食品保鲜技术第二章(3)

1、第二章 食品贮藏保鲜原理,第三节 食品败坏的控制,第三节 食品败坏的控制,食品在贮藏和流通过程中，为了控制其质量下降的速度，保持产品固有的商品质量，降低损耗，提高经济效益，通常采取降温、控湿、调气、化学保藏、辐照和包装等措施。,第三节 食品败坏的控制,一、温度控制 温度是影响食品质量变化最重要的环境因素，食品中发生的化学变化、酶促生物化学变化、鲜活食品的生理作用、生鲜食品的僵直和软化、微生物的生长繁殖以及食品的水分含量和水分活性都受温度的制约。,第三节 食品败坏的控制,（一）温度对食品化学变化的影响 温度对食品化学变化的影响主要体现在对化学反应速度的影响上。食品在贮藏和流通过程中的非酶促褐变、

2、脂肪酸败、淀粉老化、蛋白质变性、维生素分解等化学变化，在一定的温度范围内随着温度的升高而速度加快。,第三节 食品败坏的控制,Vant Hoff规则认为温度每升高10，化学反应的速度大约增加2-4倍。Vant Hoff规则被称之为温度系数，常用Q10来表示，即：Q10=v（t+10）/vt 由于温度对反应物的浓度和反应级数没有影响，仅影响反应的速度常数k，因此，上式又可写为：Q10=k（t+10）/kt,第三节 食品败坏的控制,由于温度对化学反应的影响是很复杂的，反应速度常数k不是温度的单一函数。Arrhenius用活化能的概念解释温度升高化学反应速度加快的原因，并提出了著名的Arrhenius

3、方程式：ln k=E/RT+ln A,第三节 食品败坏的控制,（二）温度对食品酶促反应的影响 酶是生物体产生的一种特殊蛋白质，具有高度的专一催化活性。鲜活和生鲜食品体内存在着具有催化活性的多种酶类。食品在贮藏期间由于酶的活动，尤其是水解酶和氧化还原酶的催化会发生多种多样的酶促反应。如酶促褐变、淀粉水解、新鲜果蔬的呼吸作用等。,第三节 食品败坏的控制,温度对酶促反应具有双重影响，一方面温度升高加快酶促反应的速度；另一方面由于酶是蛋白质，在温度升高的过程中，酶逐渐变性失活，酶促反应速度减弱，一旦酶受热失活，酶促反应就受到强烈的抑制。,第三节 食品败坏的控制,酶促反应也常用温度系数Q10来表示温度对

4、反应速度的影响。在一定的温度范围内，随着温受的升高，酶的活性增强，反应的速度加快，果蔬的呼吸作用就会加强。温度每升高10，呼吸强度就要增加到原来的2-4倍。,第三节 食品败坏的控制,这种由于酶受热而失去催化活性的过程称为酶的热失活。一些酶经热失活后仍然会发生催化活性再生的现象。对热越是稳定的酶类，其热失活后越容易发生酶活性再生现象。,第三节 食品败坏的控制,在使酶失活的程度相同的前提下，高温短时间处理比低温长时间处理的酶，容易发生活性再生。因此，在热力杀菌向高温短时方向发展时，必须重视酶活性再生的问题。,第三节 食品败坏的控制,另外，在低温下酶活性虽然受到抑制，但并未完全失活，有的甚至在冷冻状

5、态下仍具有一定的催化活性。对于长期贮藏的冷冻食品来说，由于其品质的下降是逐渐积累而且是不可逆的，所以酶促反应对食品质量的影响是一个不可忽视的问题。,第三节 食品败坏的控制,（三）温度对微生物生长的影响 许多食品，特别是新鲜食品，其败坏的主要原因是微生物的作用。这是因为在环境中微生物无处不在，并能迅速繁殖。微生物对食品的侵染危害受多种物理因素制约，其中温度是影响最大，也最容易控制的一个因素。,第三节 食品败坏的控制,1、微生物生长的适宜温度 微生物对温度的适应性由微生物的种类决定。根据微生物适宜生长的温度范围不同，可将微生物分为嗜热性、嗜温性和嗜冷性三个类群。 各类微生物各自生长的温度范围还包括

6、最低、最适和最高生长温度。,第三节 食品败坏的控制,微生物在最适的温度范围内生长的速度最快，增代的时间最短，因而对食品贮藏时的腐烂和卫生质量的影响也最大。 当温度超过最高生长温度时，微生物生长就受到抑制甚至死亡。在最低生长温度范围内，微生物生长速度非常缓慢，增代时间延长，若温度低于最低生长温度微生物也会受到抑制或死亡。,第三节 食品败坏的控制,由于微生物的生长繁殖是体内酶反应及各种生化反应协调进行的结果，因此，在一定的温度范围内，描述化学反应与温度关系的Arrhenius方程也适用于描述微生物的生长速度与温度之间的关系，常用Q10来表示。Q10定义为温度每升高10后，微生物的生长速度与原来生长

7、速度的比值。大多数微生物的Q10在1.5-2.5之间。,第三节 食品败坏的控制,这里所说的最适温度其意义是某一微生物生长速度最高时的培养温度。对于同一微生物来说，其不同的生理生化过程有着不同的最适温度。例如，乳链球菌的最适生长温度为34，而其最适的发酵温度和积累产物的温度却分别是40和30。,第三节 食品败坏的控制,2、低温对微生物生长的抑制作用 当温度下降时，微生物体内的各种生化反应按照自己的温度系数减慢其反应速度。由于减慢的速度不同，破坏了各种生化反应原来的一致性，导致微生物的生理失调，从而破坏了微生物的新陈代谢，抑制其生长繁殖。,第三节 食品败坏的控制,温度下降的幅度越大，生理失调就越严

8、重；温度越低，微生物的生长速度就越小。然而，大多数微生物即使处在最低生长温度的环境中，仍然具有生命力，一旦温度升高时就能够迅速生长繁殖。因此，食品只有一直在低温下贮藏和流通，才能有效控制其败坏。,第三节 食品败坏的控制,不同微生物对低温的耐受力不同，其抵抗低温的能力与它们的种类和形状有关。球菌比革兰氏阳性杆菌抗冰冻的能力强；引起食物中毒的葡萄球菌和梭状芽孢杆菌比沙门氏菌强；具有芽孢的菌体和真菌的孢子都具有较强的抗冷冻能力。,第三节 食品败坏的控制,微生物对低温的耐受力还与其附着的介质条件有关。低温环境中的微生物，在高水分介质中比在干燥介质中容易死亡；在反复冻结和解冻的介质中比在一直处于冻结状态

9、下的介质中容易死亡；在低pH介质中比在中性介质中更容易死亡。,第三节 食品败坏的控制,3、高温对微生物的致死作用 微生物受高热死亡的现象称为微生物的热致死。当环境温度超过微生物的最高生长温度时，一些对热敏感的微生物就会立即死亡，而另一些对热耐受力较强的微生物虽不能生长，但尚能生存一段时间。,第三节 食品败坏的控制,不同类群微生物的耐热性大不一样，嗜热微生物的耐热性大于嗜温微生物，嗜温微生物又大于嗜冷微生物，这与它们细胞成分和结构特点有关。如嗜热微生物体内脂肪的凝固点高于嗜温微生物，导致了嗜热微生物能耐较高的温度。,第三节 食品败坏的控制,微生物的耐热性还与它们的形态有关。一般说来，热阻小的微生

10、物热量传递的速度快，体内蛋白质凝固的速度也快，在相同的温度下，热致死的时间就短。因此，耐热性芽孢高于非芽孢，球菌高于杆菌，霉菌高于酵母。,第三节 食品败坏的控制,微生物的热致死与环境因素也有密切的关系，特别是介质的pH、食品成分及加热的时间对微生物热致死效果有重要的影响。,第三节 食品败坏的控制,微生物一般在环境pH=7左右时，抗热能力最强，在酸性和碱性食品中，微生物的耐热性减弱，特别是当pH5时，耐热性明显的下降。 食品中的脂肪、糖、蛋白质等成分对微生物有一定的保护作用，特别是当它们的浓度增大的时候，微生物的耐热性就增强。,第三节 食品败坏的控制,微生物的抗热性还与介质的含水量有关。含水量大

11、则抗热性减弱，其原因可能是水的导热系数比空气的导热系数大得多。,第三节 食品败坏的控制,微生物在受热时，会分泌一种特殊的物质来减缓热量传递的速度从而对细胞具有一定的保护作用，使微生物的抗热性增强。单位体积中的微生物数量越多，这种起保护作用的物质的浓度就越大。因此，要杀死污染严重的食品中所有微生物所需的时间就很长。,第三节 食品败坏的控制,耐热微生物生长的最适温度在50-55，生长的最低温度也在25-45，所以，与食品热加工的关系非常密切。 在果品蔬菜的贮藏过程中，如果堆垛过于密集而造成内部通风散热不良，有可能使温度上升到40-50，结果不但造成果蔬生理上的“热伤”，而且有利于耐热菌的生长繁殖而

12、引起腐烂变质。,第三节 食品败坏的控制,（四）食品贮藏中温度的控制 温度是影响食品质量变化和败坏的最主要因素，低温可有效抑制食品中的各种化学变化、生理生化变化及微生物的生长繁殖，从而保持食品的质量和食用的安全性，因而低温是食品贮藏和流通中广泛采用的措施。 但在实际生产中，各种食品贮藏温度条件的选用，既要根据不同食品的贮藏特性，又要考虑到生产费用的高低，同时还要兼顾产品的经济价值。,第三节 食品败坏的控制,二、湿度控制 食品在贮藏和流通过程中，环境中的湿度直接影响食品的含水量和水分活性，因而会对食品的质量变化和败坏产生严重的影响。,第三节 食品败坏的控制,（一）湿度对食品贮藏的影响 根据热力学原

13、理，食品内部的水蒸气压总是要与外界环境中的水蒸气压保持平衡，如果不平衡，食品就会通过过水分子的释放和吸收以达到平衡状态。环境湿度对食品质量的影响主要表现在高湿度下对水气的吸附与凝结、低湿度下食品的失水萎蔫与硬化。,第三节 食品败坏的控制,贮藏环境湿度过高，食品易发生水气吸附或凝结现象。对水蒸气具有吸附作用的食品主要有脱水干燥类食品、具有疏松结构的食品和具有亲水性物质结构的食品。食品吸附水蒸气后，其含水量增加，水分活性也相应增加，食品的品质及贮藏性就下降。,第三节 食品败坏的控制,另外一些结晶性食品容易吸收水分而变粘或结饼。如食糖和食盐在高湿环境下贮藏时，极易吸附水蒸气而受潮溶化。 因此，对于易

14、吸附水气的食品采用良好的包装对保持其贮藏品质是非常必要的。,第三节 食品败坏的控制,低湿度下贮藏的食品易发生失水萎蔫和质地的变化。如新鲜果蔬等高含水量的食品，其组织内的空气湿度接近于饱和，而贮运环境中的湿度一般低于果蔬组织内的空气湿度，因此，果蔬在贮运和销售过程中极易蒸腾失水而发生萎蔫和皱缩，同时导致组织软化，也降低了贮藏性和抗病性。,第三节 食品败坏的控制,在同一温度下，环境湿度越低，果蔬组织的失水就越严重。一些组织结构疏松的食品，如面包、糕点、馒头等，如果不进行包装，由于水分蒸发而易发生硬化、干缩现象，不仅影响其食用价值，而且影响其商品价值和销售。贮藏环境湿度越低，这些食品的失水越快越多，

15、其硬化也发生的越早越严重。,第三节 食品败坏的控制,（二）食品贮藏中湿度的控制 食品的种类很多，各种食品对贮藏环境湿度的要求也不尽相同。如大多数新鲜果蔬贮藏的适宜相对湿度为85-95，而粮食、干果、茶叶、膨化食品等贮藏时要求干燥条件，空气相对湿度一般应小于70。,第三节 食品败坏的控制,食品在贮藏和流通中对环境湿度的控制因根据食品的理化特性、有无包装及包装性能等而异，可分别控制为高湿度、中湿度、低湿度和自然湿度。,第三节 食品败坏的控制,1、高湿度贮藏 指环境相对湿度控制在85以上。对于大多数水果蔬菜贮藏保鲜来说。为了减少蒸腾失水，保持固有的品质和耐藏性，通常要将环境相对湿度控制在85-95。

16、,第三节 食品败坏的控制,2、中湿度贮藏 是指环境相对湿度控制在75-85。这种湿度条件限于部分瓜和蔬菜，如哈密瓜、西瓜、白兰瓜、南瓜、山药等的贮藏。这些瓜和蔬菜如果在高湿度下贮藏，容易被病菌侵染而腐烂变质。,第三节 食品败坏的控制,3、低湿度贮藏 指环境相对湿度在75以下，即为干燥条件。蔬菜中的生姜、洋葱、蒜头贮藏的适宜湿度为65-75，各种粮食及其成品和半成品、干果、干菜、干鱼、干肉、茶叶等贮藏中应将湿度控制在70以下。散装的粉质状食品如面粉等、具有疏松结构的食品如膨化食品等，具有亲水性物质结构的食品如食糖等，它们的贮藏湿度应更低一些。,第三节 食品败坏的控制,4、自然湿度贮藏 环境中的自

17、然湿度变化与季节、天气、地区等有密切关系，夏秋季节多雨潮湿我国南方的空气湿度一般高于北方，阴雨天的空气湿度可达到90以上。这些自然湿度变化对上述有特定湿度要求的食品的质量会产生一定的影响。相反，干燥条件则会引起新鲜果蔬失水萎蔫和耐藏性下降。 因此，具有良好密封包装如各种罐装、袋装、盒装的食品，由于包装容器或包装材料的物理阻隔作用，其中的内容物受环境湿度的影响很小，故这类食品可在自然湿度下贮藏和流通。,第三节 食品败坏的控制,三、气体成分调节 在各种气体成分中，氧气对食品质量的变化影响最大。贮藏环境中充足的氧气，会增强鲜活食品的呼吸作用，并且加速微生物的生长繁殖，导致食品腐败变质。在低氧状态下，

18、氧化反应的速度就会变慢，有利于保持食品的质量。气体成分对食品贮藏质量的研究主要集中在果蔬采后的气调贮藏领域。,第三节 食品败坏的控制,果蔬的气调贮藏常是指通过降低贮藏环境中的O2浓度和提高CO2浓度，减弱果蔬采后的呼吸强度，抑制主理衰老过程，控制微生物生长和化学成分变化，保持果蔬固有的色泽、风味和质地品质，以延长贮藏期和货架期的技术方法。 这种技术目前主要用于果品蔬菜及切花的贮藏保鲜。但气调贮藏时氧气浓度过低会引起果蔬的无氧呼吸，大量积累乙醇、乙醛等物质而产生异味，影响果蔬产品的风味。,第三节 食品败坏的控制,调节气体成分的气调贮藏技术除主要用于果品蔬菜的保鲜外，也可用于其他食品的贮藏。如在粮

19、食贮藏中为了防虫和防霉而采用的缺氧贮藏法，鲜肉鲜鱼在流通中为了防止变质、延长货架期而采用的充氮包装法，禽蛋为保质而采用的CO2贮藏法和N2贮藏法，核桃仁和花生仁等富含油脂的食品为防止油脂氧化酸败而采用的充氮贮藏法等都是调节气体成分技术在控制食品变质中的具体应用。,第三节 食品败坏的控制,四、其他辅助处理 食品败坏的控制，除了采用适宜的温湿度和气体成分外，还常采用包装、化学药剂处理和辐照处理等辅助措施。,第三节 食品败坏的控制,1、包装 对食品采取包装措施，不但可以有效地控制不利因素对食品质量的损害，而且采取还可给食品生产者、经营者及消费者带来很大的方便和利益。,第三节 食品败坏的控制,食品包装

20、的材料包括木材、纸与纸板、纤维织物、塑料、玻璃、金属、陶瓷及各种辅助材料（如粘合剂、涂膜材料等），其中纸类、塑料、金属和玻璃是食品包装材群的四大支柱。食品包装容器的形式、形状及方法，也因食品的特性、包装材料的性质及市场需求等而多种多样。,第三节 食品败坏的控制,概括而言，包装对食品质量能够产生以下几方面的直接效果。 （1）包装可将食品与环境隔离，防止外界微生物和其他生物侵染食品。采用隔绝性能良好的密封包装，配合杀菌或抑菌处理，或控制包装内的O2和CO2浓度（降低O2和提高CO2，或以N 2代替包装内的空气），均可抑制包装内残存的微生物或其他生物（如昆虫和螨）的生长繁殖，延长食品的保质期。,第三

21、节 食品败坏的控制,（2）包装可减少或避免干燥食品吸收水汽而变质，生鲜食品蒸发失水而失鲜甚至干缩，冷冻肉水分升华而发生干耗和冻结烧等变质现象的发生。,第三节 食品败坏的控制,（3）选用隔氧性能强、阻挡光线和紫外线性能好的包装材料对食品进行包装，可以减缓或防止食品在贮藏和流通中发生的化学变色，抑制食品的化学变性，许多维生素和无机盐的破坏损失等。,第三节 食品败坏的控制,（4）选择适当的塑料薄膜材料进行包装，并结合低温条件，可使包装袋内维持低氧和较高的湿度条件，从而抑制食品的生理作用和生化变化，延缓食品的自然变质，延长贮藏期和货架期。,第三节 食品败坏的控制,2、化学药剂处理 在食品生产、贮藏和流

22、通中，为了抑制微生物危害和控制食品自身氧化变质，常常使用一些对食品无害的化学剂对食品进行处理，以增强食品的贮藏性和保持其良好的质量。常用的化学药剂有防腐剂、脱氧剂和保鲜剂等。,第三节 食品败坏的控制,按照对微生物作用的程度，可将食品防腐剂分为杀菌剂和抑菌剂，具有杀菌作用的物质称为杀菌剂，而仅具有抑菌作用的物质称为抑菌剂。但是，一种化学防腐剂的作用是杀菌还是抑菌，通常是难以严格区分的。,第三节 食品败坏的控制,食品脱氧剂又称游离氧吸收剂（FOA）或游离氧驱除剂（FOS），它是一类能够吸收O2的物质。当脱氧剂随食品密封在同一包装容器中时，能通过化学反应脱除容器内的游离氧及容留于食品中的氧，并生成稳

23、定的化合物，从而防止食品的氧化变质。同时，反应后形成的缺氧条件也能有效地防止食品生霉和生虫。,第三节 食品败坏的控制,食品保鲜剂的作用与防腐剂有所不同，它除了针对微生物的作用外，还对食品自身的变化如鲜活食品的呼吸作用、蒸腾作用、酶促反应等起到一定的抑制作用。,第三节 食品败坏的控制,用上述的化学药剂处理食品，必须考虑食品的卫生与安全，应严格按照国家食品卫生标准规定控制其用量和使用范围。而且各种化学药剂的特性及其作用不同，实际应用中必须有的放矢，绝对不可盲目乱用。,第三节 食品败坏的控制,3、辐照处理 辐照保藏食品，主要是利用放射性同位素产生的穿透力极强的电离射线-射线，当它穿过活的有机体时，就

24、会使其中的水和其他物质电离，生成游离基或离子，从而影响机体的新陈代谢过程，严重时可杀死活细胞。从食品保藏的角度而言，主要是利用辐照达到杀菌、灭虫、抑制生理生化变化等效应，从而保持食品的良好质量和延长贮藏期。,第三节 食品败坏的控制,进行辐照处理时，必须根据食品的种类及预期目的，控制适当的照射剂量和其他照射条件，才能取得良好的效果。尽管辐照对食品贮藏有多方面的效果，但它毕竟是食品贮藏中的一种辅助措施，还需要与其他贮藏条件配合，才能取得良好的效果。,第三节 食品败坏的控制,对于辐照食品的安全性问题，即辐照食品有无放射性污染，能否使食品产生有毒、致癌、致畸、致突变的物质，营养成分是否被破坏等涉及毒理

25、学、营养学等方面的问题，国际权威机构已经得出了明确的结论，即在适当的剂量范围内，经辐照处理的食品是安全的。但是，在世界范围内，至今科技界对辐照食品的安全性仍有争议，广大消费者仍然心存疑虑，甚至产生拒避心理。因此，对于食品辐照处理的技术装备、食品安全等问题还应继续进行深入的研究。,第三节 食品败坏的控制,五、应用栅栏技术主 “栅栏技术”又称复合保藏技术，是德国肉类研究中心Leistner和Roble教授在长期研究的基础上，于1976年首先提出的食品防腐保鲜新概念。它是指多种保藏技术共同使用，以控制食品中微生物的生长繁殖，从而确保食品的稳定性和安全性。,第三节 食品败坏的控制,目前，栅栏技术已经在

26、肉类、水产品和果蔬加工保藏等行业得到广泛应用，通过这种技术加工和贮存的食品也称为栅栏技术食品（HTF）。栅栏技术在各国都已经有较大发展。近年来，栅栏技术在我国肉类、水产和果蔬加工保藏等食品工业中的应用也已兴起。,第三节 食品败坏的控制,（一）栅栏技术的基本原理 食品的败坏变质主要由食品中微生物的生长繁殖、酶促和非酶促化学变化引起的，其中，微生物的生长是食品腐败变质的主要原因。因此，食品贮藏保鲜的关键是抑制微生物的生长繁殖，保持食品的微生物稳定性和卫生安全性。而食品的微生物稳定性和卫生安全性取决于食品在加工和贮藏过程中所采用的抑菌防腐因子（保藏因子）的种类和强度。,第三节 食品败坏的控制,可以形

27、象地把每一种保藏因子视为抑制致病菌和腐败菌生长的“栅栏”，以阻止微生物的跨越，而微生物能否跨越这些栅栏即成为决定食品稳定性的关键。 在一个食品体系中微生物可以连续跨越多个栅栏，但若适当提高某个栅栏的高度（即保藏因子的强度），微生物便无法逾越而可以确保食品的微生物稳定性和卫生安全性，这就是所谓的“栅栏效应”。,第三节 食品败坏的控制,例一：理论化栅栏效应模式。某一食品共含有六种强度相同的栅栏，即高温杀菌（F）、低温冷藏（t）、水分活性（Aw）、pH、氧化还原势（Eh）和保藏剂（P）。微生物可以跨越前五个栅栏，但无法跨越最后一个栅栏（防腐剂），因此，该食品是稳定和安全的。但在实际中这种（六种栅栏强

28、度相同）情况很少发生。,第三节 食品败坏的控制,例二：较为实际型栅栏效应模式。食品中有五种强度不同的栅栏，其中水分活性和保藏剂为主要的保藏因子，即使在常温下贮存，食品的品质也不会很快劣变。,第三节 食品败坏的控制,例三：低初始菌数食品的栅栏效应模式。食品中原有的起始菌量很低则栅栏约数量不需太多或强度不需要太高便可以抑制微生物的生长。食品的超净或无菌加工就是基于这一原理。如在日本采用无菌生产包装的鲜肉，把起始菌量控制在l00 CFU/g以下，在10的贮存期可达20 d。,第三节 食品败坏的控制,例四：高初始菌数食品的栅栏效应模式。若食品起始菌量太高，微生物具较强的生长势能，则常规的栅栏强度不足以防止食品的腐败和食物中毒，必须增强现有的栅栏因子强度或补充新的栅栏因子才能有效抑制微生物的生长。,第三节 食品败坏的控制,例五：营养丰富食品的栅栏效应模式。营养丰富的食品促进微生物的生长，因此，必须增加栅栏因子的强度，才能有