食品变质腐败的抑制

1、 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制 食品保藏基本原理第二章第二章 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制 食品保藏基本原理v问题一问题一食品保藏的基本原理是什么？v问题二问题二如何利用温度、水分活度、pH值等条件抑制食品的变质？v问题三问题三什么是栅栏技术，在食品保藏中有何作用？第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制概述概述 v造成食品败坏的原因很复杂，往往是生物的，化学的，物理的等多种因素综合作用的结果。v在诸多因素中，起主导作用的首先是有害微生物，其次是酶促生化反应以及非酶的化学反应。v因此，食品腐败变质的控制

2、就是采取不同的方法或方法组合，杀灭或抑制微生物生长繁殖，钝化酶的活性，延缓化学反应，达到延长食品货架期的目的。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制食品保藏的基本原理食品保藏的基本原理v制生制生 停止食品中一切生命活动和生化反应，杀灭微生物，破坏酶的活性。（无生机原理）v抑生抑生 抑制微生物和食品的生命活动及生化反应，延缓食品的腐败变质； （假死原理）v促生促生 促进生物体的生命活动，借助有益菌的发酵作用防止食品腐败变质。（不完全生机原理） 维持生物体最低的生命活动。（生机原理） 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制假死原理/生机原理无生机原理假死原理概述概述基于保藏

3、原理的基本手段基于保藏原理的基本手段v抑制微生物活动的保藏方法 冷冻、干制、腌制、防腐剂v利用发酵原理的保藏方法 发酵、腌制v运用无菌原理的保藏方法 加热、罐藏、辐射保藏、无菌包装v维持食品最低生命活动的保藏法 冷藏、气调保鲜不完全生机原理第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制1.温度对食品变质腐败的抑制作用温度对食品变质腐败的抑制作用v1.1. 温度与微生物的关系温度与微生物的关系1.1.1高温对微生物的杀灭作用（1）微生物的耐热性细菌种类最低生长温度/最适生长温度/最高生长温度/嗜热菌中温性菌低温性菌嗜冷菌30 405 155510550 7030 452530121570 9

4、045 5530351525产芽孢菌非芽孢菌芽孢营养细胞嗜热菌芽孢厌氧菌芽孢需氧菌芽孢耐热程度：第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制1.1.1 高温对微生物的杀灭作用高温对微生物的杀灭作用v(2)微生物高温死亡的原因微生物高温死亡的原因 加热使微生物细胞内蛋白质凝固而死亡; 加热对微生物有致毒作用; 加热使微生物体内脂类物质的性质发生变化。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制（3）影响微生物耐热性的因素影响微生物耐热性的因素va.微生物本身的特性微生物本身的特性 污染的种类、污染的数量、生理状态与所处的环境 。vb.食品成分食品成分 酸度 、水分活度、脂肪、盐、糖、

5、蛋白质、植物杀菌素。vc.热处理条件 温度、时间第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制（3）影响微生物耐热性的因素影响微生物耐热性的因素va.微生物本身的特性微生物本身的特性 污染的种类：各种微生物的耐热性各有不同。 嗜热菌芽孢的耐热性最强 污染的数量： 初始活菌数越多，全部杀灭所需的时间就越长。 生理状态与所处的环境 稳定生长期的营养细胞对数生长期的营养细胞 成熟的芽孢未成熟的芽孢 较高温度下培养的微生物耐热性较强第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制b.食品成分的因素食品成分的因素 酸度：pH值偏离中性的程度越大，耐热性越低；高酸性 3.7 酸性中酸性 低酸性4.5

6、5.0pH 3.7高酸性 酸性5.0中酸性 低酸性低酸性酸性4.5 pH值对杀菌效果的影响第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制b.食品成分的因素食品成分的因素pH对食品中芽孢菌耐热性的影响第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制酸度pH值食品种类常见腐败菌杀菌要求低酸性 5.0虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆嗜热菌、嗜温厌氧菌、嗜温兼性厌氧菌高温杀菌105121中酸性 4.55.0 蔬菜肉类混合制品、汤类、面条、无花果酸性3.74.5 荔枝、龙眼、樱桃、苹果、枇杷、草莓、番茄酱、各类果汁非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌沸水或100以下介质中杀菌高酸性5%）则

7、对微生物的抵抗力有削弱作用。v糖：糖的浓度越高，越难以杀死食品中的微生物。 注意： 高浓度糖液对微生物有抑制作用。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制b.食品成分的因素食品成分的因素v蛋白质：食品介质中有蛋白质存在时，对微生物有保护作用。 v植物杀菌素：有些植物的汁液以及它们分泌的挥发性物质对微生物有抑制或杀灭作用 。 如辣椒、大蒜、洋葱、芹菜、芥末、花椒等 。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制c.热处理条件v温度、时间温度、时间 微生物的致死时间随杀菌温度的提高而成指数关系缩短。 温度 蛋白质凝固速度 微生物的耐热性第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的

8、抑制（4）微生物的耐热性的表示方法微生物的耐热性的表示方法v不同的微生物对热的耐受能力不一样，但高温对微生物数量减少的影响存在一个相似的可预测的变化模型，这就是微生物的耐热特性曲线。并由此派生出相关的耐热特性参数。 a.热力致死速率曲线 D值、TRT值b.热力致死时间曲线 TDT值、Z值、F值c.仿热力致死时间曲线第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制a.加热时间与微生物致死率的关系v 在某一热处理温度下，单位时间内，微生物被杀灭的比例是在某一热处理温度下，单位时间内，微生物被杀灭的比例是恒定的恒定的 。kNddN/式中：N 残存微生物的浓度（单位容积的数量） 热处理时间 k 反应

9、速率常数对上式积分，设=0时，某种微生物残存数量为N0，则：)lg(lg10NNm微生物热致死反应的一级反应动力学方程第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制a.加热时间与微生物致死率的关系 热力致死速率曲线v方程：方程： D（lgN0lgN）vD值：值：指数递减时间指数递减时间(decimal reduction time) 在一定的环境和热力致死温度条件下，杀灭某种微生物90%的菌数所需要的时间。)lg(lg10NNmDm1Dm1Dm1(min)4D101100102103104105热力致死速率曲线DND2D3D第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制讨论：讨论：vD

10、值反映微生物的抗热能力；值反映微生物的抗热能力；vD值的大小取决于直线的斜率，与原始菌数无关；值的大小取决于直线的斜率，与原始菌数无关；vD值与加热温度、菌种及环境的性质有关；值与加热温度、菌种及环境的性质有关；vD值的计算：值的计算：NNDlglg0 表达： Dt D110 = 5 表示：在110条件下，杀灭90%的某种微生物需要5分钟。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制部分食品中常见腐败菌的部分食品中常见腐败菌的D值值第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制若原始菌数为104，由热力致死速率曲线方程： D（lgN0lgN）可知：第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品

11、变质腐败的抑制 TRT值， 时间属性，与初始菌数无关。热力指数递减时间热力指数递减时间vTRT值值(Thermal Reduction Time)： 在某一加热温度下，使某种微生物的数量减少到10-n时所需要的时间。 TRTnD（lg10n lg100）nDTRT6 = 10 表示： 在某一致死温度下，原始菌数减少到百万分之一，需要10分钟。 菌数减少到10-n表示残存菌数出现的概率。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制105110115120101102100t（）热力致死时间曲线热力致死时间曲线(min)vTDT值：值： (Thermal Death Time) 在某一恒定温

12、度下，将某种微生物活菌全部杀死所需要的最短加热时间。v方程方程： t0tZ（lg lg ）Z其中： 和 分别代表 t 和t0温度下的TDT值。 TDT值，时间属性，与初始菌数有关。热力致死时间b.加热温度与微生物致死率的关系加热温度与微生物致死率的关系 热力致死时间曲线第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制b.加热温度与微生物致死率的关系加热温度与微生物致死率的关系 热力致死时间曲线v性质性质Z值表示微生物耐热性的强弱；不同的微生物有不同的Z值，同一种微生物只有在相同的环境条件下才有相同的Z值； Z值值(耐热性常数)：热力致死时间降低一个对数循环，致死温度升高的度数。t（）1051

13、10115120101102100Z热力致死时间曲线热力致死时间曲线(min)用Z值可以估算任意温度下的致死时间。v方程方程Z值，温度属性，与微生物种类及环境条件有关。t0tZ（lg lg ）第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制b.加热温度与微生物致死率的关系加热温度与微生物致死率的关系 热力致死时间曲线v TDT曲线与环境条件有关，与微生物数量有关，与微生曲线与环境条件有关，与微生物数量有关，与微生物的种类有关。物的种类有关。v TDT曲线可用以比较不同的温度曲线可用以比较不同的温度- -时间组合的杀菌强度。时间组合的杀菌强度。v例例：在在121条件下，条件下，用用1 min恰

14、好将某食品中的某种菌恰好将某食品中的某种菌全部杀灭；现改用全部杀灭；现改用110、10 min处理，问能否达到原定处理，问能否达到原定的杀菌目标的杀菌目标？ 设 Z=10 ， 由 10（t0t）/Z 得=1010(110-121)/10=0.79min 1min 说明未能全部杀灭细菌。110下达到杀菌目标的时间？第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制b.加热温度与微生物致死率的关系加热温度与微生物致死率的关系 热力致死时间曲线v 由由 t0tZ（lg lg ）Ztt)(010v 当当 t0121（取标准温度）（取标准温度）FZtF)121(10F值是标准温度下的TDT值,也称杀菌效

15、率值。t（）105110115120101102100Z热力致死时间曲线热力致死时间曲线(min)第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制关于关于F值的讨论值的讨论表达： ，当t0=121, Z=10时，可直接以F0表示。ZtFF值：在一定的标准致死温度条件下，杀灭一定浓度的某种微生物所需要的加热时间。当Z值相同时，F值越大者耐热性越强。F值表示杀菌强度，随微生物和食品的种类不同而异，一般必须通过试验测定。对于低酸性食品，一般取 t0=121， Z=10对于 酸性食品， 一般取 t0=100， Z=8第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制关于关于TDTTDT值与值与TRT

16、TRT值的讨论值的讨论v TDT值只能在和试验时的原始菌条件相一致时才适用；值只能在和试验时的原始菌条件相一致时才适用； v TRT值可作为确定杀菌工艺条件的依据；值可作为确定杀菌工艺条件的依据； TRTnnD 当n时，TRTnTDT， v TRT值解决了杀菌终点问题。值解决了杀菌终点问题。 在实际的杀菌操作中，若n足够大，则残存菌数就足够小，可以把达到某种可接受的安全“杀菌程度”定为杀菌终点。 例：12D 美国要求最低肉毒杆菌致死温时； 对P.A.3679的杀菌强度则要求达到5D即可。F0=nD121 n的确定与原始菌数有关 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制c. D值、值、

17、Z值和值和F值三者之间的关系值三者之间的关系 仿热力致死时间曲线v由于TDT值与初始活菌数有关，应用起来不方便， v以D值取代TDT值，得到以下方程：t1t2Z（lg D2 lgD1）102101105110115120t（）100DZ仿热力致死时间曲线仿热力致死时间曲线(min)ZQZ10lg110值的关系为：与度系数由此可导出微生物的温第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制c. D值、值、Z值和值和F值之间的关系值之间的关系 D与与Z的关系的关系： lg（ D2 / D1 ）（）（t1- t2）/Z （1） F与与Z的关系的关系： F 10（t-121）/Z （2） F.D.Z

18、之间的关系之间的关系：当n时，TRTn， n D，则： F n D 10（t-121）/Z （3）第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制小结：小结： 微生物耐热特性的表示方法v热力致死速率曲线 D（lgN0lgN） ， TRTn = n Dv热力致死时间曲线 t0tZ（lg lg ） F10（121t）/Zv仿热力致死时间曲线 t1t2Z（lg D2 lgD1）v D值、值、Z值和值和F值之间的关系值之间的关系 F n D 10（t-121）/Z 重要参数：D值TDT值Z值F值TRT值第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制1.1.2.低温对微生物的抑制作用低温对微生物的

19、抑制作用 （1）低温和微生物的关系低温和微生物的关系 嗜冷菌 嗜温菌 嗜热菌都有一定的正常生长繁殖的温度范围。当T最低 T T最适时 ，微生物活力下降 ；当T T最低时，新陈代谢减弱，呈休眠状态；当T T最低时，生命活动停止，出现死亡。 v微生物的耐冷性 球菌类G杆菌； 酵母菌、霉菌细菌第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制（2）微生物低温损伤的原因微生物低温损伤的原因温度下降酶的活性减弱；破坏了各种生化反应的协调一致性；冰晶体改变了细胞内外的性状；冰晶体对微生物细胞的机械损伤。微生物活力下降或死亡第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制（3）影响微生物低温损伤的因素影响

20、微生物低温损伤的因素va.温度vb.降温速度vc.水分存在的状态vd.过冷状态ve.外部条件vf.贮藏期vg.交替冻结和解冻第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制（3）影响微生物低温损伤的因素影响微生物低温损伤的因素产毒菌腐败菌1-生长迅速区段2-某些菌缓慢生长区段3-停止生长区段4-缓慢死亡，但很少全死区段食品缓慢腐败区va.温度温度 温度越低，微生物的活动能力也越低。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制注意：注意： v低温可起到抑制微生物生长和促使部分微生物死亡的作用。但在低温下，其死亡速度比在高温下要缓慢得多。 v一般认为，低温只是阻止微生物繁殖，不能彻底杀死微

21、生物，一旦温度升高，微生物的繁殖也逐渐恢复。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制（3）影响微生物低温损伤的因素影响微生物低温损伤的因素vb.降温速度降温速度 冻结前，降温越迅速，微生物的死亡率越高； 冻结点以下，缓冻将导致剩余微生物的大量死亡，而速冻对微生物的致死效果较差。vc.水分存在的状态水分存在的状态 结合水分含量高，微生物在低温下的稳定性相应提高；第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制（3）影响微生物低温损伤的因素影响微生物低温损伤的因素vd.过冷状态过冷状态 急速冷却时，水分有可能迅速转为过冷状态而避免结晶。对微生物有保护作用。ve.外部条件外部条件 高水分

22、、低pH值、紫外线等可促进微生物低温损伤，糖、盐、蛋白质等介质对微生物有保护作用。 时间/d 活菌数/% -8时神灵杆菌细胞的死亡情况 1 过冷介质 2 冰冻介质第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制（3）影响微生物低温损伤的因素影响微生物低温损伤的因素vf.贮藏期 微生物的数量随低温贮藏期的延长而减少。vg.交替冻结和解冻 可加速微生物的损伤或死亡。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制1.2. 温度与酶的关系温度与酶的关系1.2.1.高温对高温对酶的钝化作用及酶的热变性酶的钝化作用及酶的热变性v 最适温度最适温度v 随着温度的升高，酶催化反应加速；同时，温度的升高，

23、酶受热变性而失活，导致反应速度减慢。v 综合两个方面的结果,得到最适温度区。 大多数酶在3040范围内显示最大活性。 酶催化反应速率和酶失活速度与温度的关系均可以用温度系数表示。温度酶活力曲线第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制1.2. 温度与酶的关系温度与酶的关系1.2.1.高温对高温对酶的钝化作用及酶的热变性酶的钝化作用及酶的热变性 酶的热稳定性酶的热稳定性 可以用酶的热失活曲线及相应的D值、Z值、F值来描述酶的耐热性。例：已知过氧化物酶热失活温度系数 Q102.5 由 得：Z26过氧化物酶的热失活时间曲线1.过氧化物酶2.细菌芽孢Z酶酶Z菌菌ZQ10lg110第二章第二章

24、食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制讨论讨论v高温对酶活的损害程度低于细菌芽孢。v采用高温短时杀菌时，酶的钝化将成为首要的问题。v酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标。 （如：乳碱性磷酸酶、植物过氧化物酶）过氧化物酶的热失活时间曲线1.过氧化物酶2.细菌芽孢第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制影响酶热稳定性的因素影响酶热稳定性的因素va. 酶的种类酶的种类 酶的分子愈大和结构愈复杂，它对高温就愈敏感。vb. 温度温度 当温度超过40后，酶将迅速失活； 当温度超过最适温度后，酶催化反应速率急剧降低。 温度对酶稳定性的影响温度对酶催化反应速度的影响 lg k T-1K-1酶受热破

25、坏的最低温度点第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制酶的热失活反应酶的热失活反应 甜玉米中的过氧化物酶在88下 的失活曲线残余活力残余活力（对数值对数值）加热时间加热时间/sCA段代表酶的热不稳定部分的失活 BD段代表酶的热稳定部分的失活 酶活力的再生与酶的热稳定部分难以钝化有关。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制影响酶热稳定性的因素影响酶热稳定性的因素vc. 加热速率加热速率 加热速率愈快，热处理后酶活力再生的愈多。 vd. pH值值 大多数酶的最适pH值在4.58范围内，超出这一范围，酶的热稳定性降低。食品食品pH值值Z值值失活条件失活条件茄子茄子5.0311.

26、8117.2，加热，加热6s 樱桃樱桃3.466.877.2，加热加热6s 不同来源的氧化酶的耐热性第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制影响酶热稳定性的因素影响酶热稳定性的因素ve. 水分含量水分含量 食品水分含量愈低，其中的酶对热的耐性愈高 。vf. 食品成分食品成分 蛋白质、脂肪、碳水化合物等都可能会影响酶的耐热性 。温度/游离油酸/mg1.水分23%2.水分17%3.水分10%脂酶在不同温度下的热失活与水分之关系第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制1.2.2低温对酶活性的抑制作用低温对酶活性的抑制作用v在一定范围内，酶活性随温度的下降而降低 低温下，酶作用的效

27、果因原料而异； 食品中酶活性的温度系数大约为23。 注意：低温可抑制酶的活性，但不能使其钝化；酶的浓度效果可能导致催化反应速度加快。解冻时,酶活可能会骤然增强。温度/反应速度温度对酶活性的影响第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制小结：温度对酶活性的影响小结：温度对酶活性的影响 v高温对酶活性的影响高温对酶活性的影响 当温度高于酶的最适温度范围时，升温可使酶失活； 酶的耐热性可以用酶热失活曲线及相应的D值、Z值、F值来描述。且 Z酶酶Z菌菌。 影响酶热稳定性的因素： 酶的种类、温度、加热速率、pH值、水分含量、食品成分v低温对酶活性的影响低温对酶活性的影响 在一定温度范围内，酶活性

28、随温度的下降而降低 ； 一般的冷藏和冻藏不能完全抑制酶的活性。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制1.3.温度与其他变质因素的关系温度与其他变质因素的关系v 低温对反应速度的影响低温对反应速度的影响 温度降低，反应物质分子的碰撞速度减缓，反应速度受到抑制。v 低温对呼吸作用的影响低温对呼吸作用的影响 温度降低，果蔬呼吸作用减弱，可延长保藏期。v 低温下的水分蒸发作用低温下的水分蒸发作用 温度越低，冷藏果蔬的蒸腾量越小。温度系数越高，低温保藏的效果就越显著。浓度效果与温度效果呈负相关；对某些食品会产生低温冷害。1.3.1.低温对变质因素的抑制作用应考虑低温冷害问题应考虑低温冷害问题

29、P42第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制1.3.2.高温对食品品质的影响高温对食品品质的影响v色泽风味变化色泽风味变化 脂肪氧化、美拉德反应v营养素变化营养素变化 氨基酸损失、维生素（VC、VB1、VD、泛酸）的损失。v其他变化其他变化 蛋白质变性、淀粉糊化、蔬菜和水果软化。 破坏食品中的嫌忌成分，如禽类蛋白中的抗生物素蛋白、豆科植物中的胰蛋白酶抑制素。 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制2.水分活度对食品变质腐败的抑制作用水分活度对食品变质腐败的抑制作用v食品的腐败变质与食品中水分含量具有一定的关系。食品的腐败变质与食品中水分含量具有一定的关系。v但仅仅依据食

30、品中的水分含量还不足以预言食品的但仅仅依据食品中的水分含量还不足以预言食品的稳定性。稳定性。 v如：如： 花生油 0.6（干基含水量）时可变质 ，淀粉 20 （干基含水量）不易变质 。 鲜肉与咸肉、鲜菜与咸菜的水分含量相差不多，保藏效果差别很大。 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制2.水分活度对食品变质腐败的抑制作用水分活度对食品变质腐败的抑制作用v 微生物生长繁殖只能利用游离水；v 生化反应需要的是游离水；v 水与食品的非水成分之间结合的强度不同，以水分含量作为衡量腐败变质的指标是不可靠的。食品中的水分结合水结合水游离水游离水物理化学结合水物理化学结合水化学结合水化学结合水表

31、面湿润水表面湿润水毛细管水毛细管水第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制v2.1.1.水分活度水分活度（Aw） 食品在密闭容器内测得的蒸汽压(p)与同温下测得的纯水蒸汽压(p0)之比。描述为： Aw在数值上等于食品所处环境的平衡相对湿度。 结合水的蒸汽压远低于游离水的蒸汽压； 食品中结合水的含量越高，水分活度就越低。2.1有关水分活度的基本概念有关水分活度的基本概念0ppAWAw值的范围在01之间。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制Aw值随T的升高成正比例升高，且含水量越低，温度对Aw的影响越大。v2.1.1.水分活度水分活度（Aw） 温度与Aw的关系：2.1有关水

32、分活度的基本概念有关水分活度的基本概念RHdAdTW)(ln1T： 热力学温度，R： 气体常数，H：食品含水量下的等量吸 收热（可以用纯水的汽 化潜热表示）。(Clausius-Clapeyron方程) （温度范围：240）)1(lnTRHkAW详见教材P23第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制2.1.2水分吸湿等温线水分吸湿等温线v 在恒定温度下，食品水分含量与其水分活度之间的关系由水分吸附等温线反映。 区：结合水（00.25）； 区：多层水（ 0.25 0.8 ） A单分子层结合水， B多分子层结合水； 区：游离态水（0.80.99）。 区域、 的水仅占生鲜食品总含水量的5左

33、右，而区域占95左右。AB水分含量（g水/g干物质）AW0.20.50.81.00 水分吸附等温线水分吸附等温线000011)(ppcmccmppmpTEB方程计算：单层结合的水量用详见教材P24第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制部分食品的水分活度值 Aw食 品0.98鲜肉、鲜鱼、鲜奶、鲜奶油、新鲜果蔬、果汁0.980.93蒸煮肠类、蒸煮火腿、部分加工奶酪、浓缩奶、面包0.930.85干香肠、发酵香肠、牛肉干、生腌火腿、切达干酪、甜炼乳0.850.60甜点、干果、果酱、果冻、咸鱼、某些干酪0.60方便面、糖果和巧克力制品、饼干、休闲食品、干制蔬菜第二章第二章 食品变质腐败的抑制

34、食品变质腐败的抑制 2.2.水分活度与微生物的关系 2.2.1.微生物生长与水分活度微生物类群微生物类群最低最低A Aw w范围范围微生物种类微生物种类最低最低A Aw w值值大多数细菌大多数细菌大多数酵母菌大多数酵母菌大多数霉菌大多数霉菌0.990.99 0.900.900.940.94 0.880.880.940.94 0.730.73嗜盐性细菌嗜盐性细菌嗜干霉菌嗜干霉菌耐高渗酵母耐高渗酵母0.750.750.650.650.600.60 降低水分活度，使食品的Aw值低于微生物生长所需最低水分活度极限值时，微生物的生长繁殖就会受到抑制。 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制

35、2.2.1.微生物生长与水分活度水分活度与微生物增殖率的关系水分活度与微生物增殖率的关系1. 30 金黄色葡萄球菌2. 30纽波特沙门氏菌3. 30 梅氏弧菌 微生物的生长发育在不同水分活度下存在明显差异。 不同微生物对水分活度变化的敏感性有差异。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制 2.2.2.微生物的耐热性与水分活度v实验结果表明：实验结果表明： 降低水分活度，可以抑制微生物的生长繁殖，同时也使微生物的耐热性增加（AW为0.20.4之间最高) 。注意：干制过程虽是加热过程，但是它并不能代替杀菌。脱水食品并非无菌。水分活度水分活度/A/Aw w 细菌芽孢在110的D值与水分活度

36、的关系1.肉毒梭菌E型2.嗜热脂肪芽孢杆菌lgD/min 营养成分、pH、氧气分压、二氧化碳浓度、温度和抑制物等环境因素愈不利于生长，微生物生长的最低AW值愈高。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制 2.2.3.细菌芽孢及其毒素与水分活度v微生物在不同的生长阶段，所需的水分活度阈值也不一样。 芽孢梭菌发芽生长的最低Aw为0.96，而要形成芽孢的Aw在0.98以上。 黄曲霉菌生长最低Aw为0.780.80，而产黄曲霉毒素最低Aw为0.830.87。 v产毒菌的产毒量一般随水分活度的降低而减少。 食品中的产毒菌在干制前如果没有产生毒素，干制后也不会产毒；如果在干制前已经产毒，干制过程

37、将很难破坏这些毒素。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制 2.3. 水分活度与酶的关系水分活度与酶的关系v每一种酶都存在一个最小水分活度；v水分活度在中等偏上范围内增加，酶活性增加，减小Aw 则会抑制酶的活性；v当食品中水分不足以形成单分子吸附层时，酶活受到完全的抑制；参见P26图215 25下脂酶活性与Aw之关系第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制 2.3. 水分活度与酶的关系水分活度与酶的关系v 水分活度对磨碎大麦芽和水分活度对磨碎大麦芽和2卵磷脂混合物中卵磷脂卵磷脂混合物中卵磷脂的酶催化水解速率的影响的酶催化水解速率的影响 注意：注意： 干制食品中的酶并没有完

38、全失活，仅靠减小AW值来抑制酶对干制品品质的影响并不十分有效。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制 2.4. 水分活度与其他变质因素的关系水分活度与其他变质因素的关系v水分活度与氧化作用的关系水分活度与氧化作用的关系 水分活度低于单分子层水分时，脂质极易遭受氧化酸败； 水分活度增加到0.300.50时，脂肪自动氧化速率减小； 水分活度为0.75时，脂肪氧化速度逐渐加快； 当水分活度大于0.80后，氧化速度将有所下降。参见P26图217 37下猪肉的脂质氧化与Aw的关系第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制 2.4. 水分活度与其他变质因素的关系水分活度与其他变质因素的

39、关系v水分活度与非酶褐变水分活度与非酶褐变（Maillard反应反应）的关系的关系 Aw 0.9 时，反应速度减小； 0.6 Aw0.9 时，反应速度存在峰值； Aw= 0 或 Aw = 1 时，非酶褐变停止。 非酶褐变速度与水分活度的关系非酶褐变速度与水分活度的关系第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制 2.4. 水分活度与其他变质因素的关系水分活度与其他变质因素的关系v降低水分活度可以延缓降低水分活度可以延缓 维生素的降解 淀粉的老化 蛋白质的变性 色素的分解 芳香物质的变化第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制小结小结v 水分活度与微生物水分活度与微生物 AW 水

40、溶液浓度 渗透压细胞质壁分离、蛋白质失水变性；v 水分活度与酶的活性水分活度与酶的活性 AW 底物难以移动到酶的活动中心 酶活性v 水分活度与其他变质因素水分活度与其他变质因素 AW 游离水 化学反应速度v降低水分活度的方法降低水分活度的方法: : 去除水分(干制) 提高渗透压（腌制、糖制、浓缩等） 控制水分状态（速冻）第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制3 .pH对食品变质腐败的抑制作用对食品变质腐败的抑制作用v 3.1. pH与微生物的关系 微生物细胞膜带有一定的电荷，环境的H浓度改变可导致细胞膜上电荷性质的改变，从而影响其新陈代谢的正常进行。 当pH偏离中性范围，微生物酶系

41、统的催化能力减弱或消失。 强酸强碱均可引起微生物的蛋白质和核酸水解。适宜的pH值微生物迅速生长繁殖偏离生长的pH值生长繁殖受到抑制 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制3 .pH对食品变质腐败的抑制作用对食品变质腐败的抑制作用v 大多数细菌（尤其是病原菌）易在中性或微碱性环境中生长繁殖；v 霉菌、酵母菌一般能在酸性环境中生长繁殖。微生物生长发育程度与pH的关系教材P27表2-7第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制3 .2. pH与酶的关系与酶的关系v在某一狭窄的pH范围内，酶表现出最大活性。 酶的最适pH值v酶在等电点附近的pH条件下热稳定性最高。pH酶活力曲线pH

42、酶活力完全稳定区8911127654310可逆失活区立即失活区01246最适pH第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制部分食品的典型pH值pH范围食 品 pHpH范围食 品pH低酸pH7.0-5.5鲜奶红肉火腿蔬菜罐头禽肉鱼类虾类黄油马铃薯大米面包6.3-6.55.4-6.25.9-6.15.4-6.45.6-6.46.6-6.86.8-7.06.1-6.45.6-6.26.0-6.75.3-5.8中酸pH5.5-4.5发酵蔬菜乡村奶酪香蕉青豆3.9-5.14.54.5-5.24.6-5.5酸pH4.5-3.7 蛋黄酱蕃茄3.0-4.14.0高酸pH3.7泡菜罐头柠檬类水果苹果3.

43、5-3.93.0-3.52.9-3.3第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制4.电离辐射对食品变质腐败的抑制作用电离辐射对食品变质腐败的抑制作用4.1. 基本概念基本概念v辐射辐射 指以电磁波形式传递能量的一种方式。v辐射类型辐射类型 低频辐射线 （ 1018Hz ）微波、红外线紫外线、X射线、射线第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制4.1. 基本概念基本概念v放射性同位素放射性同位素原子中质子数相同而中子数不同的元素叫同位素，原子核不稳定的同位素叫放射性同位素。v放射性衰变放射性衰变放射性同位素自发地从不稳定的元素变成稳定同位素的转变过程。不稳定的原子核自发转变的过

44、程伴随着射线的放出。大多数同位素放射出的射线有：、x射线。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制4.1. 基本概念基本概念v辐射的计量单位辐射的计量单位 放射线能量 1个电子在真空中通过1V电位差所需要的能量为1电子伏特 （eV） 。 1eV=1.610-19J 吸收剂量 表示单位质量被辐照物质吸收的辐射能量。 戈瑞（Gy ) 、拉德（rad ) 1Gy=100 rad =1J/kg第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制4.1. 基本概念基本概念v辐射的计量单位辐射的计量单位 放射线能量 1个电子在真空中通过1V电位差所

45、需要的能量为1电子伏特 （eV） 。 1eV=1.610-19J 吸收剂量 表示单位质量被辐照物质吸收的辐射能量。 剂量单位：戈瑞（Gy ) 、拉德（rad ) 1千克被照射物吸收电离辐射的能量为1焦耳时称为1Gy。 1Gy=100 rad =1J/kg第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制4.2. 电离辐射与微生物的关系电离辐射与微生物的关系4.2.1.电离辐射的杀菌作用电离辐射的杀菌作用v辐射对微生物的直接作用过程微生物被照射分子的离子化DNA损伤代谢异常细胞组织死亡v辐射对微生物的间接作用过程 被激活的水分子或电离的游离基与微生物体内的活性物质相互作用，而使细胞生理机能受到影

46、响。直接击中学说弥散学说第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制4.2.1电离辐射的杀菌作用电离辐射的杀菌作用v微生物的抗辐射能力可以用Dm值表示。即：使活菌数减少90所需的辐射剂量。辐照下肉毒杆菌的致死曲线Dm=4第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制4.2.2. 影响辐射杀菌的因素影响辐射杀菌的因素v使用同一种辐射源，在相同的辐射剂量下，影响辐射杀菌效果的因素有：va.微生物的种类与菌龄微生物的种类与菌龄vb.最初污染菌数最初污染菌数vc.介质的组成介质的组成vd.氧气氧气ve.食品的物理状态食品的物理状态第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制4.2.2.

47、 影响辐射杀菌的因素影响辐射杀菌的因素v使用同一种辐射源，在相同的辐射剂量下，影响辐射杀菌效果的因素有：va.微生物的种类与菌龄微生物的种类与菌龄 不同的微生物对辐射的敏感性差异很大。（与微生物的耐热性相似，但也有例外P30。） 缓慢生长期的抗辐射能力最强，对数生长期的抗辐射能力最弱。vb.最初污染菌数最初污染菌数 污染菌数越多，辐射杀菌效果越差。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制4.2.2. 影响辐射杀菌的因素影响辐射杀菌的因素但是，一般含水量高的食品不宜直接采用辐射杀菌。vc.介质的组成介质的组成 富含蛋白质的介质能增强微生物的抗辐射性； 在含水量高的介质中，微生物对辐射更

48、敏感。vd.氧气氧气 氧的存在增强了杀菌效果，也增加了氧化作用，应加以综合考虑。ve.食品的物理状态食品的物理状态 在接近常温范围内，温度对杀菌效果影响不大；在冻结状态下，微生物抗辐射能力增强。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制4.3电离辐射与酶的关系电离辐射与酶的关系v辐射破坏了蛋白质的构象，可导致酶丧失活性。v酶的耐辐射性 酶活性降低90的辐射 剂量值的变化称为酶分 解单位用DE表示。 酶存在的环境对辐照效应有保护作用。 使酶完全失活的剂量可能产生不安全因素。酶的辐射失活曲线第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制4.3电离辐射与酶的关系电离辐射与酶的关系v影响酶

49、的抗辐射性的因素： 酶的种类、浓度与纯度、水分活度、温度、pH、氧气等。影响因素变化酶的辐射敏感性水分活度温度氧气酶的浓度酶的纯度环境条件越复杂，酶的辐射敏感性越差。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制5.其他因素对食品变质腐败的抑制作用其他因素对食品变质腐败的抑制作用v高压、渗透压、烟熏、气体成分、发高压、渗透压、烟熏、气体成分、发酵、包装等均有抑制食品腐败变质的酵、包装等均有抑制食品腐败变质的作用。作用。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制5.其他因素对食品变质腐败的抑制作用其他因素对食品变质腐败的抑制作用v5.1.高压高压 以1001000Mpa的高压作用于食

50、品： 微生物的生理活动遭到破坏，甚至发生不可逆变化而致死。 蛋白质变性，酶的内部分子结构和活性部位上的构象均发生变化，导致酶的失活。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制5.其他因素对食品变质腐败的抑制作用其他因素对食品变质腐败的抑制作用5.2.渗透压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v溶液浓度越高，渗透压越大。溶液浓度越高，渗透压越大。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制5.其他因素对食品变质腐败的抑制作用其他因素对食品变质腐败的抑制作用5.2.渗透压渗透压v渗透压与微生物的关系等渗溶液：外内；外内， 微生物生长最适宜的环境低渗溶液：外内；

51、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，导致细胞质壁分离第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制5.其他因素对食品变质腐败的抑制作用其他因素对食品变质腐败的抑制作用5.3.烟熏烟熏 食品的烟熏是在腌制的基础上，利用木材不完全燃烧时产生的烟气熏制食品的方法。v熏烟的主要化学成分：v其中：酚、醛、有机酸、醇、羰基化合物、烃等。酚、醛、有机酸类化合物具有较强的杀菌作用。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制5.其他因素对食品变质腐败的抑制作用其他因素对食品变质腐败的抑制作用5.4.气体成分气体成分v正常情况下的空气成分：v调节气体成分：（如降低

52、O2和增加CO2浓度） 降低呼吸强度，延缓果蔬的后熟； 减少营养成分的损失； 减轻果蔬的生理病害； 抑制好氧菌的生长繁殖； 防止老鼠和昆虫的危害。 氮78.08%、氧20.96%、二氧化碳0.03%、其他气体1第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制5.其他因素对食品变质腐败的抑制作用其他因素对食品变质腐败的抑制作用5.5.发酵发酵v利用益生菌的乳酸发酵、酒精发酵、醋酸发酵作用；v发酵产物可降低pH值，抑制有害微生物生长。5.6.包装包装v与环境隔绝，防止生物学因素引起的食品变质。v隔绝氧气，遮蔽光线，防止化学因素引起的食品变质。v隔湿性包装，防止物理因素引起的食品变质v防止机械损伤

53、、防伪防盗等。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制打破内平衡打破内平衡6 . 栅栏技术栅栏技术（Hurdle Technology）v没有任何一种单一的保藏措施是完美无缺的，必须采用综合保藏技术。目前保藏研究的主要理论依据是栅栏因子理论。腐败菌和病原菌腐败菌和病原菌栅栏因子栅栏因子栅栏因子保持食品品质保持食品品质抑制腐败与产毒抑制腐败与产毒第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制6 栅栏技术栅栏技术v6.1.栅栏技术的概念：栅栏技术的概念： 通过 联合控制多种阻碍微生物生长的因素，以减少食品腐败，保证食品卫生与安全性的技术措施。v6.2.栅栏因子栅栏因子 能扰乱微生物内

54、平衡机制的加工技术； 常用的栅栏因子：高温处理（F）、低温冷藏（t） 、酸化（pH）、低水分活度（Aw）、降低氧化还原电势（Eh）、添加防腐剂（Pres） 、竞争性菌群（cf）等。 此外，还有辐射、超高压处理、微波、超声波、紫外线、酶制剂、保鲜膜等。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制6.3.栅栏技术与微生物的内平衡栅栏技术与微生物的内平衡 v微生物的内平衡是微生物处于正常状态下内部环境的稳定和统一，并且具有一定的自我调节能力，只有其内环境处于稳定的状态下，微生物才能生长繁殖。v栅栏因子针对微生物细胞中的不同目标进行攻击，如细胞膜、酶系统、pH值、水分活性值、氧化还原电位等，这样

55、就可以从多个方面打破微生物的内平衡，而实现栅栏因子的交互效应。 多靶保藏技术第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制6.4.栅栏效应栅栏效应（Hurdles Effect）v把栅栏因子及其交互作用，形成微生物不能逾越的栅把栅栏因子及其交互作用，形成微生物不能逾越的栅栏之效果称为栅栏效应。栏之效果称为栅栏效应。 交互效应：多个栅栏因子协同作用的抑菌效果大于多个因子单独作用效果的累加。v栅栏效应与栅栏因子的种类、强度及作用顺序有关。栅栏效应与栅栏因子的种类、强度及作用顺序有关。v栅栏技术食品栅栏技术食品（HTF） 当栅栏因子中任何单一因素均不足以抑制腐败菌或产毒菌时，货架寿命是通过两个或

56、两个以上的栅栏因子得以延长的食品。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制v栅栏技术示意图第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制6.6.应注意的几点问题应注意的几点问题v 不一定每个栅栏因子都起作用，且作用于同一食品的栅栏因子有主次之分。v 产品中原始菌数较少时，只需少量栅栏因子（或较低强度）即可控制腐败的发生。v 对于每种食品可利用的栅栏因子有很多，应通过科学分析和经验积累，准确把握其中的关键因子。v 相同数量的栅栏因子，以同样的强度作用于不同的食品，其栅栏效应可能不一样。v 作用于食品的各栅栏因子的强度不是一成不变的。v 某些食品中栅栏因子的作用顺序是固定的。v 各栅

57、栏因子应科学合理的搭配组合，并使其强度控制在最佳的范围。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制栅栏技术内涵的扩展栅栏技术内涵的扩展v初始的栅栏技术主要是针对控制由微生物引起的食品腐败变质，然而仅仅考虑控制微生物而不顾及食品质量的保藏方法是不完善的。因此实际上栅栏因子的作用不仅局限于控制微生物引起的腐败变质，也可延伸到抑制酶的活性 、改善食品品质、延长货架期等方面。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制6.7.栅栏技术的应用栅栏技术的应用v用于食品控制用于食品控制 评估食品的稳定性 预测食品的货架寿命v用于食品设计用于食品设计 有助于设计节能型加工工艺 减少防腐剂的使用

58、改进感官品质，提高经济效益。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制栅栏技术在盐渍蔬菜加工中的应用栅栏技术在盐渍蔬菜加工中的应用v在低盐化盐渍蔬菜的加工中在低盐化盐渍蔬菜的加工中, 主要控制：主要控制： 水分活度(Aw) ：添加降水分性剂蔗糖、食盐、有机酸； pH值：属微发酵制品，添加乳酸、柠檬酸； 食盐浓度：控制在3.03.5； 温度： 巴氏杀菌（8085，812min） ，低温贮运； 防腐剂：将苯甲酸钠和山梨酸钾复配使用, 根据产品初始带菌量，尽量少添加或不添加； 气体成分：真空包装； 氧化还原电位：添加抗氧化剂、金属离子螯合剂，使用不锈钢的工器具。v对盐渍蔬菜的防腐保质发挥着重要作用。对盐渍蔬菜的防腐保质发挥着重要作用。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制栅栏技术在香肠加工中的应用栅栏技术在香肠加工中的应用v 有效控制原料肉的初始菌量, 利用栅栏技术有目的、有选择地组合以下栅栏因子： 热处理(F 值)：中心温度达70, 酸化处理(pH 值)：乳酸发酵和加入抗坏血酸 降低氧化还原电位( Eh)：真空灌装、真空包装、添加抗氧化剂 低温处理( T)：冻藏 防腐剂(Pres)：添加硝酸盐和亚硝酸盐 v 可以生产出较高Aw 值、低盐, 耐贮存并保持营养、风味和卫生质量的优质香