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食品工艺学重点1绪论1.1食品：可供人类食用或具有可食性的物质。食物：指各种供人食用或者饮用的成品和原料以及按照传统既是食品又是药品的物品，但不包括以治疗为目的的物品。1.2食品的分类：按原料来源分；按加工工艺分；按产品特点分；按食用对象分。1.3食品的功能：营养功能、感官功能、保健功能营养功能：食品中的主要营养成分为蛋白质、碳水化合物（糖）、脂肪、维生素、矿物质、膳食纤维。一种食品的最终营养价值取决于营养素全面和均衡；体现在食品原料的获得、加工、贮藏和生产全过程中的稳定性和保持率方面；体现在营养成分是否以一种能在代谢中被利用的形式存在，即营养成分的生物利用率方面。感官功能：外观、质构、风味保健功能：对疾病的预防作用、益智、美容、提神、助消化、清火等。功能性食品——指含有功能因子和具有调节机体功能作用的食品。1.4食品的特性：安全性、保藏性、方便性安全性：指食品必须是无毒、无害、无副作用的，应当防止食品污染和有害因素对人体健康的危害以及造成的危险性，不会因食用食品而导致食源性疾病的发生或中毒和产生任何危害作用。保藏性：指在一定时期内食品应该保持原有的品质或加工时的品质或质量。一般食品的货架寿命取决于加工方法、包装、贮藏条件等。方便性：便于食用、携带、运输和保藏。1.5食品管理的三个层次：普通食品、特殊膳食用食品、保健食品普通食品：指具有营养或感官功能或兼有营养和感官两者功能的食品。特殊膳食用食品：为了满足某些特殊人群的生理需要，或某些疾病患者的营养需要，按特殊配方而专门加工的食品。保健食品：指表明具有特定保健功能的食品，即适宜于特定人群食用，具有调节机体功能，不以治疗疾病为目的的食品。1.6食品加工：就是将食物或原料经过劳动力、机器、能量及科学知识，把他们转变成半成品或可食用的产品的过程。1.7食品加的有关重要概念有增加热能或提高温度（最公认的是商业灭菌），减少热能或降低温度，脱水或降低水分含量，利用包装来维持通过加工操作建立的理想的产品特性。1.8商业灭菌：就是利用既定的温度/时间关系选择性地消除食品中的致病菌芽孢。1.9食品加工的目的：满足消费者要求、延长食品的保藏期、增加食品的安全性、提高附加值。1.10食品工艺：就是将原料加工成半成品或将原料和半成品加工成食品的过程和方法，它包括从原料到成品或将配料转变成最终消费品所需要的加工步骤或全部过程。1.11食品工业4大类：食品加工业、食品制造业、饮料制造业、烟草加工业1.12食品工艺学：是根据技术上先进、经济上合理的原则，研究食品的原材料、半成品和成品的加工过程和方法的一门应用科学。1.13食品工艺学研究内容和范围：根据食品原料的特性，研究食品的加工保藏；研究食品质量要素和加工对食品质量的影响；创造满足消费者需求的新型食品；研究充分利用现有食物资源和开辟食物资源的途径；研究加工或制造过程，实现食品工业生产的合理化、科学化和现代化。1.14引起食品变质的原因：微生物的作用、酶的作用、物理化学作用。1.15食品保藏的途径：运用无菌原理：即杀灭食品中的腐败菌、致病菌以及其他微生物或使微生物的数量减少到能使食品长期保存所允许的最低限度。抑制微生物活动：利用某些物理、化学因素抑制食品中微生物和酶的活动，这是暂时性的保藏方法。利用发酵原理：利用某些有益微生物的活动产生和积累的代谢产物如酸和抗生素来抑制其他有害微生物的活动。维持食品最低生命活动：温度是影响果蔬贮藏质量最重要的因素，同时控制贮藏期中果蔬贮藏环境中适当的氧和二氧化碳等气体成分的组成是提高贮藏质量的有力措施。这种在低温下调节果蔬贮藏环境的气体成分的方法简称为气调贮藏，目前常用的有气调冷藏库贮藏法和薄膜封闭气调法。1.16食品的质量要素：食品感官指标、营养素含量、卫生指标和保藏期等方面。1.17加工对质量的影响：一方面可改善食品的质量；一方面若加工不当，则产生相应的质量问题。加工影响质量变化将随加工类型和加工强度的变化而变化。所有的热加工都对产品有影响，取决于温度的高低。2水分活度与保存2.1食品中水分存在的形式：结合水和自由水。结合水是指不易流动、不易结冰（即使在-40℃下），不能作为外加溶质的溶剂，其性质显著地不同于纯水的性质，这部分被化学或物理的结合力所固定。自由水是指食品或原料组织细胞中易流动、容易结冰也能溶解溶质的这部分水，又称为体相水，可以把这部分水与食品非水组分的结合力视为零。2.2水分活度的定义：衡量水结合力的大小或区分自由水和结合水，可用水分子的逃逸趋势（逸度）来反映，将食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度，AW.食品加工中，水分活度通常定义为食品表面测定的水蒸汽压（p）与相同温度下纯水的饱和蒸汽压（p0）之比（水分活度测定仪的原理）。2.3影响AW大小的因素：通常取决于食品中水分存在的量、温度、水中溶质的浓度、食品水分、水与非水部分结合的强度等。2.4食品AW与水分含量的关系-水分吸附等温线：吸附：食品从它的表面附近空气中吸收水蒸气而增加其水分的现象。解吸：食品中水分蒸发，其蒸汽压相应下降，从而水分含量降低的现象。水分吸附等温线：在恒定温度下，以AW（或相对湿度）对水分含量作图所得到的曲线为水分吸附等温线，缩写为WSI。WSI：高水分含量范围的水分吸附等温线，呈反向L形。水分含量范围的水分吸附等温线，呈反S形。该等温线可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，在Ⅰ区中水是最强烈的吸附和最少流动的，这部分水通过离子或偶极相互作用与可接近的极性部分结合，在-40℃时不能冻结，可看做固体的一部分，为食品中所含有的不能除去而又很稳定的最大水量，占总水量的1%以下。在Ⅱ区中水通过氢键与相邻的水分子和溶质分子缔合，相当于多层吸附水，它的流动性与体相水差，其中大部分在-40℃不能结冰，它与Ⅰ区总水分通常在总水量的5%以下。在Ⅲ区中是在凝胶或细胞体系中被物理截留的体相水，宏观流动受到阻碍，但其他方面的性质与稀盐溶液中的水类似，可以被冻结，类似于自由水，易被脱水除去，通常这种水的含量占高水分食品总水量的95%以上。MSI与温度有关，因温度影响AW，于是对MS也有一定影响。吸附与解吸：食品在相对湿度高的环境中吸附水时AW和水分含量的关系符合MSI，但在解吸时如湿食品被干燥时或在相当湿度低的环境下释放出水分时，以水分含量与AW作图可得到解吸等温曲线，其形状与MSI相似，但这两条等温线，除首尾两端之外并不重合，根据两条曲线的相对位置，在相同水分含量下，解吸曲线中AW比MSI中要低，这种现象称为吸附滞后现象，形成了MSI滞后环。2.5水分活度与食品保藏性的关系：AW对微生物生长的影响、AW与酶活性的关系、AW对化学变化的影响AW对微生物生长的影响：各种微生物都有它自己生长最旺盛的适宜AW，AW下降，它们的生长率也下降，最后，AW还可以下降到微生物停止生长的水平。AW能改变微生物对热、光和化学试剂的敏感性。不同类群微生物生长繁殖的最低AW的范围是：大多数细菌为0.94-0.99，大多数霉菌为0.80-0.94，大多数耐盐细菌为0.75，耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母为0.60-0.65.在AW0.6时，绝大多数微生物就无法生长了。微生物在不同的生长阶段，所需的AW也不一样。AW与酶活性的关系：水分活度对酶活性的影响主要通过以下途径：①水作为运动介质促进扩散作用；②稳定酶的结构和构象；③水是水解反应的底物；④破坏极性基团的氢键；⑤从反应复合物中释放产物。酶活性随AW的提高而增大，通常在AW为0.75-0.95的范围内酶活性达到最大。在AW0.65时，酶活性降低或减弱，但要抑制酶活性，AW应在0.15以下。酶在湿热条件下易钝化，在干热条件下难于钝化。AW对化学变化的影响：氧化反应和褐变反应水对食品中化学反应的影响比对微生物的影响更为复杂，水分活度并不是确定最低化学反应的唯一参数。脂肪氧化：AW小于0.1的干燥食品因氧气与油脂结合的机会多，氧化速度非常快；当AW大于0.55时，水的存在提高了催化剂的流动性而使油脂氧化的速度增加；而AW在0.30-0.40之间时，食品中水分子与过氧化物发生氢键结合，减缓了过氧化物分解的初期速率，且水能与微量的金属离子结合，产生不溶性金属水合物而使其失去催化活性。非酶褐变：食品AW为0.60-0.80时，最适合非酶褐变。美拉德反应：通常水分活度0.65-0.70范围内不同食品中的水分含量变化较大，蛋白质吸水达饱和，蛋白质分子流动性增加，扩大分子间及分子内的分子重排，使褐变增加；当水分活度0.70,由于水分的稀释作用，使反应速率下降。淀粉老化：实际是，以糊化的淀粉分子在放置过程中，分子之间自动排序成列，形成结构致密、高度结晶化和溶解度小的淀粉的过程。蛋白质的氧化：AW的增加会加速蛋白质的氧化作用。3干制过程变化3.1干燥过程湿热传递模型在干制过程中，如果考虑在简单情况下，则食品表面水分受热后首先由液态转化为气态（即水分蒸发），而后水蒸气从食品表面向周围介质中扩散，于是食品表面水分含量低于它的内部，随即在食品表面和内部区间建立了水分差或水分梯度，会促使食品内部水分不断地向表面转移，这样不仅减少了表面水分，而且也使内部水分不断减少。但在复杂的情况下，水分蒸发也会在食品内部某些区间或甚至于全面进行，因而食品内部水分就有可能以液态或蒸汽状态向外扩散转移。同时，当食品置于热空气的环境或条件下，食品一与热空气接触，热空气中的热量就会首先传到食品表面，表面的温度则相应高于食品内部，于是在食品表面和内部就会出现相应的温度差或温度梯度，随着时间的延长，食品内部的温度会达到与表面相同温度，这种温度梯度的存在也会影响食品干燥过程。3.2导湿温性：在空气对流干燥中，食品物料表面受热高于它的中心，因而在物料内部会建立一定的温度梯度。雷科夫首先证明温度梯度将促使水分（无论液态或气态）从高温处向低温处转移。这种由温度梯度引起的导湿现象被称为导湿温性。3.3干燥曲线：食品水分含量曲线，初始温度梯度使水分的迁移受阻，水分下降缓慢（AB）；随着温度的传递，温度梯度减小或消失，水分含量出现快速下降（BC）；C点水分含量为干燥的第一临界水分，之后水分下降缓慢，此时食品中水分主要为多层吸附水；最终水分达到平衡水分（DE）。干燥速率曲线，B’’C’’为恒速干燥阶段，或第一干燥阶段；C’’是干燥过程的临界点，是干燥由表面汽化控制到内部扩散控制的转变点，是物料由去除非结合水到去除结合水的转折点。食品温度曲线，A’B’是食品初期加热阶段；达到B’点，物料表面温度等于水分蒸发温度，即和热空气干球温度和湿度相适应的湿球温度；达到C’点时，干燥速率下降，空气对物料传递的热量已大于水分汽化所需的潜热，因而物料的温度不断上升，物料表面温度比空气湿球温度越来越高；当干燥达到平衡水分，干燥速度为零，食品温度则上升到和热空气温度相等，为空气的干球温度（E’）3.4影响干制的因素：干制条件的影响、食品性质的影响干制条件的影响：温度、空气流速、空气相对湿度、大气压和真空度①温度：增加温度可以通过影响内部水分迁移（降速阶段）和外部水分扩散（恒速阶段）使干燥加快。饱和蒸汽层阻碍水分外逸；过高温度对食品引起不必要的化学和物理反应。②空气流速：空气流速越快，食品干燥也越迅速，会使干燥恒速期缩短。③空气相对湿度：空气相对湿度越低，食品干燥速率也越快，因为食品表面和干燥空气之间的水分蒸汽压差是影响外部质量传递的推动力。④大气压和真空度：气压影响水的平衡关系，进而能影响干燥。真空条件下，加速食品水分的蒸发。食品性质的影响：表面积、组分定向、细胞结构、溶质的类型和浓度①表面积：表面积增大，有利于干燥。②组分定向：食品微结构的定向影响水分从食品内转移的速率。水分从食品内转移在不同方向差别较大，这取决于食品组分的定向。③细胞结构：细胞结构间的水分比细胞内的水更容易除去。因为细胞内的穿过细胞边界有一个额外的阻力，当细胞破碎时，有利于干燥。④溶质的类型和浓度：食品组成决定了干燥时水分子的流动性，特别是在低水分含量的时候，食品中的溶质如糖