食品保藏的基本原理

第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制—食品保藏的基本原理無生機(jī)原理假死原理不完全生機(jī)原理完全生機(jī)原理第1頁(yè)，共34頁(yè)。本章的主要內(nèi)容及重點(diǎn)溫度對(duì)食品變質(zhì)腐敗的抑制作用水分活度對(duì)食品變質(zhì)腐敗的抑制作用PH對(duì)食品變質(zhì)腐敗的抑制作用電離輻射對(duì)食品變質(zhì)腐敗的抑制作用其他因素對(duì)食品變質(zhì)腐敗的抑制作用第2頁(yè)，共34頁(yè)。第一節(jié)溫度對(duì)食品變質(zhì)腐敗

的抑制作用一、溫度與微生物的關(guān)系

（一）高溫對(duì)微生物的殺滅作用

1、微生物的耐熱性分類：嗜熱菌、中溫性菌、低溫性菌、嗜冷菌產(chǎn)芽孢菌比非芽孢菌耐熱芽孢具有較強(qiáng)的耐熱性第3頁(yè)，共34頁(yè)。2、影響微生物耐熱性的因素微生物的種類微生物的生理狀態(tài)培養(yǎng)溫度熱處理溫度和時(shí)間初始活菌數(shù)水分活度PH值蛋白質(zhì)脂肪鹽類（取決于鹽的種類和濃度）糖類（取決于糖的種類和濃度）其他因素（防腐劑、真空度等）第4頁(yè)，共34頁(yè)。3、耐熱性的表示方法◆加熱時(shí)間與細(xì)菌芽孢致死率之關(guān)系熱力致死速率曲線圖2-4

D值（指數(shù)遞減時(shí)間）——在一定的環(huán)境和熱力致死溫度下，殺死某細(xì)菌群原有殘存活菌數(shù)的90%所需要的加熱時(shí)間。D值越大，表示細(xì)菌死亡速率越慢，細(xì)菌的耐熱性就越強(qiáng)。

TRT（熱力指數(shù)遞減時(shí)間）——在任何熱力致死條件下將細(xì)菌或芽孢數(shù)減少到原有殘存活菌數(shù)的1/10n時(shí)所需要的加熱時(shí)間。TRT值本質(zhì)上與D值相同TRT=nD第5頁(yè)，共34頁(yè)。◆加熱溫度與細(xì)菌芽孢致死率之關(guān)系熱力致死時(shí)間曲線圖2-5

TDT值（熱力致死時(shí)間）——在某一恒定溫度條件下，將食品中的某種微生物活菌（細(xì)菌和芽孢）全部殺死所需要的時(shí)間。TDT值越大，表示細(xì)菌的耐熱性就越強(qiáng)。

Z值——指TDT值變化90%（一個(gè)對(duì)數(shù)循環(huán)）所對(duì)應(yīng)的溫度變化。Z值小的微生物對(duì)溫度的敏感程度高，在高溫下所需時(shí)間比低溫下所需時(shí)間少。

F值——在一定的加熱致死溫度（121.1℃）下，殺死一定濃度的微生物所需要的加熱時(shí)間。F值可用來比較Z值相同的細(xì)菌的耐熱性，F(xiàn)值越大則表示細(xì)菌的耐熱性越強(qiáng)。第6頁(yè)，共34頁(yè)。（二）低溫對(duì)微生物的抑制作用

1、微生物的耐冷性因微生物的種類而異（球菌＞桿菌；酵母＞霉菌和細(xì)菌）與培養(yǎng)基的組成、培養(yǎng)時(shí)間、冷卻速度、冷卻終溫、初始菌數(shù)等因素有關(guān)與食品的PH有關(guān)與食品的水分含量有關(guān)與氧氣含量有關(guān)第7頁(yè)，共34頁(yè)。2、低溫對(duì)微生物的抑制作用與微生物的種類有關(guān)處于生物學(xué)零度（繁殖速度為零）的微生物不能生長(zhǎng)繁殖，也不會(huì)死亡。低溫沖擊（低溫休克）能造成部分微生物死亡緩慢凍結(jié)和解凍造成的損傷＞快速凍結(jié)和解凍第8頁(yè)，共34頁(yè)。二、溫度與酶的關(guān)系

（一）高溫對(duì)酶活性的鈍化作用及酶的熱變性

溫度對(duì)酶穩(wěn)定性的影響圖2-8大多數(shù)酶的最適溫度范圍為20～40℃可以用D值、F值和Z值來表示酶的耐熱性。Ea（反應(yīng)活化能）——使反應(yīng)分子由一般分子變成活化分子所需的能量。Q10（溫度系數(shù)）——溫度每增加10K時(shí)因酶活性變化所增加的化學(xué)反應(yīng)率。第9頁(yè)，共34頁(yè)。（二）低溫對(duì)酶活性的抑制作用隨著溫度下降，酶的活性降低（圖2-10）抑制作用因酶的種類不同而有明顯差異對(duì)動(dòng)物（特別是溫血?jiǎng)游铮┬允称分械拿副戎参铮ㄌ貏e是低溫環(huán)境下生產(chǎn)的植物）性食品中的酶影響大在長(zhǎng)期冷藏中，酶的作用仍可使食品變質(zhì)大多數(shù)酶的Q10大約為2～3第10頁(yè)，共34頁(yè)。三、溫度與其他變質(zhì)因素的關(guān)系氧化作用生理作用蒸發(fā)作用機(jī)械損害低溫冷害第11頁(yè)，共34頁(yè)。第二節(jié)水分活度對(duì)食品變質(zhì)腐敗

的抑制作用一、有關(guān)水分活度的基本概念

（一）水分活度（AW）定義：指某種食品體系中，內(nèi)部水蒸氣壓與同溫度下純水蒸氣壓之壓。是對(duì)介質(zhì)內(nèi)能夠參與化學(xué)反應(yīng)的水分的估量（有效水分）大多數(shù)新鮮食品的AW值在0.95～1之間，AW＜0.65能生長(zhǎng)的微生物極少，一般控制AW＜0.7受食品的組成、溫度、添加劑的影響第12頁(yè)，共34頁(yè)。（二）水分吸附等溫線定義：在恒定溫度下，食品的水分含量與其水分活度之間的關(guān)系。（圖2-12）與食品的種類有關(guān)結(jié)合水不能作為溶劑，也難以結(jié)冰單層結(jié)合水（A部分）吸附最牢固，很難去除截留水（滲透壓、結(jié)構(gòu)維持）水可作為溶劑游離水可作為溶劑，也可結(jié)冰，能被微生物和化學(xué)反應(yīng)利用體相水占生鮮食品總含水量的95%左右第13頁(yè)，共34頁(yè)。二、水分活度與微生物的關(guān)系

（一）微生物生長(zhǎng)和水分活度的關(guān)系微生物的生長(zhǎng)需要一定的水分活度。大多數(shù)細(xì)菌在AW=0.93時(shí)即不能生長(zhǎng)。通常大多數(shù)霉菌的最低AW為0.8左右，而耐干霉菌在AW降低到0.7以下仍可生長(zhǎng)。大多數(shù)酵母菌的最低生長(zhǎng)AW在0.88～0.91之間。受基質(zhì)組成、溫度、氧氣、PH值等因素的影響。第14頁(yè)，共34頁(yè)。

（二）微生物的耐熱性和水分活度的關(guān)系受環(huán)境水分活度的影響高濕條件下微生物的耐熱性降低霉菌孢子的耐熱性隨AW的降低而呈增大的傾向（三）細(xì)菌芽孢的形成及毒素的產(chǎn)生和水分活度的關(guān)系細(xì)菌芽孢的形成比生長(zhǎng)所需的水分活度要高水分活度低于某個(gè)程度時(shí)，毒素的產(chǎn)生量會(huì)急劇降低甚至不產(chǎn)生毒素第15頁(yè)，共34頁(yè)。三、水分活度與酶的關(guān)系必須控制水分活度在最低AW以上酶才能起催化作用。當(dāng)水分活度在中等偏上范圍內(nèi)增大時(shí)，酶活性也逐漸增大。一般在低AW時(shí)，酶的穩(wěn)定性較高。四、水分活度與其他變質(zhì)因素的關(guān)系中濕食品（AW=0.6～0.8）最易發(fā)生非酶褐變。當(dāng)AW=0.2～0.5時(shí)，脂類的氧化速度最小，過低或過高氧化速度都會(huì)加快；當(dāng)AW超過0.8時(shí)，氧化速度降低。第16頁(yè)，共34頁(yè)。第三節(jié)PH對(duì)食品變質(zhì)腐敗

的抑制作用一、PH與微生物的關(guān)系絕大多數(shù)微生物的最適PH在6.6～7.5之間。霉菌能適應(yīng)的PH范圍最大，細(xì)菌能適應(yīng)的PH范圍最小，酵母菌介于二者之間。腐敗細(xì)菌的最低耐受PH通常在4.0以上。微生物的最適PH受其他因素的影響（酸的種類、鹽等）。PH值常常作為食品殺菌強(qiáng)度的主要依據(jù)。第17頁(yè)，共34頁(yè)。二、PH與酶的關(guān)系酶的活性受其所處環(huán)境PH值的影響。偏離其最適PH范圍，酶的活性將降低。酶的最適PH受多種因素的影響（酶的種類、溫度、反應(yīng)時(shí)間、底物性質(zhì)及濃度……）。注意可逆失活對(duì)食品質(zhì)量的影響。圖2-18等電點(diǎn)附近的PH條件下，酶的熱穩(wěn)定性最好。第18頁(yè)，共34頁(yè)。三、PH與其他變質(zhì)因素的關(guān)系蛋白質(zhì)類食品在中性到堿性的PH范圍內(nèi)加熱，容易產(chǎn)生NH3及H2S等化合物。當(dāng)PH6.3以上時(shí)，魚、貝類罐頭易產(chǎn)生磷酸鎂銨結(jié)晶，影響產(chǎn)品質(zhì)量。在酸性或強(qiáng)酸性條件下腌制食品，亞硝酸鹽易生成亞硝胺。第19頁(yè)，共34頁(yè)。第四節(jié)電離輻射對(duì)食品變質(zhì)腐敗

的抑制作用一、有關(guān)輻射的基本概念

（一）輻射線的種類及其特性

種類：X射線、α射線、β射線、γ射線。X射線：波長(zhǎng)在100～150nm之間的電磁波。穿透能力強(qiáng)，但效率低。（一般不用作食品殺菌）α射線：高速運(yùn)動(dòng)的氦核，電離作用強(qiáng)，穿透力弱。（不用作食品殺菌）β射線：高速運(yùn)動(dòng)的電子束，但電離作用比α射線弱，穿透力比α射線強(qiáng)。γ射線：波長(zhǎng)非常短的電磁波束，穿透能力強(qiáng)，但電離作用比α射線、β射線弱。第20頁(yè)，共34頁(yè)。（二）輻射的計(jì)量單位倫琴電子伏特物理倫琴當(dāng)量或輪普拉德格瑞第21頁(yè)，共34頁(yè)。二、電離輻射與微生物的關(guān)系

（一）電離輻射的殺菌作用直接破壞微生物遺傳因子的代謝，導(dǎo)致其死亡。（直接作用）輻照產(chǎn)生自由基，抑制微生物生長(zhǎng)。（間接作用）電離輻射的不同目的。表2-8第22頁(yè)，共34頁(yè)。（二）影響輻射殺菌效果的因素放射線的種類。電離密度越大的，殺菌效果越好照射劑量。照射效果依賴于照射強(qiáng)度微生物的種類。革蘭氏陽(yáng)性菌＞革蘭氏陰性菌產(chǎn)芽孢菌＞不產(chǎn)芽孢菌最初污染程度。最初污染程度大則殺菌效果差介質(zhì)的組成。降低殺菌效果：蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、甘油類、硫化氫類、亞硫酸鹽類、抗壞血酸鹽等增加殺菌效果：亞硝酸鹽、維生素k、無機(jī)鹵素化合物、、酚的鹵代物、氯仿、含水三氯乙醛等氧氣。有氧條件可增強(qiáng)輻射效果，即降低抗輻射能力食品的物理狀態(tài)。脫水和凍結(jié)食品的抗輻射能力更強(qiáng)菌齡。緩慢生長(zhǎng)期抗輻射能力最強(qiáng)，進(jìn)入對(duì)數(shù)期后逐漸降低第23頁(yè)，共34頁(yè)。三、電離輻射與酶的關(guān)系破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，酶失活。純酶的稀溶液對(duì)輻射很敏感，若增加濃度則必須增加輻照劑量。水溶液中酶的輻照敏感性隨溫度的升高而增加。-SH基團(tuán)的存在能增加對(duì)輻射的敏感性。有水存在時(shí)，酶的失活程度較高。氧的存在會(huì)增強(qiáng)酶對(duì)輻射的敏感性。酶存在的環(huán)境條件越復(fù)雜，酶的輻射敏感性越低。第24頁(yè)，共34頁(yè)。第五節(jié)其他因素對(duì)食品變質(zhì)腐敗

的抑制作用一、高壓高壓保藏是指將包裝食品置于高壓(100～1000MPa）下處理，以延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的一種保藏方法。大多數(shù)微生物能夠在20～30MPa下生長(zhǎng)，但超過50MPa時(shí)則受到抑制。一般高壓可降低微生物的生長(zhǎng)繁殖速度，特高壓可引起微生物的死亡。100～300MPa的壓力引起的蛋白質(zhì)變性是可逆的，300MPa以上則是不可逆的。第25頁(yè)，共34頁(yè)。二、滲透壓提高食品的滲透壓可抑制微生物的生長(zhǎng)，甚至死亡。大多數(shù)微生物的耐壓能力為355～1783KPa。當(dāng)鹽濃度為1%～3%時(shí)，大多數(shù)微生物受到抑制。10%以上的食鹽或65%以上的食糖濃度下，大多數(shù)微生物不能生長(zhǎng)。三、煙熏常與食品的腌漬保藏相結(jié)合。一般用于動(dòng)物食品的制作。熏煙中的酚、醛、有機(jī)酸等具有較強(qiáng)的殺菌和抗氧化作用。熏煙的抑菌作用僅限于食品表面。第26頁(yè)，共34頁(yè)。四、氣體成分降低氧氣含量（21%→2%～6%）或提高二氧化碳含量（0.03%→3%以上），可抑制果蔬的呼吸作用。MA法（包裝前抽真空，然后充入惰性氣體）常用于無呼吸功能的食品貯存。低溫配合氣調(diào)貯藏，效果更好。五、發(fā)酵主要有乳酸發(fā)酵、乙醇發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等。代謝產(chǎn)物要有一定的濃度(乳酸0.7%以上；醋酸1%～2%；乙醇10%以上）。改善食品風(fēng)味及質(zhì)構(gòu)。第27頁(yè)，共34頁(yè)。六、包裝

（一）食品的包裝與材料對(duì)包裝食品的保護(hù)性足夠的機(jī)械強(qiáng)度合適的加工特性衛(wèi)生和安全性方便性經(jīng)濟(jì)性第28頁(yè)，共34頁(yè)。（二）食品包裝對(duì)食品保藏的影響防止微生物及其引起的食品變質(zhì)防止化學(xué)因素引起的食品變質(zhì)防止物理因素引起的食品變質(zhì)防止機(jī)械損壞防盜與防偽第29頁(yè)，共34頁(yè)。（三）隔絕性食品包裝食品的防氧包裝采用防氧包裝材料，主要有真空包裝、脫氧包裝、氣體置換包裝等。食品的防濕包裝選擇隔濕性包裝材料，如：金屬材料、玻璃材料、復(fù)合膜等。還可使用吸濕劑。食品的隔光包裝采用不透光包裝材料，如：金屬材料，鋁、紙復(fù)合材料等。第30頁(yè)，共34頁(yè)。七、柵欄技術(shù)

（一）基本概念

柵欄因子——高溫處理、低溫冷藏、降低水分活度、酸化、降低氧化還原電勢(shì)、添加防腐劑、競(jìng)爭(zhēng)性菌群、輻照等影響食品保藏的因素。

柵欄技術(shù)——將兩個(gè)或兩個(gè)以上的柵欄因子組合在一起，用于保藏食品的技術(shù)。

柵欄效應(yīng)——在保藏食品的數(shù)個(gè)柵欄因子中，它們單獨(dú)或相互作用，形成特有的防止食品腐敗變質(zhì)的“柵欄”，使存在于食品中的微生物不能逾越這些“柵欄”，保障食品的安全。第31頁(yè)，共34頁(yè)。（一）柵欄效應(yīng)模式柵欄效應(yīng)模式圖圖2-21理論柵欄效應(yīng)模式。含同等強(qiáng)度的6個(gè)柵欄因子。較為實(shí)際型柵欄效應(yīng)模式。含強(qiáng)度不等的幾個(gè)柵欄因子。初始箘數(shù)低的食品柵欄效應(yīng)模式。只需少量柵欄因子。初始箘數(shù)多或營(yíng)養(yǎng)豐富的食品柵欄效應(yīng)模式。必須增強(qiáng)現(xiàn)有柵欄因子或增加新的柵欄因子。第32頁(yè)，共34頁(yè)。經(jīng)過熱處理而又殺菌不完全的食品柵欄效應(yīng)模式。只需較少且作用強(qiáng)度較低的柵欄因子。柵欄順序作用模式。通過各柵欄因子之間以不同順序作用來達(dá)到。柵欄協(xié)同作用模式。兩個(gè)或兩個(gè)以上因子的協(xié)同作用強(qiáng)于多個(gè)因子單獨(dú)作用的累加。第33頁(yè)，共34頁(yè)。內(nèi)容梗概第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制—食品保藏的基本原理。第一節(jié)溫度對(duì)食品變質(zhì)腐敗

的抑制作用。熱力致死速率曲線圖2-4。D值越大，表示細(xì)菌死亡速率越慢，細(xì)菌的耐熱性就越強(qiáng)。TRT值本質(zhì)上與D值相同TRT=nD。熱力致死時(shí)間曲線圖2-5。Z值小的微生物對(duì)溫度的敏感程度高，在高溫下所需時(shí)間比低溫下所需時(shí)間少。溫度對(duì)酶穩(wěn)定性的影響圖2-8。Q10（溫度系數(shù)）——溫度每增加10K時(shí)因酶活性變化所增加的化學(xué)反應(yīng)率。是對(duì)介質(zhì)