第1章-食品的腐敗變質(zhì)及其控制

造成食品敗壞的原因很多。原料自采收起，經(jīng)過(guò)運(yùn)輸、預(yù)處理、加工、成品貯運(yùn)及銷售，直至食用前，所處的環(huán)境都有可能是引起食品敗壞的直接或間接原因。食品敗壞食品變質(zhì)、變味、變色等一系列現(xiàn)象統(tǒng)稱為敗壞。生霉、酸敗、腐敗、渾濁、沉淀、產(chǎn)氣、軟化、變色、變味等。敗壞食品特征

1引起食品腐敗變質(zhì)的主要原因1.1生物學(xué)因素主要指微生物活動(dòng)引起的食品敗壞，生物因素引起的食品敗壞，也叫生物敗壞。

生物學(xué)因素化學(xué)因素物理因素物理化學(xué)因素1.1.1特點(diǎn)微生物的特點(diǎn)是種類多，生長(zhǎng)繁殖快，代謝能力強(qiáng)，且分布極廣。微生物大量存在于空氣、水和土壤中，吸著在食品原料、加工用具、容器和工作人員的身體上。這些環(huán)節(jié)是食品加工中微生物的主要來(lái)源。（除了暴露于空氣、水或土壤的表面外，健康的植物和動(dòng)物組織內(nèi)部是無(wú)菌的）因此食品保藏過(guò)程中首要的問(wèn)題是控制污染微生物的生長(zhǎng)，以及避免食品保藏過(guò)程中微生物的再污染。尤其是原料經(jīng)加工處理后，生命活動(dòng)制止，失去天然的抗病性與耐貯性，而加工及成品保藏過(guò)程中存在大量微生物污染源，那么這種對(duì)微生物的控制就成了食品保藏的關(guān)鍵。食物需氧細(xì)菌霉菌酵母厭氧細(xì)菌酵

母高水分低水分有空氣無(wú)空氣低水分高水分需氧細(xì)菌霉菌酵母厭氧細(xì)菌酵母霉菌1.1.2影響微生物生長(zhǎng)發(fā)育的主要因素

（1）pH

適宜pH環(huán)境中性至微堿性繁殖pH4.0以下其生長(zhǎng)活動(dòng)會(huì)受到抑制霉菌和酵母菌一般能在酸性環(huán)境生長(zhǎng)發(fā)育微生物生長(zhǎng)發(fā)育程度與pH的關(guān)系（真部孝明，1992）（2）氧氣

微生物可分為好氧性（aerobic）微生物微需氧（microaerophylic）微生物兼性厭氧（anaearobically）微生物厭氧性（anaerobic）微生物好氧性微生物的生長(zhǎng)發(fā)育需要有空氣（O2），無(wú)氧則不能生長(zhǎng)發(fā)育，包括產(chǎn)膜酵母、霉菌和部分細(xì)菌。利用真空包裝或用N2、CO2等置換包裝內(nèi)的空氣，可抑制好氧微生物的活動(dòng)。微需氧微生物僅需少量的氧就能生長(zhǎng)，如乳酸桿菌（lactobacilli）；兼性厭氧微生物在有氧和無(wú)氧的環(huán)境都能生長(zhǎng)，如大多數(shù)酵母菌，細(xì)菌中的葡萄球菌屬等；厭氧性微生物如肉毒梭狀芽孢桿菌（Clostridiumbotulinum），在無(wú)氧的非酸性（pH>4.6）環(huán)境生長(zhǎng)發(fā)育并產(chǎn)毒，引起食物中毒。

（3）水分微生物生長(zhǎng)發(fā)育需要自由水分。干制食品由于脫去了有效水分，能防止細(xì)菌、酵母菌和霉菌的生長(zhǎng)。不同的微生物，其生長(zhǎng)發(fā)育所要求的最低Aw也不同。微生物的生長(zhǎng)發(fā)育與水分活度的關(guān)系（真部孝明，1992）中濕食品（Intermediatemoisturefoods）通過(guò)添加大量糖或多元醇使水分活度降至0.85以下并包裝，可防止酵母和霉菌的生長(zhǎng)。鹽藏、糖藏利用其高濃度時(shí)具有較高的滲透壓，降低了水分活度，從而抑制微生物的生長(zhǎng)。（4）營(yíng)養(yǎng)成分大部分食品含有足夠的營(yíng)養(yǎng)提供微生物生長(zhǎng)。尤其是含有發(fā)酵基質(zhì)碳水化合物和蛋白質(zhì)。糖在低濃度時(shí)不能抑制微生物的生長(zhǎng)活動(dòng)。故傳統(tǒng)的糖制品要達(dá)到較長(zhǎng)的貯藏期，一般要求糖的濃度要在65%以上。果脯（5）溫度適宜的溫度可以促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)發(fā)育，不適宜的溫度能減弱其生命活動(dòng)甚至引起不正?；虼偈蛊渌劳?。根據(jù)微生物適應(yīng)生長(zhǎng)的溫度范圍，可將微生物分為嗜冷性、低溫菌、嗜溫性和嗜熱性四個(gè)類群。細(xì)菌的耐熱性

因此，在20~30℃，各種微生物都有可能引起食品腐敗變質(zhì)。

細(xì)菌污染富含分解各種有機(jī)物質(zhì)的酶類，在酶作用下分解食品中的蛋白質(zhì)、脂肪及碳水化合物，可使食品的感官性能改變，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低，甚至引起食物嚴(yán)重腐敗變質(zhì)，完全失去食用價(jià)值；細(xì)菌的危害引起食品質(zhì)量變化致病或引起食物中毒細(xì)菌污染檢測(cè)指標(biāo)菌落總數(shù)：以每g或ml或cm3食品中的菌落個(gè)數(shù)計(jì)算，不考慮種類，只代表在一定的條件下（培養(yǎng)溫度、時(shí)間、營(yíng)養(yǎng)條件、需氧情況、pH值等）的各種細(xì)菌數(shù)。大腸桿菌：大腸桿菌包括腸桿菌科的埃希氏菌屬、檸檬酸菌屬、腸桿菌屬和克雷伯菌屬，以每100g中的個(gè)數(shù)計(jì)算。細(xì)菌污染致病菌致病菌為嚴(yán)重危害人體健康的一種指標(biāo)菌。各國(guó)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定各種食品中均不得檢出致病菌。包括沙門氏菌屬、變形桿菌屬、副溶血性孤菌、致病性大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌、溶血性鏈球菌及志賀氏菌等。細(xì)菌污染霉菌及霉菌毒素污染有的霉菌對(duì)人類有益，如制曲、釀酒、制醬和豆腐乳等都離不開霉菌，但產(chǎn)毒霉菌會(huì)給人類帶來(lái)危害，目前已知的產(chǎn)毒霉菌有曲霉菌屬、青霉屬、鐮刀菌屬和其他霉菌屬中的一些產(chǎn)毒菌株。產(chǎn)生的毒素約200種。這些霉菌毒素除通過(guò)食品引起人類急性、慢性中毒外，還可誘發(fā)腫瘤、畸胎及體內(nèi)遺傳物質(zhì)的突變等。除細(xì)菌、霉菌和酵母菌外，還有病毒、寄生蟲等也會(huì)為害食品，但通常它們與食品的保藏性無(wú)關(guān)。1.1.3微生物活動(dòng)引起食品敗壞的特征①外觀：生霉、產(chǎn)氣、變味、渾濁、腐敗、酸敗等；②質(zhì)量：失去食用價(jià)值，有的病原微生物還會(huì)致病，有的產(chǎn)毒菌甚至產(chǎn)毒；③速度：個(gè)體發(fā)生，敗壞速度快。

控制有害微生物的活動(dòng)是食品保藏的首要任務(wù)1.2化學(xué)因素1.2.1酶的作用

酶是生物體的一種特殊蛋白質(zhì)，具有高度的催化活性，能降低反應(yīng)的活化能（activationenergy）。絕大多數(shù)食品來(lái)源于生物界，尤其是鮮活和生鮮食品，體內(nèi)存在著具有催化活性的多種酶類，因此食品在加工和貯藏過(guò)程中，由于酶的作用，特別是氧化酶類、水解酶類的催化會(huì)發(fā)生多種多樣的酶促反應(yīng)，造成食品色、香、味和質(zhì)地的變化。

酶酶的作用多酚氧化酶催化酚類物質(zhì)的氧化，再生成褐色聚合物聚半乳糖醛酸酶催化果膠中聚半乳糖醛酸殘基之間相連的醣苷鍵水解，導(dǎo)致組織軟化果膠甲酯酶催化果膠中半乳糖醛酸酯的脫酯作用脂肪氧合酶催化脂肪氧化，導(dǎo)致異味抗壞血酸氧化酶催化抗壞血酸氧化，導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量的損失葉綠素酶﹡催化植醇從葉綠素中移去引起食品質(zhì)量變化的主要酶類及其作用

酚→醌→聚合酶促褐變分解果膠的一個(gè)多酶復(fù)合物，通過(guò)它們的聯(lián)合作用使果膠質(zhì)得以完全分解。天然的果膠質(zhì)在原果膠酶作用下，轉(zhuǎn)化成水可溶性的果膠；果膠被果膠甲酯水解酶催化去掉甲酯基團(tuán)，生成果膠酸；果膠酸經(jīng)果膠酸水解酶類和果膠酸裂合酶類降解生成半乳糖醛酸。1.2.2非酶作用

非酶褐變

美拉德反應(yīng)焦糖化反應(yīng)抗壞血酸氧化氧化褐變:酶促褐變非氧化褐變其它非酶反應(yīng)氧化還原反應(yīng)：Fe+H2S→FeS+H2,含硫高的原料，加熱時(shí)如胱氨酸和半胱氨酸分解，產(chǎn)生硫化氫，如禽蛋類罐頭；微生物活動(dòng)產(chǎn)生H2S氧化反應(yīng)：脂肪酸自動(dòng)氧化、類胡蘿卜素氧化等；置換反應(yīng)：Fe+H+→Fe2++H2，可使食品產(chǎn)生金屬味；引起罐壁腐蝕，進(jìn)而造成食品敗壞；沉淀：多與Ca2+有關(guān)，最常見的如水。但柑橘罐頭經(jīng)常見到白色沉淀——橙皮苷沉淀；蘆筍罐頭——蘆丁變色：如Fe3+遇酚類物質(zhì)變色。象桃、蘋果、藕、綠茶加工中應(yīng)特別注意；金屬離子與花色素反應(yīng)，顏色變深。

①引起食品變色、變味②質(zhì)量：降低③化學(xué)敗壞一般是成批發(fā)生。在防止了有害微生物活動(dòng)的前提下，有效地防止化學(xué)敗壞就成了食品質(zhì)量保持的關(guān)鍵。

化學(xué)敗壞的特點(diǎn)：1.3物理因素

1.3.1溫度①溫度影響化學(xué)反應(yīng)的速度和程度；②溫度與微生物活動(dòng)有關(guān)；③溫度升高后，可能引起某些食品質(zhì)量的降低；④溫度影響到鮮活食品，特別是果品、蔬菜的呼吸強(qiáng)度。①引起果蔬加工品的褪色，如光解葉綠素、花青素等。1.3.2光④引起溫度升高。③光可催化過(guò)氧化物的形成，使食品成份氧化，導(dǎo)致異味產(chǎn)生；②促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失，如維生素、類胡蘿卜素（光催化反式變順式，顏色變淺，效價(jià)降低）等；山楂罐頭：紫紅色→磚紅色→褐色與食品感觀質(zhì)量有關(guān)的色素：葉綠素：花青素：類胡蘿卜素：

壓力的變化對(duì)罐頭類食品影響較大①殺菌時(shí)由于壓力的劇烈變化，引起“跳蓋”現(xiàn)象，使容器密封性降低，造成了微生物侵染的機(jī)會(huì)，產(chǎn)生敗壞；②壓力變化時(shí)可使罐頭產(chǎn)生物理性脹罐（假脹）。1.3.3壓力①濕度過(guò)大，干制品易吸水返潮，糖制品也會(huì)因吸潮而引起表面糖濃度降低，降低了抑制微生物的效應(yīng)，引起敗壞；②濕度過(guò)小，糖制品會(huì)因失水而引起表面糖濃度增大，產(chǎn)生返砂現(xiàn)象。1.3.4濕度物理因素通常是通過(guò)引起化學(xué)反應(yīng)或改變了食品的保存環(huán)境而導(dǎo)致微生物活動(dòng)而引起食品敗壞的。物理因素物理敗壞的癥狀與其引起的相應(yīng)的化學(xué)敗壞或生物敗壞有關(guān)。有的失去食用價(jià)值，有的僅喪失其商品價(jià)值?；瘜W(xué)因素生物因素食品敗壞1.4物化膠化學(xué)因素

有些食品為膠體不穩(wěn)定體系，由于物理化學(xué)或膠體化學(xué)變化的原因，導(dǎo)致食品解體，或出現(xiàn)質(zhì)量敗壞癥狀。如乳及其飲料、渾濁果汁、果肉飲料等食品。

所以，對(duì)于帶電顆粒，存在著吸附、沉淀的必然過(guò)程，在食品加工過(guò)程中，對(duì)于一些熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，如果顆粒分散或乳化的不好，則會(huì)在保質(zhì)期內(nèi)發(fā)生沉淀，引起敗壞。顆粒越小，穩(wěn)定性越好，一般應(yīng)在1～100μm范圍內(nèi)，才會(huì)保持較長(zhǎng)的穩(wěn)定期。

物化因素引起的敗壞也不會(huì)失去食品的食用價(jià)值，但感官質(zhì)量下降，喪失商品價(jià)值。

引起食品敗壞的各種因素并非孤立的，而常常是彼此影響，互相聯(lián)系的。盡管如此，在某一特定條件下，必然有一主導(dǎo)原因，只有查清這些敗壞原因，才能采取相應(yīng)措施，保證食品長(zhǎng)期保存，所以，在加工和保存過(guò)程中，要：①防止和消滅有害微生物的活動(dòng)②延緩和阻止不利化學(xué)變化的發(fā)生③創(chuàng)造適宜的加工品保存環(huán)境有害微生物？小結(jié)

生霉、產(chǎn)氣、變味、渾濁、腐敗、酸敗等生物敗壞失去食用價(jià)值，有的致病、產(chǎn)毒敗壞速度快化學(xué)敗壞食品變色、變味營(yíng)養(yǎng)成分損失，具一定食用價(jià)值成批發(fā)生物理敗壞引發(fā)生物或化學(xué)敗壞有的具食用價(jià)值，有的失去食用價(jià)值與環(huán)境有關(guān)物化敗壞食品穩(wěn)定結(jié)構(gòu)發(fā)生改變具食用價(jià)值，但感官質(zhì)量降低成批發(fā)生2.食品保存的基本原理對(duì)于化學(xué)性敗壞，一般只能在加工過(guò)程中將其限制到最小的程度，但不容易根除；對(duì)于物理性敗壞，只要加工操作規(guī)范、貯存環(huán)境適宜，一般對(duì)食品的保存也構(gòu)不成威脅。真正影響食品保存的，就是微生物的活動(dòng)，因此，食品的保存原理，主要是針對(duì)生物敗壞提出來(lái)的，其保存方法，也是針對(duì)殺滅或抑制微生物的活動(dòng)。食品的保存原理：無(wú)生機(jī)原理假死原理不完全生機(jī)原理完全生機(jī)原理

創(chuàng)造商業(yè)無(wú)菌的環(huán)境，使食品中的微生物處于無(wú)生機(jī)狀態(tài)。采取措施使微生物處于抑制（假死）狀態(tài)，同時(shí)使酶失活，措施一旦解除，微生物又可恢復(fù)活動(dòng)。利用某些有益微生物的活動(dòng)，或利用這些微生物代謝所產(chǎn)生的物質(zhì)抑制有害微生物的活動(dòng)。保持生鮮食物緩慢的正常的生命活動(dòng)。（低溫貯藏）食品的保藏方法2.1微生物的控制2.1.1加熱/冷卻加熱殺菌是利用無(wú)生機(jī)原理保存食品的一種主要手段。加熱后要使食品所處的體系處于無(wú)生機(jī)狀態(tài)，即商業(yè)無(wú)菌狀態(tài)。商業(yè)無(wú)菌（commercialsterilization）是指殺滅食品中所污染的病原菌、產(chǎn)毒菌以及正常貯存和銷售條件下能生長(zhǎng)繁殖，并導(dǎo)致食品變質(zhì)的腐敗菌，從而保證食品正常的貨架壽命。殺菌（sterilization）是指殺死食品中有害微生物的工藝操作，包括其營(yíng)養(yǎng)體、部分芽孢。1）微生物的耐熱性

不同的微生物具有不同的生長(zhǎng)溫度范圍。超過(guò)其生長(zhǎng)范圍的高溫，使微生物細(xì)胞原生質(zhì)由于加熱作用而凝固，酶活性遭到破壞，微生物死亡。一般來(lái)說(shuō)，溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，殺菌效果越好，但這常常導(dǎo)致食品色、香、味、組織結(jié)構(gòu)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的降低。

酵母菌對(duì)熱敏感，最適生長(zhǎng)溫度25~30℃，60~66℃條件下幾分鐘即可殺死。因此，加熱殺菌后的食品中一般不會(huì)存在酵母菌；只有少數(shù)霉菌對(duì)食品的殺菌具有實(shí)際意義，如純黃絲衣霉能引起某些果汁、罐頭的變質(zhì)，但其孢子的耐熱性遠(yuǎn)比細(xì)菌弱；就食品殺菌而言，真正具威脅的微生物是細(xì)菌，因此，一般將細(xì)菌作為殺菌對(duì)象。

一般微生物的生長(zhǎng)溫度與熱致死條件

芽孢具有較強(qiáng)的耐熱性，但其機(jī)理迄今仍未完全搞清楚。有人認(rèn)為原生質(zhì)脫水、礦化作用及熱適應(yīng)性是其主要原因，其中原生質(zhì)的脫水作用對(duì)芽孢的耐熱性最為重要。芽孢的原生質(zhì)由一層富含Ca2+和吡啶二羧酸的細(xì)胞質(zhì)膜包裹，Ca2+和吡啶二羧酸形成凝膠狀的鈣—吡啶二羧酸鹽絡(luò)合物。

不形成芽孢的細(xì)菌大多在70℃經(jīng)10~15分鐘即可全部殺死，而有芽孢的細(xì)菌需經(jīng)80~100℃以上幾分鐘才能殺死。由于芽孢表面結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，傳熱緩慢，所含水分較少，且其原生質(zhì)膠體具有較高的抗熱性，因而殺死細(xì)菌芽孢的溫度必須更高。至于那些嗜熱性芽孢，則需100℃以上更長(zhǎng)的時(shí)間才能殺死，如嗜熱脂肪芽孢桿菌D121.1℃=4~50分鐘，D100℃=714分鐘。2）加熱殺菌的方法①巴氏殺菌法（Pasteurization）：殺菌溫度65~80℃，主要用于果汁、果酒等殺菌②常壓殺菌法：指1個(gè)大氣壓、100℃條件下的殺菌處理。主要用于酸性罐頭食品殺菌。如水果罐頭③高壓殺菌法：指1個(gè)大氣壓以上，100℃以上的殺菌。主要用于低酸性罐頭食品殺菌，如蔬菜、魚、肉、禽罐頭等。3)殺菌原則

①殺菌方法選擇界限，一般以pH值4.5為界。pH值≤4.5時(shí)，應(yīng)考慮耐酸菌敗壞的可能，故工業(yè)上常以少數(shù)耐酸芽孢桿菌（如巴氏固氮梭狀芽孢桿菌、酪酸芽孢桿菌）作為殺菌對(duì)象菌，其D100=0.1~0.5分鐘。在番茄罐頭中，可能出現(xiàn)耐熱性更強(qiáng)的凝結(jié)芽孢桿菌（D100=30~270分鐘，D121.1=0.01~0.07分鐘），造成番茄罐頭平酸敗壞。酸性的食品中一般不會(huì)出現(xiàn)耐熱性更強(qiáng)的細(xì)菌，如肉毒桿菌、噬熱脂肪芽孢桿菌等。

pH>4.5時(shí)，應(yīng)考慮肉毒桿菌存在的可能。（肉毒桿菌在pH4.8以上、缺氧條件下繁殖并分泌毒素）。因此，凡是低酸性食品都必須接受能殺死肉毒桿菌的殺菌操作規(guī)程。由于肉毒桿菌不易獲得，且有一定的危險(xiǎn)性，工業(yè)上常以P.A.3679（生芽孢梭狀芽孢桿菌）代替肉毒桿菌，作為殺菌對(duì)象菌。其D121.1=0.84~2.6min。3)殺菌原則

②殺菌時(shí)一般以該食品條件下耐熱性最強(qiáng)的細(xì)菌為對(duì)象菌。③必須充分考慮到食品的熱敏感性。

①殺菌方法選擇界限，一般以pH值4.5為界。熱殺菌必須考慮到來(lái)源于食品和微生物兩個(gè)方面的要求。加熱殺菌對(duì)食品的色、香、味及組織難免會(huì)有一些不良影響，但到目前為止，加熱殺菌仍然是罐頭食品殺菌最有效、最方便的方法，還沒(méi)有哪一種新的方法可以完全替代。

2.1.2控制水分活度

微生物經(jīng)細(xì)胞壁從外界攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并向外界排泄代謝物時(shí)都需要水作為溶劑或媒介質(zhì)，水分是微生物生長(zhǎng)活動(dòng)必需的物質(zhì)。但只有游離水分才能夠被細(xì)菌、酶和化學(xué)反應(yīng)所觸機(jī)，此即為有效水分，可以用水分活度來(lái)估量。因此，水分活度就是對(duì)介質(zhì)內(nèi)能夠參與化學(xué)反應(yīng)的水分的估量，并隨其在食品內(nèi)部各微小范圍內(nèi)的環(huán)境而不同。兩種食品的絕對(duì)水分可以相同，但水分活度不一定相同。雖然水分活度并不是食品的絕對(duì)水分，卻常用于衡量微生物忍受干燥程度的能力。水分活度（Aw）是指某種食品體系中，組成內(nèi)部水蒸汽壓與同溫度下純水蒸汽壓之比，即：

ρAw=ρ0式中，ρ——食品的水蒸汽壓ρ0——同溫下純水的蒸汽壓1）水分活度與微生物生長(zhǎng)的關(guān)系圖1.2.1水分活度與微生物生長(zhǎng)活動(dòng)的關(guān)系

降低水分活度可以增加食品的防腐能力，即食品的保藏性增強(qiáng)，但隨著水分的解除，特別是單分子層結(jié)合水的脫出，食品的變質(zhì)現(xiàn)象會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，因此生產(chǎn)上一般控制脫水食品水分活度0.7即可。注意防腐與變質(zhì)的關(guān)系Why?2）水分活度和微生物耐熱性的關(guān)系

微生物的耐熱性因所處環(huán)境水分活度不同而有差異。例如，將嗜熱脂肪芽孢桿菌的凍結(jié)干燥芽孢置于不同相對(duì)濕度的空氣中加熱，結(jié)果表明水分活度在0.2～0.4時(shí)，其耐熱性最強(qiáng)，但在水分活度0.8～1.0之間，其耐熱性隨水分活度的下降而降低，其原因尚未明確；霉菌孢子的耐熱性則隨水分活度的降低而呈增大的傾向。

注意濕熱與干熱處理對(duì)微生物的不同影響3）水分活度與酶的關(guān)系

酶的活性與水分活度之間存在一定的關(guān)系。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；相反，降低水分活度則抑制酶的活性。酶要起作用，必須在最低水分活度以上才行。最低水分活度與酶的種類、食品種類、溫度及pH值有關(guān)。4）降低水分活度的方法

①脫水：如脫水蔬菜、冷凍食品；②通過(guò)化學(xué)修飾或物理修飾，使食品中原來(lái)隱蔽的親水基團(tuán)裸露出來(lái)，以增加對(duì)水分子的約束；③添加親水性物質(zhì)（降水分活性劑）：這樣的物質(zhì)有三類，鹽（氯化鈉、乳酸鈉）、糖（果糖、葡萄糖）和多元醇（甘油、丙二醇、山梨醇等）。中濕食品2.1.3控制水分狀態(tài)——玻璃化貯藏理論在足夠快的冷卻條件下，如在液氮下以每秒幾百度的速率高速冷卻，所有溶液都可以迅速通過(guò)冰晶區(qū)而不發(fā)生結(jié)晶化過(guò)程，成為玻璃化固體。2.1.4控制pH每一種微生物的生長(zhǎng)繁殖都需要適宜的pH值。一般地，絕大多數(shù)微生物在pH值6.6～7.5的環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖速度最快，而在pH值小于4.0的環(huán)境中難以生長(zhǎng)。通常腐敗細(xì)菌的最低耐受pH值大都在4.0以上，因此，pH值4.0以下時(shí)，能抑制絕大多數(shù)微生物的生長(zhǎng)繁殖。如酸泡菜、糖醋菜，均產(chǎn)生了明顯的抑菌作用。表1.2.2微生物生長(zhǎng)與pH值的關(guān)系

注意：微生物生長(zhǎng)的pH值范圍并不是一成不變的，它還要取決于其它因素的影響；在超過(guò)其生長(zhǎng)的pH值范圍的酸堿環(huán)境中，微生物的生長(zhǎng)繁殖受到抑制，甚至?xí)劳?，其原因在于影響了微生物酶系統(tǒng)的功能和細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收；（細(xì)胞膜電性、酶活性）強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均可引起微生物蛋白質(zhì)和核酸水解，從而破壞微生物的酶系統(tǒng)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)，引起微生物死亡；改變食品介質(zhì)的pH值從而抑制或殺滅微生物，是用某些酸作為防腐劑來(lái)保藏食品的基礎(chǔ)。2.1.5控制滲透壓提高食品的滲透壓，使附著的微生物無(wú)法從食品中吸取水分，因而不能生長(zhǎng)繁殖，并且在滲透壓大時(shí)，還能使微生物內(nèi)部的水分反滲透出來(lái)，造成微生物的生理干燥，使其處于假死狀態(tài)或休眠狀態(tài)，從而使食品得以長(zhǎng)期保存。л=CRT

△л=△CRT食品與有害微生物微生物的生長(zhǎng)發(fā)育與食鹽濃度的關(guān)系（真部孝明，1992）

應(yīng)用高滲原理保存的食品主要有糖制品和腌制品。如1%食鹽可以產(chǎn)生618082Pa的滲透壓，1%蔗糖可以產(chǎn)生60795～70927Pa的滲透壓，1%葡萄糖可以產(chǎn)生121590Pa的滲透壓

微生物耐壓能力一般僅為354637～1692127Pa，故10%以上的食鹽或65%以上的食糖對(duì)于絕大多數(shù)食品具有較強(qiáng)的保存能力。2.1.6煙熏

腌制和煙熏經(jīng)常相互緊密地結(jié)合在一起，在生產(chǎn)中先后相繼進(jìn)行，即腌肉常煙熏，煙熏肉必須預(yù)先腌制。煙熏像腌制一樣也具有防止肉類腐敗變質(zhì)的作用。煙熏的目的：1）形成特種煙熏風(fēng)味；2）防止腐敗變質(zhì)；3）發(fā)色；4）防止氧化。熏煙中的酚、醛、酸等物質(zhì)都具有殺菌作用。熏煙中的酚具有抗氧化作用。由于冷凍保藏技術(shù)的發(fā)展，煙熏防腐已降為次要的位置，但煙熏味輕淡的腌制品卻成為消費(fèi)者在膳食中添加的花色品種，現(xiàn)在，煙熏技術(shù)已成為生產(chǎn)具有特種風(fēng)味制品的加工方法。2.1.7改變氣體組成采用改變氣體條件的方法，降低氧分壓，一方面可以抑制需氧微生物的生長(zhǎng)，另一方面可以減少營(yíng)養(yǎng)成分的氧化損失。如食品生產(chǎn)及保藏中密封（如泡菜腌制時(shí)水封口）、脫氣（罐頭、飲料）、充氮、真空包裝等新含氣調(diào)理食品，采用低強(qiáng)度的殺菌處理（加工處理）減菌，如蔬菜、肉類和水產(chǎn)品每克原料含菌105-106個(gè)，經(jīng)減菌處理，使之降至10-102個(gè)，然后改變氣體條件，抽出氧氣，充入氮?dú)?，置換率達(dá)到99%，食品保存效果較好，貨架期可達(dá)到6-12個(gè)月。2.1.8使用添加劑

使用添加劑即是利用化學(xué)藥劑保存食品的方法。通常在食品保藏過(guò)程中使用的添加劑主要有防腐劑和抗氧化劑?；瘜W(xué)藥劑殺菌

抑菌劑阻礙微生物發(fā)育（抑菌）抑真菌劑抑芽孢劑殺菌劑殺滅微生物（殺菌）殺霉菌劑殺孢子劑殺菌劑如鹵素類、過(guò)氧化物類、乙醇類、雙胍類（洗必太）、醛類（福爾馬林）、酚類（石碳酸），除極少數(shù)外，一般不允許直接應(yīng)用于食品，多用于車間、工具的消毒處理。抑菌劑，在食品上應(yīng)用較多，如防腐劑，我國(guó)允許使用28種，美國(guó)有50多種，日本有40多種，包括苯甲酸及其鹽類、山梨酸及其鹽類、丙酸鹽、對(duì)羥基苯甲酸酯等四大系列最為常用。1）原理化學(xué)藥物對(duì)微生物的作用過(guò)程，首先是藥劑與微生物細(xì)胞膜接觸，吸附并穿過(guò)細(xì)胞膜而進(jìn)入原生質(zhì)，導(dǎo)致微生物生理活性受到抑制或死亡?；瘜W(xué)殺菌的機(jī)理主要在于：防腐劑作用于遺傳物質(zhì)或遺傳微粒結(jié)構(gòu)；作用于細(xì)胞壁或細(xì)胞膜系統(tǒng)；作用于酶或功能蛋白。2）使用防腐劑必須注意以下幾個(gè)問(wèn)題

A.一定的防腐劑須在一定的條件和指定的食品中使用；B.食品腐敗變質(zhì)后使用無(wú)效；C.有的防腐劑有異味，添加后不能影響食品原有的風(fēng)味；D.防腐劑不能超量使用；E.沒(méi)有一種防腐劑能殺死所有細(xì)菌，而食品敗壞往往不是某一種細(xì)菌，故需要研究防腐劑的抑菌譜，以便混合使用。2.1.9冷殺菌1）輻照利用輻射線殺滅微生物和酶。輻射殺菌紫外線殺菌超聲波殺菌超高壓殺菌原理：γ-射線（Co60）波長(zhǎng)0.12?以下，穿透力極強(qiáng)，可穿透25-40cm包裝物，其殺菌機(jī)理在于：產(chǎn)生誘發(fā)輻射，干擾細(xì)胞正常代謝；破壞細(xì)胞內(nèi)膜，引起酶系統(tǒng)紊亂而致死；水分經(jīng)輻射后離子化，再作用于微生物。殺菌后不引起品溫升高的殺菌方法。特點(diǎn)如巴氏殺耗能230千瓦/時(shí)，常壓殺菌耗能300千瓦/時(shí)，輻射殺菌僅需6.3千瓦/時(shí)節(jié)約能源；殺菌后不升溫殺菌效果好，不破壞食品外型但輻射后，有些酶可能不會(huì)失活（需5倍以上微生物劑量），因而可能導(dǎo)致食品感官品質(zhì)的惡化。2）紫外線殺菌波長(zhǎng)1800-4000?

，其中殺菌力最強(qiáng)的為2500-2650?

。生產(chǎn)上多以2537?作為紫外線殺菌的波長(zhǎng)。原理：紫外線能引起微生物細(xì)胞原生質(zhì)的光化學(xué)反應(yīng)，使原生質(zhì)變性，導(dǎo)致微生物死亡，且紫外線能使氧氣電離，產(chǎn)生臭氧離子，可使微生物因氧化而致死。因此紫外線殺菌只能在有氧的情況下才能更好地發(fā)揮其作用。殺菌特點(diǎn)：A.紫外線殺菌時(shí)間短，且無(wú)需升高食品溫度理論上，30-50秒可殺滅微生物營(yíng)養(yǎng)，數(shù)分鐘可殺滅孢子體但紫外線非高能射線，其穿透力較弱，任何阻礙其透過(guò)的因素，都可能導(dǎo)致其殺菌能力降低，如塵埃、水汽、包裝容器等?？諝庵泻?00-900個(gè)/cm3塵粒時(shí)，殺菌效果降低20-30%；RH由33%升高至56%時(shí)，殺菌效果降低2/3B.殺滅表面微生物的能力強(qiáng)，一般用于生產(chǎn)車間、工具的消毒處理。10-15cm2用30瓦紫外燈1只（熱陰極型，波長(zhǎng)為2537?的紫外線占95%）也可用于水處理，其殺菌效果與水層深度有很大的關(guān)系水層深度與紫外線穿透能力（2600?

）

C.紫外線殺菌后，產(chǎn)生臭氧味。3）超聲波殺菌（20萬(wàn)Hz以上）原理：超聲波能引起物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，其產(chǎn)生的加速度可以達(dá)到重力加速度的幾十倍至幾百倍，因而可以破壞物質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致微生物細(xì)胞分裂成碎片而死亡。此法可用于液體食品殺菌，對(duì)于罐頭食品則不大適宜。因?yàn)槟承┘?xì)菌芽孢對(duì)超聲波抵抗力很強(qiáng)，不能達(dá)到殺菌的目的。4）超高壓殺菌：超高壓殺菌技術(shù)是90年代的熱門技術(shù)，被認(rèn)為是最具有潛力的殺菌技術(shù)。使用壓力為100～1000MPa（通常為200MPa以上）。

原理：高壓破壞微生物的細(xì)胞膜，抑制酶的活性和DNA等遺傳物質(zhì)的復(fù)制。超高壓殺菌技術(shù)是先將食品填充于塑料等柔軟的容器中并密封，放入到有凈水的高壓容器中，給容器內(nèi)部施加100-1000Mpa（一般200Mpa以上）的壓力，在高壓下可殺滅微生物，使蛋白質(zhì)變性，淀粉糊化，酶失活等。應(yīng)用情況1899年德國(guó)化學(xué)家RereHite發(fā)現(xiàn)450MPa可延長(zhǎng)牛奶的保質(zhì)期，20世紀(jì)80年代重新認(rèn)識(shí)，1991年日本明知屋（Meidiya）推出7種高壓果醬（400～500MPa，10min），法國(guó)帕卡公司（Pokka）公司也同時(shí)推出高靜壓殺菌柚子汁；1992年，美國(guó)FMC公司、英國(guó)CampdenFood&Dring公司開始商業(yè)化高壓殺菌食品的工藝設(shè)備研究，1993年推出多種高壓設(shè)備，1993年法國(guó)推出低酸食品。2.2酶和其它因素的控制

2.2.1酶活性的控制食品中存在的酶對(duì)食品的質(zhì)量有較大的影響。新鮮果蔬耐貯性和抗病性的強(qiáng)弱直接與它們代謝過(guò)程中的各種酶有關(guān)系，同時(shí)，在食品加工過(guò)程中，酶也是引起果蔬品質(zhì)變壞和營(yíng)養(yǎng)成分損失的重要因素。常見的影響食品質(zhì)量的酶有氧化酶如多酚氧化酶、抗壞血酸氧化酶、過(guò)氧化物酶、脂肪氧化酶和水解酶如果膠酶等。合理控制和利用這些酶，是食品貯藏加工中進(jìn)行各種處理的基礎(chǔ)。食品中的酶在經(jīng)過(guò)加工處理后，有的因破壞而失去活性，有的被抑制，有些仍可能正常起作用，有些可能被激活。但為了食品能長(zhǎng)期保存，則要求食品中所有的酶失活，或活性被抑制。（請(qǐng)參考食品化學(xué)相關(guān)章節(jié)內(nèi)容）

1）酶與食品質(zhì)量保持①多酚氧化酶（PPO）與果蔬食品褐變?cè)谑称分谢敬嬖谟兴念惡肿兎磻?yīng)，即美拉德反應(yīng)、焦糖化反應(yīng)、抗壞血酸氧化和酶促褐變。前三種在本質(zhì)上是非酶反應(yīng)（抗壞血酸氧化有時(shí)由酶催化）。酶促反應(yīng)對(duì)于果蔬來(lái)說(shuō)，是非常重要的，在有氧的情況下，多酚氧化酶可將酚類物質(zhì)氧化，造成褐變。

②果膠酶（Pectinase)與果蔬質(zhì)構(gòu)果膠酶（包括果膠裂解酶、果膠酸裂解酶和果膠酯酶）存在于高等植物和微生物中，能促使果膠物質(zhì)降解，引起植物組織軟化。由于果膠物質(zhì)是高等植物胞間層和初生壁的結(jié)構(gòu)單元，因此，它們的聚合度和酯化度的變化將改變水果和蔬菜在后熟、采收后的保藏、加工中的質(zhì)構(gòu)。

果膠的水解對(duì)于保持新鮮果蔬食品的質(zhì)構(gòu)、維持渾濁果汁的渾濁穩(wěn)定性以及某些食品加工過(guò)程中促進(jìn)凝膠的形成極為不利。因此，食品加工中的某些過(guò)程需要鈍化果膠酶的活性，以保持果膠良好的狀態(tài)，避免對(duì)食品帶來(lái)不利的影響。

而在澄清果汁的加工過(guò)程中，由于果膠的存在會(huì)導(dǎo)致渾濁物質(zhì)的產(chǎn)生，則需要通過(guò)外添加果膠酶水解果膠，以保持澄清果汁的澄清透明狀態(tài)。③脂肪氧合酶(LOX)與食品風(fēng)味脂肪氧合酶廣泛地存在于植物和動(dòng)物中，它包括了各種不同的酶，它們能以同功酶的形式存在于同一植物中。同脂肪自動(dòng)氧化一樣，脂肪氧合酶催化不飽和脂肪酸的氧化，產(chǎn)生短鏈，導(dǎo)致食品產(chǎn)生異味。如由水解產(chǎn)生的短鏈脂肪酸是導(dǎo)致鮮乳產(chǎn)生“哈味”的重要原因；豆類凍藏過(guò)程中產(chǎn)生的異味、大豆加工過(guò)程中產(chǎn)生的“豆腥味”、大麥貯藏過(guò)程中產(chǎn)生的“紙板”味等皆與脂肪氧合酶的活動(dòng)有關(guān)。2)酶的控制

①加熱處理

酶的熱失活相關(guān)于但不等同于蛋白質(zhì)的熱變性。酶失活涉及到酶活力的損失，取決于酶活性部位的本質(zhì)，有的酶失活需要蛋白質(zhì)完全變性，而有的在很小變性的情況下就導(dǎo)致酶失活。酶的活性和穩(wěn)定性與溫度之間有密切的關(guān)系。在較低的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶活性也增加。通常，大多數(shù)酶在30～40℃的范圍內(nèi)顯示最大的活性，而高于此范圍的溫度將使酶失活。酶的耐熱性因種類而有較大的差異。如牛肝的過(guò)氧化氫酶在35℃時(shí)即不穩(wěn)定，而核糖核酸酶在100℃下，其活力仍可保持幾分鐘。過(guò)氧化物酶是存在于食品中比較耐熱的一種酶，大多數(shù)過(guò)氧化物酶可在100℃下忍受10分鐘仍不會(huì)完全失活。因此，在食品加工過(guò)程中，時(shí)常根據(jù)過(guò)氧化物酶是否失活來(lái)判斷巴氏殺菌和熱燙是否充分。某些酶類如過(guò)氧化物酶、堿性磷酸酶和脂酶等，在熱鈍化后的一段時(shí)間內(nèi)，其活性可以部分地再生。這些酶的再生是因?yàn)榧訜峥蓪⒚阜譃槿芙庑院筒蝗芙庑缘某煞?，從而?dǎo)致酶的活性部分從變性蛋白質(zhì)中分離出來(lái)。研究曾發(fā)現(xiàn)有17種蔬菜必須要延長(zhǎng)其熱燙時(shí)間才能防止過(guò)氧化物酶的再生，因此，為了防止酶活性的再生，必須采用更高的熱燙溫度或延長(zhǎng)熱處理時(shí)間。在食品加工過(guò)程中，通常采用熱水或蒸汽熱燙的方法來(lái)鈍化酶。②控制pH值酶的活性受其所處環(huán)境pH值的影響，只有在某個(gè)狹窄的pH值范圍內(nèi)時(shí)，酶才表現(xiàn)出最大活性，則該pH值就是酶的最適pH值。在低于或高于最適pH值的環(huán)境中，酶的活性將降低甚至?xí)适?。注意：酶的最適pH值并非酶的屬性。它不僅與酶的屬性有關(guān)，而且還隨反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、底物的性質(zhì)及濃度、緩沖液的性質(zhì)及濃度、介質(zhì)的離子強(qiáng)度和酶的純度