CH 9 气调保鲜技术.ppt

1、CH9 气调保鲜技术Controlled atmosphere storage of food,主讲教师:石启龙 E-mail:,Contents,CH9 气调保鲜技术,气调保鲜的原理及特点,1,气调保鲜的条件与管理,2,常用的气调保鲜方法,3,气调保鲜技术的应用,4,S1 气调保鲜的原理及特点,气调保鲜:指通过调整和控制食品贮藏环境的气体成分和比例以及环境的温度和湿度来延长食品的储藏寿命和货架期的一种技术,一、气调保鲜的基本原理,二、气调保鲜的特点,三、气调保鲜技术的分类,S1 气调保鲜的原理及特点,在一定的封闭体系内,通过各种调节方式得到的不同于正常大气组成(或浓度)的调节气体,以此来抑制

2、引起食品劣变的生理生化过程或抑制食品中微生物的生长繁殖,从而达到延长食品保鲜或保藏期的目的 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+Q,一、气调保鲜的基本原理,S1 气调保鲜的原理及特点,1.延缓果蔬产品的衰老(老熟和老化)过程 2.减轻一定的贮藏性生理病害-冷害 3.抑制M作用:肉禽及水产类(好氧M引起腐败) 4.防治虫害:粮食气调14d,O2下降至5%以下时,米象致死率达100% 5.抑制或延缓其它影响食品品质下降的不良化学变化:E.g. 充气包装延缓产品氧化性变质,二、气调保鲜的特点,S1 气调保鲜的原理及特点,(1)降低呼吸强度(Respiratory intensity,RI)

3、(2)降低产品对于乙烯作用的敏感性 (3)延缓叶绿素的降解 (4)减慢果胶的变化,1.延缓果蔬产品的衰老(老熟和老化)过程,S1 气调保鲜的原理及特点,冷害(Chilling injury):00C以上,100C以下的低温对食品所造成的伤害。冷害症状 低O2、高CO2能有效抑制或减轻某些果蔬冷害: E.g.: Avocado、Grapefruit、 Pineapple、 Papaya、Peach CA加重冷害:Cucumber、Paprika(灯笼辣椒) Common asparagus root(石刁柏) CA对冷害影响:取决于果蔬种类、O2和CO2浓度、处理时间、贮藏温度等因素决定,2.减

4、轻一定的贮藏性生理病害-冷害,S1 气调保鲜的原理及特点,(一)关于气调的术语 (二)气调产品的类型 (三)气体调节方式 (四)构成气调系统封闭层的形式与材料,三、气调保鲜技术的分类,S2 气调保鲜的条件与管理,(一)气体成分对食品保藏的影响 1.N2 2.O2 3.CO2 4.C2H4和O3 (二)气调保藏的工艺条件 (三)CA贮藏中调节气体的管理,1. N2,N2是化学性质不活泼的惰性气体,大气中含量约占78% N2对于生物呼吸及其他生理作用无直接关系,只是作为置换、填充气体使用,2. O2,O2约占大气成分的21%,一切动植物需要依靠O2进行呼吸作用以维持生命活动 动物在O2不足时生命就

5、不能维持；而植物可以随着含O2量的降低而相应减少自身的呼吸量,仍能维持生命活动 低O2量的限度视果蔬的种类、成熟度及贮藏温度而不同,一般为2%5%,2. O2,一般来说,果蔬在贮藏中应尽可能降低气体成分中的O2分压,但是O2浓度降得过低,有机物就会产生厌氧呼吸 降低O2时,以不致于造成厌氧呼吸为准 O2的临界浓度随果蔬的种类、品种不同而异,大部分果蔬在1%3% ,而一些热带、亚热带的果蔬可高达5%10%,2. O2,(1)对果蔬类产品,低氧浓度生理效应： 降低RI和基质氧化损耗 延缓成熟过程,从而延长果蔬的商品寿命 抑制叶绿素降解 减少C2H4产生 降低抗坏血酸损失 改变不饱和脂肪酸比例 延缓

6、不溶性果胶物质减少速度,果蔬气调：O2 3%左右 N2 9295%,2. O2,(2)对新鲜肉、禽、鱼类产品来说 低O2浓度或不含O2: 可抑制氧化性变质；抑制需氧M的生长,但会使含肌红蛋白(Mb)的产品失去鲜红的色泽 因此,对于含Mb的生鲜产品,常将环境气体的O2含量提高到80%；而对不含Mb的动物产品(或含Mb但经过热处理),则尽量降低O2含量, E.g. 用100%N2将处理过的瘦肉进行充气包装,2. O2,(3)对于以抑制真菌为目的的气调处理,则O2的含量须降低到1%以下才有效,3. CO2,CO2约占空气的0.03%。植物利用光合作用将其合成为碳水化合物等 CO2,果蔬生命活动被抑制

7、,CO2 210%时,RI,有机酸的消耗受到抑制 高CO2引起的生理效应 CO2的抑菌机理 CO2抑菌的选择性 影响CO2抑菌的因素,3. CO2,(1)肉类、鱼类产品:CO2浓度,能抑制腐败M的生长,而且抑制作用随着浓度提高而增强 CO2使用浓度取决于产品的品种、初始含菌量、贮藏温度、其他气体含量以及要求的保鲜期限 一般来说,要使CO2在气调保鲜中发挥抑菌作用,其浓度必须控制在20%以上,3. CO2,(2)果蔬类:高浓度CO2可降低成熟反应的速度(如Pr、色素合成)；抑制M和某些E(如细胞色素氧化酶)的活动；抑制叶绿素的分解；改变各种糖的比例保持新鲜果蔬的品质 若CO2浓度太高呼吸障碍缩短

8、贮藏时间 各种果蔬最适CO2浓度:水果类23%,蔬菜类2.55.5% ,同时受O2浓度和环境温度的影响,3. CO2,(3)O2浓度过低或CO2浓度过高可能会引起果蔬的异常代谢,从而使组织受到伤害 E.g.:果肉褐变、组织解体和积累某些有毒害性的有机酸,4. C2H4和O3,果蔬成熟或受伤害后,会产生较多C2H4 ,微量C2H4(1mg/kg)对果蔬的呼吸就会产生影响； C2H4还会促进叶绿素的分解 C2H4的过分积累,会造成过熟,从而有损果蔬的品质。但当C2H4被氧化生成氧化乙烯时,对果蔬的成熟则有抑制作用 O3可使C2H4氧化乙烯防止果蔬过熟,从而保持良好的新鲜度,(二)气调保鲜的工艺条件

9、,1.气体比例 2.温度 3.相对湿度(Relative humidity),1. 气体比例,单指标CA储藏 仅控制贮藏环境中的某一种气体如O2、CO2,而对其他气体不加调节 此法对被控制气体浓度的要求较低,管理较简单,但被调节气体浓度低于或超过规定的指标时有导致伤害发生的可能,1. 气体比例,双指标CA储藏 指对常规气调成分O2和CO2(也可能是其他2种气体成分)均加以调节和控制的气调方法 依据气调时O2和CO2浓度的不同分3种情况：O2+CO2=21% , O2+CO221%和O2+CO2 21%(国内外应用较多) 我国:O2 +CO2=2%5%(称为低指标,适用大多数食品),5%8% (

10、中指标),1. 气体比例,多指标CA储藏 控制储藏环境中的O2和CO2 ,同时还对其它与贮藏效果有关的气体如C2H4、N2等进行调节 这种气调贮藏效果好,但调控气体成分的难度提高,需要在传统气调基础上增添相应的设备,投资增大,1. 气体比例,变指标CA储藏 在贮藏过程中,贮藏环境中气体浓度指标根据需要,从一个指标变为另一个指标,2. 温度,果蔬类:适宜气体组成与适宜温度组合,才能充分发挥气体贮藏效果。在不发生低温伤害(冷害、冻害)前提下,尽量降低温度 E.g. 黄瓜在不同温度下气调贮藏30d 温度 绿色好瓜率 10130C 95% 200C 25%,其余半绿或完全变黄,但无烂瓜 570C 全绿

11、色,但70%发生冷害病斑和腐烂,2. 温度,果蔬产品气调温度应比其最适普通冷藏温度高130C。因为有些植物组织在00C附近的低温下对CO2很敏感,容易发生CO2伤害 水果类气调温控点:03.50C(除香蕉、柑橘外) 蔬菜类气调温度控制点： 比果品类略高些,2. 温度,新鲜动物产品气调的温度控制 肉、禽、水产类: 气调目的:在非冻结状态下延长其货架期 温度对高浓度CO2条件下的新鲜动物类产品的气调效应(抑制M效应)无显著影响,但从安全角度考虑,温度尽量低为宜 温度下限:以不影响这类产品以“新鲜状态”的质地出现在货架上为度,3. 相对湿度,气调贮藏过程中,为了防止果蔬出现蒸腾作用(失重、失鲜),应

12、保持一定的RH 水果:9093% ,蔬菜:9095% ,但要防止湿度过高而造成“结露”现象 肉、禽、鱼类产品:一般采用MAP技术,要求选用的包装材料有很好的水分阻隔性,(三) CA贮藏中调节气体的管理,1.自然降氧法(缓慢降氧法) (1)放风法 (2)调气法 (3)充CO2自然降氧法 2.人工降氧法(快速降氧法) (1)充氮法 (2)气流法,配气仪,S3 常用的气调保鲜方法,一、按调节方法分类 (一)自然降氧法(已讲) (二)机械降氧法： 充氮降氧法；气体置换法；减压气调 二、按不同气调设备分类 (一)塑料薄膜帐气调 (二)硅窗气调 (三)催化燃烧降氧气调 (四)充氮气降氧气调,减压气调,通过

13、真空泵将贮藏室内的一部分气体抽出,使室内的气体降压,同时将外界的新鲜空气减压加湿后输入贮藏室,减压气调工艺流程图 贮藏期间,真空泵和输气装置应保持连续运转以维持贮藏室内恒定的低压,使果蔬始终处于恒定的低压、低温和新鲜的气体环境之中,塑料薄膜帐气调,原理:塑料薄膜对O2和CO2渗透性不同(抑制呼吸作用)；塑料薄膜对水的透过率低(抑制蒸腾作用) 由于塑料薄膜对气体具有选择性渗透,可使袋内的气体成分自然地形成气调贮藏状态,从而推迟果蔬营养物质的消耗和延缓衰老 材料:0.12mm厚的PVC或0.0750.2mm的PE,硅窗气调法,根据不同果蔬及贮藏要求的温湿条件选择面积不同的硅橡胶织物膜,热合于用PE

14、或PVC制成的贮藏帐上,作为气体交换的窗口,简称硅窗 硅胶膜对O2和CO2有良好透气性和适当的透气比,可自动排除CO2、C2H4和其他有害气体,而且还有适当的O2透过率,避免无氧呼吸 选用合适的硅窗面积制作的塑料帐,其气体成分可自动衡定在O2含量35% ,CO2含量34%,催化燃烧降氧气调,采用催化燃烧降氧机,以汽油、液化石油气等为燃料,与从贮藏环境中(库内)抽出的高O2气体混合进行催化燃烧反应,反应后无O2气体再返回气调库内,如此循环,直到把库内气体含O2量降到要求值 这种燃烧方法及果蔬的呼吸作用会使库内CO2浓度升高,这时可以配合采用CO2脱除机降低CO2浓度,充氮气降氧气调,从贮藏环境如

15、气调库中,用真空泵抽除富氧的空气,然后充入N2。这样抽气、充气过程交替进行,使库内O2含量降到要求值,N2来源： 液氮钢瓶充氮 碳分子筛制氮机充氮 中空纤维制氮机制氮,制氮机,S4 气调保鲜技术的应用,一、气调在果蔬贮藏中的应用,二、气调在肉类贮藏中的应用,三、气调在水产品贮藏中的应用,注:本节学生自学(P 238-241),四、气调在焙烤食品贮藏中的应用,Contents,复习题,气调保鲜技术的基本原理 气调保鲜技术的特点 果蔬类低氧引起的生理效应 高CO2引起的生理效应包括哪些 CA贮藏中调节气体的管理 常用的气调保鲜方法包括哪些,Thank You !,引起品质下降的生理生化过程和M作用

16、过程,多数与O2和CO2有关,E.g. Respiration、Fat oxidation、Enzyme browning、Aerobium growth,etc依赖O2存在 许多食品变质过程释放CO2 ,而CO2对于许多引起食品变质的M有直接的抑制作用 气调技术核心:将食品周围气体调节成与正常大气相比含有低O2浓度和高CO2浓度的气体,配合适当的温度条件,来延长食品的寿命,(1)降低呼吸强度,呼吸作用:在一系列酶的作用下,经由许多中间环节所进行的一个缓慢的生物氧化过程,从而把复杂有机物逐步分解为简单物质,同时释放出能量的过程,呼吸基质(呼吸底物):碳水化合物、有机酸、蛋白质、脂肪等,(1)降

17、低呼吸强度,呼吸作用与果蔬贮藏保鲜的关系: 提供植物生命活动所需要能量 物质代谢的中心(Sugars, Fats , 无氧呼吸细胞中毒),维持果蔬缓慢的 正常的呼吸作用,(1)降低呼吸强度,Aerobic respiration C6H12O6+6O26CO2+6H2O+2.82106J(674kcal) Anaerobic respiration C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+1.0105J(24kcal) Q:(1)维持正常生理活动；(2)呼吸热散失 气调能降低果蔬RI并能推迟呼吸高峰的出现 E.g. 15.50C,10%O2,RI为同温、常压下的1/2, 200C香蕉,正常空

18、气中RI为3%O2、5%CO2的5倍,(2)降低产品对于乙烯作用的敏感性,乙烯(C2H4):植物成熟催化剂,促进果实生长和成熟,加快产品的后熟和衰老的过程,(3)延缓叶绿素降解,气调可以明显阻止叶绿素的损失或降解 Peach 对设施的强度和密闭性要求较高,减压气调,结露：Dew drop,“结露”:园产品贮藏环境中的温度降低到露点温度以下,过多的水蒸气就会从空气中析出,附着在果蔬的表面,凝结成水珠的现象 E.g. 温度T=1时,空气RH=94.2,当T降为0时,空气RH即达饱和,0就是露点 危害:有利于病原M的繁殖和传播,增加产品的腐烂速度,失重和失鲜,Weight loss:Water loss 细胞内有毒物质积累细胞中毒 耐贮性和抗病性,冷害症状,干疤(dry blotch),又称褐斑病 斑点(pitting) 组织水渍状(watersocking) 内部褐变(browning) 黑心(black heart) 组织坏死(necrosis) 加速腐烂(accelerated decay) 柑橘干疤病；香蕉的冷害,香蕉的冷害,冷害症状,果皮变暗无光泽,暗灰色,严重时则变为灰黑色 ,催熟后果肉不能变软,果实不能正常成熟,柑橘干疤病,冷害症状,果皮褐色、革质化的病斑,初期仅发生于果皮油胞层上,以后逐