食品保鲜技术

国内外最新食品保鲜技术的研究进展微生物专业姜金融学号0214537一.为什么要进行食品保鲜二.食品保鲜技术1.1食品的化学成分1.2食品贮存中的质量变化1.3食品保鲜的影响因素2.1化学保鲜技术2.2物理保鲜技术2.3生物保鲜技术1.1食品的化学成分食品的化学成分是极其复杂的，主要的有蛋白质、脂肪、碳水化合物、水分、矿物质、维生素、色素及一些酶类等。1.1.1、水分食品中的水分包括结合水、自由水和毛细管水。从食品理化性质上讲，水在食品中起着溶解、分散蛋白质、沉淀等不溶性成分的作用，使它们形成溶液或凝胶。从食品质地方面讲，水对食品的鲜度、硬度、流动性、呈味、耐贮性和加工适应性都有重要的影响。从食品安全角度讲，水是微生物繁殖的必须条件。从食品工艺角度讲，水起着膨润、浸透、均化等功能。1.1.2、碳水化合物碳水化合物是多羟基的醛类和多羟基的酮类及其缩合物和某些衍生物的总称。从工艺角度讲，碳水化合物赋予饼干、面包等食品香甜味；增加饮料等食品体系的粘稠性；改善食品体系的稳定性、香味和色泽。从生物化学角度讲，碳水化合物作为人类活动的能源物质；构成机体或食品体系；转化蛋白质和脂类扥生命必须物质。1.1.3蛋白质蛋白质与食品成分的相互作用：蛋白质与水的相互作用、凝胶形成、面团形成、乳化性质、起泡性质、风味结合作用。蛋白质在加工贮藏中的变化：蛋白质的变性1.1.4脂类油脂具有构成机体，调节生命过程；提供必需脂肪酸和热能，运输脂溶性维生素；提供滑润的口感，光润的外观，塑性脂肪还具有造型功能；赋予食品特殊的风味等功能。油脂在加工贮藏中易发生水解、异构化、热反应、辐照裂解和氧化等过程。1.1.5色素色素是食品中呈现各种颜色的物质。1.1.6维生素维生素在食品中作为辅酶、抗氧化剂和遗传调节因子，还呈现出某些特殊的功能，如视觉功能和血管脆性功能。1.1.7矿物质矿物质是食品中存在的除了碳、氢、氧、氮外的元素。1.2食品贮存中的质量变化1.2.1生理生化和生物化学变化呼吸作用、后熟作用、萌芽与抽苔、蒸腾与发汗、僵直、软化1.2.2由微生物引起的变化腐败、霉变、发酵1.2.3颜色的变化动物色素的变色、植物色素的变色、褐变1.2.4食品贮存中的脂肪氧化酸败在加工和贮存过程中，食品的化学成分会发生变化，因此，研究了食品化学成分及其变化可以更有利于我们采取不同的措施来进行食品的保鲜与贮存。1.3食品保鲜的影响因素1.3.1内因食品的抗病能力：食品组织结构、化学成分和生物学特性。食品加工与处理：通过改变食品的组成、结构、状态或环境条件，使食品中的微生物和酶受到抑制。食品的包装：防潮包装，脱氧、充氮或真空包装，气调包装，热封包装。1.3.2外因环境温度：化学变化和酶促变化及微生物的生长繁殖相对湿度：影响水分含量和水分活度气体成分：适当的氧气分压可以减轻化学成分的损失；可以维持所需的呼吸作用，可以控制微生物的生长和繁殖。二.食品保鲜技术目前，食品保鲜领域采用的保鲜手段主要有物理、化学和生物三大类，每一类衍生的新技术很多，各自根据不同的保鲜原理。保鲜原理：控制其衰老进程，一般通过呼吸作用的控制来实现;控制微生物，主要通过腐败菌的控制来实现;控制内部水分蒸发，主要通过环境相对湿度的控制和细胞间水分的结构化来实现；2.1化学保鲜技术2.2物理保鲜技术2.3生物保鲜技术2.1化学保鲜技术化学方法当前在国内外应用比较广泛，主要是利用一些化学性质用作化学保鲜剂进行果蔬的保鲜。化学保鲜方法的作用明显，且效果显著，但作用的同时会产生潜在的危害和污染问题。因此，在化学保鲜剂的选择方而需要慎重考虑。2.1.1可食用膜保鲜2.1.2纳米保鲜技术2.1.3细胞间水结构化气调保鲜2.1.1可食用膜保鲜可食用膜保鲜指通过包裹、浸渍、涂布、喷洒等形式覆盖于食品表面(或内部)的一层由可食性物质组成的薄层。提供选择性的阻气、阻湿、阻内容物散失及隔阻外界环境的有害影响、抑制呼吸，延缓后熟衰老，抑制表面微生物的生长，提高贮藏质量等多种功能，从而达到食品保鲜的目的。特点可食性保鲜膜具有保鲜效果好、使用方便、实用性好等特点，且制作工艺简单、成本低、易降解、对环境不产生污染，是一种极具开发潜力的食品包装材料。目前，广泛应用于食品保鲜的涂膜材料有糖类，蛋白质，多糖类蔗糖脂，聚乙烯醇，单甘脂以及多糖、蛋白质和脂类组成的复合膜。美国一项专利技术(6162475）中介绍把平均相对分子质量为2000-80000的乙酸聚乙烯溶解在低相对分子质量的酒精溶液中，可以作为果蔬的可食性涂膜剂，能够有效地阻比氧气和其它一些气体，可用于苹果、柑橘、桃子、芒果、李子的保鲜。英国科学家研制成一种由蔗糖、淀粉、脂肪酸的聚醋物制成的可食涂膜保鲜剂，采用喷涂或浸渍方法涂于苹果、柑橘、葡萄、番茄等果蔬表面，可以延长这些水果的贮藏期。在国内，申景博等用壳聚糖、淀粉、聚乙烯醇为原料，制备了壳聚糖一淀粉一聚乙烯醇复合膜，并对薄膜的抗拉强度、断裂伸长率和气体阻隔性进行了测试。实验表明:加入聚乙烯醇后，复合膜的抗拉强度和断裂伸长率都得到很大的改善，二者分别达到62MPa和118％。杜易阳等研究了壳聚糖一淀粉可食性降解膜，试验的结果表明，当甘油含量为0.4%时，壳聚糖和淀粉的质量比为4:1时，复合膜的综合性能最好。可食性抗菌膜是可食性膜在抑菌领域的发展趋势，是指在可食性膜中添加抗菌剂，制成的具有抗菌、保鲜作用的一种功能薄膜。•在膜基质中直接添加挥发或非挥发抗菌成分;•在可食性膜表而喷涂抗菌剂;•以离子键或共价键形式在膜材料中固定抗菌剂;•采用天然的本身具有抗菌性的成膜材料如壳聚糖等。Appendini等提出使可食膜具有抗菌活性的方式有4种:抗菌剂的种类•有机抗菌剂:主要包括醇类、酚类、有机金属类、季胺盐类等。•无机抗菌剂:无机抗菌剂分为两大类，一类是无机化合物中含有抗菌性离子，如银、铜、锌等;另一类是光催化类抗菌剂，如TiOz,ZnO等。•天然抗菌剂:天然抗菌剂是一类直接从动植物中提取的抗菌剂，如:壳聚糖、薄荷等。•细菌素:细菌素是细菌代谢过程中产生的的抑菌物质，一般是多肽或蛋白质，如乳酸链球菌素(Nisin)等。在国内，杜会云等用壳聚糖、溶菌酶、牛至油和大豆分离蛋白做成大豆分离蛋白膜，并研究了此复合膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、酿酒酵母和黑曲霉的抑菌效果。结果表明，在大豆分离蛋白膜中加入壳聚糖、溶菌酶、牛至油三种抗菌剂后，该膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、酿酒酵母、黑曲霉都有一定程度的抑制作用。李江林等用可溶性淀粉、CMC-Na、单甘醋制成可食性降解膜，并用此可食性降解膜和石榴皮、Nisin复配，对黑椒烟熏牛肉保鲜效果进行研究。结果表明，复合膜对黑椒烟熏牛肉品质影响最大，当石榴皮提取液含量为1％，Nisin含量0.04％，浸渍时间2min、复合膜复配达到最佳效果，分别在25℃和0-4℃用复配膜保鲜黑椒烟熏牛肉，结果发现黑椒烟熏牛肉的贮藏期分别达到8天和30天。植物精油在可食性抗菌膜中的应用目前国内外大量研究己证实很多植物精油对细菌、酵母菌等均有抗菌作用，常用的抑菌效果比较好的精油主要有百里香、丁香、牛至、肉桂、大茴香、小茴香、辣椒、大蒜等。国内研究较多的是植物精油在以海藻酸钠为成膜基质的膜上的抑菌性。蒋世全等网研究表明:在海藻酸钠质量浓度为20mg/mL，甘油的添加质量分数为1.0%，肉桂精油的添加质量分数为2.0%，干燥温度为50℃和干燥时间为4.5h的条件下，所制备的膜具有最佳的力学性能和抑菌性能。国外则对可食性膜基质的研究更广，包括壳聚糖、大豆分离蛋白、雪鱼类蛋白质及乳清蛋白等，Seydim等研究发现牛至、迷迭香、大蒜精油的抗菌活性可在乳清蛋白可食用膜中表达出来。Sanchez-Gonzalez将不同浓度的佛手柑(BO)、柠檬（LO)和茶树(TTO)精油加入到壳聚糖(CH)膜中，研究发现结合几种精油的壳聚糖膜均表现出对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌显著的抗菌活性。2.1.2纳米保鲜技术纳米保鲜技术纳米材料是指结构中至少有一个相在一个维度上呈纳米级(约1-100nm)大小的材料，粒径在101-109nm范围的粒子称为准纳米粒子。纳米银作为无机抗菌剂既具有纳米材料独特的性能又具有银特有的抗菌、催化等特性。纳米氧化锌是继纳米银之后出现的新型抑菌剂，以其优异的抗菌性能成为开发研究的热点。纳米ZnO对于很多微生物的生长都有抑制作用。AryouEmamifar(2011)研究了含有纳米银和纳米氧化锌的LDPE膜纳米包装材料对接种在橙汁中的植物乳杆菌的抑菌效果。结果表明，使用这种纳米复合包装材料，微生物的生长率显著减少。2.1.3细胞间水结构化气调保鲜结构化水技术是指利用一些非极性分子(如:某些惰性气体)在一定的温度和压力条件下，与游离水结合而形成笼形水合物结构的技术。作用机理通过结构化水技术可使果蔬组织细胞间水分参与形成结构化水，使整个体系中的溶液粘度升高，从而产生两个效应:•酶促反应速率将会减慢，可望实现对有机体生理活动的控制;•果蔬水分蒸发过程受抑制；东京大学学者在用氙气制备甘蓝、花卉的结构化水，以及对其保鲜工艺进行了探索，获得了较为满意的保鲜效果，但使用高纯度氛气成本太高，研究者往往通过惰性气体的混合加压来另寻其保鲜机理，以降低其成本。2.2物理保鲜技术物理方法分为以下两种:以微生物为对象的杀菌方法，如超高压、辐照、热处理、超声波等;以环境条件为对象的调控方法，如控制温度方而的冰温贮藏和变温贮藏，控制气体成分的人工气调贮藏和自发气调贮藏，以及控制湿度的窖藏和聚乙烯薄膜等，高阻湿材料的包装贮藏等，其目的是保持果蔬采后的最佳品质。2.2.1超高压保鲜包装技术2.2.2辐射食品保鲜技术2.2.3高静压技术保鲜2.2.4超声波处理保鲜技术2.2.1超高压保鲜包装技术超高压技术(UHPP)是一种新型的非热加工技术，它主要通过破坏微生物的细胞壁、细胞膜及细胞间隙的结构，使蛋白质等成分发生变性，使酶活性降低来达到杀菌的目的。从超高压技术可应用于水产品工业、肉制品工业及果蔬、制品工业等方面。特点超高压杀菌技术是食品加工领域中一种新兴的冷杀菌技术，与传统的热处理相比，超高压杀菌技术可以有效地钝化食品中内源酶的活性，杀灭食品中的有害微生物，最大程度地保持食品原有的色、香、味，保护食品原有的营养价值和食用品质。肖华志等将生鲜猪肉及其被大肠杆菌金黄色葡萄球菌和枯草芽抱杆菌人工污染的样品，在600MPa的高压下处理5，10，15，20min，并对其杀菌效果进行研究发现，随着压力保持时间的延长，微生物的存活率逐渐降低，其中以在600MPa压力下保持20min的杀菌效果最好。Estaca等发现在20℃对沙丁鱼施加300MP。高压并保持15min，肠杆菌科微生物菌落数明显下降，15d后对肠杆菌科微生物进行检测，其菌落总数仍能达到商业无菌的要求。2.2.2辐射食品保鲜技术辐射食品保鲜技术，是利用射线辐照食品的方法，可起到抑制发芽、杀虫灭菌、调节熟度、保持食品鲜度和卫生的作用，从而延长货架期和贮存期，达到减少食品损失的目的。特点•一是被处理的食品几乎不增高温度，是一种“冷”灭菌方法，因此能保持食品原有的感官品质，不改变其营养成分;•二是处理的成本低，人力和能源消耗低；•三是处理后的食品安全可靠。新鲜果蔬的辐射处理选用相对低的剂量，一般小于3kGy，否则容易使果蔬变软并损失大量的营养成分。草莓是低剂量辐射预处理保鲜中有代表性的例子，草莓以2.0-2.5kGy剂量辐射处理，可以抑制腐败、延长货架期、并且保持原有的质地和风味。水果种类不同，其所采用的辐照剂量有所差异。近几年研究发现，辐射处理还可以防止部分鲜切果蔬褐变。Zhang和Lu等人通过γ射线辐射处理鲜切莴苣，发现辐照不仅降低了产品中微生物的数量，同时还极大地抑制了其PPO活性。在研究鲜切芹菜时，还发现辐射处理有效地保持了产品的感官品质。2.2.3高静压技术保鲜高静压技术(highhydrostaticpressure,HHP)是指将食品原料包装后密封于超高压容器