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1第一章食品的变质和腐败（重点看①“红色字+灰色底纹+边框”的部份；②“红色字+灰色底纹”标题的内容一、引起食品腐败变质的原因、机理、环境条件及防止方法1由微生物的繁殖引起的食品腐败变质1.1原因微生物是引起食品腐败变质的主要因素1.2机理腐败微生物常以蛋白质作为构成它本体的可塑材料，又作为摄取能量的来源。鱼、肉、乳等食品，在腐败微生物（微生物分泌的酶）的作用下，复杂的高分子物质逐渐分解为低分子物质，并产生异常气味，改变原来的色泽及形态，同时产生有毒物质。蛋白质被微生物分解的过程如下：蛋白质蛋白胨类多肽类氨基酸二氧化碳、沼气、氢气、硫化氢酮酸、不饱和酸、羟酸（醇酸）酚、甲酚、吲哚、粪臭素、胺（甲胺、组胺、尸胺、腐胺、色胺、酪胺）、硫化氢、硫醇、二氧化碳、尿素、尸毒碱（胆碱、神经碱、甜菜碱、毒蕈碱）肉类等一旦腐败，还会变色及产生磷光色等，如神灵芽孢杆菌可在肉表面生成红色斑点，兰色芽孢杆菌可使肉表面有微微兰色出现，而假单胞菌属可产生绿、黄红、白各色荧光，磷光发光菌可产生磷光。有些微生物还会分泌毒素，当火腿腊肠，熏肉被肉毒杆菌污染时，常会分泌外毒素，这是毒力最强的一种毒素，每1mg毒素结晶能杀死小白鼠二千只以上。它能破坏人类神经系统，致死率在60%—70%左右，毒性比氰化钾大一万倍，而污染油脂类食品的黄曲霉能产生黄曲霉素，属恶性致癌物质。影响食品腐败变质的环境因素，也可以说是直接影响微生物生长繁殖的条件，如果食品具备了适于微生物繁殖的条件时，微生物可迅速繁殖，就会发生腐败变质现象。相反，如果食品不具备使微生物生长繁殖的条件，就会影响它的生长变化，从而达到长期保藏的目的。1.3影响微生物生长和繁殖的基本条件有以下几个：①水分水分是微生物细胞原生质的主要成分之一，如没有水分，微生物就不能进行正常生存活动。因此食品中水分含量越高，细菌就越容易繁殖，一般，水分在50%以上细菌才能生长繁殖，当水分小于30%时，繁殖就开始被抑制，而当食品中水分在12%以下时，细菌几乎难以繁殖，但水产盐干品、盐藏品及生干品海带含水量可达20%左右，因其中含有较多的盐，而饼干的水分要求6%左右。②温度温度也是影响腐败的一个重要因素。一般细菌在37±2℃条件下最适于生长，超蛋白水解酶（微生物分泌）胺脱胺基作用脂肪酸脱羧基作用2过70-80℃时就会死亡。一般细菌在100℃可迅速死亡。而带芽孢的菌要在121℃高压蒸汽作用下，经15—20分钟受到抑制或死亡。微生物对低温的抵抗力一般较强，低温只能暂时停止微生物的生命活动，当温度增高时又可恢复生活。由于低温能抑制微生物的生长和繁殖，所以人们采用人工与自然冻结等方法保藏食品。③营养物质微生物必须从外界环境中摄取营养物质。不同的微生物，对营养要求不一，如酵母菌喜糖类营养，而一些腐败菌却需要蛋白质作为营养物。适于微生物需要的无机盐类有P、Na、K、Mg、Mn、Fe、S、Cl等，其主要是维持胞浆胶体状态，调节渗透压和维持酶活动功能。微生物生长的促进物质有VB1、VB2，泛酸、色氨酸、谷氨酰胺等。④其它因素除以上三个基本条件外，尚有以下一些因素也能影响微生物的生存和繁殖。a日光：阳光有杀菌作用，因为阳光中紫色波长部分是杀菌力很强的紫外线。紫外线杀菌的作用机理主要是紫外线被原生质的核蛋白吸收，使微生物发生变异。有人用紫外灯对牛奶等进行消毒及无菌装罐法在紫外线下实施就是这个道理。b放射线：除紫外线外，X射线和放射性元素放射出的三种射线即α、β、γ射线等对微生物都有杀灭作用。射线之所以对微生物起作用，主要是由于射线快速移动的电子或质子，对细胞内部的猛然冲击，而后造成电离现象，冲击的敏感目标就是细菌的核质，根据射线的这个特性，人们用它作为食品杀虫、灭菌、消毒和防腐的有效工具。c声波：流体受高频率声波的作用，引起细菌破裂。超声波在细菌培养基内产生热效应，又进行氧化作用，产生H2O2有杀菌能力。另外，超声波也有破坏酶的作用。d渗透压：微生物细胞是半透性的，如把带有微生物的食物放进糖、盐等具有渗透压力大的溶液中时，微生物的细胞发生质壁分离现象，即原生质与细胞膜脱离。在食品保藏中的蜜浅、果酱、咸菜等之所以不易腐败就是应用了渗透压的环境因素。epH值：pH值对微生物的生长有很大的影响。一般[H+]越高，杀菌力越强，腐败细菌在pH＜5时即可得到抑制。无机酸或有机酸对细菌都有不同的杀菌作用，一般无机酸类杀菌力强，因为这些毒性的来源，有的来自分子本身，有的能离解高浓度H+，有的阴离子有氧化作用等，有机酸中的乙酸、癸酸杀菌力比较强。f空气：根据微生物对空气中氧的要求程度不同，可分为好气性菌，兼性嫌气性菌和专性厌气性菌。好气性菌，如酵母菌、霉菌及某些细菌如醋酸菌，氧气的存在对它们的生活绝对必要，无氧不能增殖；兼性菌，如葡萄球菌、大肠杆菌，无论含氧多少都可增殖；专性厌气菌，有氧存在时不能增殖。g调味香辛料：葱、蒜、大料、桂皮、花椒、胡椒、姜、小茴香等中所含的植物杀菌素，对防止食品腐败起一定的作用。1.4微生物的防止方法①杜绝或减少微生物的存在，如采用杀菌剂，射线处理等。②食品加工及流通过程中要保持清洁卫生，防止食品被再次污染。③对于大多数食品，则是控制微生物的生长环境，如食品的水分、营养、pH值、温度、氧等，破坏微生物生长繁殖条件中的任何一项或几项都可以防止其生长和繁殖。32由食品内部酶的作用引起的食品腐败变质2.1原因食品内部常含有脂肪酶，蛋白酶，淀粉酶，多酚氧化酶及过氧化物酶等，这些酶的作用会加速食品的代谢，促使食品逐渐变质，如肉的后熟过程，苹果、洋芋削皮后放于空气中的褐变。2.2酶促褐变机理蘑菇、薯类、水果等在发生机械性损伤时（如削皮、切开、压伤、虫咬等）时，会发生酶促褐变。酚醌黑色物质(根皮鞣红)在完全健全水果组织中，所含有的酚之氧化与还原。可说同步进行，保持平衡状态，当水果硌伤或去皮后，水果组织就失去了这种平衡，即氧化多而还原少，于是发生醌的聚合，生成一种黑色物质，也叫根皮鞣红。水果组织与空气接触的时间越长，变色越深。2.3影响酶作用的环境因素①温度一般，温度越高，化学反应越快。在0°—40℃温度范围内，一般温度每升高10℃，反应速度增加1倍，当温度大于60℃时，绝大多数酶失去活性，在高温下加热适当时间，可使食品中的酚酶及其它所有的酶类都失去活性。果蔬在冷藏、罐藏或脱水处理前必须进行热处理(用90—100℃的热水，高温烫漂1—2min)以杀酶。②pH值酶本身是蛋白质，在极端的酸性或碱性中会变性而完全失去活性，只有在一定的pH范围内才表现出最大活力，这个pH值范围称为最适pH值。大多数酶的最适pH在4.5—8.0范围内，少数例外，如蛋白酶的最适pH为1.8，精氨酸的最适pH为10.0。引起酶促褐变最适的pH在6-7之间。降低pH，可抑制酚酶的催化作用。一般控制pH值在3以下，酚酶的活性几乎可以完全丧失。一般多采用柠檬酸以及其它有机酸的混合溶液来降低介质pH值以阻止水果褐变，0.5%柠檬酸+0.3%VC效果较好。③水分活度水在酶促催化反应中起着重要作用，如在高水分活度下，水介质中底物能向酶扩散接近，酶的作用强，在低水分活度下，几乎不发生酶的水解反应。可通过降低食品的含水量来阻滞酶的作用，减少食品变质。④抑制剂用加热或强酸强碱等物理的或化学的处理使酶蛋白变性导致活力丧失的现象，称为酶的失活(钝化)。有些物质能使酶的活力中心的化学性质发生改变，导致酶活力下降或丧失，这种现象称为酶的抑制，引起酶抑制作用的物质称为抑制剂，如丙二酸、重金属、氰化物、螯合剂、氧化物等。SO2及亚硫酸盐如亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和偏亚硫酸钠等都是酚氧化酶的强抑制剂，广泛应用于食品工业，如桃、苹果的加工和葡萄酒的酿造等，新收获的马铃薯，在加工厂里可用亚4硫酸盐溶液浸渍或喷洒。实验表明，1ppm的SO2就能降低酶的活性约20%，10ppm时几乎完全抑制酶的活性。在水果加工过程中，把脱皮后的水果浸于盐水中，也可防止酶促褐变，但一般多与柠檬酸和抗坏血酸并用。如单独使用，就须用20%的食盐水才有效，如此高的浓度会影响食品的风味。Vc可抑制褐变的发生。当Vc存在时，酚被氧化成醌后，醌又能被Vc还原，重新转化为相应的酚，而Vc则被氧化，使褐变得以防止。Vc多用于液态食品中，如苹果汁中加用1%Vc则能完全防止褐变。2.4酶作用的防止方法使酶钝化(热烫等)，使用酶抑制剂(SO2、食盐、亚硫酸盐等)，隔绝氧(切丝马铃薯浸水)，调整pH（使pH＜3），用Vc处理(使褐色物质还原)等措施皆可以防止酶的褐变。3由空气中氧的作用引起的食品腐败变质如油脂的氧化酸败、维生素的氧化变质、色素的氧化变色等3.1原因天然油脂在空气中会自发进行氧化作用，发生酸臭和口味变苦的现象，称为酸败(或称合败)，原因是脂肪中不饱和酸被空气中的氧所氧化，生成过氧化物，过氧化物继续分解产生低级的醛和羧酸，这些物质使脂肪产生令人不快嗅觉和味觉。3.2机理不饱和酸可被空气中的氧徐徐氧化，这种氧化通常称为自动氧化，其氧化过程如下：反应开始：RHR·+H·氢过氧化物的连锁反应：R·+O2ROO·ROO·+RHROOH+R·氢过氧化物的分解：ROOHRO·+·OH二聚体的形成：R·+R·RRR·+ROO·ROORROO·+ROO·ROOR+O2二聚体·多聚体聚合脂类脂类的氢过氧化物分解醛、酮、低级脂肪酸，羟基化合物，环氧化物油脂，尤其是含有大量不饱和酸的油脂易被氧化，而随着氧化的进行，营养价值下降，最后产生毒性。人体摄取酸败油脂会引起腹痛、腹泻、呕吐等急性中毒症状，若人体在生活中经常微量摄取，则可引起肝硬化、动脉硬化等症。3.3油脂酸败的影响因素及防止方法①温度脂肪自动氧化的速度随着温度而增高，在近常温时，温度每升高10℃，氧化速5度约增加2.5—3倍，因此含油食品的贮存尽可能保持较低的温度。②光照和放射线辐照，光照除促进脂肪氧化外，对于较稳定的氨基酸也促进氧化，如含硫氨基酸在光的作用下，会产生特有的氧化臭，食品中所含的维生素，尤其是VB2，对光很敏感，会迅速导致分解，而VB2的光分解又会导致氨基酸的光分解，如牛奶中诱发的日光臭就是明显的例子。高能量放射线辐照也会促进油脂的酸败变质，因此，利用高能量放射线辐照食品，虽有杀灭微生物及防止土豆发芽等的作用，但油脂的酸败问题尚难以解决。因此含油食品最好避光保存。③氧气分压脂肪自动氧化的速度随大气中氧气分压的增加而增加，但氧气分压达到一定数值后，自动氧化速度基本保持不变。含油食品和空气相接触的表面积与氧化速度也比较重要，比表面积大的食品氧化速度特别快。为防止食品的氧化较有效的方法是改进食品的包装技术，采用真空包装或充氮包装或在包装物中用小包除氧剂除去游离氧，都可以减少或防止油脂氧化。所有这些包装措施都要求包装绝对防止气体的泄漏，以上措施中又以除氧剂最为理想，因为无论是真空或充氮包装，都免不了存在少许氧气分压，采用去除氧气的包装，除了有防止食品成分氧化的效果外，同时也能抑制好氧微生物的生长和繁殖。④水分，水分对油脂的自动氧化没有直接关系，但有间接影响，食品中水分含量较高或特别干燥都会导致较快的酸败速度，但水分含量低至单分子水层吸附的状态时，脂肪的稳定性最高。单分子水层的保护效应机理如下：a与金属催化剂作用，降低了金属的催化能力。b阻止了氧与脂肪的接触。c通过氢键的作用，稳定了过氧化物。因此，食品中含有一定的水分可以阻止或抑制脂肪的自动氧化作用，故干燥脱水食品在加工时如何使之保留一定的适宜水分含量，是加工工艺中的重要课题之一，如淀粉类约6%，高糖食品则为微量。⑤金属离子金属离子特别是重金属离子，在食品中即使含量极微，对油脂自动氧化都具有了重要的催化作用。金属离子能缩短油脂氧化诱导期和提高反应速度，尤以Cu.Fe.Mn等高价离子的作用最大，作用所需浓度ppm特低。在食品或精制油脂中，金属离子含量往往都超过催化所需要的临界量，因此，近年来，许多国家在食品加工机械方面，用不锈钢取代一般钢铁部件，自来水中仍含有Cu等离子，因此工业用水必须先经去离子处理。⑥生物体内的金属化合物动物体内的细胞色素、血红蛋白、肌红