第2章-食品變質(zhì)腐敗的抑制-食品保藏基本原理

第二章

食品變質(zhì)腐敗的抑制

——食品保藏基本原理

1問題一食品保藏的基本原理是什么？問題二如何利用T、Aw、pH值等條件抑制食品的變質(zhì)？問題三什么是柵欄技術(shù)，在食品保藏中有何作用？2第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制概述食品保藏的基本原理制生停止食品中一切生命活動和生化反應(yīng)，殺滅微生物，破壞酶的活性。（無生機原理）抑生抑制微生物和食品的生命活動及生化反應(yīng)，延緩食品的腐敗變質(zhì)；（假死原理）促生促進生物體的生命活動，借助有益菌的發(fā)酵作用防止食品腐敗變質(zhì)。（不完全生機原理）

3第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制糖或鹽處理6煙熏氣調(diào)貯藏化學(xué)保藏789輻射1012345熱處理冷凍處理干燥酸處理(pH)發(fā)酵常用保藏方法：4第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制食品的腐敗及腐敗菌一般說來，食品原料都帶有微生物。細菌是引起食品腐敗變質(zhì)的主要微生物細菌中非芽孢細菌耐熱性不強，巴氏殺菌即可殺死細菌中芽孢菌耐熱性強酵母菌和霉菌引起的變質(zhì)多發(fā)生在酸性較高的食品中，一些酵母菌和霉菌對滲透壓的耐性也較高

第一節(jié)溫度對食品變質(zhì)腐敗的抑制作用51、高溫對微生物的殺滅作用（1）微生物的耐熱性細菌種類最低生長溫度/℃最適生長溫度/℃最高生長溫度/℃嗜熱菌嗜溫菌低溫菌嗜冷菌30~455~15－5~5－10～－550~7030~4525~3012～1570~9045~5530~3515～25一、溫度與微生物的關(guān)系6第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制（2）微生物高溫死亡的原因加熱使微生物細胞內(nèi)蛋白質(zhì)凝固而死亡;加熱對微生物有致毒作用;加熱使微生物體內(nèi)脂類物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生變化。

7第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制pH水分活度脂肪鹽糖蛋白質(zhì)植物殺菌素菌株和菌種初始活菌數(shù)生理狀態(tài)培養(yǎng)溫度溫度時間微生物本身的特性食品成分熱處理條件（3）影響微生物耐熱性的因素8第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制菌株和菌種：各種微生物的耐熱性各有不同。芽孢菌>非芽孢菌、霉菌、酵母菌芽孢菌的芽孢>芽孢菌的營養(yǎng)細胞嗜熱菌芽孢>厭氧菌芽孢>需氧菌芽孢初始活菌數(shù)：初始活菌數(shù)越多，全部殺滅所需的時間就越長生理狀態(tài)與培養(yǎng)溫度

穩(wěn)定生長期的營養(yǎng)細胞>對數(shù)生長期的營養(yǎng)細胞成熟的芽孢>未成熟的芽孢較高溫度下培養(yǎng)的微生物耐熱性較強A、微生物本身的特性9第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制B、熱處理條件溫度、時間微生物的致死時間隨殺菌溫度的提高而成指數(shù)關(guān)系縮短。溫度↑蛋白質(zhì)凝固速度↑微生物的耐熱性↓10第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制表熱處理溫度對玉米汁中平酸菌死亡時間的影響溫度（℃）100105110115120125130135平酸菌芽孢全部死亡所需時間（分）1200600196701973111第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制C、食品成分的因素酸度：pH值偏離中性的程度越大，耐熱性越低高酸性3.7酸性中酸性

低酸性4.55.0pH3.7高酸性酸性5.0中酸性

低酸性低酸性酸性4.6pH值對殺菌效果的影響12第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制酸度pH值食品種類常見腐敗菌殺菌要求低酸性>5.0蝦、蟹、貝類、禽、牛肉、豬肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆嗜熱菌、嗜溫厭氧菌、嗜溫兼性厭氧菌高溫殺菌105~121℃中酸性4.6~5.0蔬菜肉類混合制品、湯類、面條、無花果酸性3.7~4.6荔枝、龍眼、櫻桃、蘋果、枇杷、草莓、番茄醬、各類果汁非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌沸水或100℃以下介質(zhì)中殺菌高酸性<3.7菠蘿、杏、葡萄、檸檬、果醬、果凍、酸泡菜、檸檬汁等酵母、霉菌食品的酸度對微生物耐熱性的影響13第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制C、食品成分的因素水分活度：細菌芽孢在低水分活度時有更高的耐熱性。殺滅肉毒桿菌在干熱條件下121℃需120min，濕熱條件下121℃，4～10min即可。食品介質(zhì)致死溫度/℃奶油全乳脫脂乳乳清肉湯7369656361脂肪：脂肪含量高則細菌的耐熱性會增強。加熱時間為10min，埃希桿菌在不同介質(zhì)中的熱致死溫度如右表所示。

14第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制C、食品成分的因素鹽類：低濃度食鹽（<4%）對微生物有保護作用，而高濃度食鹽（>8%）則對微生物的抵抗力有削弱作用，食鹽的濃度高于14％時，一般細菌將無法生長。糖類：糖的濃度越高，越難以殺死食品中的微生物。注意：高濃度糖液對微生物有抑制作用。15第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制C、食品成分的因素蛋白質(zhì)：食品中蛋白質(zhì)含量在5%左右時，對微生物有保護作用。植物殺菌素：有些植物的汁液以及它們分泌的揮發(fā)性物質(zhì)對微生物有抑制或殺滅作用。如番茄、辣椒、大蒜、洋蔥、芥末、花椒等。16第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制（4）微生物的耐熱性的表示方法不同的微生物對熱的耐受能力不一樣，但高溫對微生物數(shù)量減少的影響存在一個相似的可預(yù)測的變化模型，這就是微生物的耐熱特性曲線。并由此派生出相關(guān)的耐熱特性參數(shù)。a.熱力致死速率曲線

D值、TRT值b.熱力致死時間曲線

TDT值、Z值、F值c.仿熱力致死時間曲線17第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制a.加熱時間與微生物致死率的關(guān)系在某一熱處理溫度下，單位時間內(nèi)，微生物被殺滅的比例是恒定的。式中：N—殘存微生物的濃度（單位容積的數(shù)量）

τ—熱處理時間k—反應(yīng)速率常數(shù)對上式積分，某種微生物初始活菌數(shù)為a，殘存數(shù)量為b，則：18第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制a.加熱時間與微生物致死率的關(guān)系

——熱力致死速率曲線方程：τ＝D（lga－lgb）D值：

在一定的環(huán)境和熱力致死溫度條件下，殺滅某種微生物90%的菌數(shù)所需要的時間。τ(min)4D101100102103104105熱力致死速率曲線DND2D3D19第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制討論：D值反映微生物的耐熱性強弱；D值大小和細菌耐熱性的強度成正比。D值與熱處理溫度、菌種及環(huán)境的性質(zhì)有關(guān)；D值原始菌數(shù)無關(guān)；D值的計算：表達：DtD110=5：表示：在110℃條件下，殺滅90%的某種微生物需要5分鐘。20第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制例：110℃熱處理時，原始菌數(shù)為1×104，熱處理3分鐘后殘存的活菌數(shù)是1×102，求該菌D值。

即D110℃或D110=1.521第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制部分食品中常見腐敗菌的D值22第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制時間屬性，與初始菌數(shù)無關(guān)TRT值：熱力指數(shù)遞減時間TRT值(ThermalReductionTime)：在任何特定熱力致死T下下，使微生物的數(shù)量減少到10-n時所需要的時間。

TRTn＝D（lg10n

－lg100）＝nDTRT6=10表示：在某一致死溫度下，原始菌數(shù)減少到百萬分之一，需要10分鐘。菌數(shù)減少到10-n表示殘存菌數(shù)出現(xiàn)的概率。23第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制方程：

t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）105110115120101102100t（℃）τZ熱力致死時間曲線(min)其中：τ和τ′分別代表t和t0溫度下的TDT值。時間屬性，與初始菌數(shù)有關(guān)。TDT值(ThermalDeathTime):

在某一恒定溫度下，將食品中一定數(shù)量的某種微生物活菌全部殺死所采用的殺菌溫度和時間組合。b.加熱溫度與微生物致死率的關(guān)系

——熱力致死時間曲線24第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制b.加熱溫度與微生物致死率的關(guān)系

——熱力致死時間曲線性質(zhì)Z值反映不同微生物對溫度的敏感程度，Z值小對溫度的敏感程度高不同的微生物有不同的Z值，同一種微生物只有在相同的環(huán)境條件下才有相同的Z值；Z值：熱力致死時間降低一個對數(shù)循環(huán)，致死溫度升高的度數(shù)。t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）t（℃）105110115120101102100τZ熱力致死時間曲線(min)用Z值可以估算任意溫度下的致死時間。方程t0,τt,τ′25第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制b.加熱溫度與微生物致死率的關(guān)系

——熱力致死時間曲線TDT曲線與環(huán)境條件有關(guān)，與微生物數(shù)量有關(guān)，與微生物的種類有關(guān)。TDT曲線可用以比較不同的溫度-時間組合的殺菌強度。例：在121℃條件下，用1min恰好將某食品中的某種菌全部殺滅；現(xiàn)改用110℃、10min處理，問能否達到原定的殺菌目標(biāo)？設(shè)Z=10℃，由

τ＝τ’·10（t0－t）/Z

得τ=10×10(110-121)/10=0.79min＜1min

說明未能全部殺滅細菌。110℃下的殺菌時間？26第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制b.加熱溫度與微生物致死率的關(guān)系

——熱力致死時間曲線由t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）當(dāng)t0＝121℃（取標(biāo)準(zhǔn)溫度時）F值是TDT值,也稱殺菌效率值。t（℃）105110115120101102100τZ熱力致死時間曲線(min)27第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制關(guān)于F值的討論表達：，當(dāng)t0=121℃，Z=10時，可直接以F0表示。F值：在一定的標(biāo)準(zhǔn)致死溫度條件下，殺滅一定濃度的某種微生物所需要的加熱時間。當(dāng)Z值相同時，F(xiàn)值越大者耐熱性越強。F值表示殺菌強度，隨微生物和食品的種類不同而異，一般必須通過試驗測定。對于低酸性食品，一般取

t0=121℃，Z=10℃對于酸性食品，一般取

t0=100℃，Z=8℃28第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制c.D值、Z值和F值三者之間的關(guān)系

——仿熱力致死時間曲線由于TDT值與初始活菌數(shù)有關(guān)，應(yīng)用起來不方便，以D值取代TDT值，得到以下方程：t1－t2＝Z（lgD2－lgD1）102101105110115120t（℃）100DZ仿熱力致死時間曲線(min)29第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制

D與Z的關(guān)系：

lg（D2/D1）＝（t1-t2）/Z（1）

F與Z的關(guān)系：

F＝τ·10（t-121）/Z（2）

F.D.Z之間的關(guān)系：當(dāng)n→∞時，TRTn→τ，τ≈n·D，則：

F＝n·D·10（t-121）/Z（3）c.D值、Z值和F值三者之間的關(guān)系

——仿熱力致死時間曲線30第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制小結(jié)：

微生物耐熱特性的表示方法熱力致死速率曲線

τ＝D（lgN0－lgN）熱力致死時間曲線

t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）

τ＝F·10（121－t）/Z仿熱力致死時間曲線

t1－t2＝Z（lgD2－lgD1）TRTn=nDD值TDT值Z值F值TRT值31第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制2、低溫對微生物的抑制作用（1）低溫和微生物的關(guān)系嗜冷菌嗜溫菌嗜熱菌都有一定的正常生長繁殖的溫度范圍。當(dāng)T最低

＜T＜T最適時，微生物活力下降；當(dāng)T＝T最低時，新陳代謝減弱，呈休眠狀態(tài)；當(dāng)T＜T最低時，生命活動停止，出現(xiàn)死亡。

微生物的耐冷性球菌類>G－桿菌；酵母菌、霉菌>細菌32第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制（2）微生物低溫損傷的原因溫度下降酶的活性減弱；破壞了各種生化反應(yīng)的協(xié)調(diào)一致性；冰晶體改變了細胞內(nèi)外的性狀；原生質(zhì)體濃度增加，粘度增加，影響新陳代謝冰晶體對微生物細胞的機械損傷。微生物活力下降或死亡33第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制（3）影響微生物低溫損傷的因素a.溫度b.降溫速度c.水分存在的狀態(tài)d.過冷狀態(tài)e.外部條件f.貯藏期g.交替凍結(jié)和解凍34第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制產(chǎn)毒菌腐敗菌1-生長迅速區(qū)段2-某些菌緩慢生長區(qū)段3-停止生長區(qū)段4-緩慢死亡，但很少全死區(qū)段食品緩慢腐敗區(qū)注意：低溫不是有效的殺菌措施。a.溫度溫度越低，微生物的活動能力也越低。35第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制b.降溫速度凍結(jié)前，降溫越迅速，微生物的死亡率越高；凍結(jié)點以下，緩凍將導(dǎo)致剩余微生物的大量死亡，而速凍對微生物的致死效果較差。c.水分存在的狀態(tài)結(jié)合水分含量高，微生物在低溫下的穩(wěn)定性相應(yīng)提高；為什么？36第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制d.過冷狀態(tài)急速冷卻時，水分有可能迅速轉(zhuǎn)為過冷狀態(tài)而避免結(jié)晶。e.外部條件高水分、低pH值、紫外線等可促進微生物低溫損傷，糖、鹽、蛋白質(zhì)等介質(zhì)對微生物有保護作用。時間/d活菌數(shù)/%-8℃時神靈桿菌細胞的死亡情況

1—過冷介質(zhì)2—冰凍介質(zhì)37第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制f.貯藏期微生物的數(shù)量隨低溫貯藏期的延長而減少。g.交替凍結(jié)和解凍可加速微生物的損傷或死亡。38第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制二、溫度與酶的關(guān)系1、高溫對酶的鈍化作用及酶的熱變性⑴最適溫度隨著溫度的升高，酶催化反應(yīng)加速；同時，溫度的升高，酶受熱變性而失活，導(dǎo)致反應(yīng)速度減慢。綜合兩個方面的結(jié)果,得到最適溫度區(qū)。大多數(shù)酶在30~50℃范圍內(nèi)顯示最大活性。溫度－酶活力曲線39第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制⑵酶的熱穩(wěn)定性可以用酶的熱失活曲線及相應(yīng)的D值、Z值、F值來描述酶的耐熱性。過氧化物酶的熱失活時間曲線1.過氧化物酶2.細菌芽孢Z酶>Z菌40第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制討論高溫對酶活的損害程度低于細菌芽孢。采用高溫短時殺菌時，酶的鈍化將成為首要的問題。酶鈍化程度有時也被用做食品殺菌的測定指標(biāo)。（如：乳堿性磷酸酶、植物過氧化物酶）過氧化物酶的熱失活時間曲線1.過氧化物酶2.細菌芽孢41第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制⑶影響酶熱穩(wěn)定性的因素a.酶的種類酶的分子愈大和結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，它對高溫就愈敏感。b.溫度在一定范圍內(nèi)，溫度↑，酶反應(yīng)的速率也隨之↑。溫度對酶穩(wěn)定性的影響溫度對酶催化反應(yīng)速度的影響lgkT-1／K-142第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制酶的熱失活反應(yīng)甜玉米中的過氧化物酶在88℃下的失活曲線殘余活力（對數(shù)值）加熱時間/sCA段代表酶的熱不穩(wěn)定部分的失活BD段代表酶的熱穩(wěn)定部分的失活43第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制⑶影響酶熱穩(wěn)定性的因素c.加熱速率加熱速率愈快，熱處理后酶活力再生的愈多。d.pH值大多數(shù)酶的最適pH值在4.5～8范圍內(nèi)，超出這一范圍，酶的熱穩(wěn)定性降低。食品pH值Z值失活條件茄子5.0311.8117.2℃，加熱6s櫻桃3.466.877.2℃，加熱6s不同來源的氧化酶的耐熱性44第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制⑶影響酶熱穩(wěn)定性的因素e.水分含量食品水分含量愈低，其中的酶對熱的耐性愈高。f.食品成分蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等都可能會影響酶的耐熱性。45第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制2、低溫對酶活性的抑制作用在一定范圍內(nèi)，酶活性隨溫度的下降而降低酶作用的效果因原料而異；食品中酶活性的溫度系數(shù)大約為2~3。注意：低溫可抑制酶的活性，但不能使其鈍化；酶的濃度效果可能導(dǎo)致催化反應(yīng)速度加快。解凍時,酶活可能會驟然增強。溫度/℃反應(yīng)速度溫度對酶活性的影響46第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制三、溫度與其他變質(zhì)因素的關(guān)系低溫對反應(yīng)速度的影響溫度降低，反應(yīng)物質(zhì)分子的碰撞速度減緩，反應(yīng)速度受到抑制。低溫對呼吸作用的影響溫度降低，果蔬呼吸作用減弱，可延長保藏期。低溫下的水分蒸發(fā)作用溫度越低，果蔬的蒸騰量越小。溫度系數(shù)越高，低溫保藏的效果就越顯著。濃度效果與溫度效果呈負相關(guān)；對某些食品會產(chǎn)生低溫冷害。1、低溫對變質(zhì)因素的抑制作用47第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制2、高溫對食品品質(zhì)的影響風(fēng)味變化脂肪氧化、美拉德反應(yīng)營養(yǎng)素變化氨基酸損失、維生素（VC、VB1、VD、泛酸）的損失。其他變化蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化、蔬菜和水果軟化。破壞食品中的嫌忌成分，如禽類蛋白中的抗生物素蛋白、豆科植物中的胰蛋白酶抑制素。48第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制第二節(jié)水分活度對食品變質(zhì)腐敗的抑制作用食品中的水分微生物生長繁殖只能利用游離水生化反應(yīng)需要的是游離水一般脫水方法能除去的基本上是游離水結(jié)合水游離水物理化學(xué)結(jié)合水化學(xué)結(jié)合水表面濕潤水毛細管水49第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制1、水分活度（Aw）食品在密閉容器內(nèi)測得的蒸汽壓(p)與同溫下測得的純水蒸汽壓(p0)之比。描述為：Aw在數(shù)值上等于食品所處環(huán)境的平衡相對濕度。一、有關(guān)水分活度的基本概念A(yù)w值隨T的升高成正比例升高，含水量越低，溫度對Aw的影響越大。50第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制2、水分吸濕等溫線在恒定溫度下，食品水分含量與其水分活度之間的關(guān)系。Ⅰ區(qū)：結(jié)合水（0～0.25）；Ⅱ區(qū)：多層水（0.25～0.8）A－單分子層結(jié)合水，

B－多分子層結(jié)合水；Ⅲ區(qū)：游離態(tài)水（0.8～0.99）

。不同食品在相同AW值下，可能有不同的含水量。ⅢAB水分含量（g水/g干物質(zhì)）AW0.20.50.81.00

水分吸附等溫線51第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制部分食品的水分活度值

Aw食品＞0.98鮮肉、鮮魚、鮮奶、鮮奶油、新鮮果蔬、果汁0.98～0.93蒸煮腸類、蒸煮火腿、部分加工奶酪、濃縮奶、面包0.93～0.85干香腸、發(fā)酵香腸、牛肉干、生腌火腿、切達干酪、甜煉乳0.85～0.60甜點、干果、果醬、果凍、咸魚、某些干酪＜0.60方便面、糖果和巧克力制品、餅干、休閑食品、干制蔬菜52第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制二、水分活度與微生物的關(guān)系微生物類群最低Aw范圍微生物種類最低Aw值大多數(shù)細菌大多數(shù)酵母菌大多數(shù)霉菌0.99～0.900.94～0.880.94～0.73嗜鹽性細菌嗜干霉菌耐高滲酵母0.750.650.60霉菌是導(dǎo)致干制品變質(zhì)的常見菌。53第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制

54第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制1、微生物生長與水分活度水分活度與微生物增殖率的關(guān)系1.30℃金黃色葡萄球菌2.30℃紐波特沙門氏菌3.30℃梅氏弧菌微生物的生長發(fā)育在不同水分活度下存在明顯差異。55第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制2、微生物的耐熱性與水分活度實驗結(jié)果表明：降低水分活度，可以抑制微生物的生長繁殖，同時也使微生物的耐熱性增加（AW為0.2～0.4之間最高)。注意：干制過程雖是加熱過程，但是它并不能代替殺菌。脫水食品并非無菌。水分活度細菌芽孢在110℃的D值與水分活度的關(guān)系1.肉毒梭菌E型2.嗜熱脂肪芽孢桿菌lgD/min營養(yǎng)成分、pH、O2分壓、CO2濃度、T和抑制物等環(huán)境因素愈不利于生長，微生物生長的最低AW值愈高。56第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制3、細菌芽孢及其毒素與水分活度致病性微生物，通常產(chǎn)毒素Aw高于生長Aw；產(chǎn)毒菌的產(chǎn)毒量一般隨水分活度的降低而減少。只有水分活性下降到0.75，任何致病菌都無法生長及產(chǎn)毒素，食品的腐敗變質(zhì)才得以顯著減慢，甚至能在較長時間內(nèi)不發(fā)生變質(zhì)。食品中的產(chǎn)毒菌在干制前如果沒有產(chǎn)生毒素，干制后也不會產(chǎn)毒；如果在干制前已經(jīng)產(chǎn)毒，干制過程將很難破壞這些毒素。57第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制三、水分活度與酶的關(guān)系酶反應(yīng)速率隨水分活性增加而增加面粉水分從8.8%增加到15.1%時，脂肪酶活力提高到5倍。對脂肪酶活力的抑制，水分活性應(yīng)控制在0.17～0.20。一般來說只有干制品水分降低到1%以下時，酶的活性才會完全消失?？刂聘芍破分忻傅幕顒樱行У霓k法是干燥前對物料進行濕熱或化學(xué)鈍化處理，使物料中的酶失去活性。58第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制水分活度對磨碎大麥芽和2％卵磷脂混合物中卵磷脂的酶催化水解速率的影響

注意：干制食品中的酶并沒有完全失活，僅靠減小AW值來抑制酶對干制品品質(zhì)的影響并不十分有效。59第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制酶的熱穩(wěn)定性與水分活度實驗表明：酶在較高水分活度的環(huán)境中更容易發(fā)生熱失活。脂酶在不同溫度下的熱失活與水分之關(guān)系溫度/℃游離油酸/mg1.水分23%2.水分17%3.水分10%60第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制四、水分活度與其他變質(zhì)因素的關(guān)系水分活度與氧化作用的關(guān)系水分活度低于單分子層水分時，脂質(zhì)極易遭受氧化酸敗；水分活度增加到0.30~0.50時，脂肪自動氧化速率減??；水分活度大于0.75時，脂肪氧化速度逐漸加快。61第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制水分活度與非酶褐變（Maillard反應(yīng)）的關(guān)系

Aw<0.6或Aw>0.9時，反應(yīng)速度減小；

0.6<Aw<0.9時，反應(yīng)速度存在峰值；

Aw=0或Aw=1時，非酶褐變停止。非酶褐變速度與水分活度的關(guān)系62第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制降低水分活度可以延緩維生素的降解淀粉的老化蛋白質(zhì)的變性色素的分解芳香物質(zhì)的變化63第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制小結(jié)水分活度與微生物AW↓→水溶液濃度↑→

滲透壓↑→細胞質(zhì)壁分離；水分活度與酶的活性AW↓→

底物難以移動到酶的活動中心→

酶活性↓水分活度與其他變質(zhì)因素AW↓→

游離水↓→

化學(xué)反應(yīng)速度↓延緩生化反應(yīng)速度。抑制微生物的生長發(fā)育?？刂泼复俜磻?yīng)。降低水分活度的方法:去除水分(干制)

提高滲透壓（腌制、糖制、濃縮等）

控制水分狀態(tài)（速凍）64第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制第三節(jié)pH對食品變質(zhì)腐敗的抑制作用一、pH與微生物的關(guān)系微生物細胞膜帶有一定的電荷，環(huán)境的H＋濃度改變可導(dǎo)致細胞膜上電荷性質(zhì)的改變，從而影響其新陳代謝的正常進行。當(dāng)pH偏離中性范圍，微生物酶系統(tǒng)的催化能力減弱或消失。強酸強堿均可引起微生物的蛋白質(zhì)和核酸水解。適宜的pH值微生物迅速生長繁殖偏離生長的pH值生長繁殖受到抑制65第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制pH對食品變質(zhì)腐敗的抑制作用大多數(shù)細菌（尤其是病原菌）易在中性或微堿性環(huán)境中生長繁殖；霉菌、酵母菌一般能在酸性環(huán)境中生長繁殖。微生物生長發(fā)育程度與pH的關(guān)系66第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制部分食品的典型pH值pH范圍食品

pHpH范圍食品pH低酸pH7.0-5.5鮮奶紅肉火腿蔬菜罐頭禽肉魚類蝦類黃油馬鈴薯大米面包6.3-6.55.4-6.25.9-6.15.4-6.45.6-6.46.6-6.86.8-7.06.1-6.45.6-6.26.0-6.75.3-5.8中酸pH5.5-4.5發(fā)酵蔬菜鄉(xiāng)村奶酪香蕉青豆3.9-5.14.54.5-5.24.6-5.5酸pH4.5-3.7蛋黃醬蕃茄3.0-4.14.0高酸pH<3.7泡菜罐頭檸檬類水果蘋果3.5-3.93.0-3.52.9-3.367第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制二、pH與酶的關(guān)系在某一狹窄的pH范圍內(nèi)，酶表現(xiàn)出最大活性?！傅淖钸mpH值酶在等電點附近的pH條件下熱穩(wěn)定性最高。pH－酶活力曲線pH酶活力→完全穩(wěn)定區(qū)8911127654310可逆失活區(qū)立即失活區(qū)01246最適pH68第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制第四節(jié)電離輻射對食品變質(zhì)腐敗的抑制作用一、基本概念輻射指能量傳遞的一種方式。輻射類型低頻輻射線（ν<1015Hz

）高頻輻射線激發(fā)輻射（ν：1015～1018Hz）電離輻射（ν>1018Hz）69第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制電磁波ElectromagneticWave

輻射是以電磁波的形式向外放散的。

70第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制原子彈磁場基地電臺71第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制二、放射性同位素與輻射一個原子具有一個帶正電荷的原子核，核外圍有電子云。原子核內(nèi)有質(zhì)子和中子,也就是其質(zhì)量的組成部分。質(zhì)子帶正電荷,中子不帶電荷.核的直徑約為10-12cm,是整個原子質(zhì)量的只要所在地。整個原子(包括運轉(zhuǎn)的電子)的直徑約為10-8cm。72第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制放射性同位素原子中質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的元素叫同位素原子核不穩(wěn)定的同位素叫放射性同位素放射性衰變每個放射性同位素放出射線后就轉(zhuǎn)變成另一個原子核，自發(fā)地從不穩(wěn)定的元素變成穩(wěn)定同位素的轉(zhuǎn)變過程n：中子；p：質(zhì)子；e：電子；ν：反中微子；Q：能量大多數(shù)同位素放射出的射線有：α、β、γ、x射線。73第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制核輻射

α-射線：是從原子核中射出帶正電的高速粒子流(帶正電荷原子核)；相對質(zhì)量較大，電離能力大，穿透能力小。

β-射線：是從原子核中射出的高速電子流(或正電子流)；電子質(zhì)量小，速度大，帶電量為α-射線的一半，電離能力小，穿透能力比α-射線大。γ-射線：波長非常短(1～0.001nm)的電磁波束(或稱光子流)，發(fā)源于原子核本身。電離能力比α、β-射線小，穿透能力大。X-射線：指原子核外電子所放出的能量。電離能力小，穿透能力很強。都具有使被輻射物質(zhì)的原子或分子發(fā)生電離作用的能力和不同穿透程度的能力。74第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制半衰期是放射性同位素原子核數(shù)因衰變而減少到原來一半所經(jīng)歷的時間。用作食品輻射加工的輻射源60Co的半衰期為5.27年，137Cs為30年。75第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制鈷和銫衰變圖60Co經(jīng)β-衰變后放出兩個能量不同的γ-光子最后變?yōu)?0Ni；137Cs經(jīng)β-衰變后放出γ-光子最后變?yōu)?37Ba76第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制制備方法：將自然界中存在的穩(wěn)定同位素59Co金屬制成棒形、長方形、薄片形、顆粒形、圓筒形或所需要的形狀，置于反應(yīng)堆活性區(qū)，經(jīng)中子一定時間照射，少量59Co原子吸收一個中子后即生成60Co輻射源。目前在商業(yè)上采用60Co作為γ-射線源。77第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制常見放射性同位素的半衰期78第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制輻射的計量單位放射線能量單位電子伏特eV：相當(dāng)于１個電子在真空中通過電位差為１伏特的電場被加速所獲得的動能。放射性強度：衡量放射性強弱程度貝克Bq：即每秒中有一個原子核衰變?yōu)?貝克。輻照量：描述電磁輻射在空氣中的電離能力SI單位：庫侖?kg

–1

、倫琴（R

)吸收劑量：表示單位質(zhì)量被輻照物質(zhì)吸收的輻射能量SI單位：戈瑞（Gy

)、拉德（rad

)79第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制三、電離輻射與微生物的關(guān)系1、電離輻射的殺菌作用輻射對微生物的直接作用過程微生物被照射分子的離子化DNA損傷代謝異常細胞組織死亡輻射對微生物的間接作用過程被激活的水分子或電離的游離基與微生物體內(nèi)的活性物質(zhì)相互作用，而使細胞生理機能受到影響。80第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制微生物的抗輻射能力可以用Dm值表示。即：使活菌數(shù)減少90％所需的輻射劑量。輻照下肉毒桿菌的致死曲線81第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制2、影響輻射殺菌的因素a.微生物的種類與菌齡不同的微生物對輻射的敏感性差異很大。（與微生物的耐熱性相似，但也有例外。）緩慢生長期的抗輻射能力最強，對數(shù)生長期的抗輻射能力最弱。b.最初污染菌數(shù)污染菌數(shù)越多，輻射殺菌效果越差。一般來說G->G+>霉菌>酵母(敏感度)82第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制c.介質(zhì)的組成富含蛋白質(zhì)的介質(zhì)能增強微生物的抗輻射性；在含水量高的介質(zhì)中，微生物對輻射更敏感。d.氧氣氧的存在增強了殺菌效果，也增加了氧化作用，應(yīng)加以綜合考慮。e.食品的物理狀態(tài)在凍結(jié)狀態(tài)下，微生物抗輻射能力增強。83第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制四、電離輻射與酶的關(guān)系輻射破壞了蛋白質(zhì)的構(gòu)象，可導(dǎo)致酶喪失活性。酶的耐輻射性酶活性降低90％的輻射劑量值的變化稱為酶分解單位用DE表示。酶存在的環(huán)境對輻照效應(yīng)有保護作用。使酶完全失活的劑量可能產(chǎn)生不安全因素。酶的輻射失活曲線84第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制影響酶的抗輻射性的因素：酶的種類、濃度與純度、水分活度、溫度、pH、氧氣等。影響因素變化酶的輻射敏感性水分活度溫度氧氣酶的濃度酶的純度環(huán)境條件越復(fù)雜，酶的輻射敏感性越差。85第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制五、電離輻射與其他變質(zhì)因素的關(guān)系1、電離輻射的化學(xué)效應(yīng)直接作用（初級輻射）輻射作用主要是由射線與基質(zhì)直接碰撞，使之形成離子、激發(fā)態(tài)分子或分子碎片。間接作用（次級輻射）初級輻射的產(chǎn)物相互作用，生成與原始物質(zhì)不同的化合物。

與輻射劑量有關(guān)與溫度等條件有關(guān)86第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制2、約束間接作用的途徑在凍結(jié)狀態(tài)下輻射阻止游離基的擴散和移動；在真空中或惰性氣體環(huán)境中輻射將氧從系統(tǒng)中除去；添加游離基的接受體消耗游離基。注意：約束間接作用的同時，對微生物和酶活也起到保護作用。87第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制第五節(jié)其他因素對食品變質(zhì)腐敗的抑制作用一、高壓以100～1000Mpa的高壓作用于食品：微生物的生理活動遭到破壞，甚至發(fā)生不可逆變化而致死。蛋白質(zhì)變性，酶的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)和活性部位上的構(gòu)象均發(fā)生變化，導(dǎo)致酶的失活。88第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制大多數(shù)微生物能在20—30MPa下生長，超過60MPa時大多數(shù)微生物的生長繁殖受到抑制。89第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制高壓對微生物的影響：細胞膜破壞，通透性增加細胞壁發(fā)生機械斷裂而松弛是微生物和芽孢失活高壓對酶促反應(yīng)的影響：超過300MPa的壓力引起蛋白質(zhì)的不可逆變性酶的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化活性部位上的構(gòu)象發(fā)生變化高壓對生化反應(yīng)的影響：使反應(yīng)物體積減小，促進化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致蛋白質(zhì)基團去質(zhì)子話、破壞離子鍵和疏水鍵，影響疏水的交互反應(yīng)，親水力下降、共價鍵破壞等90第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制二、滲透壓純水鹽水半透膜（a）滲透純水鹽水h滲透壓（b）滲透平衡溶液濃度越高，滲透壓越大。91第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制滲透壓與微生物的關(guān)系等滲溶液：Ｃ外＝Ｃ內(nèi)；Ｐ外＝Ｐ內(nèi)，微生物生長最適宜的環(huán)境，如0.9%的鹽濃度低滲溶液：Ｃ外＜Ｃ內(nèi)；Ｐ外＜Ｐ內(nèi)，微生物細胞吸水發(fā)生膨脹高滲溶液：Ｃ外＞Ｃ內(nèi)；Ｐ外＞Ｐ內(nèi)，細胞原生質(zhì)脫水緊縮，導(dǎo)致細胞質(zhì)壁分離92第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制鹽濃度0.9%1-3%>10%20-25%正常生長大多數(shù)微生物生長受到暫時性抑制大多數(shù)微生物生長停止差不多所有微生物生長停止93第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制糖濃度0.9%1-10%>50%65-85%促進生長促進某些微生物的生長酵母菌生長受到抑制多數(shù)霉菌和細菌生長受到抑制94第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制滲透保藏原理食品在腌制過程中，不論鹽或糖或其它酸味劑等原輔料，總是形成溶液后，擴散滲透進入食品組織內(nèi)，從而降低食品組織內(nèi)的水分活度，提高它們的滲透壓，，正是這種滲透壓的影響，抑制了微生物的活動和生長，從而起到防止食品腐敗變質(zhì)的目的。95第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制三、煙熏食品的煙熏是在腌制的基礎(chǔ)上，利用木材不完全燃燒時產(chǎn)生的煙氣熏制食品的方法。熏煙的主要化學(xué)成分：其中：酚、醛、有機酸、醇、羰基化合物、烴等。酚、醛、有機酸類化合物具有較強的殺菌作用。96第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制四、氣體成分正常情況下的空氣成分：調(diào)節(jié)氣體成分：（如降低O2和增加CO2濃度）降低呼吸強度，延緩果蔬的后熟；減少營養(yǎng)成分的損失；減輕果蔬的生理病害；抑制好氧菌的生長繁殖；防止老鼠和昆蟲的危害。氮78.08%、氧20.96%、二氧化碳0.03%、其他氣體1％在低氧（2-5%）條件下，不但氧化反應(yīng)的速度減慢，而且需氧微生物的生長繁殖受到抑制，有利于食品的保藏97第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制五、發(fā)酵利用益生菌的乳酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵作用；發(fā)酵產(chǎn)物可降低pH值，抑制有害微生物生長。利用發(fā)酵保藏食品，其代謝物的積累需達到一定程度，如乳酸需0.7%以上，醋酸1-2%，乙醇10%以上。發(fā)酵還提供了花色品種繁多的食品，如釀酒、制醬、腌酸菜、面包發(fā)酵、豆腐乳、醬油、食醋等。98第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制六、包裝與環(huán)境隔絕，防止生物學(xué)因素引起的食品變質(zhì)隔絕氧氣，遮蔽光線，防止化學(xué)因素引起的食品變質(zhì)隔濕性包裝，防止物理因素引起的食品變質(zhì)防止機械損傷、防偽防盜等99第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制打破內(nèi)平衡七、柵欄技術(shù)1976年由德國Kulmbach肉類研究中心的Rober和Leistner提出的柵欄因子理論。腐敗菌和病原菌柵欄因子?xùn)艡谝蜃訓(xùn)艡谝蜃颖３质称菲焚|(zhì)抑制腐敗與產(chǎn)毒100第二章食品變質(zhì)腐敗的抑制1、柵欄技術(shù)的概念：通過聯(lián)合控制多種阻礙微生物生長的因素，以減少食品腐敗，保證食品衛(wèi)生與安全性的技術(shù)措施。2、柵欄因子能擾亂微生物內(nèi)平衡機制的加工技術(shù)；常用的柵