第2章_食品变质腐败的抑制-食品保藏基本原理

1、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食品保藏基本原理食品保藏基本原理 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制2v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T、Aw、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3概述概述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

2、的发酵作用防止食品腐败变质。 （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4糖或盐处理糖或盐处理6烟熏烟熏气调贮藏气调贮藏化学保藏化学保藏789辐射辐射1012345热处理热处理冷冻处理冷冻处理干燥干燥酸处理酸处理 (pH) (pH)发酵发酵常用保藏方法：常用保藏方法：5p食品的腐败及腐败菌食品的腐败及腐败菌l一般说来，食品原料都带有微生物。一般说来，食品原料都带有微生物。l细菌是引起食品腐败变质的主要微生物细菌是引起食品腐败变质的主要微生物l细菌中非芽孢细菌耐热性不强，巴氏杀菌即可杀死细菌中非芽孢细菌耐热性不强，巴氏杀菌即可杀死l细菌中芽孢菌耐热性强细菌中芽孢菌耐热

3、性强l酵母菌和霉菌引起的变质多发生在酸性较高的食品中，酵母菌和霉菌引起的变质多发生在酸性较高的食品中，一些酵母菌和霉菌对渗透压的耐性也较高一些酵母菌和霉菌对渗透压的耐性也较高 第一节第一节 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第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制61、高温对微生物的杀灭作用（1）微生物的耐热性细菌种类细菌种类最低生长温度最低生长温度/最适生长温度最适生长温度/最高生长温度最高生长温度/嗜热菌嗜热菌嗜温菌嗜温菌低温菌低温菌嗜冷菌嗜冷菌30 455 155 5 5105 550 7030 4525 30121570 9045 5530 351525

4、一、温度与微生物的关系一、温度与微生物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7（2）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8pH水分活度水分活度脂肪脂肪盐盐糖糖蛋白质蛋白质植物杀菌素植物杀菌素菌株和菌种菌株和菌种初始活菌数初始活菌数生理状态生理状态培养温度培养温度温度温度时间时间微生物本微生物本身的特性身的特性食品成分食品成分热处理条件热处理条件（3）影响微生物耐热性的因素影响微生物耐热性的因素第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败

5、的抑制9v菌株和菌种：菌株和菌种：各种微生物的耐热性各有不同。各种微生物的耐热性各有不同。 芽孢菌非芽孢菌、霉菌、酵母菌 芽孢菌的芽孢芽孢菌的营养细胞 嗜热菌芽孢厌氧菌芽孢需氧菌芽孢v初始活菌数：初始活菌数： 初始活菌数越多，全部杀灭所需的时间就越长v生理状态与培养温度生理状态与培养温度 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A A、微生物本身的特性、微生物本身的特性第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制10B、热处理条件热处理条件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

6、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抑制11表表 热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响温度（温度（）100105110115120125130135平酸菌芽孢全部平酸菌芽孢全部死亡所需时间死亡所需时间（分）（分）12006001967019731第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制12C、食品成分的因素食品成分的因素v酸度：酸度：pH值偏离中性的程度越大，耐热性越低值偏离中性的程度越大，耐热性越低高酸性高酸性 3.7 酸性酸性中酸性中酸性 低酸性低酸性4.55.0pH 3.7高酸性高酸性 酸性酸性5.0中酸

7、性中酸性 低酸性低酸性低酸性低酸性酸性酸性4.6 pHpH值对杀菌效果的影响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13酸度酸度pH值值食品种类食品种类常见腐败菌常见腐败菌杀菌要求杀菌要求低酸性低酸性 5.0虾、蟹、贝类、禽、虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪肉、火腿、牛肉、猪肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆羊肉、蘑菇、青豆嗜热菌、嗜嗜热菌、嗜温厌氧菌、温厌氧菌、嗜温兼性厌嗜温兼性厌氧菌氧菌高温杀菌高温杀菌105121中酸性中酸性4.65.0蔬菜肉类混合制品、蔬菜肉类混合制品、汤类、面条、无花果汤类、面条、无花果酸性酸性3.74.6荔枝、龙眼、樱桃、荔枝、龙眼、樱桃、苹果、枇杷、

8、草莓、苹果、枇杷、草莓、番茄酱、各类果汁番茄酱、各类果汁非芽孢耐酸非芽孢耐酸菌、耐酸芽菌、耐酸芽孢菌孢菌沸水或沸水或100以下介质中以下介质中杀菌杀菌高酸性高酸性 3.7菠萝、杏、葡萄、柠菠萝、杏、葡萄、柠檬、果酱、果冻、酸檬、果酱、果冻、酸泡菜、柠檬汁等泡菜、柠檬汁等酵母、霉菌酵母、霉菌食品的酸度对微生物耐热性的影响食品的酸度对微生物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14C、食品成分的因素、食品成分的因素v水分活度：水分活度：细菌芽孢在低水分活度时有更高的耐热性。细菌芽孢在低水分活度时有更高的耐热性。 杀灭肉毒杆菌在干热条件下121需120min，湿热条件下121

9、，410min即可 。食品介质食品介质致死温度致死温度/奶油奶油全乳全乳脱脂乳脱脂乳乳清乳清肉汤肉汤7369656361v脂肪：脂肪：脂肪含量高则细菌的脂肪含量高则细菌的耐热性会增强。耐热性会增强。 加热时间为10min，埃希杆菌在不同介质中的热致死温度如右表所示。 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制15C、食品成分的因素食品成分的因素v盐类：盐类：低浓度食盐（低浓度食盐（ 4%8%）则对微生物的抵抗力有削弱作用，则对微生物的抵抗力有削弱作用，食盐的浓度高于食盐的浓度高于1414时，一般细菌将无法生长时，一般细菌将无法生长 。v糖类：糖类：糖的浓度越高，越难以杀死食品中的微生物

10、。糖的浓度越高，越难以杀死食品中的微生物。 注意：注意： 高浓度糖液对微生物高浓度糖液对微生物有抑制作用。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16C、食品成分的因素食品成分的因素v蛋白质：蛋白质：食品中蛋白质含量在食品中蛋白质含量在5%左右时，对微生物有左右时，对微生物有保护作用。保护作用。 v植物杀菌素：植物杀菌素：有些植物的汁液以及它们分泌的挥发性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物质对微生物有抑制或杀灭作用 。 如番茄、辣椒、大蒜、洋葱、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17（4）微生物的耐热性的表示方

11、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。出相关的耐热特性参数。 a.热力致死速率曲线热力致死速率曲线 D值、值、TRT值值b.热力致死时间曲线热力致死时间曲线 TDT值、值、Z值、值、F值值c.仿仿热力致死时间曲线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18a.加热时间与微生物致死率的关系加热时间与

12、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。的比例是恒定的。kNddN/式中：式中：N 残存微生物的浓度残存微生物的浓度（单位容积的数量单位容积的数量） 热处理时间热处理时间 k 反应速率常数反应速率常数对上式积分，某种微生物初始活菌数为对上式积分，某种微生物初始活菌数为a a，残存数量为，残存数量为b，则：，则：)lg(lg1bam第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制19a.加热时间与微生物致死率的关系加热时间与微生物致死率的关系 热力致死速率曲线热力致死速率曲线v方程：方程： D（lgalgb）v

13、D值：值： 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(lg1bamDm1令：(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20讨论：讨论：v D值反映微生物的耐热性强弱；值反映微生物的耐热性强弱；D D值大小和细菌耐热值大小和细菌耐热性的强度成正比。性的强度成正比。v D值与热处理温度、菌种及环境的性质有关；值与热处理温度、菌种及环境的性质有关；v D值原始菌数无关；值原始菌数无关；v D值的计算：值的计算：baDlglg 表达： Dt D110 = 5：表示：在：表示：

14、在110条件下，杀灭条件下，杀灭90%的某种微生的某种微生物需要物需要5分钟。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21v例：例：110110热处理时，原始菌数为热处理时，原始菌数为1 110104 4，热处理，热处理3 3分分钟后残存的活菌数是钟后残存的活菌数是1 110102 2，求该菌，求该菌D D值。值。 即即D D110110 或或D D110110=1.5=1.5(min)5 . 1100 . 1lg100 . 1lg3lglg24batD第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制22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

15、腐败的抑制食品变质腐败的抑制23 时间属性，与时间属性，与初始菌数无关初始菌数无关TRTTRT值：热力指数递减时间值：热力指数递减时间vTRT值值(Thermal Reduction Time)： 在任何特定在任何特定热力致死热力致死T T下下，使微生物的数量下下，使微生物的数量减减少到少到10-n时所需要的时间。时所需要的时间。 TRTnD（lg10n lg100）nDTRT6 = 10 表示：表示： 在某一致死温度下，原始菌数减少到百万分之在某一致死温度下，原始菌数减少到百万分之一，需要一，需要10分钟。分钟。 菌数减少到菌数减少到10-n表示残存菌数出现的概率。表示残存菌数出现的概率。第

16、二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制24v方程：方程： t0tZ（lg lg ）105110115120101102100t（）Z热力致死时间曲线热力致死时间曲线(min)其中其中： 和和 分别代表分别代表 t 和和t0温度下的温度下的TDT值值。 时间属性，与时间属性，与初始菌数有关。初始菌数有关。TDT值值(Thermal Death Time): 在某一在某一恒定温度恒定温度下，下，将食品将食品中一定数量的某种微生物活菌中一定数量的某种微生物活菌全全部杀死部杀死所采用的杀菌温度和时间所采用的杀菌温度和时间组合。组合。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

17、 热力致死时间曲线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25b.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 热力致死时间曲线热力致死时间曲线v 性质性质Z值反映不同微生物对温度的敏感程度， Z值小对温度的敏感程度高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：热力致死时间降低一个对数：热力致死时间降低一个对数循环，致死温度升高的度数。循环，致死温度升高的度数。t0tZ（lg lg ）t（）105110115120101102100Z热力致死时间曲线热力致死时间曲线(min)v 用用Z值可以估算任意温度下的致死时间

18、。值可以估算任意温度下的致死时间。v方程方程t0, t, 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制26b.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，与微生物的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。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恰好将某食品中的某种菌全部恰好将某食品中的某种菌全部杀灭；现改用杀灭；现改用110、10 min处理，问能否达到原定

19、的杀菌目处理，问能否达到原定的杀菌目标标？ 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。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制27b.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 热力致死时间曲线热力致死时间曲线v 由由 t0tZ（lg lg ）Ztt)(010?v 当当 t0121（取标准温度时）（取标准温度时）FZtF)121(10t（）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28关于关于

20、F值的讨论值的讨论表达表达： ，当当t0=121， Z=10时，可直接以时，可直接以F0表示。表示。ZtFF值：值：在一定的在一定的标准致死温度标准致死温度条件下，杀灭条件下，杀灭一定浓度一定浓度的某的某种微生物所需要的种微生物所需要的加热时间加热时间。 当当Z值相同时值相同时，F值越大者耐热性越强。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，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。一般必须通过试验测定。对于低酸性食品，一般取对于低酸性食品，一般取 t0=121， Z=10对于酸性食品，对于酸性食品， 一般取一般取 t0=100， Z=8第

21、二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制29c. D值、值、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仿热力致死时间曲线v由于由于TDTTDT值与初始活菌数有值与初始活菌数有关，应用起来不方便，关，应用起来不方便， v以以D D值取代值取代TDTTDT值，得到以值，得到以下方程：下方程：t1t2Z（lg D2 lgD1）102101105110115120t（）100DZ仿热力致死时间曲线(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30 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

22、10（t-121）/Z （2） F.D.Z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）c. D值、值、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31小结：小结： 微生物耐热特性的表示方法微生物耐热特性的表示方法v热力致死速率曲线热力致死速率曲线 D（lgN0lgN）v热力致死时间曲线热力致死时间曲线 t0tZ（lg lg ） F10（121t）/Zv仿热力致死时间曲线仿热力致死时间曲线 t1t2Z（lg D2 lgD1） TRTn = n DD值TDT

23、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322 2、低温对微生物的抑制作用、低温对微生物的抑制作用 （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。都有一定的正常生长繁殖的温度范围。当当T T最低最低 T T T T最适最适时时 ，微生物活力下降微生物活力下降 ；当当T T T T最低最低时，新陈代谢减弱，呈休眠状态时，新陈代谢减弱，呈休眠状态；当当T T T T最低最低时，生命活动停止，出现死亡时，生命活动停止，出现死亡。 v微生物的耐冷性微生物的耐冷性 球菌类球菌类G杆菌；杆菌； 酵母菌、霉菌酵母菌、霉菌细菌细

24、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33（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温度下降酶的活性减弱酶的活性减弱；破坏了各种生化反应的协调一致性；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；原生质冰晶体改变了细胞内外的性状；原生质体浓度增加，粘度增加，影响新陈代谢体浓度增加，粘度增加，影响新陈代谢 冰晶体对微生物细胞的机械损伤。冰晶体对微生物细胞的机械损伤。微生物活力下降或死亡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34（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va.温度温度vb.降温速度降温速度vc.水分

25、存在的状态水分存在的状态vd.过冷状态过冷状态ve.外部条件外部条件vf.贮藏期贮藏期vg.交替冻结和解冻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35产毒菌腐败菌1-生长迅速区段生长迅速区段2-某些菌缓慢生长区段某些菌缓慢生长区段3-停止生长区段停止生长区段4-缓慢死亡，但很少全死区段缓慢死亡，但很少全死区段食品缓慢腐败区食品缓慢腐败区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36vb.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

26、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37vd.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。ve.外部条件外部条件 高水分、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38vf.贮藏期贮藏期 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

27、品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制39二、二、温度与酶的关系温度与酶的关系1 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；随着温度的升高，酶催化反应加速；同时，温度的升高，酶受热变性而同时，温度的升高，酶受热变性而失活，导致反应速度减慢。失活，导致反应速度减慢。v 综合两个方面的结果综合两个方面的结果, ,得到最适温得到最适温度区。度区。 大多数酶在3050范围内显示最大活性。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40v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

28、述酶的耐热性。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菌菌第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制41讨论讨论v高温对酶活的损害程度低于细高温对酶活的损害程度低于细菌芽孢。菌芽孢。v采用高温短时杀菌时，酶的钝采用高温短时杀菌时，酶的钝化将成为首要的问题。化将成为首要的问题。v酶钝化程度有时也被用做食品酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标。杀菌的测定指标。 （如如：乳碱性磷酸酶、植物过氧化物乳碱性磷酸酶、植物过氧化物酶酶）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42影响酶热稳定性的因素影响酶热稳定性的

29、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 在一定范围内，温度，酶反应的速率也随之。 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第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制43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（对数值）残余活力（对数值）加热时间加热时间/sCA段段代表酶的热不稳定代表酶的热不稳定部分的失活部分的失活 BD段段代表酶的热稳定部代表酶的热稳定部分的失活分的失活 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制44影响酶热稳定性的因素影响酶热稳定性的因素v

30、c. 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5.0311.8117.2，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45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 。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败

31、的抑制462、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在一定范围内，酶活性随温度的下降而降低 酶作用的效果因原料而异； 食品中酶活性的温度系数大约为23。 u注意：注意：u低温可抑制酶的活性，但不能使低温可抑制酶的活性，但不能使其钝化；其钝化；u酶的浓度效果可能导致催化反应酶的浓度效果可能导致催化反应速度加快。速度加快。u解冻时解冻时,酶活可能会骤然增强。酶活可能会骤然增强。温度温度/反应速度反应速度温度对酶活性的影响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47三、温度与其他变质因素的关系三、温度与其他变质因素的关系v 低

32、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，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。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；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。对某些食品会产生低温冷害。1、低温对变质因素的抑制作用低温对变质因素的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482、高温对食品品质的影响高温对食品品质的影响v

33、风味变化风味变化 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49第二节第二节 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食品中的水分食品中的水分v 微生物生长繁殖只能利用游离水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生化反应需要的是游离水v 一般脱水方法能除去的基本上是游离水一般脱水方法能除去的基本上是游离水结合水结

34、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50v1、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。一、有关水分活度的基本概念一、有关水分活度的基本概念ERHppAW0Aw值随值随T的升高成正比例升高的升高成正比例升高，含水量越低，温度对含水量越低，温度对Aw的影响越大。的影响越大。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制512、水分吸湿等温线水分吸湿等温线v 在恒定温度下，

35、食品水分含量与其水在恒定温度下，食品水分含量与其水分活度之间的关系。分活度之间的关系。 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） 。v 不同食品在相同不同食品在相同AW值下，可能有不值下，可能有不同的含水量。同的含水量。AB水分含量水分含量（g g水水/g/g干物质干物质）AW0.20.50.81.00 水分吸附等温线水分吸附等温线第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制52部分食品的水分活度值部分食品的水分活度值 Aw食食 品品0.98鲜肉、鲜鱼、鲜奶、鲜奶油、新鲜果蔬、果汁鲜肉、鲜鱼、鲜

36、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、干香肠、发酵香肠、牛肉干、生腌火腿、切达干酪、甜炼乳甜炼乳0.850.60甜点、干果、果酱、果冻、咸鱼、某些干酪甜点、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、干制方便面、糖果和巧克力制品、饼干、休闲食品、干制蔬菜蔬菜第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制53二、二、水分活度与微生物的关系水分活度与微生物的关系微生物类群微生物类群最低最低A Aw w

37、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第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制54 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制551 1、微生物生长与水分活度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 金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌2. 30纽波特沙门氏菌

38、纽波特沙门氏菌3. 30 梅氏弧菌梅氏弧菌 微生物的生长发育在微生物的生长发育在不同水分活度下存在明显不同水分活度下存在明显差异。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562 2、微生物的耐热性与水分活度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) 。注意注意：干制过程虽是加热过程，但是它并干制过程虽是加热过程，但是它并不能代替杀菌。不能代替杀菌。脱水食品并非无菌。脱水食品并非无菌。水分活度水分活度 细菌芽孢在细菌芽孢在110110的的D D值与水值与水分活度的关系分活

39、度的关系1.肉毒梭菌肉毒梭菌E型型2.嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌lgD/min 营养成分、pH、O2分压、CO2浓度、T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573 3、细菌芽孢及其毒素与水分活度细菌芽孢及其毒素与水分活度v 致病性微生物，通常产毒素致病性微生物，通常产毒素AwAw高于生长高于生长AwAw；v 产毒菌的产毒量一般随水分活度的降低而减少。产毒菌的产毒量一般随水分活度的降低而减少。v 只有水分活性下降到只有水分活性下降到0.750.75，任何致病菌都无法生长及产毒素，食品，任何致病菌都无法生长及产毒素，食

40、品的腐败变质才得以显著减慢，甚至能在较长时间内不发生变质。的腐败变质才得以显著减慢，甚至能在较长时间内不发生变质。 食品中的产毒菌在干制前如果没有产生毒素，干制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，干制过程将很后也不会产毒；如果在干制前已经产毒，干制过程将很难破坏这些毒素。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58三、三、水分活度与酶的关系水分活度与酶的关系v酶反应速率随水分活性增加而增加酶反应速率随水分活性增加而增加 面粉水分从8.8%增加到15.1%时，脂肪酶活力提高到5倍。对脂肪酶活力的抑制，水分活性应控制在0.170

41、.20。v一般来说只有干制品水分降低到一般来说只有干制品水分降低到1%以下时，酶的活性以下时，酶的活性才会完全消失。才会完全消失。v控制干制品中酶的活动，有效的办法是干燥前对物料进控制干制品中酶的活动，有效的办法是干燥前对物料进行湿热或化学钝化处理，使物料中的酶失去活性。行湿热或化学钝化处理，使物料中的酶失去活性。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制59v 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

42、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60酶的热稳定性与水分活度酶的热稳定性与水分活度v 实验表明：实验表明： 酶在较高水分活度的环境中更容易发生热失活。脂酶在不同温度下的热失活与水分之关系温度/游离油酸/mg1.水分23%2.水分17%3.水分10%第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制61四、四、 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； 水分活度大于0.75时，脂肪氧化速度逐渐加快。第二

43、章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制62v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63v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64小结小结v 水分活度与微生物水分活度与微生物 AW 水溶液浓度 渗透

44、压细胞质壁分离；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65第三节第三节 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一、一、pH与微生物的关系与微生物的关系v 微生物细胞膜带有一定的电荷，环境的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

45、谢的正常进行。膜上电荷性质的改变，从而影响其新陈代谢的正常进行。v 当当pH偏离中性范围，微生物酶系统的催化能力减弱或消失。偏离中性范围，微生物酶系统的催化能力减弱或消失。 v 强酸强碱均可引起微生物的蛋白质和核酸水解。强酸强碱均可引起微生物的蛋白质和核酸水解。适宜的适宜的pH值值微生物微生物迅速生长繁殖迅速生长繁殖偏离生长偏离生长的的pH值值生长繁殖生长繁殖受到抑制受到抑制 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制66pH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 大多数细菌大多数细菌（尤其是病原菌尤其是病原菌）易在中性或微碱性环境中生长易在中性或微碱性环境中生长繁殖；繁殖

46、；v 霉菌、酵母菌一般能在酸性环境中生长繁殖。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微生物生长发育程度与pH的关系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67部分食品的典型部分食品的典型pH值值pH范围范围食食 品品 pHpH范围范围食食 品品pH低酸低酸pH7.0-5.5pH7.0-5.5鲜奶鲜奶红肉红肉火腿火腿蔬菜罐头蔬菜罐头禽肉禽肉鱼类鱼类虾类虾类黄油黄油马铃薯马铃薯大米大米面包面包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中酸中酸pH5.

47、5-4.5pH5.5-4.5发酵蔬菜发酵蔬菜乡村奶酪乡村奶酪香蕉香蕉青豆青豆3.9-5.14.54.5-5.24.6-5.5酸酸pH4.5-3.7 pH4.5-3.7 蛋黄酱蛋黄酱蕃茄蕃茄3.0-4.14.0高酸高酸pH3.7pH3.7泡菜罐头泡菜罐头柠檬类水果柠檬类水果苹果苹果3.5-3.93.0-3.52.9-3.3第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制68二、二、 pH与酶的关系与酶的关系v在某一狭窄的在某一狭窄的pH范围内，酶表现出最大活性。范围内，酶表现出最大活性。 酶的最适pH值v酶在等电点附近的酶在等电点附近的pH条件下热稳定性最高。条件下热稳定性最高。pH酶活力曲线

48、pH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69第四节第四节 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一、一、 基本概念基本概念v辐射辐射 指能量传递的一种方式。v辐射类型辐射类型 低频辐射线 （ 1018Hz ）第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制70电磁波电磁波 Electromagnetic Wave 辐射是以电磁波的形式向外放散的。辐射是以电磁波的形式向外放散的。 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制71原子弹原子弹磁磁场场基地电台基地电台第二章

49、第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制72二、放射性同位素与辐射二、放射性同位素与辐射u一个原子具有一个带正电荷的原子核，核外围有电子云。一个原子具有一个带正电荷的原子核，核外围有电子云。 u原子核内有质子和中子原子核内有质子和中子, ,也就是其质量的组成部分。质子带正也就是其质量的组成部分。质子带正电荷电荷, ,中子不带电荷中子不带电荷. .核的直径约为核的直径约为1010-12-12cm,cm,是整个原子质量的是整个原子质量的只要所在地。整个原子只要所在地。整个原子( (包括运转的电子包括运转的电子) )的直径约为的直径约为1010-8-8cmcm。 第二章第二章 食品变质腐败的抑制

50、食品变质腐败的抑制73v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每个放射性同位素放出射线后就转变成另一个原子核，每个放射性同位素放出射线后就转变成另一个原子核，自发地从不稳定的元素变成稳定同位素的转变过程自发地从不稳定的元素变成稳定同位素的转变过程Qepnn：中子；p：质子；e：电子；：反中微子；Q：能量大多数同位素放射出的射线有：大多数同位素放射出的射线有：、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74核辐射核辐

51、射u - -射线：射线：是从原子核中射出带正电的高速是从原子核中射出带正电的高速粒子流粒子流( (带正电荷原子带正电荷原子核核) )；相对质量较大，电离能力大，穿透能力小。；相对质量较大，电离能力大，穿透能力小。 u - -射线：射线：是从原子核中射出的高速是从原子核中射出的高速电子流电子流( (或正电子流或正电子流) )；电子质；电子质量小，速度大，带电量为量小，速度大，带电量为-射线的一半，电离能力小，穿透能力射线的一半，电离能力小，穿透能力比比-射线大。射线大。 u-射线：射线：波长非常短波长非常短(1 (10.001nm)0.001nm)的电磁波束的电磁波束( (或称或称光子流光子流)

52、 )，发，发源于原子核本身。电离能力比源于原子核本身。电离能力比、-射线小，穿透能力大。射线小，穿透能力大。 u X-X-射线射线：指原子核外电子所放出的能量。电离能力小，穿透能力指原子核外电子所放出的能量。电离能力小，穿透能力很强。很强。 都具有使被辐射物质的原子或分子发生电离作用的能力和不同都具有使被辐射物质的原子或分子发生电离作用的能力和不同穿透程度的能力。穿透程度的能力。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制75v半衰期半衰期 是放射性同位素原子核数因衰变而减少到原来一半所经历的时间。 用作食品辐射加工的辐射源60Co的半衰期为5.27年，137Cs为30年。第二章第二章

53、食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制76钴和铯衰变图钴和铯衰变图6060CoCo经经- -衰变后放出两个能量不同的衰变后放出两个能量不同的- -光子最后变为光子最后变为6060NiNi； 137137CsCs经经- -衰变后放出衰变后放出- -光子最后变为光子最后变为137137BaBa第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制77v制备方法：制备方法：将自然界中存在的稳定同位素将自然界中存在的稳定同位素5959CoCo金属制成金属制成棒形、长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形棒形、长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置于反应堆活性区，经中子一定时间照射，少量状，置于反

54、应堆活性区，经中子一定时间照射，少量5959CoCo原子吸收一个中子后即生成原子吸收一个中子后即生成6060CoCo辐射源。辐射源。 v目前在商业上采用目前在商业上采用6060CoCo作为作为-射线源。射线源。 第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制78常见放射性同位素的半衰期常见放射性同位素的半衰期第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制79v辐射的计量单位辐射的计量单位 放射线能量单位电子伏特 eV：相当于个电子在真空中通过电位差为伏特的电场被加速所获得的动能。 放射性强度：衡量放射性强弱程度贝克Bq：即每秒中有一个原子核衰变为1贝克。 辐照量：描述电磁辐射在空气中的

55、电离能力SI单位：库仑 kg 1 、伦琴（R ) 吸收剂量：表示单位质量被辐照物质吸收的辐射能量SI单位：戈瑞（Gy ) 、拉德（rad )第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制80三、三、 电离辐射与微生物的关系电离辐射与微生物的关系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辐射对微生物的直接作用过程微生物被微生物被照射照射分子的离分子的离子化子化DNA损伤损伤代谢代谢异常异常细胞组织细胞组织死亡死亡v辐射对微生物的间接作用过程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响。第二章第二章

56、食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制81v微生物的抗辐射能力可以用微生物的抗辐射能力可以用Dm值表示。即：使活菌值表示。即：使活菌数减少数减少90所需的辐射剂量。所需的辐射剂量。辐照下肉毒杆菌的致死曲线第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制822、 影响辐射杀菌的因素影响辐射杀菌的因素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。） 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。v一般来说一般来说G G- - G G+ + 霉菌霉菌 酵母酵

57、母 ( (敏感度敏感度) )第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制83vc.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84四、电离辐射与酶的关系四、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。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

58、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85v影响酶的抗辐射性的因素：影响酶的抗辐射性的因素： 酶的种类、浓度与纯度、水分活度、温度、pH、氧气等。影响因素影响因素变化变化酶的辐射敏感性酶的辐射敏感性水分活度水分活度温度温度氧气氧气酶的浓度酶的浓度酶的纯度酶的纯度环境条件越复杂，酶的辐射敏感性越差。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86五、电离辐射与其他变质因素的关系五、电离辐射与其他变质因素的关系1 1、电离辐射的化学效应、电离

59、辐射的化学效应v直接作用直接作用（初级辐射初级辐射） 辐射作用主要是由射线与基质直接碰撞，使之形成离子、激发态分子或分子碎片。v间接作用间接作用（次级辐射次级辐射） 初级辐射的产物相互作用，生成与原始物质不同的化合物。 与辐射剂量有关与温度等条件有关第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制872 2、约束间接作用的途径、约束间接作用的途径v在冻结状态下辐射在冻结状态下辐射 阻止游离基的扩散和移动；v在真空中或惰性气体环境中辐射在真空中或惰性气体环境中辐射 将氧从系统中除去；v添加游离基的接受体添加游离基的接受体 消耗游离基。注意：注意： 约束间接作用的同约束间接作用的同时，对微生物和

60、酶活也时，对微生物和酶活也起到保护作用。起到保护作用。第二章第二章 食品变质腐败的抑制食品变质腐败的抑制88第五节第五节 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一、高压一、高压 以1001000Mpa的高压作用于食品： 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89v大多数微生物能在大多数微生物能在2030MPa2030MPa下生长，超过下生长，超过60MPa60MPa时时大多数微生物的生长繁殖受到抑制。大多数微生物的生长繁殖受到抑制