《食品科学概论 本科》课件15食品腐败与保藏

,专业基础课,食 品 科 学 概 论,第十五章 食品腐败与保藏,第一节 食品腐败变质,第二节 食品热处理与保藏,第三节 食品的低温处理与保藏,第四节 食品的干燥与保藏,第五节 食品浓缩与保藏,第六节 食品辐射与保藏,第七节 食品腌渍、发酵和烟熏与保藏,第八节 食品的化学保藏,第九节 食品的包装与保藏,第一节 食品腐败变质,一、食品的变质,变质,包括感官接受性、营养价值、安全性及美学吸引力的降低。食品变质后可能发生色泽、质构、风味和其它质量性质的改变。,食品变质,包括物理、化学以及生物变质。组成食品的有机和无机物质以及食品的质构和稠度都会受到环境中的几乎每个因素的影响，热、冷、光、辐射、氧气、水分、干燥、酶、微生物、宏观生物、工业污染物、存放时间及其它食品的存在都对食品质量有负面影响。,二、食品腐败变质的原因,食品变质的主要原因,包括以下几个方面：微生物，主要指细菌、酵母菌和霉菌的生长和活力；食品自身中的酶和其它化学反应的活力；虫、寄生虫和鼠的侵袭；对某一食品不适当的温度；水分的变化；氧气的作用；光的作用；机械压力、机械损伤；时间。,这些因素通常不是孤立的。细菌、虫和光能同时起作用，使食品在产地或仓库内变质；热、水分和空气能同时影响细菌的繁殖和食品中酶的活力。有效的保藏必须消除所有这些已知的影响食品质量的因素，或使它们减小到最低程度。,三、微生物、酶与食品腐败,控制细菌、酵母和霉菌的主要因素,有温度、干燥、渗透压,(,糖、盐,),、酸、烟熏、空气、化学物质和辐射，其中任何一种都会导致食品变质，所以有一个平衡问题：例如采用适当的温度杀死微生物而食品仍能为人们接受；一定量的防腐性化学添加剂可以抑制微生物生长，而对于食品组分或人类健康的副作用最小。实际上，整个食品保藏科学就是关于剂量或处理方面的一种折衷方法。,控制微生物,迄今为止食品最大损耗仍是由微生物造成的。但是酶与食品变质也关系密切，控制酶与控制微生物的手段和原理大致相同。但酶比微生物更能耐受高温、低温、干燥和辐 射，控制更为困难。,酶和其它因素的控制,第二节 食品热处理与保藏,一、食品加工与保藏中的热处理,食品热处理的作用,热处理,是食品加工与保藏中用于改善食品品质、延长食品贮藏期的最重要的处理方法之一。食品工业中采用,热处理的主要作用,有以下几个方面：杀死微生物，钝化酶，破坏食品中不需要或有害的成分或因子,改善食品的品质和特性，提高食品营养成分的可利用率、可消化性等,.,食品热处理的类型,食品工业中热处理的类型主要有：工业烹饪、热烫、热挤压和杀菌等。,食品热处理可使用几种不同的能源作为加热源，主要能源种类有：电、气,(,天然气或液化气,),、液体燃料,(,燃油等,),、固体燃料,(,如煤、木、炭等,),。加热的方式有直接方式和间接方式。,直接方式,指加热介质与食品直接接触的加热过程，这种加热方式容易污染食品，因此一般只有气体燃料可作为直接加热源。,间接加热,方式，食品与燃料是分开的，是将燃料燃烧所产生的热能通过换热器或其他中间介质,(,如空气,),加热食品。,食品加热的能源,二、食品热处理反应的基本规律,不同微生物的最适生长温度不同，大多数微生物以常温或稍高于常温为最适生长温度。当温度高于微生物的最适生长温度时，微生物的生长就会受到抑制，而当温度高到足以使微生物体内的蛋白质发生变性时，微生物即会出现死亡现象。影响微生物耐热性有三个方面：微生物的种类、微生物生长和细胞,(,芽孢,),形成的环境条件和热处理时的环境条件。,加热对微生物的影响,酶与食品的质量,:,酶也会导致食品在加工和贮藏过程中的质量下降，主要反映在食品的感官和营养方面的质量降低。这些酶主要是氧化酶类和水解酶类，包括过氧化物酶、多酚氧化酶、脂肪氧合酶、蛋白酶、抗坏血酸酶等，如过氧化物酶会导致蔬菜变味、水果褐变；多酚氧化酶导致果蔬变色、变味及维生素损失；脂肪氧合酶破坏蔬菜中的必需脂肪和维生素,A,，导致变味；抗坏血酸酶破坏果蔬中的维生素,C,等。,加热对酶的影响,酶是生物性催化剂，温度对酶的活力和特性有明显的影响。任何一种酶都有其最适的作用温度。温度低于或高于酶的最适温度时，酶的活性受到抑制；当温度远远高于最适温度时，酶的结构受到破坏。影响酶的耐热性的因素有两大类：一是酶的种类和来源，二是热处理的条件。酶的种类及来源不同，耐热性也不同。酶对热的敏感性与酶分子的大小和结构复杂性有关，一般来说，酶的分子越大，结构越复杂，它对高温就越敏感。,酶的最适温度和热稳定性,三、食品中的非热杀菌,非热杀菌技术主要包括物理杀菌和化学杀菌。物理非热杀菌有：辐照杀菌、紫外线杀菌、超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、感应电子杀菌、磁力杀菌、脉冲强光杀菌、微波杀菌、超声波灭菌等。化学杀菌又包括添加抑菌剂或防腐剂以及臭氧、二氧化氯、酶等非热杀菌。,第三节 食品的低温处理与保藏,一、低温处理与保藏,食品的低温处理是指食品被冷却或被冻结，通过降低温度改变食品的特性而达到加工或贮藏目的的过程。食品低温保藏就是利用低温技术将食品温度降低并维持食品在低温,(,冷却或冻结,),状态以阻止食品腐败变质，延长食品保存期。低温保藏不仅可以用于新鲜食品物料的贮藏，也可用于食品加工品、半成品的贮藏。,根据低温保藏中食品物料是否冻结，将其分为冷藏和冻藏。冻藏是指食品物料在冻结的状态下进行的贮藏。一般冻藏的温度范围为,-12,-30(,常用的温度为,-18),。冻藏适合于食品物料的长期贮藏，其贮藏期从十几天到几百天。,食品低温保藏的一般工艺过程为：食品物料前处理冷却或冻结冷藏或冻藏回热或解冻。不同食品物料的特性有所不同，具体的工艺条件不尽相同。,二、食品低温保藏的基本原理,低温对微生物的影响,一般而言，温度降低时，微生物的生长速率降低，当温度降低到,-10,时，大多数微生物会停止繁殖，部分出现死亡，只有少数微生物可缓慢生长。低温抑制微生物生长繁殖的原因主要是：,低温导致微生物体内代谢酶的活力下降，各种生化反应速率下降；,低温导致微生物细胞内的原生质体浓度增加，黏度增加，影响新陈代谢；低温导致微生物细胞内外的水分冻结形成冰结晶，冰结晶会对微生物细胞产生机械刺伤，部分水分的结晶还会导致生物细胞内的原生质体浓度增加，使其中的部分蛋白质变性，细胞丧失活性，这种现象对于含水量大的营养细胞在缓慢冻结条件下容易发生。,低温对酶的影响,温度对酶的活性影响很大，高温可导致酶的活性丧失，低温处理虽然会使酶的活性下降，但不会完全丧失。一般来说，温度降低到,-18,才能比较有效地抑制酶的活性，但温度回升后酶的活性会恢复，甚至较降温处理前的活性还高，从而加速果蔬的变质，故对于低温处理的果蔬往往需要在低温处理前进行灭酶处理，以防止果蔬质量降低。,低温对食品物料的影响,低温对食品物料的影响因食品物料种类不同而不同。根据,低温下不同食品物料的特性,，食品物料分为三大类：,一是植物性食品物料，主要是指新鲜水果蔬菜等；,二是动物性食品物料，主要是指新鲜捕获的水产品、屠宰后的家禽和牲畜以及新鲜乳、蛋等；,三是指其他类食品物料，包括一些原材料、半加工品和加工品、粮油制品等。,三、食品的冷藏,食品冷藏条件和控制要素,冷藏温度,:,是这些工艺条件中最重要的因素，不仅指的是冷库内空气的温度，更重要指的是食品物料的温度。植物性食品物料的冷藏温度通常要高于动物性的食品物料，这主要是因为植物性食品物料可能会受到低温影响而产生冷害作用。冷藏室内的温度应严格控制，任何温度的变化都可能对冷藏的食品物料造成不良的后果。,空气的相对湿度,:,冷藏室内空气的相对湿度对食品物料的耐藏性有直接的影响，空气相对湿度要适宜，相对湿度过高易导致食品物料发霉、腐烂；相对湿度过低时，食品物料中的水分会迅速蒸发并出现萎缩。,空气流速,:,一般冷藏室内的空气要保持一定的流速以保证室内温度的均匀和空气循环。空气的流速过大，食品物料表面的水分蒸发也随之增大，空气相对湿度较低时，空气的流速对食品干缩产生严重的影响。只有空气的相对湿度较高而流速较低时，才会使食品物料的水分损耗降低到最低程度。,四、食品的冻藏,食品冻藏，是采用缓冻或速冻的方法先将食品冻结，在保持食品冻结状态的温度下进行贮藏的保藏方法。常用的贮藏温度为,-12,-23,，而以,-18,最为适用。贮藏冷藏食品的冷库称为低温冷库或冻库。,空气冻结法,:,在绝热的低温冷冻室，所用冷冻介质是空气,(,静止或流动,),，冻结室温度一般在,-18,-40,。用此法冻结的食品物料包括牛肉、猪肉,(,半胴体,),、箱装的家禽、盘装整条鱼、箱装的水果、,5kg,以上包装的蛋品等。,间接接触冻结法,:,最常见的间接接触冻结法是板式冻结法，采用制冷剂或低温介质冷却金属板以及和金属板密切接触的食品物料。,直接接触冻结法,:,又称为液体冻结法，它是用载冷剂或制冷剂直接喷淋或,(,和,),浸泡需冻结的食品物料。可用于包装和未包装的食品物料。,冻结方法,食品在,冻结过程中,的变化,:,食品在冻结过程中会出现体积增大、水分重新分布、机械损伤、非水相组分浓缩等变化。,食品在,冻藏过程中,的变化,:,在冻藏过程中，会发生重结晶、冻干害、脂类的氧化和降解、蛋白质溶解性下降及其它变化。,食品在冻结、冻藏过程中的变化,第四节 食品的干燥与保藏,一、干燥食品的保藏原理,微生物生长除了需要营养物质以外，还需要大量的水分，而决定性的因素是食品的有效水分活度,Aw,(,Aw,=,p,/,p0,，,p,，,p0,分别代表溶液的蒸汽压和纯溶媒的蒸汽压,),。不同类型微生物生长对,Aw,要求各异：各种微生物都有其生长最适宜的,Aw,，即使是同一类型的微生物在不同条件下生长发育所需最低,Aw,也有差异。霉菌生长所需的,Aw,最低，酵母菌次之，细菌要求较高。,水分和微生物的关系,干制过程中，食品及其所污染的微生物均同时脱水。干制后，微生物长期处于休眠状态，环境条件一旦适宜，又会重新吸湿恢复活动。干制并不能将微生物全部杀死，而只能抑制它们的生长活动。干制品复水后，只有残留微生物仍能复苏并再次生长。,干制对微生物的影响,酶为食品所固有，它同样需要水分才具有活性。水分减少时，酶的活性也就下降，但酶和基质却同时增浓。因此，在低水分干制品中，特别吸湿后，酶仍会缓慢活动，从而有引起食品品质恶化或变质的可能。只有干制品水分降到,1%,以下时，酶的活性才会完全消失。酶在湿热条件下处理易钝化，因此，为了控制干制品中酶的活性，就有必要在干制前对食品进行湿热或化学钝化处理，以达到酶的失活。,干制对酶活性的影响,干制品吸湿是导致变质的主要因素之一，为了维持干制品的品质，需用隔绝材料,(,容器,),包装，防止外界空气、灰尘、虫、鼠和微生物的侵入，阻隔光线透过，减轻食品变质。储运过程中应尽量避免高温高湿环境，防止包装破坏和机械损伤等。,干燥食品的包装与储运,按浓缩的原理,，可分为平衡浓缩和非平衡浓缩两种物理方法。,平衡浓缩,:,利用两相在分配上的某种差异而获得溶质浓缩液和溶剂的浓缩,(,分离,),方法。,浓缩的分类,非平衡浓缩,:,利用半透膜等来分离溶质与溶剂的过程，两相由膜隔开，半透膜不仅可用于分离溶质和溶剂，也可用于分离各种不同大小分子的溶质，故也称为膜分离。,第五节 食品浓缩与保藏,一、食品浓缩的目的和分类,浓缩在食品工业有着广泛的应用，主要有以下目的：,(1),减少重量和体积，便于食品包装、贮藏和运输。,(2),提高制品的浓度，增大渗透压，降低水分活性，延长制品的保质期。,(3),浓缩是结晶操作的预处理过程及结晶控制的一种手段。,(4),降低食品脱水过程的能耗。,(5),改善产品质量。,浓缩的目的,二、蒸发浓缩,蒸发是食品工业上应用最为广泛的浓缩方法。不少食品物料是水溶液，因此蒸发是指水的蒸发。蒸发常用的热源是饱和蒸汽，根据热源的利用率不同，蒸发可分为单效蒸发和多效蒸发。根据设备压力的大小，蒸发可分为常压蒸发、真空蒸发和加压蒸发。根据蒸发的操作方式有间歇式、连续式和循环式蒸发。,蒸发浓缩的分类,蒸发浓缩过程中食品物料的变化,料液在蒸发浓缩过程中发生的变化对浓缩液品质有很大的影响。,(1),食品成分的变化，,(2),黏稠性，,(3),结垢性，,(4),泡沫性，,(5),结晶性，,(6),风味形成与挥发，,(7),腐蚀性,三、冷冻浓缩,冷冻浓缩是利用冰和水溶液之间的固液相平衡原理的一种浓缩方法，适用于热敏性食品物料的浓缩，可避免芳香物质因加热造成的挥发损失。目前主要用于原果汁、高档饮品、生物制品、药品、调味品等的浓缩。,在冷冻浓缩过程中析出的冰结晶不可能达到纯水状态，总是有或多或少的溶质混杂其中，这种现象称溶质夹带。溶质夹带有内部夹带和表面附着两种，夹带主要由冰晶表面吸附造成。为避免损失，可采用稀溶液、冰晶融化后的水及清水对冰晶进行洗涤，将冰晶表面吸附的溶质洗脱下来。,四、膜浓缩,膜浓缩是一种类似于过滤的浓缩方法，只不过,“,过滤介质,”,为天然或人工合成的高分子半透膜，如果,“,过滤,”,膜只允许溶剂通过，把溶质截留下来，使溶质在溶液中的相对浓度提高，就称为膜浓缩。如果在这种,“,过滤,”,过程中透过半透膜的不仅是溶剂，而且是有选择地透过某些溶质，使溶液中不同溶质达到分离，则称为膜分离。,膜材料的种类：,根据膜的材质，从相态上可分为固态膜和液态膜；从来源上可分为天然膜和合成膜，后者又可分为无机膜和有机膜。根据膜的断面形态，可将膜分为对称膜、不对称膜和复合膜。根据固体膜的外形，可分为平板膜、管状膜、卷状膜和中空纤维膜。根据膜的功能，又可分为超滤膜、反渗透膜、离子交换膜等。,膜组件：,对超滤和反渗透浓缩，膜组件通常有四种形式：管式、平板式、卷式和中空纤维式。平板式组件由不同数量的隔离板、半透膜、膜支撑架等组成。,膜材料的种类,在食品浓缩中应用较多的膜浓缩是反渗透和超滤，目前已成功应用于牛乳、咖啡、果汁、明胶、乳清蛋白、蛋清等的浓缩。,影响反渗透浓缩和超滤浓缩的因素主要有：膜材料的种类和性能、溶质的特性、溶液的性质、操作条件,(,包括操作压力、操作温度、操作时间和浓差极化,),、膜的维护,(,膜的压实、膜的降解和膜的结构,),等。,影响电渗析操作的因素有：膜的极化、电解质的浓差扩散、水的渗透、压差渗透、膜的污染和中毒等。,膜浓缩在食品中的应用,影响膜浓缩的因素,第六节 食品辐射与保藏,食品辐射是利用射线照射食品,(,包括原材料,),，延迟新鲜食物某些生理过程,(,发芽和成熟,),的发展，或对食品进行杀虫、消毒、灭菌、防霉等，达到延长保藏时间，稳定、提高食品质量目的的操作过程。,辐照的安全卫生与法规,在进行辐照处理时，被照射食品从未直接接触放射性核素,(,放射性同位素,),。食品只是在辐射场接受射线的外照射，不会沾染上放射性物质。,20,世纪,90,年代中期，世界卫生组织,(WHO),回顾了辐照食品的安全与营养平衡的研究，得出如下结论：,(1),辐照不会导致对人类健康有不利影响的食品成分的毒性变化；,(2),辐照食品不会增加微生物学的危害；,(3),辐照食品不会导致人们营养供给的损失。,辐照食品的安全性,目前许多国家是以,1983,年,FAO/WHO,国际食品法规委员会的,“,辐照食品的规范通用标准,(,世界范围标准,),”,和,“,食品处理辐照装置运行经验推荐规范,”,为本国辐照食品的立法模式。,我国为了加强对辐照加工业的监督管理，先后发布了有关法规和标准，使辐照加工业逐步走向法制化和国际化。辐照食品在包装上必须有统一制定的辐照食品标识。,辐照食品的管理法规,第七节 食品腌渍、发酵和烟熏与保藏,一、食品的腌渍,将食盐或糖渗入食品组织内，降低水分活性，提高渗透压，或通过微生物的正常发酵降低食品的,pH,值，从而抑制腐败菌的生长，防止食品的腐败变质，获得更好的感官品质，并延长保质期的储藏方法称为腌渍保藏。这是人类最早采用的一种行之有效的食品保藏方法。用该法加工的制品统称为腌渍食品，其中盐腌的过程称为腌制，加糖腌制的过程称为糖渍。,处于高渗溶液的微生物，细胞内的水分会透过原生质膜向外界溶液渗透，其结果是细胞的原生质脱水而与细胞壁分离，这种现象称为质壁分离。质壁分离的结果使细胞变形，微生物的生长活动受到抑制，脱水严重时还会造成微生物死亡。腌渍就是利用这种原理来达到保藏食品的目的。,食品腌渍的保藏原理,二、食品的发酵,发酵不仅能够延长食品贮藏时间，还为人们提供了品种繁多的食品，作用主要表现在：,产酸发酵：,微生物的发酵产酸不仅可以为发酵食品提供柔和的酸味，还可以抑制有害微生物的生长繁殖。,乙醇发酵：,乙醇发酵技术常用于酿酒工业，食品原材料经酵母发酵后，产生了一定浓度的乙醇和风味物质。乙醇还可抑制其他一些有害微生物的生存。,调味品的生产：,包括食醋、味精、酱油、酱类、豆腐乳等，主要是利用了细菌的产酸发酵、乙醇发酵、酵母的发酵作用和霉菌的酶类对淀粉、蛋白质的作用。这种情况下微生物的发酵除了起到保藏作用外，还丰富了人们日常膳食中的花色品种。,其他：,如微生物分泌酶可降解人体所不能消化吸收的物质，合成一些营养物质,(,如维生素、短肽、有机酸等,),，改善了食品质构，提高了食品的营养价值。,三、食品的烟熏,烟熏是一种古老的食品保藏方法，至今已有数千年的历史。熏烟中含有防腐化学品，如少量甲醛和其它木材燃烧时产生的物质，而且烟熏一般与加热有联系，有助于杀死微生物。随着科技的进步，烟熏技术也在日新月异的发展，电熏法及使用烟熏香味,(,烟熏液,),的液熏法等新工艺相继出现，烟熏香味剂的应用日趋广泛。,烟熏的作用,食品烟熏所起的主要作用有：形成特有的烟熏风味，防止腐败变质，加工新颖产品，发色和呈味，预防氧化等，因此，烟熏也成了食品防腐的一种手段。而且烟熏食品可满足广大消费者的需要，通过烟熏，鱼和肉等可被加工成各种各样风味独特的产品。,第八节 食品的化学保藏,食品化学保藏是在食品生产和贮运过程中使用化学制品,(,食品添加剂,),提高食品的耐藏性和达到某种加工目的所用的方法。它的主要作用是保持或提高食品品质和延长食品保藏期。另外在食品中使用化学制品时还要考虑安全性，添加到食品中的化学保藏剂必须符合食品添加剂法规，并严格按照食品卫生标准规定控制其用量和使用范围，以保证广大消费者的身体健康。,一、食品化学保藏,从广义上讲，凡是能抑制微生物的生长活动，延缓食品腐败变质或生物代谢的化学制品都是化学防腐剂，也称抗菌剂。而狭义的防腐剂是指经过毒理学鉴定，证明在使用范围内对人体无害，可直接添加到食品中起防腐作用的化学物质。这里所述的防腐剂是指广义的防腐剂。,按照抗微生物的作用程度，可以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。,食品防腐剂包括化学合成的和天然提取的两大类。,二、防腐剂,三、抗氧化剂,脂溶性抗氧,(,化,),剂：,易溶于油脂，主要用于防止食品油脂的氧化酸败及油烧现象，常用的有丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、没食子酸丙酯及生育酚混合浓缩物等。,水溶性抗氧化剂：,主要用于防止食品氧化变色，常用的种类是抗坏血酸类抗氧化剂。此外还有异抗坏血酸及其钠盐、植酸、乙二胺四乙酸二钠、氨基酸类、肽类、香辛料、糖苷及糖醇类抗氧化剂等。,食品抗氧化剂,脱氧剂又称为游离氧吸收剂,(,FOA,),或游离氧驱除剂,(,FOS,),，它是一类能够吸除氧的物质。当脱氧剂随食品密封在同一包装容器中时，能通过化学反应吸除容器内的游离氧及溶解于食品中的氧，并生成稳定的化合物，从而防止食品氧化变质，同时所形成的缺氧条件也能有效地防止食品霉变和虫害。广泛使用的脱氧剂有特制铁粉、连二亚硫酸钠和碱性糖制剂。,食品脱氧剂,一般地讲，在食品上使用保鲜剂有如下目的：,(1),减少食品的水分散失；,(2),防止食品氧化；,(3),防止食品变色；,(4),抑制生鲜食品表面微生物的生长；,(5),保持食品的风味；,(6),保持和增加食品，特别是水果的硬度和脆度；,(7),提高食品外观可接受性；,(8),减少食品在贮运过程中机械损伤。,保鲜剂的作用,第九节 食品的包装与保藏,将食品置于空气中会因为腐败、变色、干燥或吸湿等而不能食用，这些变质因素大致可分为三类，即生物性、化学性和物理性变质。,由好氧性细菌、霉菌、丝状菌等好氧微生物引起的食品腐败，是食品变质的主要形式。果蔬的有氧呼吸作用及脂质的氧化、色素的褪色、非霉褐变等化学变化，这些变质因素受到食品所处环境氧浓度及其他气体的影响，其中氧气是引起食品变质最主要的气体成分。,一、环境条件对食品品质的影响,二、食品包装的功能,包装是保持食品品质的重要手段：,采用合适的包装，能防止或减少食品在储运、销售过程中发生以下危害：,防止微生物及其他生物引起的危害；,防止化学性危害，如氧化等；,防止物理性危害，如干燥食品吸湿而变质。,包装有利于食品储运：,合适的包装具有多种方便功能，如方便运输、便于陈列与销售管理、便于使用、防止盗窃、偷换等。,包装是一种有效的宣传工具：,销售包装比较显著地突出商品的特征及标志，对顾客有足够的吸引力，有利于宣传产品和建立生产企业的形象。,结束,