第五章食品保藏高新技术

1第五章食品保藏高新技术结合论文、研究及应用进展讲解1芫荽真空冷冻干燥保藏的研究．食品科学，2004年第１期2山梨酸钾对保藏甜橙汁的评价研究．中国食品添加剂，2003年第3期3苯甲酸钠/柠檬酸对甜橙汁保藏的影响．第七届中国国际食品添加剂论文集4蒜氨酸的抑菌效果和防腐保鲜研究．中国调味品，2002年第12期5交联作用改善大豆蛋白膜保藏特性研究．食品研究与开发，2003年第5期6山梨酸钾/柠檬酸对番茄汁保藏的影响．四川轻化工学院，2003年第2期食品加工目的之一减少浪费、杀灭微生物、钝化酶等使食品便于保存。食品腐败变质的主要原因是某些微生物存在致使食品品质改变。食品工业中每年因微生物作用而造成的损失是巨大的，因此杀菌是食品加工贮藏的重要措施。传统的热力杀菌低温加热不能将食品中的微生物全部杀灭（特别是耐热的芽孢杆菌），而高温加热又会不同程度地破坏食品中的营养成分和食品的天然特性，不适合于那些重视风味的食品的灭菌。同时，食品加热杀菌也消耗了大量的能源。为了更大限度保持食品的天然色、香、味、形和一些生理活性成分，满足现代人的生活要求，国际上一些新型的杀菌技术便应运而生。一、微波加热灭菌国外在20世纪60年代,就将微波技术应用于食品工业,主要用于食品干燥、杀菌、膨化、烹调等方面。如瑞典的卡洛里公司用2450MHz、80kW的微波面包杀菌机,加工能力为1816kg/h,经微波处理后,面包温度由20℃上升到80℃,时间仅需1～2min,处理后的面包片保存期由原来的3～4d延长到30～60d。我国从20世纪70年代开始研制、推广微波技术与设备。目前,我国研制的各种微波干燥杀菌设备在方便面的干燥、儿童食品、肉制品、豆制品、饮料等方面得到了广泛应用,取得了良好效果。11微波杀菌的原理微波杀菌就是将食品经微波处理后,使食品中的微生物丧失活力或死亡,从而达到延长保存期的目的。微波与生物体的相互作用是一个极其复杂的过程。一方面具有因生物体吸收微波能量而转换的热效应，当微波进入食品内部时,食品中的极性分子,如水分子等不断改变极性方向,导致食品的温度急剧升高而达到杀菌的效果（如图2—7—1所示）；另一方面还存在一种非热效应，即微生物细胞在一定强度微波场作用下,改变了它们的生物性排列组合状态及运动规律；同时吸收微波能升温,使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转动两方面的作用,使其空间结构发生变化或破坏,导致蛋白质变性,最终失去生物活性。因此,2微波杀菌主要是在微波热效应和非热效应的作用下,使微生物体内的蛋白质和生理活性物质发生变异和破坏,从而导致细胞的死亡。这两种效应相互依存，相互加强，在相同条件下，微波杀菌致死温度比传统加热杀菌低。传统微波杀菌利用连续微波处理食品，主要是利用微波的热效应。而脉冲微波杀菌主要是利用非热效应，脉冲微波的非热效应是生物电磁学一个最新的研究领域。脉冲微波杀菌技术能利用较低的温度、较小的温升对食品进行杀菌。电磁脉冲对细胞的作用主要集中在细胞膜上，对于热敏性物料具有其他方法不可比拟的优势。实现脉冲微波杀菌目前有两条途径，一是采用瞬时高功率脉冲微波能量而平均功率很低的脉冲微波杀菌技术,使物料在极短时间内受到高能量的微波照射，使细菌等微生物在极高的电磁场作用下失去生存能力从而达到杀菌的目的;二是不采用高功率脉冲微波，而是将原有相对而言幅度较低的连续波微波功率，周期性的切断，处于持续时间和级停断时间。细菌的肌体受到周期性的继续的作用，如果该周期和细菌存在的振荡周期一致，就可能造成谐振状态，导致细菌的细胞膜振破，将细菌致死，而达到杀菌效果。是将原有相对而言幅度较低的连续波微波功率，周期性的切断，处于持续时间和级停断时间。2微波杀菌的特点2.1加热时间短、速度快常规加热需较长时间才能达到所需杀菌的温度。由于微波能够深入到物料内部而不是靠物体本身的热传导进行加热，所以，微波加热的速度快。微波杀菌一般只需要几秒至几十秒就能达到满意的效果。2.2保持食品的营养成分和风味微波杀菌是通过热效应和非热效应共同作用，因而与常规热力加热比较,能在较低的温度就获得所需的杀菌效果。微波加热温度均匀，产品质量高，不仅能较好保持食品原有的营养成分，而且保持了食品的色、香、味、形。如常规加热处理的猪肝保留的维生素A为58%，而微波处理则能保留84%。2.3节能高效、安全无害常规热力杀菌往往需要通过环境或传热介质的加热，才能把热量传至食品,而微波加热时，食品直接吸收微波能而发热，设备本身不吸收或只吸收极少能量，故节省能源，一般可节能30%～50%。微波加热不产生烟尘、有害气体，既不污染食品，也不污染环境。通常微波能是在金属制成的封闭加热室内和波导管中工作，所以能量泄漏极小，十分安全可靠。2.4易于控制、反应灵敏、工艺先进微波加热控制只需调整微波输出功率,物料的加热情况可以瞬间改变,便于连续生产,实现自动化控制,提高劳动效率,改善劳动条件,可节省投资。3微波杀菌技术在食品工业中的应用3目前，可用于食品工业生产的微波杀菌工艺有连续微波杀菌技术、多次快速加热和冷却的微波杀菌技术、微波加热与常规加热杀菌相结合的杀菌技术等。人们对微波应用于肉、肉制品、禽制品、水产品、水果和蔬菜、罐头、奶、奶制品、农作物、布丁和面包等一系列产品的杀菌进行了广泛的研究，对于根据食品的介电常数、含水量确定其杀菌时间、功率密度等工艺参数的研究已十分深入，对于食品物料的介电机理及在微波场中升温杀菌的理论模型也有较多的研究。微波杀菌技术在调味品中有着广泛的应用。如酱油经微波处理后,可以抑制霉菌的生长及杀灭肠道致病菌,但对氨基酸态氮无破坏作用。用微波对牛奶杀菌消毒后,细菌和大肠杆菌数完全达到卫生标准要求,不仅营养成份保持不变,而且脂肪球直径变小,提高了产品的稳定性,有利于人体消化和吸收。食品包装用纸消毒的常规方法为化学或物理方法,但会损伤纸的品质,尤其是化学方法,因其会产生臭味而降低纸的使用价值。而紫外线杀菌仅能杀灭包装纸表面的大部分细菌，效果也不理想。有研究表明，用微波对质量3kg、体积为15cm×12cm×25cm的冰棍纸和60g糖纸杀菌，仅用5s即能杀灭包括纸面表层的试验微生物，无菌实验也证明效果是好的。采用微波杀菌可以在包装前进行，也可以在包装密封后进行。包装好的食品在进行微波加热杀菌时，由于压力过高时会胀破包装袋，因此整个微波加热杀菌过程应在压力下进行，或将包装置于加压的玻璃容器中进行处理。二、高压杀菌高压杀菌技术是近年来备受各国重视、广泛研究的一项食品高新技术，由于其独特而新颖的方法，简单而易行的操作，故引起普遍的关注。日本、美国、欧洲等国在高压食品的研究和开发方面走在世界前例，1990年4月，高压食品首先在日本诞生。目前，在全球范围内，食品的安全性问题日益突出，消费者要求营养、原汁原味的食品的呼声也很高，高压技术则能顺应这一趋势，它不仅能保证食品在微生物方面的安全，而且能较好地保持食品固有的营养品质、质构、风味、色泽、新鲜程度。利用超高压可以达到杀菌、灭酶和改善食品品质的目的，在一些发达国家，高压技术已应用于食品（如鳄梨酱、肉类、牡蛎）的低温消毒，而且作为杀菌技术也日趋成熟。1高压杀菌的基本原理食品超高压技术（ultra-highpressureprocessing,UHP）可简称为高压技术(HighpressureProcessing,HPP)或高静水压技术(HighHydrostaticPressure,HHP)，原理就是压力对微生物的致死作用。高压导致微生物的形态结4构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜发生多方面的变化，从而影响微生物原有的生理活动机能，甚至使原有功能破坏或发生不可逆变化。在食品工业上，高压杀菌技术的应用旨在利用这一原理，使高压处理后的食品得以安全长期保存。2高压杀菌的特点超高压灭菌技术与传统灭菌技术的比较起高压技术与传统的加热处理食品比较,优点在于:2.1超高压处理不会使食品色、香、味等物理特性发生变化，不会产生异味，加压后食品仍较好地保持原有的生鲜风味和营养成分，例如经过超高压处理的草莓酱可保留95%的氨基酸,在口感和风味上明显超过加热处理的果酱。2.2超高压处理后，蛋白质的变性及淀粉的糊化状态与加热处理有所不同，从而获得新型特性的食品。2.3超高压处理为冷杀菌，可以较好地保持食品的原有风味,这种食品可简单加热后食用。2.4超高压处理是液体介质短时间内的压缩过程，从而使食品灭菌达到均匀、瞬时、高效，且比加热法耗能低，例如，日本三得利公司采用容器杀菌，啤酒液经高压处理可将99.99%大肠杆菌杀死。3高压处理在食品加工中的应用3.1高压处理在肉制品加工中的应用许多研究人员采用高压技术对肉类制品进行加工处理，发现与常规加工方法相比，经高压处理后的肉制品在嫩度、风味、色泽等方面均得到改善，同时也增加了保藏性。例如，对廉价质粗的牛肉进行常温250MPa处理，结果得到嫩化的牛肉制品。300MPa，10min处理鸡肉和鱼肉，结果得到类似于轻微烹任的组织状态等等。3.2高压处理在水产品加工中的应用水产品的加工较为待殊，产品要求具有水产品原有的风味、色泽、良好的口感与质地。常规的加热处理、干制处理均不能满足要求。研究表明，高压处理可保持水产品原有的新鲜风味。例如，在600MPa下处理10min，可使水产品中的酶完全失活，对甲壳类水产品，其外观呈红色，内部为白色，并完全呈变性状态，细菌量大大减少，却仍保持原有生鲜味，这对喜生食水产制品的消费者来说极为重要。高压处理还可增大鱼肉制品的凝胶性，将鱼肉加1％及3％的食盐捣溃，然后制成2.5cm厚的块状，在l00~600MPa，0℃处理10min，用流变仪测凝胶化强度，发现在400MPa下处理，鱼糜的凝胶性最强。3.3高压处理在果酱加工中的应用在生产果酱中，采用高压杀菌，不仅使果酱中的微生物致死，而且还可简化5生产工艺，提高产品品质。这方面最成功的例子是日本明治屋食品公司，该公司采用高压杀菌技术生产果酱，如草莓、猕猴桃和苹果酱。他们采用在室温下以400~600MPa的压力对软包装密封果酱处理10~30min，所得产品保持了新鲜水果的口味、颜色和风味。3.4其他方面的应用由于腌菜向低盐化发展，化学防腐剂的使用也越来越不受欢迎。因此，对低盐、无防腐剂的腌菜制品，高压杀菌更显示出其优越性。高压(300~400MPa)处理时，可使酵母或霉菌致死。既提高了腌菜的保存期又保持了原有的生鲜特色。最近的研究努力已经涉及压力用于改变或改善食品的某些特性。例如，Hayashi人就成功地在200MPa下处理乳清，使酶解的β—乳球蛋白(β—Lg)沉淀。且这种沉淀是选择性的，即只沉淀β—Lg，而不沉淀α—乳白蛋白(α—La)。后者正是配制婴儿改性乳所需要的蛋白质。另外，采用高压技术，包括选择性地去除蛋白质在内的其他例子是：①肉制品加工中副产品血红蛋白的脱色；②特殊蛋白质的脱臭；③用特定的蛋白酶增溶或改性色蛋白；④其他潜在的应用包括食品功能性的改进等等。三、臭氧灭菌臭氧技术作为一种现代高新技术正日益受到重视，它可应用于空气、水和食品的消毒灭菌处理，与传统的方法相比较有独特的优点。随着人们对工业中利用的化学物质安全性的关注，人们对安全有效消毒剂的需要变得日益强烈，臭氧技术具有安全无毒、无污染的特点，因而不会影响食品的风味，能够避免加热灭菌时热敏性物质的变性，也没有因加入杀菌剂而残留毒性的问题，并能渗透到用紫外线灭菌时照射不到的部分。1臭氧的杀菌消毒机理臭氧是一种在室温和冷冻温度下存在的淡紫色的、有特殊鱼腥味的气体，它在水中部分溶解，且随着温度的降低而溶解度增加，在常温下能自行降解产生大量的自由基，最显著的是氢氧根自由基，因而具有强氧化性的特点。臭氧是一种潜在的氧化剂，其氧化能力仅次于氟、氯、三氟化合物和氢氧根自由基，位于第五位，实际应用中呈现出奇特的消毒、灭菌等作用。一旦与水混合，可与水中的酸类、亚硝酸盐、氰化合物等还原性无机物发生反应。其次，臭氧还能与一些有机物反应，使有机物发生不同程度的降解，变成简单的中间体，再进一步彻底氧化生成CO2，这一性质使之成为水