬酸 赤霉素和淀粉酶等产品 2 霉菌类 24 根霉 淀粉酶活性很强 是酿造工业中常用的糖化菌 在食品发酵工业中使用的根霉主要有黑根霉 华根霉和米根霉 米根霉的淀粉酶活力很强 在我国的酒药和酒曲中经常看到 华根霉的淀粉酶液化能力很强 耐高温 能产生酒精 芳香酶类 乳酸等 多出现在我国的酒药和酒曲中 黑根霉是目前发酵工业上常使用的微生物菌种 根霉能生产延胡索酸 乳酸等有机酸 还能产生芳香性的酯类物质 25 曲霉 黑曲霉 米曲霉和红曲霉等 是食品工业和发酵工业的重要菌种 用于制酱 也是酿酒 制醋曲的主要菌种 现代工业利用曲霉生产各种酶制剂 淀粉酶 蛋白酶 果胶酶等 有机酸 柠檬酸 葡萄糖酸 五倍子酸等 黑曲霉具有多种活性强大的酶系 如淀粉酶 糖化酶 耐酸性蛋白酶 果胶酶 葡萄糖氧化酶 纤维素酶等 广泛用于酿造调味品的生产中 米曲霉能产生淀粉酶 蛋白酶 果胶酶等 广泛用于酿造调味品的生产中 26 毛霉 能产生蛋白酶 因而具有分解大豆的能力 中国在制作豆腐乳 豆豉时即利用毛霉分解蛋白质产生鲜味 常用的有鲁氏毛霉 常用于腐乳 和总状毛霉 在我国四川的豆豉中使用 某些毛霉还具有较强的糖化力 能糖化淀粉 中国酒药中的毛霉就属此类 毛霉还可用于酒精和有机酸工业原料的糖化和发酵过程 27 用于发酵食品中的主要有醋酸菌和乳酸菌等 广泛应用于酿酒 酿醋 酱制品发酵等生产中 醋酸菌属于不生芽孢 革兰氏阴性 好气性菌 醋酸杆菌 将乙醇氧化成醋酸 亦能氧化葡萄糖生成少量的葡萄糖酸 并可继续将醋酸氧化为二氧化碳和水 用于酿醋的醋酸菌种大多属于醋酸杆菌属 葡萄糖氧化杆菌 将葡萄糖氧化为葡萄糖酸 亦能氧化乙醇生成少量醋酸 但不能将醋酸氧化为二氧化碳和水 3 细菌类 28 乳酸菌 使可发酵碳水化合物 主要为葡萄糖 产生大量乳酸 广泛应用于乳制品 肉制品 蔬菜制品 软饮料等食品的生产中 在食品中应用比较多的乳酸菌有链球菌 乳杆菌和明串珠菌等属 29 四 发酵加工保藏原理 食品发酵加工保藏的原理就是创造有利条件 促进产乙醇和产酸微生物的生长繁殖和新陈代谢活动 抑制腐败菌和致病菌的生长繁殖 从而延长了发酵食品的保质期 提高了食品的贮藏性 有利菌一旦能大批生长 在它们所产生的酒精和酸的影响下 原来有可能被腐败菌所利用的食物成分将被发酵菌所利用 有利菌的产物如酸和酒精等对有害菌有抑制作用 从而使得有害菌生长不能进行 而保持食品不腐败 30 包括乳酸发酵和醋酸发酵两大类 乳酸发酵主要用于发酵乳制品和果蔬腌渍品的生产上 微生物将乳糖发酵转化成乳酸 从而降低了制品的pH值 较低的pH值能够抑制有害微生物的生长繁殖 从而提高了食品的贮藏性 醋酸发酵主要用于食醋及果醋等发酵食品生产 醋酸杆菌作用于食品原料后生成乙酸 一定浓度的乙酸可以抑制腐败微生物的生长和代谢活动 因而起到了防腐的作用 1 发酵产酸 31 食品原料经酵母菌的发酵作用后 产生一定浓度的乙醇乙醇除了具有调节和改善风味的作用外 还可以起到抑制其他一些有害微生物的作用 2 发酵产乙醇 32 促使产乙醇或产酸的发酵菌将碳水化合物及其衍生物转化成乙醇 酸和二氧化碳 当乙醇和酸浓度足够高时 就会抑制许多分解蛋白质和脂类的微生物 防止食品变质 当发酵菌大量生长时 就成为原料体系中的优势菌 会大量利用原料体系中的蛋白质和脂类等物质 竞争消费食品中的营养成分 而使腐败菌和致病菌的生长和代谢活动受到抑制 3 抑制其他腐败微生物的生长 33 第2节食品发酵保藏技术 影响食品发酵的因素及控制发酵对食品品质的影响典型食品发酵工艺及特点 34 一 影响食品发酵的因素及控制 食品发酵的类型众多 参与发酵的微生物种群搭配不同 对发酵过程的环境条件进行优化控制 是提高发酵效率的关键之一 控制食品发酵过程的主要因素包括酸度 酒精含量 菌种 温度 氧的供给量和加盐量等 这些因素决定发酵食品在后期贮藏过程中可能繁殖的微生物种类 若不加以控制 就会导致食品腐败变质 35 控制酸度可以控制发酵作用 高酸度时 高浓度的氢离子可以降低细菌菌体表面原生质膜外与输送溶质通过原生质膜相关的蛋白质和催化导致合成被膜组分反应的酶的活性 从而影响了菌体对营养物的吸收 高浓度的氢离子还会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 含酸食品具有一定的防腐能力 霉菌会将酸消耗掉 1 酸度 36 酒精具有脱水作用 可使微生物菌体蛋白质脱水而变性 乙醇还可以溶解菌体表面的脂质 起到一定的机械除菌作用 防腐能力取决于酒精含量 按体积分数计12 15 就能抑制微生物的生长 含量达到20 以上就足以防止腐败变质 一般酒精发酵饮料含酒精9 13 需巴氏杀菌 2 乙醇含量 37 3 菌种 当一种特定的微生物大量存在并繁殖时 通常就在其周围环境中占支配优势并抑制其他种类微生物的繁殖 发酵食品生产中 加入大量纯培养的预期菌种 酵种 抑制杂菌生长 促使发酵过程向着预定的方向进行 生产葡萄酒 啤酒 醋 面包 酸乳等产品时都使用专门培养的菌种进行接种发酵 38 4 温度 霉菌适宜生长繁殖的温度为37 酵母菌适宜生长和发酵的温度为28 33 醋酸杆菌的适宜生长和发酵温度为33 41 可以通过调节温度来控制发酵食品中不同类型的发酵作用 食醋酿造过程中 发酵初始阶段主要是霉菌生长 产生淀粉酶 蛋白酶将淀粉和蛋白质分解为单糖 小肽和氨基酸等小分子物质 为酵母菌生长提供了碳源 氮源及生长因子 39 在酒精发酵阶段 适宜的温度能促使酵母菌大量繁殖 形成大量的乙醇 高浓度的乙醇抑制大多数微生物的生长 在醋酸发酵阶段 发酵温度提高 有利于醋酸杆菌的生长 将乙醇进一步氧化成醋酸 在发酵过程中可以通过调节温度来控制不同时期适宜菌种的生长繁殖 40 包心菜腌制发酵过程中 有肠膜状明串珠菌 黄瓜发酵乳杆菌和短乳杆菌3种主要菌种参与 将包心菜汁液中的糖转化为醋酸 乳酸及酒精等 肠膜状明串珠菌适宜生长和发酵的温度为21 黄瓜发酵乳杆菌和短乳杆菌能耐受较高的温度 如果发酵初期温度超过21 乳杆菌类极易生长 使得肠膜状明串珠菌的生长受到抑制 就不可能产生由肠膜状明串珠菌代谢生成的醋酸 乙醇和其他预期的产物 从而影响产品风味 所以 包心菜腌制初期发酵温度应控制低一些 到了发酵后期温度可适当升高 41 凡是能从葡萄糖或乳糖的发酵过程中产生乳酸菌的细菌统称为乳酸菌 肠膜状明串珠菌产生醋酸以及一些乳酸 酒精和CO2 肠膜状明串珠菌是制药工业上生产右旋糖酐 即代血浆 的重要菌种 但也是制糖工业的一种害菌 常使糖汁发粘稠而无法加工 霉菌成熟香肠通常低于22 42 5 氧的供给量 霉菌 完全需氧菌酵母 兼性厌氧菌 氧气充足时繁殖超过发酵 缺氧时进行酒精发酵醋酸菌 需氧菌乳酸菌 兼性厌氧菌 在缺氧条件下才能将糖转化为乳酸肉毒杆菌 专性厌氧菌 43 6 食盐用量 一般腐败菌在2 5 以上食盐浓度就不能生长 蔬菜腌制品中常见的乳酸菌能忍受10 18 的食盐溶液 加盐将有助于促进乳酸菌的生长繁殖 发酵肉制品中食盐的添加量通常为2 5 3 0 因为大多数蛋白质分解菌和脂肪分解菌不能忍受2 5 以上的食盐浓度 通过控制腌制时食盐溶液的浓度以达到防腐和控制发酵的目的 44 二 发酵对食品品质的影响 食品的发酵过程是在比较温和的条件下进行的复杂的生物化学反应过程 发酵食品的品质主要取决于多种微生物的协同作用 微生物主要来自于曲种和环境 包括霉菌 酵母菌 细菌等 各种微生物共栖生长 产生单一菌种所不能比拟的作用 赋予醅料复杂而完整的酶系 具有较强的糖化 液化和蛋白分解能力 在发酵过程中 发酵时间长 酶促反应深入而完善 代谢产物丰富多彩 产品风味醇厚 45 1 改变食品的风味和香气 传统酿造过程是多种微生物将原料中的淀粉 蛋白质和脂类等大分子物质转化为产品的各种小分子风味物质 酱油的风味物质可分为醇类 酯类 酸类 醛类及缩醛类 酚类 呋喃酮类和含硫化合物等 食醋中除含有主要成分醋酸外 还含有糖分 氨基酸 酯 醛 醇 酚 酮类等化学成分 各种代谢产物相互作用形成各种风味物质 据分析酱油含有300多种风味物质 46 发酵食品的芳香气味主要来自于一些挥发性物质 如胺类 脂肪酸 醛 醇 酯和酮类 以及发酵和成熟过程中这些物质相互作用的产物 还有一些发酵食品的芳香物质是在发酵操作后的一些加工中产生的 比如腌腊肉制品在烟熏过程中产生了特征香味 47 2 提高营养价值 发酵过程中微生物降解碳水化合物和蛋白质以生成可供细胞利用的小分子类物质 提高食品的可消化性 脂类作为微生物生长的碳源和能源 也可以合成一些酸类 醇类 酚类等风味物质 发酵过程 微生物还会产生维生素从而提高产品的营养价值 大豆发酵后 去除了大豆的苦涩 豆腥味和一些有害物质 提高了蛋白质 矿物质的利用率 并产生了相当多的VB2 VB12等多种具有生理活性的成分 48 3 改变质构 原料中蛋白质和碳水化合物的变化会使发酵食品质构变软 在发酵香肠生产中 加入小片球菌能明显改变产品的组织特性 提高产品的硬度和咀嚼性 弹性 内聚性 胶粘性和回复率等 利用质构仪和扫描电子显微镜观察毛霉发酵豆腐的质构和微观结构 发现发酵豆腐的硬度和黏性增大 内聚性和弹性减小 微观结构较均匀致密 49 三 典型食品发酵工艺及特点 在食品工业中 利用产酸和产乙醇的微生物可以生产出许多食品 如果蔬腌制品 发酵乳制品 酒类及种类繁多的调味品等 乳酸发酵类食品 发酵乳制品和果蔬腌制品 酒精发酵类食品 面包和酒类等食品 醇酸混合发酵类食品 食醋 可可和酱油等 50 1 乳酸发酵类食品 发酵乳制品 乳酸菌进行同型乳酸发酵 将乳糖变成乳酸 发酵产物中乳酸占85 98 凝固型酸奶工艺流程 原料乳 预处理 标准化 配料 预热 均质 灭菌 冷却 加发酵剂 装瓶 发酵 冷却 后熟常用的发酵剂为保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的混合菌种 比例通常为1 1 发酵室的温度保持在41 44 发酵时间一般为3 5h 达到凝固状态即可终止发酵 51 发酵好的瓶装凝固酸乳应立即放入4 5 的冷库中 迅速抑制乳酸菌的生长 以免继续发酵而造成酸度过高 在冷藏期间 酸乳的酸度仍会有所上升 同时风味成分双乙酰的含量也会增加 发酵凝固后 必须在4 左右贮藏24h再出售 称为后熟 一般最长冷藏期为1周 52 2 酒精发酵类食品 酒类是典型的酒精发酵产品 黄酒 啤酒和果酒属于酿造酒 白酒是一种蒸馏酒 干红葡萄酒生产工艺流程 红葡萄分选 破碎除梗 葡萄浆 前发酵 压榨 成分调整 后发酵 添桶和换桶 新干红葡萄酒 陈酿 第二次换桶 均衡调配 澄清处理 包装灭菌 干红葡萄酒前发酵 主要目的是进行酒精发酵 浸提色素物质和芳香物质 要求严格控制好发酵温度 发酵时间及发酵浆的浓度 53 红葡萄酒酿造的理想温度为26 30 酒母必须在葡萄醪加二氧化硫4 8h后添加 以免游离二氧化硫影响酒母作用 酒母用量为量3 由于葡萄汁在发酵前不进行灭菌处理 为了消除细菌和野生酵母对发酵的干扰 在发酵前添加一定量的SO2 SO2具有杀菌 澄清 增酸 溶解 抗氧化和改善口味等作用 54 后发酵 新酒在后发酵过程中 进行缓慢的氧化还原作用 并促使醇酸酯化 乙醇和水的缔合排列使酒的口味变得柔和 风味更趋完善 后发酵的原酒应避免与空气接触 工艺上常称为隔氧发酵 后发酵的隔氧措施一般在容器上安装水封 前发酵的原酒中含有糖类物质 氨基酸等营养成分 易感染杂菌 影响酒的质量 搞好卫生是后发酵的重要管理内容 55 陈酿 新酿的葡萄酒在贮存期间会发生一系列的物理 化学及生物化学的变化 从而使酒的质量得到改善 称为酒的老熟或陈酿 在贮存期间 葡萄酒中的成分发生氧化还原作用 酯化作用等 形成一些芳香物质 蛋白质 单宁 果胶质 酒石等沉淀析出 从而改善了酒的风味 表现出酒的澄清透明和口味醇正的特征 陈酿过程一般需要6 10个月 或更长的时间 56 橡木桶是酿造某些特产名酒或高档红葡萄酒必不可少的特殊容器 贮酒温度一般以8 18 为佳 不宜超过20 红葡萄酒由于酒精含量较高 具有非挥发性酸 单宁和色素物质含量也较多 色较深 适合较长时间陈酿 一般陈酿期为2 4年 57 3 醇酸混合发酵类食品 在生产过程中一般都进行两段发酵 酒精发酵生成乙醇 乳酸发酵产生乳酸 醋酸发酵生成醋酸 酸具有抑菌的作用 产物中的酸 醇及酸和醇发生酯化反应形成的酯决定了产品的风味 58 可可豆表面的黏性物质就是通过发酵去除的 可可豆堆积在发酵箱中 最初发酵时酵母发酵 将果浆中的糖降解产生乙醇并同时升高发酵室的温度 然后乳酸菌成为厌氧条件下的主要优势菌 产酸并进一步提高温度 果浆的破坏导致表皮破损从而使氧气进入 醋酸菌将乙醇氧化成醋酸 此时发酵室温度将上升到50 以上 并导致酵母菌停止生长 热和乳酸的混合效果使可可豆失去生命 然后进行干燥 烘烤 形成了特征性的巧克力香味 59 酱油生产时 首先是霉菌产生蛋白酶 淀粉酶和转化酶作用于大豆并产生第二次发酵阶段需要的底物 发酵混合物随后转移到盐水中 进一步发酵 此时温度逐步上升 pH值降低到5左右 接着鲁氏酵母进行酒精发酵 最终体系温度将回到15 左右 整个体系经过6个月到3年的成熟 将形成酱油特定的风味 60 食醋是用粮食等淀粉质为原料 经微生物制曲 糖化 酒精发酵 醋酸发酵等阶段酿制而成的一种酸性调味品 主要成分除醋酸 3 5 外 还含有各种氨基酸 有机酸 糖类 维生素 醇和酯等营养成分及风味成分 具有独特的色 香 味 61 思考题 1 糖类部分氧化发酵的类型有哪些 2 影响食品发酵的因素有哪些 3 发酵保藏的原理是什么 62 第3节栅栏技术保藏半干半湿食品 半干半湿食品的特点半干半湿食品的加工方式栅栏技术保藏半干半湿食品原理栅栏技术在半干半湿食品保藏中的应用 63 控制食品中的水分含量及水分活度是食品加工和保藏中的重要环节 对于大部分半干半湿食品 水分活度的控制对于产品质量和稳定性非常重要 其他一些微生物控制因素如pH值 温度等对于食品品质的影响也不容忽视 在食品加工中 通常采取多种方法来控制影响食品品质的因素 64 一 半干半湿食品的特点 半干半湿食品是指水分含量在10 40 Aw大多数处于0 70 0 85之间 不需要冷藏的食品 也称为半干食品 中湿食品或中间水分食品 部分脱水 可溶性固形物的浓度较高 一般在15 35 食品中含有足够的处于溶解状态的溶质 高浓度的溶质产生了高渗透压 可以有一定的保藏性 65 水分活度0 7 0 85 能抑制细菌 普通霉菌和酵母的生长而不致于短期内腐败变质 如在低温下保存时间会增长 但对于一些曲霉菌和耐渗透压酵母则不足以阻止生长 在适宜条件下 甚至在常温下能贮藏3 8个月 口感柔软 可调各种味道 可保持原料原有的质地和组织结构 风味强 食用前不需复水 食用方便 易涂抹 66 产品举例 浓缩物 浓缩果汁 果酱 发酵食品 豆酱 香肠 火腿 盐渍食品 榨菜 蜜饯 蜂蜜 柿饼 面包 蛋糕 67 二 半干半湿食品的加工方式 浓缩脱水超滤脱水轻微蒸发干燥发酵腌制 68 如果食品原料天然就含有丰富的低水分活度的保湿剂 通常采用部分干燥的工艺 这类产品的水分活度范围是0 6 0 8 如 干燥水果 葡萄干 杏 苹果和无花果 和槭树 枫树 糖浆 1 部分干燥 69 2 渗透法干燥 将固体原料完全浸润于低水分活度的保湿剂中 由于渗透压的差异 水分被从食品中渗透至溶液中 同时 保湿剂 盐和糖 在食品中扩散开来 这一过程通常远慢于水分渗透的速度 糖和甘油是降低水分活度的两种重要辅料 现在正在寻觅能取代糖和甘油的无味辅料 如具有明显持水性的蛋白质衍生物和糊精 70 3 干燥浸渍 将经过脱水的固体原料在含有保湿剂的具有目标水分活度的溶液中浸泡 虽然这一工艺比其他的方法更加耗能 但该工艺可以生产出更优品质的产品 该工艺被广泛应用于美国陆军和美国国家航空和宇宙航行局采用的中间水分食品的生产中 71 4 混合法 将各种食物成分 包括湿润剂等混合挤压在一起 通过挤压 加热 烘烤来达到某一要求的水分活度 这种工艺耗时耗能少 同时对于不同的客户要求有很高的适应性 它可以应用于传统的中间水分食品如果胶产品 果酱 甜点 72 三 栅栏技术与半干半湿食品的保藏原理 栅栏技术 又称联合保存 联合技术或屏障技术 是根据食品内不同保藏因子 栅栏因子 的协同作用或交互效应使食品的微生物达到稳定性的食品防腐保鲜技术 73 栅栏技术1976年由德国Kulmbach肉类研究中心的Leistner和Roble首先提出 Leistner把食品防腐的方法或原理归结为 高温处理 低温冷藏 降低水分活度 酸化 氧化还原电势 防腐剂 竞争性菌群及辐照等几种因子的作用 这些因子单独或相互作用形成特殊的防止食品腐败变质的栅栏 决定着食品微生物的稳定性 抑制引起食品氧化变质的酶类的活性 即栅栏效应 74 温和热处理 防腐剂 低温 烟熏 pH 竞争性微生物 栅栏技术 AW 75 1 栅栏因子 食品防腐上最常用的栅栏因子主要有 温度 pH值 水分活度 氧化还原值 压力 辐照 竞争性菌群 防腐剂以及微波杀菌 高压电场脉冲等物理杀菌 不同的栅栏因子有效针对微生物细胞的不同目标 如针对细胞膜 DNA 酶系统 pH值 Aw 这些栅栏因子的交互效应不仅能保证食品的微生物稳定性 还与食品的质量密切相关 76 2 栅栏效应 食品中各栅栏因子具有协同作用性 两个或两个以上因子相互作用强于这些因子单独作用累加 各栅栏因子形成特有的防止食品腐败变质的栅栏 决定着食品的微生物稳定性 理论栅栏效应模式 即假设食品中共含有几个同等强度的栅栏因子 微生物每越过一个栅栏 数量就会减少 最终使残留的微生物未能越过最后一个栅栏 77 实际栅栏效应模式 起主要作用的栅栏因子是水分活度 食盐含量和防腐剂 这些栅栏因子强度较大 使微生物无法逾越 初始菌数低的HE模式 如无菌生产包装的鲜肉 这种模式只需少数几个栅栏因子便可有效抑菌防菌 初始菌数高的HE模式 必须增强现有因子的强度或增加新的栅栏因子 才能达到抑菌作用 经加热而杀菌不完全的HE模式 细菌芽孢未受到致死性损害 但已失活 只需较少作用强度较低的栅栏因子 就能抑制其生长 78 3 栅栏技术的保藏原理 在食品防腐保藏中的一个重点就是控制微生物的内平衡 内平衡是微生物维持一个稳定平衡内部环境的固有趋势 具有防腐功能的栅栏因子扰乱了一个或更多的内平衡机制 因而阻止了微生物的繁殖 导致其失去活性甚至死亡 采用多种保藏技术相互结合进行综合保藏 在食品保藏中设置多种微生物生长或食品腐败变质的阻碍因子 即栅栏因子 79 采用单独一种因子控制微生物需要很大得加工强度 而应用多种因子的条件比单一因子要温和得多 这种保藏技术称为栅栏技术 栅栏作用不仅与栅栏因子种类 强度有关 而且受其作用次序影响 两个或两个以上因子的作用强于这些因子单独作用的累加 某种栅栏因子的组合应用还可大大降低另一种栅栏因子的使用强度或不采用另一种栅栏因子而达到同样的保存作用 80 各种栅栏因子的加工强度下降 可以提高食品的品质 从降低水分活度方面采用添加食盐 甘油等强烈结合水的物质的方法 从化学保藏手段出发 可以添加防腐剂如苯甲酸钠 山梨酸钾和一些天然防腐物质等 可以结合烟熏 降低pH值等方法 可以根据发酵保藏原理进行抑菌 可以结合冷藏或加热杀菌热处理等方法 81 通常情况下 半干半湿食品的水分活度在0 70以上 尚不足以控制食品内酶