食品保藏原理與技術(shù)第二章 食品變質(zhì)腐敗的抑制－－食品保藏的基本原理

二、低溫對(duì)微生物的抑制作用一、高溫對(duì)微生物的殺滅作用2.影響微生物耐熱性的因素1.高溫與微生物的關(guān)系1.高溫對(duì)酶活性的影響三、溫度對(duì)酶活性的影響3.微生物耐熱性的特性2.低溫對(duì)酶活性的影響第一節(jié)溫度對(duì)變質(zhì)因子的抑制作用四、溫度對(duì)化學(xué)反響速度和代謝的影響五、溫度對(duì)其它變質(zhì)因子的影響2.低溫對(duì)微生物的抑制作用1.低溫與微生物的關(guān)系3.影響微生物低溫致死的因素1、高溫與微生物的關(guān)系

不同的微生物具有不同的生長溫度范圍。超過其生長溫度范圍的高溫，將對(duì)微生物產(chǎn)生抑制或殺滅作用。細(xì)菌的耐熱性2、影響微生物耐熱性的因素Txt菌株與菌種芽孢培育經(jīng)歷熱處理溫度和時(shí)間原始活菌數(shù)pH值水分活度蛋白質(zhì)脂肪糖含量鹽濃度其它因素Text影響微生物耐熱性的因素

菌種與菌株菌種不同、耐熱性不同；同一菌種，菌株不同，耐熱性也不同正處于生長繁殖的細(xì)菌的耐熱性比它的芽孢弱各種芽孢中，嗜熱菌芽孢耐熱性最強(qiáng)，厭氧菌芽孢次之，需氧菌芽孢最弱同一種芽孢的耐熱性也會(huì)因熱處理前菌齡、培育條件、貯存環(huán)境的不同而異

食品污染前腐敗菌及其芽孢所處的生長環(huán)境對(duì)其的耐熱性有一定影響芽孢培育經(jīng)歷在含磷酸或鎂的培養(yǎng)基中生長出的芽孢具有較強(qiáng)耐熱性；在含碳水化合物和氨基酸的環(huán)境中培養(yǎng)芽孢的耐熱性很強(qiáng)；在高溫下培養(yǎng)比低溫下喂養(yǎng)形成的芽孢的耐熱性要強(qiáng)熱處理溫度越高，殺死一定量腐敗菌芽孢所需的時(shí)間越短。不同溫度時(shí)炭疽菌芽孢的活菌殘存數(shù)曲線熱處理溫度和時(shí)間熱處理溫度對(duì)玉米汁中平酸菌死亡時(shí)間的影響溫度℃平酸菌芽孢全部死亡所需時(shí)間（分）溫度℃平酸菌芽孢全部死亡所需時(shí)間（分）溫度℃平酸菌芽孢全部死亡所需時(shí)間（分）10012001157013031056001201913511101961257121℃時(shí)的殺菌時(shí)間（分鐘）玉米菌數(shù)平酸腐敗的百分率無菌/10克食糖60個(gè)平酸菌/10克食糖2500個(gè)平酸菌/10克糖700095.8800075900054.2原始活菌數(shù)121.1℃110℃食品pH對(duì)芽孢耐熱性的影響pH值一般地，水分活度越低，微生物細(xì)胞的耐熱性越強(qiáng)水分活度水分活度對(duì)不同細(xì)菌和芽孢的影響不同水分活度細(xì)菌芽孢在110℃加熱時(shí)死亡時(shí)間〔D值〕和水分活度的關(guān)系1.肉毒梭菌(E型)；2.嗜熱脂肪芽孢桿菌

加熱時(shí)食品介質(zhì)中如有蛋白質(zhì)(包括明膠、血清等在內(nèi))存在，將對(duì)微生物起保護(hù)作用。蛋白質(zhì)脂肪的存在可以增強(qiáng)細(xì)菌的耐熱性。比方在油、石蠟及甘油等介質(zhì)中存在的細(xì)菌及芽孢，需在140～200℃溫度下進(jìn)行5～45min的加熱方可殺滅脂肪糖對(duì)細(xì)菌耐熱性的影響高濃度的糖液對(duì)受熱處理的細(xì)菌的芽孢有保護(hù)作用。糖含量通常食鹽的濃度在4%以下時(shí),對(duì)芽孢的耐熱性有一定的保護(hù)作用,而8%以上濃度時(shí),那么可削弱其耐熱性。這種削弱和保護(hù)的程度常隨腐敗菌的種類而異鹽濃度淀粉對(duì)芽孢沒有直接影響

如果食品中參加少量的殺菌劑和抑制劑也能大大減弱芽孢的耐熱性其它成分返回第一節(jié)主頁面3、微生物耐熱性的特性微生物

F值

熱力致死速率曲線－D值熱力致死時(shí)間曲線－Z值熱力致死速率曲線DDDDDD微生物及其芽孢的熱處理死亡數(shù)是按指數(shù)遞減或按對(duì)數(shù)循環(huán)下降的。假設(shè)以縱坐標(biāo)為物料單位值內(nèi)細(xì)胞數(shù)或芽孢數(shù)的對(duì)數(shù)值，以橫坐標(biāo)為熱處理時(shí)間，可得到一直線——熱力致死速率曲線或活菌殘存數(shù)曲線。

D值的定義就是在一定的處理環(huán)境中和在一定的熱力致死溫度條件下某細(xì)菌數(shù)群中殺死90%原有殘存活菌數(shù)時(shí)所需要的時(shí)間D值越大，細(xì)菌的死亡速率越慢，即該菌的耐熱性越強(qiáng)。D值隨熱處理溫度、菌種、細(xì)菌活芽孢所處的環(huán)境和其它因素而異。因此D值大小和細(xì)菌耐熱性的強(qiáng)度成正比。

注意：D值不受原始菌數(shù)影響D值

D值可以根據(jù)熱力致死速率曲線中直線橫過一個(gè)對(duì)數(shù)循環(huán)所需的熱處理時(shí)間求得，也可以根據(jù)直線方程式求得，即：

D=tloga–logb

以加熱溫度為橫坐標(biāo)，以其所對(duì)應(yīng)的殺死某一菌種的全部細(xì)菌或芽孢所需最短加熱時(shí)間為縱坐標(biāo)作圖多得的曲線

細(xì)菌的熱力致死時(shí)間隨致死溫度而異。它表示了不同熱力致死溫度時(shí)細(xì)菌芽孢的相對(duì)耐熱性熱力致死時(shí)間曲線〔TDT曲線〕與熱力致死速率曲線一樣，假設(shè)以熱處理溫度為橫坐標(biāo)，以熱處理時(shí)間為縱坐標(biāo)〔對(duì)數(shù)值〕，就得到一條直線，熱力致死規(guī)律同樣按指數(shù)遞降進(jìn)行。ZZ值的概念：直線橫過一個(gè)對(duì)數(shù)循環(huán)所需要改變的溫度數(shù)(℃)Z值反響了不同微生物的加熱致死溫度和時(shí)間的關(guān)系。Z值越大，因溫度上升而取得的殺菌效果就越小。Z值返回通常用121℃〔國外用250F°或121.1℃〕作為標(biāo)準(zhǔn)溫度，該溫度下的熱力致死時(shí)間用符號(hào)F來表示，并稱為F值。F值的定義：在121.1℃溫度條件下殺死一定濃度的細(xì)菌所需要的時(shí)間——F值與原始菌數(shù)是相關(guān)的。F值1、低溫與微生物的關(guān)系任何微生物都有一定的正常生長和繁殖的溫度范圍。溫度越低，它們的活動(dòng)能力也越弱長期處于低溫中的微生物能產(chǎn)生適應(yīng)性返回第一節(jié)主頁面生長繁殖減慢代謝失調(diào)蛋白變性細(xì)胞損傷2、低溫對(duì)微生物的抑制作用3、影響微生物低溫致死的因素溫度的上下降溫速度結(jié)合水分和過冷狀態(tài)介質(zhì)貯期

溫度大于80℃時(shí)，多數(shù)酶的活力已遭到破壞，但過氧化物酶在121℃～150℃時(shí)仍有活性。酸性食品中，酶的耐熱性增強(qiáng)。

酶鈍化程度有時(shí)也被用做食品殺菌的測(cè)定指標(biāo)，例如牛乳巴氏殺菌的效果可以根據(jù)磷酸酶活力測(cè)定的結(jié)果判定。這是因?yàn)榕Ｈ橹辛姿崦笩崽幚頃r(shí)的鈍化程度和肺結(jié)核菌及其他病原菌熱處理時(shí)的死亡程度相互一致。1、高溫對(duì)酶活性的影響2、低溫對(duì)酶活性的影響高溫可使酶蛋白變性、酶鈍化；低溫可抑制酶的活性，但不使其鈍化

大多數(shù)酶活性化學(xué)反響的Q10值為2～3。即溫度每下降10℃，酶活性就削弱1/2～1/3。冷凍或冷藏不能破壞酶的活性，凍制品解凍后酶將重新活潑，使食品變質(zhì)為了將冷凍、凍藏和解凍過程中食品內(nèi)的不良變化降低到最低限度，有些速凍制品會(huì)采用先預(yù)煮，破壞酶活性，然后再凍制。四、溫度對(duì)化學(xué)反響速度和代謝的影響溫度是物質(zhì)分子或原子運(yùn)動(dòng)能量的度量。當(dāng)物質(zhì)中熱量被去除后，物質(zhì)的動(dòng)能減少，其組成物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)變緩。由于物質(zhì)生化和化學(xué)反響速度主要取決于反響物質(zhì)分子的碰撞速度，因此，反響速度取決于溫度。Kt是溫度t時(shí)反響速度，Kt+10是溫度(t+10℃)時(shí)反響速度。溫度商數(shù)Q10表示溫度每升高10℃時(shí)反響速度所增加的倍數(shù)，或溫度每下降10℃反響速度所減緩的倍數(shù)Kt+10KtQ10=反響速率隨溫度的變化可用溫度商Q10表示：低溫保藏的目的是抑制反響速度，所以溫度商越高，低溫保藏的效果就越顯著五、溫度對(duì)其它變質(zhì)因子的影響

引起食品變質(zhì)的原因除了微生物及酶促化學(xué)反響外，還有其它一些因素的影響。如氧化作用、生理作用、蒸發(fā)作用、機(jī)械損害、低溫冷害等。其中較典型的例子是油脂的酸敗，油脂與空氣直接接觸，發(fā)生氧化反響，生成醛、酮、酸、內(nèi)酯、醚等物質(zhì)；并且油脂本身粘度增加，比重增加，出現(xiàn)令人不愉快的“哈喇〞味，稱為油脂的酸敗。維生素C被氧化成脫氫維生素，繼續(xù)分解，生成二酮古樂糖酸，失去維生素C的生理作用。番茄色素是由八個(gè)異戊二烯結(jié)合而成，由于其中有較多的共軛雙鍵，故易氧化。胡蘿卜色素類也有類似的反響。二、水分活度與微生物的關(guān)系一、水分活度與食品含水量的關(guān)系2.水分吸附等溫線1.水分活度概念三、水分活度與酶的關(guān)系第二節(jié)水分活度對(duì)變質(zhì)因子的抑制作用四、水分活度與食品氧化的關(guān)系1.水分活度概念：

Aw=P/P0P：食品中水的蒸汽分壓

P0：相同溫度下純水的飽和蒸汽壓一、水分活度與食品含水量的關(guān)系

微生物的最適水分活度

二、水分活度與微生物的關(guān)系微生物的耐熱性與水分活度的關(guān)系芽孢的形成與水分活度

酶與水分活度三、水分活度與酶的關(guān)系酶的穩(wěn)定性與Aw最低Aw水活性降低時(shí)，金屬離子的流動(dòng)性降低，氧的溶解度降低，氧化作用變慢四、水分活度與食品氧化的關(guān)系大分子脫水時(shí)，催化部位不能暴露，氧化速度變慢一、pH與微生物的關(guān)系二、pH與酶的關(guān)系第三節(jié)pH對(duì)變質(zhì)因子的抑制作用三、pH與食品化學(xué)變化的關(guān)系微生物最低pH最高pH最適pH大腸桿菌4.39.56.0-8.0乳酸菌3.210.46.5-7.0金黃色葡萄球菌4.09.87.0霉菌0-1.511.03.8-6.0酵母1.5-2.58.54.0-5.8微生物生長的最低、最高和最適pH一、pH與微生物的關(guān)系二、pH與酶的關(guān)系

肉類物質(zhì)加熱時(shí)產(chǎn)生的H2S與pH有密切關(guān)系，酸性條件下，一般無H2S產(chǎn)生三、pH與食品中化學(xué)變化的關(guān)系二、輻射的化學(xué)效應(yīng)一、輻射的根本概念三、輻射的生物學(xué)效應(yīng)第四節(jié)電離輻射對(duì)變質(zhì)因子的抑制作用四、輻射與酶的關(guān)系五、輻射與其它變質(zhì)因素的關(guān)系1.輻射類型4.輻射單位3.輻射源2.核衰變1.輻射對(duì)微生物的作用4.輻射對(duì)果蔬的作用3.輻射對(duì)其它生物的作用2.微生物對(duì)輻射的敏感性低頻輻射線〔非電離輻射〕：波長較長、能量小〔頻率低〕，僅能使物質(zhì)分子產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)而產(chǎn)生熱，也可起到加熱殺菌作用高頻輻射線〔電離輻射〕：頻率較高、能量大，如X-，γ-射線，可使物質(zhì)的原子受到激發(fā)或電離，因而可起到殺菌作用〔冷殺菌〕1.輻射類型

γ頻率

λ波長λγ=Cγ=C/λ低頻輻射區(qū)γ<1015Hz高頻輻射線γ>1018HzE能量無線電波微波紅外可見紫外X射線和γ射線105Hz10101015101810203km3cm3μm3nm0.3nm4×10-10ev4×10-54×10-34

4×1024k4M

每個(gè)放射性同位素放出射線后，就轉(zhuǎn)變成另一個(gè)原子核，從不穩(wěn)定的元素變成穩(wěn)定同位素，原子核轉(zhuǎn)變過程稱為放射性衰變

2.核衰變

放射性同位素：60Co、137Cs3.輻射源X－射線原：采用高能電子束轟擊高能質(zhì)量的金屬靶，其能力可變?yōu)閄-射線不超過5Mev的X-射線源電子加速器產(chǎn)生：不超過10Mev的加速電子間接作用：水分子對(duì)輻射比較敏感，首先產(chǎn)生輻射效應(yīng)，生成水合電子、OH·、H·、H2O2等，這些成分與食品的成分發(fā)生發(fā)反響，引起食品化學(xué)變化直接作用：射線與基質(zhì)直接碰撞的靶理論由電離輻射使食品產(chǎn)生各種粒子、離子及質(zhì)子的根本過程二、輻射的化學(xué)效應(yīng)

生物學(xué)效應(yīng)指輻射對(duì)生物體如微生物、病毒、昆蟲、寄生蟲、植物等的影響，這些影響是由于生物體內(nèi)的化學(xué)變化造成的種類劑量（Gy）高等動(dòng)物、人類5－10昆蟲10－1000無芽孢細(xì)菌500－10，000有芽孢細(xì)菌10，000－50，000病毒10，000－200，000各種生物肌體的致死劑量三、輻射的生物學(xué)效應(yīng)返回第四節(jié)主頁面直接效應(yīng)：指微生物接受輻射后本身發(fā)生的反響，可使微生物死亡1.輻射對(duì)微生物的作用A.細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、DNA受損，即DNA分子堿基發(fā)生分解或氫鍵斷裂等，由于DNA分子本身受到損傷而致使細(xì)胞死亡——直接擊中學(xué)說B.細(xì)胞內(nèi)膜受損，膜由蛋白質(zhì)和磷脂組成，這些分子的斷裂造成細(xì)胞膜泄漏，酶釋放出來，酶功能紊亂，干擾微生物代謝，使新陳代謝中斷，從而使微生物死亡間接效應(yīng)：

來自被激活的水分子或電離的游離基，當(dāng)水分子

被激活和電離后，成為游離基，起氧化復(fù)原作用，這

些激活的水分子就與微生物內(nèi)的生理活性物質(zhì)相互

作用，而使細(xì)胞生理機(jī)能受到影響

返回第四節(jié)主頁面2.微生物對(duì)輻射的敏感性

為了表示某種微生物對(duì)輻射的敏感性，就通常以每殺死90%微生物所需要的戈瑞數(shù)來表示，即殘存微生物下降到原數(shù)的10%所需要的劑量，用D10值表示

一般來說，敏感度G->G+>霉菌>酵母NDlog—=-—