食品保鮮技術(shù)第三章 3課件

第三章食品貯藏保鮮方法

第三節(jié)食品物理保鮮

第三節(jié)食品物理保鮮一、輻射處理食品輻射處理是利用γ射線、X射線以及電子束等電離輻射射線與物質(zhì)作用產(chǎn)生的物理效應(yīng)、化學效應(yīng)和生物效應(yīng)，達到殺蟲滅菌、防止霉變、提高食品的衛(wèi)生質(zhì)量、保持營養(yǎng)品質(zhì)及風味及延長貯藏期和貨架期的目的。第三節(jié)食品物理保鮮目前，各國在輻射保藏食品上，主要是應(yīng)用60鈷或137銫為放射源的γ射線照射，也有用能量在10MeV以下的電子射線照射的。食品輻射處理具有良好的保鮮效果、能耗低、無污染、無殘留、處理食品衛(wèi)生安全和冷加工的特點。

第三節(jié)食品物理保鮮國際輻照食品咨詢委員會（ICGFI）根據(jù)上述研究結(jié)果，對食品輻照通用標準進行修改，明確提出了“對任何食品的輻照，應(yīng)在規(guī)定的劑量范圍內(nèi)進行，其最低劑量應(yīng)大于達到工藝目的所需的最低有效劑量，最大劑量應(yīng)低于綜合考慮食品的衛(wèi)生安全，結(jié)構(gòu)完整性，功能特性和食用品質(zhì)所確定的最高耐受劑量”。

第三節(jié)食品物理保鮮（二）輻射處理原理及生物學效應(yīng)1、輻射的物理學原理（1）激發(fā)和電離

電離是指有一定動能的帶電粒子與原子的軌道電子相互間發(fā)生靜電作用時，將其本身的部分能量傳遞給軌道電子，如果軌道電子獲得的動能足以克服原子核的束縛時則成為自由電子，此過程叫做電離。第三節(jié)食品物理保鮮

激發(fā)是指軌道電子獲得的能量不足以使其成為自由電子，而只能從低能級躍遷到高能級的軌道上去，使原子成為激發(fā)態(tài)，這種過程叫激發(fā)。

第三節(jié)食品物理保鮮（2）輻射的種類與物質(zhì)的相互作用

輻射通常是指某種物質(zhì)中發(fā)射出來的波或粒子，以其所帶的能量在空間或介質(zhì)中間向各個方向傳播的過程。輻射可以分為兩大類：一類為電磁輻射；另一類為微粒輻射，統(tǒng)稱為電離輻射。第三節(jié)食品物理保鮮用于食品輻射的只有兩種電離輻射，即由電磁輻射產(chǎn)生的X射線和γ射線；微粒輻射產(chǎn)生的電子束輻射。

第三節(jié)食品物理保鮮無論是X射線和γ射線或電子束輻射對物質(zhì)來說都是一個能量傳遞和沉積的過程，其結(jié)果都能使物質(zhì)發(fā)生電離和激發(fā)，在此過程中會形成一系列的產(chǎn)物如電子、離子、激發(fā)分子、自由基和分子，這些產(chǎn)物亦稱為化學原初產(chǎn)物（活性粒子）。

第三節(jié)食品物理保鮮2、輻射的化學效應(yīng)輻射的化學效應(yīng)是指被輻射物質(zhì)中的分子所發(fā)生的化學變化。輻射化學效應(yīng)的強弱用G值表示，所謂G值就是介質(zhì)中每吸收100eV能量時發(fā)生變化的分子數(shù)。例如，麥芽糖溶液經(jīng)過輻射發(fā)生降解的G值為4.0，則表示麥芽糖溶液每吸收100eV的輻射能，就有4個麥芽糖分子發(fā)生降解。第三節(jié)食品物理保鮮不同介質(zhì)的G值可能相差很大，G值大的，輻射引起的化學效應(yīng)較強烈；G值相同者，吸收劑量大者所引起的化學效應(yīng)較強烈。

第三節(jié)食品物理保鮮食品的輻射處理，發(fā)生化學變化的物質(zhì)，除了食品本身及包裝材料之外，還有附著在食品表面及內(nèi)部的微生物、昆蟲和寄生蟲等生物體。

第三節(jié)食品物理保鮮食品及其他生物有機體的主要化學組成是水、蛋白質(zhì)、糖類、脂類及維生素等，這些化合物分子在射線的輻射下會發(fā)生一系列的化學變化。（1）水大多數(shù)食品均含有豐富的水分，水也是構(gòu)成微生物、昆蟲等生物體的重要成分，食品經(jīng)輻射引起的水分變化十分復(fù)雜。第三節(jié)食品物理保鮮（2）蛋白質(zhì)與氨基酸在輻照蛋白質(zhì)和氨基酸時也會出現(xiàn)多樣性。若輻射干燥狀態(tài)下的氨基酸，其主要反應(yīng)是脫氨基作用而產(chǎn)生氨。輻照氨基酸水溶液時，由于水分子的存在就會產(chǎn)生輻照的間接效應(yīng)。第三節(jié)食品物理保鮮由于輻射的作用，會引起SH基氧化、脫氨、脫羧以及苯環(huán)和多環(huán)式氨基酸自由基的氧化反應(yīng)，從而導致蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，二級或三級結(jié)構(gòu)遭到破壞，產(chǎn)生分子變形，凝聚，粘度降低，溶解度變化以及電泳行為、吸收光譜的變化、酶促反應(yīng)變化等現(xiàn)象。

第三節(jié)食品物理保鮮（3）酶由于酶是蛋白質(zhì)，所以，它對輻照的反應(yīng)與蛋白質(zhì)相似，如變性作用等。第三節(jié)食品物理保鮮（4）糖類糖類在輻射過程中發(fā)生的變化主要是降解作用和輻解產(chǎn)物的形成。放射線對低分子糖類照射時，隨著照射劑量增加，糖的旋光度減少，而且發(fā)生褐變，還原性以及吸收光譜等均發(fā)生變化。多糖類經(jīng)放射線照射后會發(fā)生融點降低，褐變，旋光度減少，結(jié)構(gòu)和吸收光譜變化等現(xiàn)象。第三節(jié)食品物理保鮮（5）脂類脂肪和脂肪酸被射線照射時，飽和脂肪比較穩(wěn)定，而不飽和脂肪容易氧化，出現(xiàn)脫羧、氫化、脫氨等作用。有氧存在時，由于會發(fā)生自動氧化作用，飽和脂肪也會被氧化。第三節(jié)食品物理保鮮3、輻射作用的生物學過程H．Derting和H．Jung（1970）將輻射生物學效應(yīng)發(fā)展過程分為四個階段，即物理階段、物理化學階段、生物化學階段和生物學階段。第三節(jié)食品物理保鮮4、輻射的生物學效應(yīng)在鮮活食品中的輻照不會產(chǎn)生特殊毒素，但在輻照后某些機體組織中有時發(fā)現(xiàn)帶有毒性的不正常代謝產(chǎn)物。輻照對鮮活食品的損傷主要表現(xiàn)在代謝反應(yīng)，其輻照效應(yīng)取決于機體組織受輻照損傷后的恢復(fù)能力，還取決于輻照總劑量的大小。第三節(jié)食品物理保鮮通過輻射可殺滅微生物，根據(jù)殺菌的目的分成三類：選擇性殺菌、針對性殺菌和輻射滅菌。

選擇性殺菌是指通過一定劑量的電離輻射，減少初始細菌的總量（通常亦稱之為細菌總數(shù)）以限制腐敗作用。

針對性輻射殺菌是指利用一定劑量的電離輻射殺死食品內(nèi)除病毒以外的各種致病菌。

輻射滅菌是指采用較高的輻照劑量，殺滅食品中全部的微生物，達到細菌總數(shù)、致病菌為零。這種輻照產(chǎn)品在沒有污染的條件下可以長期保存不會腐敗。第三節(jié)食品物理保鮮（三）影響輻射貯藏效果的因素1、放射線的種類能用于食品的離子化放射線有高速電子流、γ射線及X射線。射線的種類不同，作用效果也會發(fā)生相應(yīng)的變化。無論哪種射線，電離密度越大，其殺菌效果越好。第三節(jié)食品物理保鮮2、照射劑量和劑量率根據(jù)各種食品的貯藏目的和各自的特點，射線的最適照射劑量是不同的，此外，輻射貯藏的效果還與劑量率有關(guān)。一般而言，在進行食品輻射時通常使用較高的劑量率進行輻射，貯藏效果更佳。第三節(jié)食品物理保鮮由于照射時的劑量不同，所起的作用也有差別：

低劑量：1kGy以下。影響植物代謝抑制塊莖、鱗莖類發(fā)芽，殺死寄生蟲。

中劑量：1～10kGy，抑制代謝，延長果蔬貯期，阻止真菌活動，殺死沙門氏菌。

高劑量：10kGy以上，徹底滅菌。

第三節(jié)食品物理保鮮3、食品本身的性質(zhì)產(chǎn)品本身的病菌污染程度（如微生物的多少、微生物生長狀態(tài)）、寄生蟲的多少、生長發(fā)育階段、成熟度、呼吸代謝強度等，均對輻射處理貯藏效果有很大的影響。在微生物的增長周期中，處于穩(wěn)定和衰亡期的細菌對放射線有較強的抵抗性，而處于對數(shù)增長期的細菌則敏感性很強。另外，培養(yǎng)條件也影響微生物對放射線的敏感性。第三節(jié)食品物理保鮮4、輔助措施的增效作用常在食品中添加某些化學物質(zhì)，以減少輻照時營養(yǎng)成分的損失和品質(zhì)變化，例如硫脲、CO2、維生素K5、NaCl等。第三節(jié)食品物理保鮮有些化學物質(zhì)使放射線殺菌效果降低，例如醇類（一價、二價醇），甘油類，硫化氫類，亞硫酸氫鹽，硫脲，巰基乙胺，2，3-二巰基乙酸，2-（2-巰基乙氧基）乙醇，谷胱甘肽，二甲基亞砜，L-半胱氨酸，抗壞血酸鈉，乙酰琥珀酸，乳酸鹽，葡萄糖，氨基酸，以及其他培養(yǎng)基成分和食品成分。第三節(jié)食品物理保鮮有些化學物質(zhì)能增強放射線殺菌作用，例如食鹽、有機酸鹽、鹽漬劑，還有維生素K5，4-氨基-2-甲基-1-萘酚，4-氨基-1-萘酚，l-氨基-2-萘酚，5-氨基-1-萘酚，1，4-萘醌亞硫酸氫鈉，無水馬來酸．鄰苯二馬來酰胺，碘乙酸，馬來酸（順丁烯二酸）、碘乙酰胺，羥基汞苯甲酸，無機的鹵族化合物、酚的鹵代物、氯仿、含水三氯乙醛、KIO3等。

第三節(jié)食品物理保鮮5、環(huán)境因素的影響

O2效應(yīng)：在有O2條件下，會增強殺菌效果（氧效果）。

溫度效應(yīng)：產(chǎn)品的輻射敏感性隨輻射溫度的提高而增強。

水分效應(yīng)：如果沒有水分，難以有H+，OH-等的生成，并且產(chǎn)生的放射線間接作用效果就會變小，生成的游離基由于沒有水而不能自由移動。大量的試驗資料表明，食品含水量高低對輻射敏感性影響很大。第三節(jié)食品物理保鮮二、電場處理從分子生物學角度看，果品蔬菜等食品都可看作是一種生物蓄電池，當受到帶電離子的空氣作用時，果品、蔬菜中的電荷就會起到中和作用，必然會對生物體的代謝過程產(chǎn)生某種影響，使生理活動處于“假死”狀態(tài)，呼吸強度因此而減慢，有機物消耗也相對減少，從而達到貯藏保鮮目的。第三節(jié)食品物理保鮮電場處理的作用形式包括：高壓電場下產(chǎn)生的空氣離子和O3對產(chǎn)品的作用；高壓電場下產(chǎn)生的離子水對產(chǎn)品的作用；高壓電場對產(chǎn)品的直接作用。

第三節(jié)食品物理保鮮1、空氣離子的產(chǎn)生及生物學效應(yīng)空氣離子具有活性，能與食品細胞膜上的物質(zhì)發(fā)生各種反應(yīng)．特別是與生物大分子反應(yīng)，如與蛋白質(zhì)、核酸等作用，使蛋白質(zhì)變性，DNA和RNA的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生變化，從而導致對外界環(huán)境敏感的酶失活，導致一系列的機體代謝受阻。第三節(jié)食品物理保鮮農(nóng)產(chǎn)品收獲后，空氣離子通過對產(chǎn)品表面電荷平衡的干擾，從而影響整個代謝過程和延緩其衰老。離子化的氣體具有良好的保濕性能，能維持細胞的膨壓，故可防止農(nóng)產(chǎn)品失水萎蔫，保持其新鮮狀態(tài)?？諝怆x子作用于農(nóng)產(chǎn)品上的微生物，具有一定的抑制和滅菌效果，故可用于農(nóng)產(chǎn)品采后的消毒和防腐處理，以減少采后的腐爛損失。第三節(jié)食品物理保鮮2、O3的產(chǎn)生及生物學效應(yīng)O3是一種強氧化劑，也是一種良好的消毒劑和殺菌劑，能殺滅農(nóng)產(chǎn)品上的微生物及其分泌的毒素，能有效地抑制代謝產(chǎn)物ACC和C2H4的形成，降低C2H4釋放率，并可使貯藏環(huán)境中的C2H4氧化失活，從而延緩農(nóng)產(chǎn)品的衰老。第三節(jié)食品物理保鮮3、離子水的生物學效應(yīng)離子水的表面張力和滲透壓力增大，不易蒸發(fā)，能抑制霉菌孢子的生長。離子水作用于生物體，產(chǎn)生大量的自由基與生物大分子作用形成原初損傷，通過新陳代謝使損傷擴大，從而導致呼吸減弱，機體代謝減慢甚至死亡，故有防腐保鮮的效果。第三節(jié)食品物理保鮮4、電場直接作用于食品的生物學效應(yīng)在外加電場的作用下，食品內(nèi)部的細胞結(jié)構(gòu)特別是細胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使膜上的電性物質(zhì)發(fā)生重排、激發(fā)、電離等作用，產(chǎn)生一些活性離子作用于膜上的酶系統(tǒng)，并可使之鈍化。此外，電場也能使細胞內(nèi)的自由水發(fā)生電離、激發(fā)等作用，產(chǎn)生具有化學活性的自由基，作用于生物大分子，導致?lián)p傷，進而干擾其代謝過程。第三節(jié)食品物理保鮮電場處理的效果受許多因素的影響，如農(nóng)產(chǎn)品的種類，有效劑量與時間、溫度、濕度以及貯藏條件等，因此，在推向大規(guī)模的商業(yè)性應(yīng)用之前，尚有待于進一步進行深入而廣泛的研究。

第三節(jié)食品物理保鮮三、減壓貯藏1957年，Workman和Hummel等同時發(fā)現(xiàn)，一些果蔬在冷藏的基礎(chǔ)上再加上降低氣壓的條件，可以明顯地延長其貯藏壽命。在1966年，美國的Burg等人提出了完整的減壓貯藏理論和技術(shù)。第三節(jié)食品物理保鮮（一）減壓貯藏的原理及效應(yīng)

減壓貯藏又叫低壓貯藏和真空貯藏等，是氣調(diào)貯藏的發(fā)展，是一種特殊的氣調(diào)貯藏方式。關(guān)鍵是把產(chǎn)品置于空氣壓力低于一個大氣壓、低溫高濕的密閉貯室中，并在貯藏期間保持恒定的低壓的保鮮方法。第三節(jié)食品物理保鮮由于減壓作用，降低了貯藏環(huán)境中氧氣濃度和乙烯的釋放量，產(chǎn)品呼吸作用減慢，壽命延長。減壓的程度依不同的產(chǎn)品有所不同，一般為正常大氣壓的1/10左右（10.1325kPa）。

第三節(jié)食品物理保鮮隨著總的氣壓降低，O2的分壓相應(yīng)降低，所以，減壓貯藏必然是低O2條件，其作用性質(zhì)與氣調(diào)貯藏中降低O2的濃度相同。減壓貯藏的效應(yīng)與呼吸和C2H4的動態(tài)有關(guān)，在減壓貯藏下，C2H4的產(chǎn)量和呼吸強度明顯下降。第三節(jié)食品物理保鮮

氣調(diào)貯藏時，提高CO2濃度的重要作用之一是使它成為C2H4作用的競爭性抑制者，但又常常會導致某些生理病害。減壓條件下內(nèi)源C2H