食品物性學(xué)課件文檔版.docVIP

食品物性學(xué)研究對(duì)象 食品（Foods） 初級(jí)產(chǎn)品（Primary or raw products）: cereals, fruits, vegetables, meats, dairy, fishes etc. 半成品或成品（Semi-manufactured or manufactured foods） : dough, noodles, breads, beverages, juices, jams, ice creams etc.食品原料（Food ingredients） 脂類（Fats and oils） 蛋白類（Proteins） 碳水化合物（Carbohydrates） 食品添加劑（Food additives）: thickeners, gelling agents, stabilisers, texture modifiers etc. 香味（Flavours） 調(diào)味品（Seasons）研究目的 食品工業(yè)界（Food industry） Maximum food safety and food quality Capability of developing new and improved food products desired by public consumers食品學(xué)術(shù)界（Food academy） Accumulate and advance fundamental knowledge on food physics and principles behind food processing and design Better understanding food properties研究?jī)?nèi)容 基本物理特征（Basic physical characteristics) Mass, density, size, shape, moisture content and water activity分子物理特性（Molecular physics） Food macromolecules, basic chemical and physical structure, conformations, high order structures, and solution properties力學(xué)性質(zhì)（Mechanical properties） Rheological properties, texture tests界面性質(zhì)（Interfacial properties） Interfacial adsorption and desorption, emulsions, foams熱、光性質(zhì)（Thermal properties, and optical properties)Basic thermodynamics, phase transition, thermal analysis, colours, colorimetry, food-light interaction電、磁性質(zhì)（Electrical and magnetic properties） 感官評(píng)價(jià)（Sensory evaluation） 參考文獻(xiàn)Food Physics; Ludger O. Figura, Arthur A. Teixeira, eds.; Springer; 2007食品物性學(xué); 李云飛, 殷涌光, 金萬(wàn)鎬 編著; 中國(guó)輕工出版社; 2005食品物性學(xué); 李里特 著; 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社; 1998 第一章 緒論 一、食品物性學(xué)的定義和研究?jī)?nèi)容1、食品物性學(xué)的定義： 食品物性學(xué)是以食品（包括食品原料）為研究對(duì)象，研究其物理性質(zhì)的一門科學(xué)。不僅包括對(duì)食品本身理化性質(zhì)的分析研究，而且包括食品物性對(duì)人的感覺器官產(chǎn)生的所謂感覺性質(zhì)的研究 食品物性學(xué)在日本也稱為“食品物理學(xué)”，與食品化學(xué)相對(duì)應(yīng)。 包括：力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)特性，這些特性與食品組成、微觀結(jié)構(gòu)、次價(jià)力、表面狀態(tài)等有關(guān)。食品的物性影響食品的流動(dòng)性、粘彈性、凝聚性、附著性、質(zhì)構(gòu)和口感；影響食品組分的擴(kuò)散性、松弛性和質(zhì)量穩(wěn)定性，與生物化學(xué)反應(yīng)速率相關(guān)聯(lián)，與食品分析檢測(cè)相關(guān)聯(lián)。食品物性學(xué)研究的對(duì)象非常廣泛，包括：初級(jí)產(chǎn)品，如收獲后的糧食谷物類；一次加工的食品材料，如各種食用油、糖、奶粉、蛋粉等；半成品和成品食品，如面團(tuán)、面包、果汁細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物體。食品物性學(xué)涉及的領(lǐng)域雖然相當(dāng)廣泛，但主要以食品的物理學(xué)性質(zhì)為基本內(nèi)容，這些物理學(xué)性質(zhì)有:食品的力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)。2、食品物性學(xué)的研究?jī)?nèi)容 食品的力學(xué)性質(zhì)食品在力的作用下產(chǎn)生變形、振動(dòng)、流動(dòng)、破斷等的規(guī)律，以及其與感官評(píng)價(jià)的關(guān)系。 食品的力學(xué)性質(zhì)是感官評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，是決定品種好壞的主要指標(biāo)。 食品的力學(xué)性質(zhì)與食品的生化變化、變質(zhì)情況有著密切的聯(lián)系，通過(guò)力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定可以把握食品以上品質(zhì)的變化情況。 食品的力學(xué)性質(zhì)與食品的加工關(guān)系密切，許多操作都與力學(xué)性質(zhì)相關(guān)，如混合、攪拌、壓榨、過(guò)濾、分離、粉碎、膨化、噴霧等。食品的熱學(xué)性質(zhì) 常見的熱學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和研究?jī)?nèi)容有：比熱容、潛熱、相變規(guī)律、傳熱規(guī)律及與溫度有關(guān)的熱膨脹規(guī)律等。 在一些食品加工的單元操作中，如殺菌、干燥、冷凍、熟化、烘烤等方面，熱物性有十分重要的作用，在改善食品的風(fēng)味方面，熱物性也成為引人注目的研究新領(lǐng)域。食品的電學(xué)性質(zhì) 主要是指食品及其原料的導(dǎo)電特性、介電特性以及其他的電磁物理特性。其研究領(lǐng)域主要分為：1、食品品種狀態(tài)的監(jiān)控：食品的狀態(tài)、成分的變化往往反映在電學(xué)特性的變化上，用電測(cè)傳感器的方法把握食品的特性，尤其在食品的非破壞性檢測(cè)（無(wú)損檢測(cè)）方面。2、電磁物理加工：主要有靜電場(chǎng)處理技術(shù)、電磁波加工技術(shù)、通電加熱技術(shù)、電磁場(chǎng)水處理技術(shù)、電滲透脫水技術(shù)等。 食品的光學(xué)性質(zhì) 是指食品物質(zhì)對(duì)光的吸收、反射及其對(duì)感官反應(yīng)的性質(zhì)。其研究領(lǐng)域在以下方面：1、通過(guò)光學(xué)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)對(duì)食品成分的測(cè)定：成分的變化可以引起對(duì)光的吸收、反射、折射、衍射、輻射等性質(zhì)的變化。測(cè)定簡(jiǎn)單、無(wú)破壞。2、食品色澤的研究二、食品物性學(xué)研究的目的和方法1、了解食品與加工、烹飪有關(guān)的物理特性2、建立食品品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)的方法3、通過(guò)對(duì)物性的試驗(yàn)研究，可以了解食品的組織結(jié)構(gòu)和生化變化例如，在制面條或制面包工藝中，面筋形成的情況用觀察或其他方法很難確定，而用測(cè)定其粘彈性的方法則可簡(jiǎn)便地了解面團(tuán)面筋的網(wǎng)絡(luò)形成程度。尤其是對(duì)生鮮食品的無(wú)損傷組織測(cè)定，利用振動(dòng)、光反射、電磁感應(yīng)等物性測(cè)定手段更是必要的。4、為改善食品的風(fēng)味、發(fā)揮食品的嗜好功能提供科學(xué)依據(jù)。以儀器測(cè)定的指標(biāo)表現(xiàn)食品的風(fēng)味特性，并以此為依據(jù)，保證和提高食品的嗜好性品質(zhì)，成為當(dāng)前食品開發(fā)技術(shù)的重要方面。食品形態(tài) 固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，各種形態(tài)的物理性質(zhì)不相同，食品加工特性與食品生化反應(yīng)也不同。食品質(zhì)構(gòu)質(zhì)構(gòu)在感官特性中的重要程度分三方面： 關(guān)鍵因素：質(zhì)構(gòu)決定其質(zhì)量，如肉品、薯片、爆米花、芹菜等 重要因素：質(zhì)構(gòu)對(duì)質(zhì)量影響較大：水果、某些蔬菜、奶酪、面制品等；次要因素：影響不大，如飲料、湯類；三、食品物性學(xué)研究的現(xiàn)狀和發(fā)展 食品物性學(xué)最早起源于對(duì)食品粘彈性理論的研究。而粘彈性理論的發(fā)展是在胡克等人的彈性理論、牛頓等人建立的流體力學(xué)理論發(fā)展的。彈性理論、流體力學(xué)理論距今已有300多年歷史，粘彈性理論是從20世紀(jì)初在歐美等國(guó)開始的。 食品物性學(xué)中發(fā)展最早的是食品力學(xué)方面的研究，食品力學(xué)的中心是食品流變學(xué)。食品流變學(xué)的基礎(chǔ)是流體力學(xué)和粘彈性理論。美國(guó)化學(xué)家賓漢姆(Bingham)提出了流變學(xué)的概念，即“Rheology”，“流變”即流動(dòng)的意思。最早將流變學(xué)引入食品加工研究的是荷蘭人Scott Blair,1953年寫書Foodstuffs their Plasticity, Fluidity and Consistency,第一個(gè)定義了 “texture”即為“質(zhì)地”。 在農(nóng)產(chǎn)品物料物性研究領(lǐng)域，1966年Mohsenin編著出版了Physical Properties of Plant and Animal Materials,該書主要針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品物料的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的論述。 1968年日本東京召開了國(guó)際流變學(xué)會(huì)議 1969年荷蘭創(chuàng)辦了Journal of Texture Studies專業(yè)雜志，關(guān)于食品物性研究的論文大量發(fā)表，推進(jìn)了食品物性學(xué)的發(fā)展。研究最多的植物組織（水果、蔬菜）的評(píng)價(jià)，其次是食品力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定中，感官評(píng)價(jià)與儀器測(cè)定的比較和相關(guān)關(guān)系。 1973年，B. Muller編著出版了Introduction to Food Rheology，進(jìn)一步推動(dòng)了食品物性學(xué)的研究和應(yīng)用。1975年至1995年間，日本化學(xué)學(xué)會(huì)組織了食品物性學(xué)年會(huì)研討，出版了論文集共19集。1980年 Mohsenin又編著出版了Thermal Properties of Food and Agricultural Materials,主要論述農(nóng)產(chǎn)品物料的熱學(xué)測(cè)定 、熱傳導(dǎo)的基本知識(shí)以及食品冷卻、冷凍、干燥、熱處理、呼吸和膨脹的有關(guān)知識(shí)。1984年，J.Prentice編著出版了Measurement in the Rheology of Foodstuffs一書，闡述了食品流變特性的測(cè)量原理和方法，同時(shí)從微觀結(jié)構(gòu)的角度分析了影響食品流變性質(zhì)的因素和機(jī)理。1989年種谷真一編著了食品的物理一書，從物理學(xué)的角度，分析各種狀態(tài)的物料在加工、烹飪發(fā)酵過(guò)程中物性變化的機(jī)理。 1989年，川端晶子編著了食品物性學(xué)，從食品的流變學(xué)性質(zhì)和質(zhì)地兩個(gè)方面論述了食品膠體體系特征，以及凝膠狀食品、凝脂狀食品、細(xì)胞狀食品、纖維狀食品和多孔狀食品的物理特性?？傊?，20年來(lái)食品物性學(xué)雖然有很大的發(fā)展，但仍然屬于逐步形成階段，因?yàn)槭称肥且粋€(gè)十分復(fù)雜的分散體系，今后還需要作大量的研究。表1 按力學(xué)特性對(duì)食品物料的分類 食品的力學(xué)基礎(chǔ) 1、食品物質(zhì)的凝膠性1）膠體的概念： 一般的食品不僅含有固體，而且還有水、空氣存在，屬于分散系統(tǒng)或稱為非均質(zhì)分散系統(tǒng)，也稱分散系。 所謂分散系統(tǒng)是指數(shù)微米以下、數(shù)納米以上的微粒子，在氣體、液體或固體中浮游懸濁的系統(tǒng)，以上所說(shuō)的微粒子稱為分散相，而屬于氣體、液體或固體的介質(zhì)被稱為分散介質(zhì)或連續(xù)相（分散介質(zhì)）。 膠體的概念：表示物質(zhì)狀態(tài)的名詞。晶體和膠體表示物質(zhì)分散度不同的兩種狀態(tài)。 例如，蛋清蛋白、酪蛋白在水中的擴(kuò)散速度比食鹽和湯藥慢的多，越是擴(kuò)散速度慢的物質(zhì)結(jié)晶越不容易，擴(kuò)散越快的物質(zhì)結(jié)晶越快。 結(jié)晶快的物質(zhì)稱做擬晶體（crystalloid）， 結(jié)晶慢的物質(zhì)稱做膠體(colloid)。2）膠體的種類： 氣體為連續(xù)相的膠體：氣溶膠(airosol)：氣體為連續(xù)相的膠體（液體分散于氣體介質(zhì)中）,例如云、霧、食品的微小液滴、粉塵漂浮在空氣中，但食品中更多的顆粒分散在空氣中成為粉末。粉末食品既有分散漂浮在空氣中的狀態(tài)，也有沉積在一起的集合狀態(tài)。食品工業(yè)中，沉積在一起的粉末較多，常有如下物理量： 外觀比體積：?jiǎn)挝毁|(zhì)量粉末所充填的體積。 外觀密度：包括粉末間隙在內(nèi)的單位體積粉體的質(zhì)量。 空隙率：一定體積的粉末中，孔隙所占體積的比率。液體為連續(xù)相的膠體：氣泡(bubble):在液體中分散有許多氣體的分散系統(tǒng)。當(dāng)無(wú)數(shù)氣泡分散在水中時(shí)，溶液呈白色，這是一種氣體溶膠。乳膠體(emulsion):指兩種互不相溶的液體，其中一方為微小的液滴分散在另一方液體中的膠體。乳膠體一般由水、油、乳化劑構(gòu)成。乳膠體中，當(dāng)連續(xù)相為水，分散相為油時(shí)，稱為水包油型（O/W型），如食品中生奶油、蛋黃醬屬于O/W型；與之相反，成為油包水型，例如黃油、人造奶油等屬于W/O型。乳膠體經(jīng)過(guò)一定的處理，即在外力的作用下，不使水油分離的情況下，O/W型也會(huì)轉(zhuǎn)換為W/O型，相應(yīng)地乳膠體的物性也會(huì)發(fā)生很大的變化。 除了兩相乳膠體，還有多相乳膠體。乳膠體類型的判斷是研究其物性是首先要考慮的問(wèn)題，通常的判斷法有：稀釋法：用連續(xù)相的溶劑稀釋的辦法。導(dǎo)電法：水油導(dǎo)電性質(zhì)差異很大，用電流計(jì)的兩極插入乳膠體構(gòu)成回路，導(dǎo)電則為O/W型，不導(dǎo)電則為W/O型。色素染色法：利用色素是否溶解于連續(xù)相來(lái)判斷，例如用不溶于油的水溶性色素，甲基橙（methylorange）加入膠體中，溶解的則為O/W型，不溶解的則為W/O型。膠體分為：溶膠和凝膠 對(duì)于可流動(dòng)的膠體溶液稱為溶膠。食品中的一般膠體粒子的分散介質(zhì)是水，所以把分散介質(zhì)（連續(xù)相）是水的膠體稱為親水性膠體（hydrocolloid)，這樣的溶液為水溶膠(hydrosol)。凝膠(gel)：在分散介質(zhì)（連續(xù)相）中的膠體粒子或高分子溶質(zhì)，形成整體構(gòu)造而失去了流動(dòng)性，或膠體全體雖含有大量液體介質(zhì)但處于固化的狀態(tài)稱為凝膠。凝膠有熱不可逆性和熱可逆性。如雞蛋羹、布丁等蛋白凝膠為熱不可逆性，以多糖成分存在的為熱可逆性。凝膠是一種物質(zhì)的特殊狀態(tài)，介于固體和液體之間，不會(huì)僅在重力作用下流動(dòng)。有流動(dòng)性非常接近液體的凝膠，也有剛性非常接近于固體的凝膠。干凝膠：凝膠放置后逐漸離漿脫水成為干燥狀態(tài)為干凝膠，如干粉絲、方便面等。食品中除了果汁、醬油、牛乳、油等液態(tài)食品和餅干、酥餅、硬糖等固體食品外，幾乎所有的食品都是在凝膠狀態(tài)下供食用的。2、食品的凝膠性與食品加工 1）很多食品都是在凝膠狀態(tài)下食用的。例如，米飯、饅頭、面條、豆腐、肉、色、蔬菜等，都可以說(shuō)是凝膠狀態(tài)。 2）凝膠狀態(tài)食品的力學(xué)性質(zhì)對(duì)食品口感品質(zhì)、風(fēng)味品質(zhì)(如軟硬、嚼勁、筋道感、柔嫩感等)起著決定的作用。因此蛋白質(zhì)、多糖類等可以形成凝膠的物質(zhì)均可作為食品改良劑、穩(wěn)定劑等使用。 3）許多食品都有一個(gè)狀態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題。例如，果汁要求不分層、不沉淀；面條要求不糊湯，耐浸泡不爛；冰洪淋要求保型性好、口感細(xì)膩等。 而解決這些問(wèn)題的本質(zhì)，就是要調(diào)整好膠體粒子的分布或結(jié)合狀態(tài)，使之穩(wěn)定。 分散系統(tǒng)內(nèi)各相之間的界面狀態(tài)，對(duì)物性就要產(chǎn)生很大影響。所以界面化學(xué)、乳化機(jī)理也成了與食品物性有關(guān)的重要相關(guān)學(xué)科。 研究和改善食品的質(zhì)地(texture)，主要就是研究凝膠狀態(tài)物質(zhì)的模型，與解決食品感官品質(zhì)、提高食品的品質(zhì)有著不可分割的關(guān)系。 流變學(xué)就成為研究食品力學(xué)性質(zhì)的中心內(nèi)容。第二章 食品的電物性第一節(jié) 食品的電學(xué)性質(zhì)食品的電物性：在外加電壓(或電場(chǎng))作用下的行為及所表現(xiàn)出來(lái)的物理現(xiàn)象。包括：在交變電場(chǎng)中的介電特性 在直流電場(chǎng)中的電特性：在弱電場(chǎng)中的導(dǎo)電性質(zhì)；在強(qiáng)電場(chǎng)中的擊穿現(xiàn)象； 食品表面的靜電現(xiàn)象 電物性在食品工程中的應(yīng)用： 利用食品的電物性對(duì)其成分、組織、狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控。 食品的加工。交變電場(chǎng)(電磁波)的利用靜電場(chǎng)的利用：1. 清洗凈化2. 分離3. 改質(zhì)直流電的利用：1.電滲析2.電泳3.電浮選第二節(jié) 極化1 極性非極性分子：正負(fù)電荷中心相重合。但在電場(chǎng)的作用下正負(fù)電荷中心分裂，誘導(dǎo)出偶極矩； 極性分子：正負(fù)電荷中心不重合，但由于熱運(yùn)動(dòng)指向各個(gè)方向的機(jī)率相等，也呈現(xiàn)電中性。這類分子具有永久偶極矩，所以稱為極性分子。 2 偶極矩(m, Debye)偶極矩：表示極性的大小偶極矩：質(zhì)點(diǎn)所帶電荷的數(shù)量q與兩質(zhì)點(diǎn)間距離d 的乘積m (Debye，德拜)，方向從正到負(fù)?？偱紭O矩：假設(shè)每個(gè)分子都是剛性的，則總的偶極矩以矢量和來(lái)表示： 有效偶極矩剛性分子的假設(shè)：適于氣體，不適于溶液分子。柔性大分子 不是完全剛性的，僅分子的一部分構(gòu)象在熱運(yùn)動(dòng)時(shí)沒有變化。有些基團(tuán)有極性，整個(gè)分子為中性。有效偶極矩：依賴于分子或基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。 有效偶極矩的計(jì)算：如果分子含有N個(gè)極性基團(tuán)結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)在熱運(yùn)動(dòng)時(shí)沒有變化，則有效偶極矩為：式中，mxi，myi，mzi分別為沿著x，y，z軸的鍵矩分量2 電介質(zhì)的極化分子的極化可以分為三類： 電子極化(electronic polarization) 偶極矩為誘導(dǎo)偶極矩 原子極化(atomic polarization) 偶極矩為誘導(dǎo)偶極矩 取向極化(orientation polarization) 偶極矩為永久偶極矩。 2.1 電子極化偏移：價(jià)電子云在外電場(chǎng)作用下向正極偏移，電子相對(duì)于分子骨架發(fā)生偏移(分子骨架無(wú)偏移)； 強(qiáng)度：外電場(chǎng)比核作用在電子上的原子內(nèi)電場(chǎng)弱很多，其運(yùn)動(dòng)很小，極化弱； 松弛：電子的運(yùn)動(dòng)速度很快，極化所需時(shí)間很短(10-1510-13秒)。 2.2 原子極化變形：分子骨架在外電場(chǎng)下發(fā)生變形； 強(qiáng)度：原子極化很小，約為電子極化的1/10； 松弛：原子的運(yùn)動(dòng)速度較電子慢，極化所需要的時(shí)間10-13秒。變形：分子骨架在外電場(chǎng)下發(fā)生變形； 強(qiáng)度：原子極化很小，約為電子極化的1/10； 松弛：原子的運(yùn)動(dòng)速度較電子慢，極化所需要的時(shí)間10-13秒。 無(wú)電場(chǎng) 外加電場(chǎng)2.3 取向極化(偶極極化)極性分子：永久偶極矩的極性分子(基團(tuán))，在無(wú)外電場(chǎng)時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使偶極矩指向各方向的機(jī)會(huì)相同，總平均偶極矩為0，介質(zhì)為電中性。 取向：在外電場(chǎng)的作用下，極性分子(基團(tuán))沿電場(chǎng)方向排列，產(chǎn)生分子的取向。 松弛：沿外電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)要克服本身的慣性和旋轉(zhuǎn)阻力，極化時(shí)間很長(zhǎng)(約為10-9秒)。這段時(shí)間的長(zhǎng)短，依賴于分子間的相互作用。 (a) 無(wú)外電場(chǎng) (b) 有外電場(chǎng) (c) 電場(chǎng)很強(qiáng)，溫度很低極性分子趨向極化示意圖極化偶極矩：E為電場(chǎng)強(qiáng)度；a為極化率；對(duì)于極性分子：ae為電子極化率 aa為原子極化率 au為取向極化率ae 和aa與溫度無(wú)關(guān)，只取決于分子中電子云的分布情況。 對(duì)于非極性分子：3 高分子的介電特性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系高分子以取向極化的貢獻(xiàn)最大。 只有極性分子(基團(tuán))才能發(fā)生取向極化，取向極化的強(qiáng)弱與介質(zhì)分子(基團(tuán))的極性有關(guān)。 介電常數(shù)主要取決于分子(基團(tuán))極性的大小。 分子(基團(tuán))的極性可用偶極矩來(lái)衡量，分子(基團(tuán))的偶極矩等于所有鍵矩的矢量和。一些共價(jià)鍵的鍵矩和分子的偶極矩高分子按極性大小分為四類第四節(jié) 電物性的應(yīng)用1.食品的電磁波處理和加工1.1 食品干燥 1.2 生物致死 1) 滅菌 2) 防蟲 1.3 加熱熟化 1.4 滅酶 1.5 燙漂 1.6 解凍1.7 萃取2. 微波及其應(yīng)用2.1 微波波長(zhǎng)=11000mm的電磁波。 是超高頻電磁波。 直線傳播，可反射、吸收、穿透，遵循光傳播的規(guī)律。這些作用取決于材料的特性：介電特性；比熱；形狀；其它成分(含水量等)。2.2 常見介質(zhì) 導(dǎo)體、絕緣體、介質(zhì)、極性和磁性化合2. 3 微波對(duì)介質(zhì)的穿透性質(zhì)能量衰減與轉(zhuǎn)換：物料表面的能量密度最大，隨著微波向物料的滲透，其能量釋放給了物料，并轉(zhuǎn)換成熱量。 穿透力：衰減狀態(tài)決定著微波的穿透能力。 穿透深度：微波功率從物料表面減至表面值的1/e 時(shí)的距離，用DE表示。式中： l0為自由空間波長(zhǎng)；e為介電常數(shù)；tg為介質(zhì)損耗 微波的穿透深度與溫度有關(guān) 微波加熱1、微波輻射頻率：300MHZ300GHZ，即無(wú)線短波范圍2、微波加熱微波向食品釋放能量使其溫度升高3、微波加熱機(jī)理：、離子的極化偏振，即溶液中的離子被電場(chǎng)加速。離子碰撞頻率的增加導(dǎo)致溫度上升。當(dāng)離子更聚集或溶液濃度增大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更多熱量。如微波加熱（豆?jié){和面包: 面包比豆?jié){熱的快，時(shí)間短的多） 、極性分子的旋轉(zhuǎn)，分子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量。極性分子的大小和狀態(tài)影響旋轉(zhuǎn)的數(shù)量，從而影響產(chǎn)熱率。冰比水吸收的能量少，原因：水分子在冰中的運(yùn)動(dòng)受到限制。對(duì)于家用微波爐，頻率在2450MHZ下，水分子在1S內(nèi)將發(fā) 24.5億次的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生足夠的熱量。4、微波加熱的特點(diǎn)、微波加熱具有選擇性。 有利因素：加熱包裝食品時(shí)，絕大部分能量被食品吸收，只有少部分被容器或包裝材料吸收。微波殺蟲（對(duì)于干燥食品中的害蟲含水量較多，因此在微波場(chǎng)中吸收大量的能量而被加熱致死） 不利因素：食品解凍。由于微波對(duì)冰和水的吸收性質(zhì)截然不同，當(dāng)一部分冰變成水后，就會(huì)吸收微波，造成解凍不勻。 、微波的穿透特性。 優(yōu)點(diǎn)：A、它對(duì)不吸收微波的食品容器穿透性極好，可使能量直接到達(dá)食品內(nèi)部一定深度，可迅速加熱。 B、微波可把能量直接傳給食品內(nèi)部，尤其是食品內(nèi)部的水，大大加快干燥速度或食品膨化。5、微波加熱的問(wèn)題加熱不均勻 原因： 、微波加熱選擇性 、微波極好的穿透性 、微波的棱角效應(yīng)微波萃取是提取天然植物中有效成分的一項(xiàng)新型技術(shù)。微波能穿透萃取介質(zhì)并滲透到物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)部，使物料內(nèi)部的極性分子隨外電場(chǎng)變化而激烈碰撞摩擦，從而使其內(nèi)部溫度迅速升高，引起細(xì)胞破裂，使有效成分自由流出而被溶劑溶解。與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑萃取相比，它具有更高選擇性，且可有效保護(hù)提取物中功效成分，耗能低，省時(shí)安全。微波干燥微波波長(zhǎng)較一般食品物料短很多，但穿透力相對(duì)較強(qiáng)，熱慣性小。相對(duì)于傳統(tǒng)加熱干燥，微波干燥在物料各個(gè)部位同時(shí)進(jìn)行加熱，避免了傳統(tǒng)方法由外向內(nèi)形成溫度梯度而導(dǎo)致物料表面硬化或不均勻的負(fù)效應(yīng)，干燥速度快，時(shí)間短，而且可以最大限度地保持食品的色、香、味，減少營(yíng)養(yǎng)元素?fù)p失；其次，微波加熱設(shè)備本身不耗熱，熱能絕大部分都用在物料上，所以熱效率高，對(duì)環(huán)境幾乎沒有影響，同時(shí)設(shè)備占地少，目前，在食品加工中已被廣泛應(yīng)用。在低壓或者真空條件下進(jìn)行干燥可以避免溫度、氧氣等對(duì)食品產(chǎn)生不良的影響，進(jìn)一步縮短熱干燥時(shí)間，避免食品品質(zhì)的惡化。如微波真空干燥技術(shù)在果汁生產(chǎn)上的應(yīng)用，對(duì)Vc的影響很小，對(duì)果粉中揮發(fā)物質(zhì)的影響也較噴霧干燥或冷凍干燥都要小。微波干燥可以降低壓力和溫度，使農(nóng)作物尤其是谷物減少損傷。微波殺菌微波殺菌應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，其機(jī)理可用熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)來(lái)解釋。熱效應(yīng)是指微波產(chǎn)生的熱量使微生物體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等分子改性，從而達(dá)到殺菌效果；非熱效應(yīng)是指在電磁場(chǎng)作用下，微生物細(xì)胞壁破裂，致使細(xì)胞內(nèi)核酸和蛋白外泄導(dǎo)致微生物死亡。 此外，微波還可用于酒類、發(fā)酵調(diào)味品的催陳、綠茶的殺青，蔗糖汁的減色等工藝過(guò)程。微波滅酶在谷物制品和果樹加工過(guò)程中應(yīng)用比較廣泛，其效果不比傳統(tǒng)的沸水或蒸汽燙漂差，由于微波加熱時(shí)間短，升溫速度快，對(duì)食品品質(zhì)影響更小。 微波殺菌的優(yōu)點(diǎn) 1、時(shí)間短、速度快2、低溫殺菌保持營(yíng)養(yǎng)成份和傳統(tǒng)風(fēng)味3、節(jié)約能源4、表面和內(nèi)部都同時(shí)進(jìn)行5、便于控制6、設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝先進(jìn)7、改善勞動(dòng)條件，節(jié)省占地面積微波膨化 微波加熱速度快，物料內(nèi)部氣體溫度急劇上升，由于基質(zhì)傳熱速率慢，受熱氣體處于高度受壓狀態(tài)，達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)就會(huì)發(fā)生膨化。高水分含量物料中，水分在干燥初期大量蒸發(fā)，使制品表面溫度下降，膨化效果不好；當(dāng)水分低于20%時(shí)，物料粘性增加，其內(nèi)部空隙中的水分和空氣較難泄出而影響膨化效果。微波加熱過(guò)程輔以降低體系壓強(qiáng)的辦法，可有效地加工膨化產(chǎn)品。微波解凍傳統(tǒng)解凍時(shí)熱量首先作用在凍結(jié)制品表面，然后再向制品內(nèi)部傳導(dǎo)，熔融表面導(dǎo)熱差、內(nèi)部升溫慢，造成熔融周期長(zhǎng)，品質(zhì)惡化，汁液損失增加，甚至可能導(dǎo)致不良化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)生毒素等。微波解凍是指將制品溫度由凍藏溫度提高到一個(gè)較高的溫度（仍然低于冰點(diǎn)），而不升到環(huán)境溫度。此時(shí)，制品雖是硬的，但不再是凍結(jié)固體。在凍牛肉的微波解凍操作中發(fā)現(xiàn)：低溫范圍內(nèi)，微波能的穿透深度較深，保證了凍結(jié)制品受熱均勻。 微波解凍傳熱快、均勻，解凍所需溫度低，很好地抑制不良物理化學(xué)變化和腐敗微生物的侵染。微波技術(shù)的應(yīng)用前景 20世紀(jì)90年代以后，由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微波設(shè)備電子器件價(jià)格的下跌及能源比價(jià)的調(diào)整等因素，使得微波設(shè)備及微波加工的直接成本有了大幅度的下降；全球環(huán)境的不斷惡化，使人們逐步認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的加工方式不再是一種環(huán)保良好的作業(yè)。這些都為微波加工的應(yīng)用和發(fā)展提供了良好的契機(jī)和廣闊的前景。 我們可以預(yù)見：微波技術(shù)將以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在未來(lái)的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮非常重要的作用。 現(xiàn)已廣泛用于牛肉干、豬肉脯、魚片、醬囟肉、鴨肉、雞肉等制品的熱化、干燥和殺菌。肉制品經(jīng)微波殺菌后，其鮮度、嫩度、風(fēng)味均保持原樣，衛(wèi)生指標(biāo)完全可低于國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，貨架貯存時(shí)間可達(dá)1-2個(gè)月，微波對(duì)肉制品殺菌、保鮮技術(shù)的成功應(yīng)用，由原來(lái)保鮮期3天，延長(zhǎng)到1-2個(gè)月，已將該項(xiàng)技術(shù)成果提高到嶄新階段。 利用紅外線處理 1、紅外線的波長(zhǎng)范圍：0.78-1000um,非電離輻射電磁波2、紅外電磁波分為：近紅外線（0.78-1.4um);中間紅外線（1.4-3um)和遠(yuǎn)紅外線（3um-1mm)3、應(yīng)用中波長(zhǎng)范圍2-25um：遠(yuǎn)紅外線4、遠(yuǎn)紅外線的優(yōu)點(diǎn)：與熱風(fēng)干燥或熱風(fēng)加熱相比，遠(yuǎn)紅外輻射的能量可以直接被食品物料吸收，減少能量損失。 遠(yuǎn)紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，對(duì)物料的穿透性強(qiáng)，其光子能量級(jí)小，一般只產(chǎn)生熱效應(yīng)，不會(huì)引起物質(zhì)的化學(xué)變化，對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)成分和色澤不會(huì)造成影響，遠(yuǎn)紅外線被物料吸收的程度也不受物料色澤影響，所以使用遠(yuǎn)紅外熱加工，物料受熱均勻，加工品質(zhì)優(yōu)良。 遠(yuǎn)紅外線在食品加工中可用于點(diǎn)心、肉制品等的烘烤，烹調(diào)食品的保溫、冷藏食品的快速加熱，谷物、大豆、咖啡、茶葉等的干燥，油炸食品如炸魚、炸蝦、炸土豆片等的炸制，無(wú)水煮食品的加工，酒類、調(diào)味品、水果的催熟，肉類制品、谷物、面粉的殺菌等。紫外線在食品加工中的應(yīng)用 食品工業(yè)中，紫外線多應(yīng)用在殺菌上，也可應(yīng)用于果蔬保鮮及對(duì)加工食品性能的改善上。紫外線殺菌主要用于三個(gè)領(lǐng)域：表面殺菌、空氣殺菌和液體殺菌。表面殺菌常用于包裝材料的消毒，如在牛乳的生產(chǎn)中，用紫外線對(duì)包裝材料消毒，可使其貨架期延長(zhǎng)到兩周。 據(jù)報(bào)道，面包在出爐后先進(jìn)行紫外照射可明顯延長(zhǎng)其貨架期；空氣殺菌主要用于食品加工環(huán)境的消毒，如果蔬的去皮操作中，用紫外線處理過(guò)的氣流流過(guò)去皮單元，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)顯著提高。 同樣的技術(shù)也用于孵化室和冷藏室；紫外線處理可有效進(jìn)行液體殺菌，殺滅水中大部分微生物和減少環(huán)境污染。紫外線消毒不改變水的顏色、味道和pH值，在日本，紫外線輻射已用于天然礦泉水的消毒。脈沖殺菌技術(shù)與食品工業(yè)主要內(nèi)容概述脈沖殺菌機(jī)理高壓脈沖電場(chǎng)殺菌流程影響高壓脈沖電場(chǎng)滅菌效果的因素脈沖殺菌技術(shù)在食品中的應(yīng)用一、概述1、高壓脈沖電場(chǎng)殺菌 應(yīng)用于殺菌的高壓脈沖電場(chǎng)(high intensity pulse electric field,HIPEF, 簡(jiǎn)稱PEF)一般的電源電壓高達(dá)幾千伏至幾萬(wàn)伏，電場(chǎng)強(qiáng)度為5kV/cm-100kV/cm,脈沖寬度一般為1s-100s至幾ms,當(dāng)運(yùn)用PEF進(jìn)行殺菌處理時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類似巴氏殺菌的殺菌效果,但對(duì)介質(zhì)品質(zhì)的損害比熱殺菌影響小，作為一種新興的非熱殺菌技術(shù)，PEF具有很好的應(yīng)用前景，它已在農(nóng)產(chǎn)品加工、食品、水處理、衛(wèi)生及其他相關(guān)領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。 從20世紀(jì)20年代開始，電場(chǎng)即開始被嘗試用于牛奶的處理， 60年代 Grossling等推薦采用PEF殺菌處理食品，近幾十年來(lái)，該技術(shù)的研究發(fā)展更加完善進(jìn)步。 美國(guó)目前已實(shí)現(xiàn) PEF對(duì)部分產(chǎn)品殺菌產(chǎn)業(yè)化并擁有相關(guān)專利，美國(guó)華盛頓州立大學(xué)和俄亥俄州立大學(xué)等還相繼建立了專門的非熱食品加工研究中心。盡管如此，對(duì)于大部分產(chǎn)品殺菌的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，PEF仍不成熟。 在我國(guó)，對(duì)PEF殺菌技術(shù)的研究基本處于實(shí)驗(yàn)室階段或中試階段，離產(chǎn)業(yè)化還有很大的距離。2、脈沖磁場(chǎng)殺菌脈沖磁場(chǎng)殺菌是利用高強(qiáng)度磁場(chǎng)發(fā)生器向螺旋線圈發(fā)出強(qiáng)脈沖磁場(chǎng),將食品放置于螺旋線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)當(dāng)中,微生物受到強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)的作用導(dǎo)致死亡。 自Hofmann發(fā)現(xiàn)脈沖磁場(chǎng)殺菌除保持一般非加熱殺菌的特點(diǎn)外,其突出的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為:1、殺菌物料的溫度一般不超過(guò)5 ;2、距離線圈2m左右處,磁場(chǎng)強(qiáng)度則衰減為相當(dāng)于地磁強(qiáng)度,因此無(wú)漏磁問(wèn)題,安全性好;3、與連續(xù)波和恒定磁場(chǎng)相比,脈沖磁場(chǎng)殺菌設(shè)備具有功率消耗低、殺菌時(shí)間短、對(duì)微生物殺滅力強(qiáng)、效率高等特點(diǎn);4、磁場(chǎng)的產(chǎn)生和中止易于控制;5、穿透力強(qiáng),能深入食品內(nèi)部,并可通過(guò)物料流動(dòng),強(qiáng)化料液的攪拌傳質(zhì)效果,致使滅菌無(wú)死角,殺菌徹底。 美國(guó)、日本的研究證明,高強(qiáng)度脈沖磁場(chǎng)殺菌在食品行業(yè)有很重要的應(yīng)用價(jià)值。我國(guó)在這方面的研究還在起步階段,基礎(chǔ)理論研究和推廣應(yīng)用還有待進(jìn)一步深入。電脈沖與磁脈沖殺菌技術(shù)優(yōu)越性(1) 滅菌效果好 ；(2) 對(duì)食物的營(yíng)養(yǎng)成分保存效果好 (3) 可在用于大顆粒食品；(4)滅菌速度極快；微秒級(jí)(5)滅菌后易處理 ；(6)過(guò)程易于控制，且可立即啟動(dòng)或終止(7)加工和包裝費(fèi)用有節(jié)約潛力；(8)維護(hù)費(fèi)用低。二、殺菌機(jī)理1、高壓脈沖電場(chǎng)殺菌機(jī)理 對(duì)于高壓脈沖電場(chǎng)殺菌機(jī)理有多種假說(shuō)：如跨膜電位理論、介電破壞理論、O3效應(yīng)、電磁機(jī)制模型、粘彈極性形成模型、電解產(chǎn)物效應(yīng)等，總結(jié)起來(lái)，就是下面兩類： （1）場(chǎng)的作用 （2）電離作用（1）電場(chǎng)作用 脈沖電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這種脈沖電場(chǎng)和脈沖磁場(chǎng)交替作用，使細(xì)胞膜透性增加，振蕩加劇，膜強(qiáng)度減弱，因而膜被破壞，膜內(nèi)物質(zhì)容易流出，膜外物質(zhì)容易滲入，細(xì)胞膜的保護(hù)作用減弱甚至消失。 跨膜電位理論 該理論認(rèn)為,當(dāng)一個(gè)外部電場(chǎng)加到細(xì)胞兩端時(shí),就會(huì)產(chǎn)生跨膜電位(TMP)，跨膜電位達(dá)到 1V時(shí),細(xì)胞膜便會(huì)失去其功能。對(duì)半徑 r處于均勻場(chǎng)強(qiáng) E中的球形來(lái)說(shuō),其沿電場(chǎng)方向的跨膜電位,可由下列公式得出: U =1.5rE 式中:U 表示沿電場(chǎng)方向的跨膜電位,r表示細(xì)胞半徑,E代表電場(chǎng)強(qiáng)度。 介電破壞理論。 該理論將細(xì)胞膜視為電容,在高壓脈沖電場(chǎng)作用下,膜兩側(cè)電位差增大,由于電荷電性相反,它們相互吸引形成擠壓力,當(dāng)TMP達(dá)到1V,擠壓力大于膜的恢復(fù)力,膜就會(huì)破裂而失活。 電穿孔理論。 該理論認(rèn)為,高壓電脈沖會(huì)改變脂肪的分子結(jié)構(gòu)和增大部分蛋白質(zhì)通道的開度,使細(xì)胞膜失去半滲透性質(zhì),細(xì)胞會(huì)膨脹而死。（2）電離作用 電極附近物質(zhì)電離產(chǎn)生的陰、陽(yáng)離子與膜內(nèi)生命物質(zhì)作用，因而阻斷了膜內(nèi)正常生化反應(yīng)和新陳代謝過(guò)程等的進(jìn)行；同時(shí)，液體介質(zhì)電離產(chǎn)生O3的強(qiáng)烈氧化作用，能與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生一系列反應(yīng)。2、脈沖磁場(chǎng)殺菌機(jī)理磁場(chǎng)的感應(yīng)電流效應(yīng) 生物體對(duì)于磁場(chǎng)是可透過(guò)性的,微生物細(xì)胞在磁場(chǎng)下運(yùn)動(dòng)時(shí),如果細(xì)胞所做運(yùn)動(dòng)是切割磁力線的運(yùn)動(dòng),就會(huì)導(dǎo)致其中磁通量變化并激起感應(yīng)電流,這個(gè)電流的大小、方向和形式是對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生生物效應(yīng)的主要原因。此感應(yīng)電流越大,生物效應(yīng)越明顯。 當(dāng)細(xì)胞處于脈沖場(chǎng)時(shí),由于磁場(chǎng)的瞬間出現(xiàn)和消失,必然在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生瞬變的磁通量。瞬變的磁通在細(xì)胞內(nèi)激起感應(yīng)電流,此感應(yīng)電流與磁場(chǎng)相互作用的力密度可破壞細(xì)胞正常的生理功能。 因此,就磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生的感應(yīng)電流效應(yīng)而言,恒強(qiáng)磁場(chǎng)不及旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不及脈沖磁場(chǎng),這就是為何脈沖磁場(chǎng)只要很短的時(shí)間和較小的場(chǎng)強(qiáng),就會(huì)產(chǎn)生顯著的殺菌效果。磁場(chǎng)的洛侖茲力效應(yīng) 在磁場(chǎng)作用下,細(xì)胞中的帶電粒子如電子和離子,受到洛侖茲力的影響,其運(yùn)動(dòng)軌跡常被限制在一定半徑范圍之內(nèi),磁場(chǎng)強(qiáng)度越大,這種半徑就越小。根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度大小的不同,帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡大體會(huì)出現(xiàn)以下3種情況: 場(chǎng)強(qiáng)較小時(shí),拉默半徑大于細(xì)胞的大小,微生物細(xì)胞內(nèi)的帶電粒子運(yùn)動(dòng)自如,不但沒有約束,反而可能使其更加定向、同步地向反應(yīng)中心聚集,更加促進(jìn)了細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂; 場(chǎng)強(qiáng)中等時(shí),拉默半徑與細(xì)胞的大小相當(dāng),則磁場(chǎng)的影響不明顯; 場(chǎng)強(qiáng)較大時(shí),洛侖茲力加大,拉默半徑小于細(xì)胞的大小,導(dǎo)致了細(xì)胞內(nèi)的電子和離子不能正常傳遞,從而影響了細(xì)胞正常的生理功能。磁場(chǎng)的振蕩效應(yīng) 研究表明,生物體內(nèi)的大多數(shù)分子和原子具有極性和磁性,外加磁場(chǎng)必會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生作用。不同強(qiáng)度分布的外加磁場(chǎng)對(duì)不同生物的影響程度不同,且振蕩磁場(chǎng)能松弛離子和蛋白質(zhì)間的化學(xué)鍵,鍵的松弛可能影響細(xì)胞的代謝活動(dòng)而使微生物失活。 脈沖磁場(chǎng)在極短的時(shí)間內(nèi),磁場(chǎng)的頻率和強(qiáng)度都會(huì)發(fā)生極大變化,在細(xì)胞膜上產(chǎn)生振蕩效應(yīng)。激烈的振蕩效應(yīng)能使細(xì)胞膜破裂,這種破裂會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)紊亂,從而達(dá)到殺死細(xì)胞的目的,進(jìn)而殺死細(xì)菌。磁場(chǎng)的電離效應(yīng) 在磁場(chǎng)的作用下,食品中的帶電粒子將產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng),撞擊食品分子,使食品分子分解,產(chǎn)生陰、陽(yáng)離子,這些陰、陽(yáng)離子在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下極為活躍,可穿過(guò)細(xì)胞膜,與微生物內(nèi)的生命物質(zhì)如蛋白質(zhì)、RNA作用,而阻斷細(xì)胞內(nèi)正常生化反應(yīng)和新陳代謝的進(jìn)行,導(dǎo)致細(xì)胞死亡,進(jìn)而殺死細(xì)菌。 應(yīng)特別指出,利用磁場(chǎng)殺菌要求食品材料有較高的電阻率,一般應(yīng)大于10cm,以防材料內(nèi)部產(chǎn)生渦流效應(yīng)而導(dǎo)致磁屏蔽。這就可解釋為什么脈沖磁場(chǎng)殺菌對(duì)有些食品物料具有很好的殺菌效果,而有些物料殺菌效果則較差。三、高壓脈沖電場(chǎng)殺菌流程四、影響高壓脈沖電場(chǎng)滅菌效果的因素 細(xì)菌種類 一般條件下,體積較大的細(xì)菌因其在同電場(chǎng)強(qiáng)度條件下跨膜電壓較高,因而對(duì)電場(chǎng)比較敏感;革蘭氏陽(yáng)性菌因其細(xì)胞膜厚,彈性較強(qiáng),對(duì)高壓脈沖電場(chǎng)的抵抗力較強(qiáng);球形菌比桿形菌對(duì)電場(chǎng)敏感 。 但在實(shí)際研究會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多與這種規(guī)律相反的現(xiàn)象,如體積較小的小腸結(jié)腸耶氏菌 Y. enterocolitica比體積較大的大腸桿菌E. coli更易滅活。 處理室單位體積接收到的總能量 施加到高壓脈沖電場(chǎng)處理室中的能量與電場(chǎng)強(qiáng)度、波形、脈沖頻率、波持續(xù)的時(shí)間及處理總時(shí)間等相關(guān)。大體上,隨著施加到電場(chǎng)中的總能量的升高,高壓脈沖電場(chǎng)的滅菌效果也隨之增強(qiáng),其中電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)滅菌效果的影響最為明顯,而波的持續(xù)時(shí)間對(duì)滅菌效果的影響有限。 處理食品的預(yù)熱溫度 增加初始溫度能夠很大程度上提高滅菌效果。Amiali等研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)將食品預(yù)處理溫度(由20提高到40)可使大腸桿菌 E.coli的滅菌效果提高2個(gè)數(shù)量級(jí)。 這可能是由二方面的原因造成的: 首先溫度升高時(shí)可提高被處理樣品的電導(dǎo)率,從而在脈沖電場(chǎng)的作用下更容易產(chǎn)生電勢(shì)差; 另外,增加初始溫度還能導(dǎo)致熱效應(yīng),產(chǎn)生額外的熱滅菌效果。 食品的pH值 最新研究表明,一般在酸性條件下( pH=4 ),革蘭氏陰性菌對(duì)脈沖電場(chǎng)敏感;而在中性條件下（pH=7),革蘭氏陽(yáng)性菌對(duì)高壓脈沖電場(chǎng)比較敏感。這可能是改變pH值可使部分細(xì)菌偏離其最佳生長(zhǎng)區(qū),在采用脈沖電場(chǎng)殺菌時(shí),當(dāng)微生物的細(xì)胞膜穿孔形成后,細(xì)胞周圍的介質(zhì)滲入細(xì)胞,使其體內(nèi)酸堿平衡受到破壞,從而能促使其失活,較明顯地提高殺菌效果。 其他因素 包括處理室的形狀,電解質(zhì)的電導(dǎo)率,脂類的比例,有沒有加入抑制微生物生長(zhǎng)的試劑,微生物的數(shù)量。但具體影響的機(jī)理還有待于進(jìn)一步研究。五、脈沖殺菌技術(shù)的應(yīng)用磁脈沖數(shù)對(duì)大腸桿菌殺菌效果 磁脈沖強(qiáng)度對(duì)大腸桿菌殺菌效果脈沖數(shù)對(duì)金黃色葡萄球菌殺滅效果 脈沖強(qiáng)度對(duì)金黃色葡萄球菌殺滅效果 近年來(lái),國(guó)內(nèi)外的一些大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)對(duì)脈沖電磁場(chǎng)殺菌進(jìn)行了大量研究,應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在液態(tài)食品殺菌、鈍化酶活力、提高果汁出汁率等方面。 Simpson 等用高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)還原蘋果汁進(jìn)行處理,電場(chǎng)強(qiáng)度為50kV/cm,脈沖數(shù)為10,脈寬為2 s,處理溫度為45 ,產(chǎn)品貨架期為28d,處理前后維生素和糖分及感官?zèng)]有變化,而未處理的鮮榨蘋果汁貨架期卻只有7d。 廖小軍等研究了高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)橙汁大腸桿菌和理化性質(zhì)的影響; 曾新安等對(duì)高壓交流電場(chǎng)的滅菌效果進(jìn)行研究,結(jié)果表明,在用22.5kV/cm的場(chǎng)強(qiáng)處理下,乳酸桿菌數(shù)會(huì)降低近6 個(gè)數(shù)量級(jí)。 Iu等指出,高壓脈沖與中等程度的熱處理相結(jié)合或與溶菌酶、乳鏈球菌素等天然抗菌劑相結(jié)合處理蘋果汁,能有效減少大腸桿菌 O15711H7。 Sitzman 用15kV/cm場(chǎng)強(qiáng)處理鮮榨橙汁能使微生物降低 3個(gè)對(duì)數(shù),而不影響其品質(zhì);高夢(mèng)祥 等利用強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)對(duì)牛奶殺菌效果和營(yíng)養(yǎng)成分的影響進(jìn)行研究,結(jié)果表明經(jīng)磁場(chǎng)殺菌后的牛奶,菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)可達(dá)到商業(yè)無(wú)菌的要求,脈沖磁場(chǎng)殺菌對(duì)牛奶中的蛋白質(zhì)、乳糖和還原性維生素C會(huì)造成一定損失,但與熱殺菌相比,已有很大改善,尤其13是對(duì)維生素C的保留率; 李梅等研究了脈沖磁場(chǎng)殺菌,結(jié)果表明:脈沖磁場(chǎng)對(duì)細(xì)菌和藻類的殺滅具有強(qiáng)度和頻率的選擇,提高停留時(shí)間、磁場(chǎng)強(qiáng)度和脈沖頻率可提高殺菌和滅藻效果; 馬海樂(lè)等曾對(duì)西瓜汁、生啤酒進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)殺菌試驗(yàn),結(jié)果表明產(chǎn)品均能達(dá)到商業(yè)無(wú)菌要求； 電磁場(chǎng)處理技術(shù)除殺菌外,有研究表明其在改善肉制品品質(zhì)方面也有一定優(yōu)勢(shì),能明顯改善牛、羊、豬肉嫩度 。第三章 食品的光學(xué)性質(zhì)第一節(jié) 光學(xué)性質(zhì)的基本概念1 光學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用食品的感官色澤呈現(xiàn)色彩視覺信息；美食四大要素(色、香、味、形)之一；食品的品質(zhì)分析2 顏色與心里感覺色彩心理學(xué)的應(yīng)用：食品色彩、餐館色彩設(shè)計(jì)、食品包裝、 顏色與食欲顏色與食欲 例：杯子顏色的選擇3.顏色信息識(shí)別原理光：電磁波 電磁波及可見光(390770nm)的范圍g射線 X射線 紫外線 可見光 紅外線 微波 無(wú)線電 交流電 波長(zhǎng)(nm)光的識(shí)別原理 大多數(shù)可見光是由多個(gè)不同波長(zhǎng)的光組合而成； 顏色是視覺系統(tǒng)對(duì)可見光的感知結(jié)果。感知物體顏色的影響因素：物體的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)光源光譜接收者眼睛的光譜敏感性4 光學(xué)性質(zhì)的基本物理量4.1 光的反射、吸收與透過(guò)光的反射反射類型 鏡反射：入射光線和反射光線都平行。如鏡子。 漫反射：入射光線平行，反射光線不。如大部分食品。 反射特性(強(qiáng)度、波長(zhǎng)、方向)與物料特性有關(guān)。光的透過(guò)：光的吸收：化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)光波的選擇性吸收，用于結(jié)構(gòu)分析 4.2 物體的色彩 與反射有關(guān)：強(qiáng)度(明暗)、光波長(zhǎng)(色彩)、方向(可見)第二節(jié) 食品顏色的表征1 色彩三要素 色相、明度、飽和度物體的顏色在3個(gè)方面變化：色調(diào)，飽和度，明亮度（1）色相（色別，色調(diào)）色與色的區(qū)別，可用單色光的波長(zhǎng)表示。（2）明度（明亮度）顏色的明暗、深淺，可用反光率表示（3）飽和度(鮮艷程度、彩度)色的純度，顏色的深淺2 食品的光學(xué)性質(zhì)及其測(cè)試分析RGB表色系、XYZ表色系、CIELAB(L*a*b*)表色系、有些不同表色系之間有定量關(guān)系；（1）. L*a*b*表色系均勻色立體表示系統(tǒng)，色圓+垂直坐標(biāo)軸；表明了顏色在色空間的位置；色彩化可以以數(shù)值表示；能反映出肉眼看不出的細(xì)微變化。L*a*b*表色系L*: 明度L*=0(黑色) L*=100(白色)，100個(gè)等級(jí)；反光率為100%(如氧化鎂)的明度為100；反光率為0(如黑體)的明度為0。a*:紅綠度 +a*表示紅色 -a*表示綠色 b*:黃藍(lán)度+ b*表示黃色 - b*表示藍(lán)色c*:彩度(飽和度), 表示顏色的濃淡，純色的程度 h*:色調(diào)角, 表示彩色彼此相分的特性偏離1越遠(yuǎn)，分離越開色差(E*) ：表示兩種色彩之間的色差；應(yīng)用：近似顏色的差別程度、食品的變色程度的研究。E*值與觀察感覺計(jì)算公式：2. 顏色信息識(shí)別及應(yīng)用2.1 食品品質(zhì)分析例1：色彩來(lái)源：食品中固有的天然色素和人工著色例2：香腸的初步分級(jí) 一級(jí):切面有光澤，脂肪白色 二級(jí):部分肉餡有光澤，肌肉深灰或咖啡色，脂肪微黃例3：成分分析(略)：近紅外、 例4：結(jié)構(gòu)分析(略)：紫外、紅外、拉曼、原子光譜 例5：無(wú)損檢測(cè) (理化特性分析，略)：成熟度、甜度 2.2 食品的顏色檢測(cè) (1) 感官(目測(cè))法谷物、果蔬等規(guī)格等級(jí)的檢定(標(biāo)準(zhǔn)樣本) 標(biāo)準(zhǔn)色卡對(duì)照法 標(biāo)準(zhǔn)液比較法:待測(cè)液(桔子汁)(2) 儀器測(cè)定法光電比色計(jì) 液體試樣液的濃度分光光度計(jì) 測(cè)定各種波長(zhǎng)光線的透過(guò)率，得出液體中吸收特定波長(zhǎng)的化合物成分、液體濃度以及食品中某些呈色物質(zhì)含量光電反射光度儀(色度儀) 測(cè)量食品表面光澤和透明液體的顏色 其它，CCD數(shù)碼相機(jī)無(wú)損檢測(cè) (3) 影響食品顏色檢測(cè)的因素透明度 透明物體有反射、透光，導(dǎo)致儀器檢測(cè)與目測(cè)結(jié)果有差異； 均勻性 固體的顏色往往不均勻，目測(cè)通常是總體效果，儀器則是被測(cè)點(diǎn)的部分面積； 表面平整度: 凸凹不平會(huì)導(dǎo)致反射方向不一致； 檢測(cè)方法：不同方法