第三节食品物理保鲜

第三节食品物理保鲜本节重点：惯用物理保鲜方法原理和各方法操作关键点。1/35一、辐射处理概念：利用γ射线、X射线以及电子书等电离辐射射线与物质作用产生物理效应、化学效应和生物效应，到达杀虫灭菌、预防霉变、提升食品卫生质量、保持营养品质及风味及延长贮藏期和货架期目标。辐射保藏特点：（1）食品在受辐射过程中温度升高甚微，所以，被辐射适当处理后食品在感官性状如色、香味和质地等方面与新鲜食品差异很小，尤其适合于一些不耐热食品和药品。（2）射线穿透力强，在不拆包装和解冻情况下，可杀灭其深藏于谷物、果实或冻肉内部害虫和微生物，也节约了包装材料，防止再污染。（3）射线处理过食品不会留下任何残留物，与化学处理相比是一大特点。2/353/35一、辐射处理（4）节约能源：据76年国际原子能机构（IAEA）通报预计，食品采取冷藏需消耗能量为90千瓦时/T，巴氏消毒230千瓦时/T，热力杀菌300千瓦时/T，脱水处理（干燥）700千瓦时/T，而辐射杀菌只需6.34千瓦时/T，辐射巴氏消毒0.76千瓦时/T。（5）适应范围广：能处理各种不一样类型食物品种，如从装箱马铃薯到袋装面粉、肉类、水果、蔬菜、谷物、水产等各种体积食品；不一样状态，固体液体。（6）加工效率高、整个工序可连续化、自动化。只要规模大，就能取得巨大利益。谷物20万吨以上，马铃薯2.5万吨以上，洋葱5000吨。

所以，辐射保藏是一个取得经济效益和有发展前途保藏方法，也是和平利用原子能一个主要方面。4/35一、辐射处理（一）辐射起源与发展1895年伦琴发觉X-射线后，Mink于1896年就提出X-射线杀菌作用。二次大战期间，美国麻省理工学院罗克多尔将射线处理汉堡包，揭开了辐射保藏食品研究序幕。50年代起北美、欧洲、日本等30多个国家先后投入大量费用进行研究；60年代一些第三世界国家也加入该行列，当前从事这方面研究有50-60个国家。5/35一、辐射处理国际原子能组织（IAEA）、联合国粮农组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）等支持和组织下，进行了种种国际协作研究。到1976年25种辐射处理食品在18个国家得到无条件同意或暂定同意，允许供作为商品供普通使用。1980年10月27日上述组织联合举行第四次专门委员会议作出结论：用10kGy以下平均最大剂量照射任何食品，在毒理学、营养学及微生物学上都丝毫不存在问题，而且今后无须再对经低于此剂量辐照各种食品进行毒性试验。1999年，以上三结构在WHO890号汇报中宣告：超出10kGy高剂量辐照食品也是安全结论。但详细实施时候要综合考虑食品卫生安全，结构完整性，功效特征和食用具质所确定最高耐受剂量。6/35一、辐射处理当前许多国家将辐射用于食品加工与保藏。前苏联、美国、加拿大、法国、日本、中国等国家均同意在一些食品中使用辐照。日本、加拿大建立了辐射工厂用于食品保藏、有鱼虾、果蔬等。欧洲（丹麦、保加利亚、法国等）用于抑制土豆、大蒜、洋葱发芽。发展中国家，印度、伊朗、泰国、智利、阿根廷等用于粮食（谷物）防霉、防虫。7/35一、辐射处理我国自1958年开始，70年代研究工作取得了一定成效。1984年11月国家卫生部同意7项（马铃薯、洋葱、大蒜、花生、蘑菇、香肠）辐照食品允许消费。之后又有20各种食品经过了不一样级别技术判定。80年代，一些省市建立了一起容量较大辐射应用试验基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、广东等地。1996年颁布了“辐照食品管理方法”，现已公布了大量食品辐照工艺标准。8/35一、辐射处理（二）辐射处理原理及生物学效应食品辐照时，射线把能量或电荷传递给食品以及食品上微生物和昆虫，引发各种效应造成它们体内酶钝化和各种损伤，进而快速影响其整个生命过程，造成代谢、生长异常、损伤扩大直至生命死亡。食品中鲜活食品存在着生命活动，采后代谢处于迟缓阶段，辐射所产生影响深入延缓了它们后熟作用，使食品愈加适于贮藏。1、辐射物理学原理辐射指能量传递一个方式，在电磁波谱中，依据能量对应大小，可使电磁波分成无线电波、微波、红外、可见光、紫外线，χ和γ射线。通常依据辐射作用形式可将辐射分为电离辐射和非电离辐射两种类型。通常按辐射频率来划分。9/35

υ频率

λ波长λ

υ=Cυ=C/λ低频辐射区υ<1015Hz高频辐射线υ>1015HzE能量无线电波微波红外可见紫外X射线和γ射线105Hz1010101510181020

3km3cm3μm3nm0.3nm4×10-10ev4×10-54×10-34

4×1024kev4Mev10/35一、辐射处理非电离辐射：低频辐射线υ＜1015，波长较长（频率较低），能量小，如微波、红外线能量仅能使物质分子产生转动或振动而产生热，则起到加热杀菌作用。是非电离辐射。

电离辐射：高频辐射线υ＞1015，频率较高，能量大，有激发和电离两种作用：（1）υ在1015-1018Hz

，如紫外线能量，仅能使被照射物质原子受到激发（激发为使电子从低能态到高能态），亦可起到杀菌作用，这与低频辐射不一样，不是加热，故又称为冷杀菌。

（2）υ＞1018Hz，如X-，γ-射线，能量很大，在使物质原子受到激发同时，还能引发原子电离（使电子从各个原子中弹出而本身原子变成带相反电荷离子），因而可起到杀菌作用。能使受辐射物质原子发生电离作用辐射称为电离辐射。11/35一、辐射处理辐射或照射计量单位：辐照或辐射量、物质吸收量以及他们速率。①放射性活度：是度量放射性强弱物理量。处于某一特定能态放射性核在单位时间内衰变数。单位是贝可勒尔，符号为Bq。1Bq=1s-1②照射量：度量射线在空气中电离能力物理量。③吸收剂量和吸收剂量率吸收剂量：吸收剂量是指在辐射源辐射场内单位质量被辐射物质吸收辐射能量。简称剂量。单位是戈瑞，符号Gy。单位质量被照射物质在单位时间中所吸收能量称为吸收剂量速率。单位是：Gy/s。12/35一、辐射处理2、辐射化学效应是指被辐射物质中分子所发生化学改变。电离辐射使物质产生化学改变问题至今仍不是很清楚。由电离辐射使食品产生各种离子、粒子及质子基本过程有：直接初级辐射——即物质接收辐射能后，形成离子、激发态分子或分子碎片——与辐射程度相关。间接次级辐射——初级辐射产物相互作用生成与原物质不一样化合物——与温度等其它条件相关。

食品经辐射后，会产生自由基如有机过氧化物，从而影响产品质量。13/35一、辐射处理食品及其它生物有机体主要化学成份在辐射下改变。（1）水水是微生物、昆虫主要成份，食品中也含有水分。水分子对辐射很敏感，当它接收了射线能量后，水分子首先被激活，然后由激活了水分子和食品中其它成份发生反应。食品中其它成份经过水辐解而受间接影响可能大于辐射直接影响。水接收辐射后最终产物是氢和过氧化氢，形成机制很复杂。现已知中间产物主要有三种：水合电子（eaq），氢氧基（OH·），氢基（H·）。14/35一、辐射处理（2）氨基酸与蛋白质有机化合物因辐射而分解产物也很复杂，取决于原物质化学性质和辐射条件，有从高分子---低分子，有反而从低分子---高分子。射线照射到食品蛋白质分子，很轻易使它二硫键、氢键、盐键、醚键断裂，破坏蛋白质分子三级、二级结构，改变物理化学性质，从而影响其风味及感官改变。肉照射后易产生挥发性物质，影响风味，而低温使生成挥发性成份降低，故为了使辐照杀菌肉不产生异味，最好在冻结温度下照射。普通在-40℃或更低。15/35一、辐射处理射线照射，引发氨基酸、蛋白质分子化学改变有：（1）脱氨：如甘氨酸e-+NH3+CH2COOH-→NH3+CH2COO-（2）放出CO2:a.

脱氨脱羧反应b.

不脱氨脱羧反应（3）含硫氨基酸氧化（巯基）e-+NH3+CH2CH(CH2SH)COO-→H2S+NH2CH(CH2)COO-

（4）交联蛋白质凝聚(该蛋白质分子经过硫氢基氧化生成份子内或分子间二硫键，或由酪氨酸和苯丙氨酸苯环偶合而发生交联)。（5）降解蛋白质发生裂解，产生较小碎片。（6）辐射降解与交联同时发生，若降解小而交联大，则交联会掩盖降解，故降解不易观察到。16/35一、辐射处理（3）酶酶是机体组织主要成份，因酶主要组成是蛋白质，故它对辐射反应与蛋白质相同，如变性作用等。纯酶稀溶液对辐射敏感，若增加其浓度也必须增加辐射剂量才能产生一样钝化效果。若在食品体系中，酶很轻易受到保护，同时也受外界条件改变（温度、pH、含氧量）影响。如提升温度会增加酶对辐射敏感度，在有氧状态下干燥胰蛋白酶极易钝化。另外，有时酶因为蛋白质分子降解，使酶活性中心暴露出来，反而致使酶反应更有利。所以对分解酶类活性食品，在辐射前应先经过加热灭酶。酶会因有巯基（-SH）存在而增加其对辐射敏感性。17/35一、辐射处理（4）糖类普通来说相当稳定，只有大剂量照射下才引发氧化和分解。在食品辐射保藏剂量下，所引发物质性质改变极小。辐照对单独存在时糖类影响以下：单糖只有在C4上发生氧化产生糖酮酸。低分子糖类：旋光度降低、褐变、还原性和吸收光谱改变、产生H2、CO、CO2、CH4等气体。多糖类：熔点降低、旋光度降低、褐变、结构和吸收光谱改变。如直链淀粉黏度下降（淀粉降解）；果胶：植物组织受损（解聚）；经辐照后结构发生改变，对酶敏感性也随之发生改变，并引发α-1，4-糖苷键偶发性断裂及生成H2、CO、CO2气体。18/35一、辐射处理（５）脂类

普通来说，饱和脂肪是稳定，不饱和脂肪轻易发生氧化。辐射脂类主要作用是在脂肪酸长链中-C-C-键外断裂。辐射对脂类所产生影响可分为三个方面：理化性质改变；受辐射感应而发生自动氧化；发生非自动氧化性辐射分解。脂肪酸酯和一些天然油脂在受50kGy以下剂量照射，品质改变极少；但其它成为异臭发生源。如肉类风味改变，牛奶产生蜡烛味，鱼类产生异臭。辐照可促使脂类自动氧化，有氧存在，其促进作用更显著，从而促进游离基生成，使氢过氧化物和抗氧化物质分解反应加紧，生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等。

19/35一、辐射处理饱和脂类在无氧状态下辐照时会发生非自动氧化性分解反应，产生H2、CO、CO2、碳氢化合物、醛和高分子化合物。不饱和脂肪酸也会产生类似物质，其生成碳氢化合物为链烯烃、二烯烃、二烯烃和二聚物形成酸。磷脂类辐射分解物也是碳氢化合物类、醛类和酯类。对含有脂肪食品辐照时也判定出了过氧化物、酯类、酸类、和碳氢化合物等，这与天然脂肪和经典脂肪情况相同。不过应注意是，与刚照射后相比，这种影响多出现于贮藏期中。20/35一、辐射处理（６）维生素维生素是食品中主要微量营养物质。维生素对辐照食品敏感性在评价辐照食品营养价值上是一个很主要指标。水溶性维生素中以VC辐射敏感性最强，其它水溶性如VB1，VB2，泛酸，VB6，叶酸也较敏感，VB5（烟酸）对辐射很不敏感，较稳定。脂溶性维生素对辐射均很敏感，尤其是VE,VK更敏感。21/35一、辐射处理３、辐射作用生物学过程生物体从吸收能量到最终表现生物学效应，共可分为四个阶段：物理阶段、物理化学阶段、生物化学阶段和生物学阶段。４、辐射生物学效应生物学效应指辐射对生物体如微生物、昆虫、寄生虫、植物等影响。这种影响是因为生物体内化学改变造成。已证实辐射不会产生特殊毒素，但在辐射后一些机体组织中有时发觉带有毒性不正常代谢产物。辐射对活体组织损伤主要是相关其代谢反应，视其机体组织受辐射损伤后恢复能力而异，这还取决于所使用辐射总剂量大小。22/35一、辐射处理(1)抑制发芽和果实后熟电离辐射抑制植物器官发芽原因是因为植物分生组织被破坏，核酸和植物激素代谢受到干扰，以及核蛋白发生变性。研究发觉59Gy以上辐射将使马铃薯和洋葱核酸合成显著减弱，并改变其组成，引发分解。土豆、洋葱辐射可抑制发芽，0.04-0.08kGy，常温下贮存到达一年。水果在后熟之前其呼吸率降至极小值，当后熟开始时呼吸作用大幅度增加，并到达顶峰，然后进入水果老化期，在老化期呼吸率又降低。假如在水果后熟之前呼吸率最小时用辐射处理，此时辐射能抑制其后熟期，主要是能改变植物体内乙烯生长率（乙烯有催熟作用）从而推迟水果后熟。番茄、青椒、黄瓜、洋梨等。23/35一、辐射处理（2）造成微生物和昆虫死亡昆虫细胞对辐摄影当敏感，采取辐照杀灭昆虫非常有效，尤其是幼虫。对微生物也有杀伤作用，详细杀伤能力取决于微生物对辐射敏感性。为了表示某种微生物对辐射敏感性，就通常以每杀死90%微生物所需用戈瑞数来表示，即残余微生物数下降到原数10%时所需用戈瑞剂量，并用D10值来表示。24/35一、辐射处理人们经过大量试验发觉，微生物（细菌）残余数与辐射剂量存在以下关系:logN/N0=-D/D10

N0:初始微生物数N:使用D剂量后残留微生物数D:初始剂量D10:微生物残留数减到原数10%时剂量不一样微生物对辐照敏感性不一样普通来说，Ｄ10G->G+>酵母菌>霉菌(敏感)注意：辐射并不能使微生物毒素除去，如黄曲霉素对γ－射线相当稳定，300kGy大剂量毒素无改变，可能毒素较稳定。

25/35一、辐射处理（三）影响辐射贮藏效果原因1、放射线种类α-射线：相对质量较大，电离能力很强，穿透能力很小；一张纸就能阻挡它经过。β-射线：为氢核质量几千分之一，带电量为α-射线二分之一，电离能力比α-射线小，穿透能力比α-射线大；γ-射线：电离能力比α、β小，但穿透能力比α、β大；X-射线：电离能力小，穿透力很高26/35一、辐射处理2、照射剂量和剂量率照射剂量大小与贮藏效果相关。吸收剂量速率与照射距离和辐射强度相关。距离越近，吸收剂量速率越大，距离相同，辐射强度越大，则吸收剂量越大。物料不一样，吸收剂量速率也是不一样。3、食品本身性质病菌污染程度、寄生虫多少、生长发育阶段、成熟度、呼吸代谢强度等。27/35一、辐射处理4、辅助办法增效作用增加辐照杀菌效果常见原因降低辐照杀菌效果常见原因5、环境原因影响O2效应温度效应水分效应28/35二、电场处理1、概念2、原理3、电场处理作用形式29/35三、减压贮藏1、减压贮藏概念:减压贮藏(hypobaricstorage)又叫低压换气贮藏、低压贮藏，它是将果品放在一个密闭容器内，用真空泵抽气降低压力一个贮藏方法，是蔬菜水果以及其它许多食品保藏又一个技术创新，是气调冷藏深入发展。2、减压贮藏原理:降低气压，空气各种气体组分分压都对应降低,减压处理能促进植物起到类似气调作用；另外，促进组织内气体成份向外扩散，降低了不良气体影响，减压贮藏不但能够降低呼吸作用，延缓完熟，还有保持绿色、预防组织软化、减轻冷害和一些贮藏生理病害效应。30/35三、减压贮藏特点：减压保鲜技术经过降低贮藏环境气体分压，形成低O2环境，抑制了果蔬呼吸；同时促进了果蔬组织内挥发性有害气体向外扩散，从而降低了由这些物质引发衰老和生理病害，也从根本上消除CO2中毒可能性；另外，减压技术还可抑制微生物生长发育和孢子形成，减轻一些微生物侵染；

其贮藏环境很好，无其它污染。减压贮藏兼有冷藏和气调贮藏优点，还可实现快速均匀降氧、去除有害气体成份、稳定贮藏温度，被称为保鲜史上第三次革命，将在易腐难贮果蔬保鲜方面发挥巨大作用。

31/35三、减压贮藏3、减压贮藏库组成一个完整减压贮藏系统包含四个方面主要内容：降温、减压