第七章非热力杀菌食品的安全性

第七章非热力杀菌食品的安全性第一节概述食品非热力杀菌：指食品在杀菌过程中不引起食品本身温度有较大增加的杀菌方法。目前食品非热力杀菌方法有：辐照杀菌、超高压杀菌、臭氧杀菌、高压脉冲电场杀菌、电磁场杀菌。采用非热力杀菌的目的：一是非热力杀菌能较好地保持食品的品质，尤其是食品中的热敏性成分能最大限度的保留；二是非热力杀菌能杀死食品中的致病菌、腐败菌，保证食品的安全性。非热力杀菌食品的安全性主要从非热力杀菌技术的安全性和非热力杀菌食品的安全性两方面进行评价。第二节超高压食品的安全性及对食品微生物的影响主要内容：一、超高压食品二、超高压技术对食品营养成分的影响三、超高压对食品微生物的影响四、影响超高压杀菌的主要因素五、超高压杀菌技术在食品加工中的应用一、超高压食品超高压杀菌：将食品放置在高压容器中，在常温或低温下，对食品施加100MPa以上的压力完全杀死或降低食品中的微生物和酶的活性，同时能较好地保持食品的色、香、味和营养品质的一种物理杀菌方法。超高压处理的原理：1、Lechatelier原理：指系统的反应平衡总是朝着减小施加于系统外部作用力的方向进行。对超高压处理而言，食品将向着体积减小的方面运动，包括食品各组分的体积和结构的压缩。2、帕斯卡原理：指液体物料的压力能够瞬间均匀的传递到物料的各个部位，而与食品的体积、尺寸无关。超高压处理能够压缩微生物的细胞膜，并使细胞膜破坏，导致细胞内的DNA、蛋白质、酶等成分的结构破坏，从而使微生物、酶丧失活性。超高压处理对食品中的小分子如维生素、矿物质、风味物质及某些色素的破坏作用很小，而对大分子物质如蛋白质、碳水化合物等则有破坏或改性作用，超高压处理只是一种利用压力来杀菌的物理方法，它不存在任何污染和残留问题。二、超高压技术对食品营养成分的影响1、对蛋白质的影响高压使蛋白质变性，其解释是由于压力使蛋白质原始结构伸展，导致蛋白质体积的改变。酶是蛋白质，高压处理对食品中酶的活性也是有影响的。使蛋白质发生变性的压力大小依不同的物料及微生物特性而定，通常在100~600mpa范围内。2、对淀粉的影响高压可使淀粉改性。常温下加压到400~600mpa，可使淀粉糊化而成不透明的粘稠糊状物，且吸水量也发生改变，原因是压力使淀粉分子的长链断裂，分子结构发生改变。3、对油脂的影响油脂类耐压程度低，常温下加压到100~200mpa，基本变成固体，但解除压力后固体仍能恢复到原状。4、对其他成分的影响高压对食品中的风味物质、维生素、色素及各种小分子物质的天然结构几乎没有影响。三、超高压对食品微生物的影响超高压杀菌可以分为超高压巴氏杀菌和超高压商业杀菌。超高压处理对食源性微生物的致死或抑制作用，可归纳为以下几点：1、对压力的敏感性：G-＞G+，杆菌＞球菌，对数期微生物＞生长期微生物；2、不同种属微生物对压力的敏感程度不同，但施压过程提高温度或常温条件下提高压力则这种差异会减小；3、食品中的微生物细胞较缓冲液中的细胞更耐压；4、超高压处理过程pH值低、水分活度高及添加防腐剂有助于杀菌和抑菌；5、微生物的存活率随压力、温度的提高而降低，而受压力作用时间的影响最小；6、非致死压力可使微生物遭受非致命的破坏，它们对低pH值、抗菌剂及重复施压敏感。超高压处理食品的目标是杀死所有致病菌及90%的腐败菌而不影响食品的品质，对超高压杀菌的食品则需冷藏且保藏时间较短。食品超高压处理要达到食品的商业无菌要求，必须结合多种杀菌或保鲜方法。在pH＜4.6的食品中多数微生物的芽孢不能发芽，其超高压杀菌处理效果较好；而在pH＞4.7的低酸性食品中要破坏微生物的芽孢达到商业无菌则变得相当困难。四、影响超高压杀菌的主要因素1、pH对高压杀菌的影响一方面压力会改变介质的pH，其逐渐缩小微生物生长的pH范围；另一方面，在食品允许范围内，改变介质pH，使微生物生长环境劣化，也会加速微生物的死亡速率，使高压杀菌的时间缩短或降低所需压力。同等压力时间作用下，pH值越小，微生物的致死率越高。pH值相同时，压力越高，时间越长，杀菌效果越好，但不如降低pH的杀菌效果显著。2、温度对高压杀菌的影响低温或高温下，高压对微生物的影响加剧。大多数微生物在低温下的耐压程度降低。在同样的压力下，杀死同等数量的细菌，则温度高的所需杀菌时间短。3、微生物生长阶段对高压杀菌的影响微生物在其生长期，尤其是对数生长早期。对压力更敏感。在微生物最适生长温度范围内进行高压杀菌，可提高杀菌效率。4、食品成分对高压杀菌的影响一般地，当食品中富含营养成分或含高盐高糖时，其杀菌速率均有减慢趋势。糖浓度越高，微生物的致死率越低。盐浓度越高，微生物的致死率越低。一般，富含蛋白质、油脂的食品高压杀菌较困难，但添加适量的脂肪酸酯、糖酯及乙醇后，加压杀菌的效果会增强。五、超高压杀菌技术在食品加工中的应用1、在肉制品加工中的应用经高压处理后的肉制品在柔嫩度、风味、色泽及成熟度方面均得到改善，同时也增加了保藏性。2、在水产品加工中的应用高压处理可保持水产品原有的新鲜风味。3、在果酱加工中的应用在生产果酱中，采用高压杀菌，不仅使水果中的微生物致死，而且还可简化生产工艺，提高产品品质。4、在其他方面的应用在低盐、无防腐剂的腌菜制品中，高压杀菌显示出其优越性。高压用于改变或改善食品的某些特性。第三节辐照食品的安全性主要内容：一、辐照加工技术的安全性二、辐照食品的安全性评价三、辐照对微生物的致死作用及辐照的安全值四、食品辐照过程中的其他注意事项五、国内外辐照食品相关的法律法规辐照加工技术：指以原子能射线作为能量对食品原料或食品进行辐照杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理，使其在一定的贮藏条件下能保持食品品质的一种物理性的加工方法。用于食品辐照的射线一方面需要具有足够的穿透力，以使食品内部均能受到辐照处理；另一方面，这些射线的能量还必须不足以使食品分子的原子结构破裂，使它们成为放射性物质。目前认为，只有四种辐射能适合于食品辐照。其中两种由机器产生：由加速器产生的5MeV的X射线和10MeV的加速电子。另外两种由放射性元素产生：60Co和137Cs产生的ｒ射线。一、辐照加工技术的安全性食品辐照保藏技术主要应用于延缓呼吸、抑制发芽、延长货架期、杀虫、灭菌、检疫处理等方面。食品辐照加工属于一种物理性处理，加工过程温度变化较小，不会引起食品内部温度的增加，同时辐照加工过程食品物料绝对不直接接触辐照源，而是通过放射源发射的物理射线作用于食品，这种高能射线再对食品中的水、脂肪、蛋白质、维生素、糖类等产生作用。辐照加工技术的优点：1、杀死微生物的效果明显，剂量可根据需要进行调解；2、放射性辐照的穿透力强、均匀、瞬间即逝；与加热相比，可以对辐照过程进行准确控制；3、产生的热量极少，可保持原料食品的特性，在冷冻状态下也能进行处理；4、没有非食品成分的残留；5、可对包装好的食品进行杀菌处理；6、节省能源。辐照食品的主要争议问题1、辐照食品会不会产生有毒物质；2、食用辐照食品会不会致癌；3、是否对遗传有影响；4、食品的营养成分是否严重破坏；5、食品中是否会产生诱导放射性及突变微生物的危害？1980年10月，FAO（联合国粮农组织），IAEA（国际原子能机构）和WHO（世界卫生组织），确认辐照剂量为10kGy的食品不会产生毒性物质，也不会有营养变化；而用于杀菌的辐照处理，剂量为10kGy可能会因条件不同对维生素有些影响，但是没有毒性。1Gy（戈瑞，J/kg）的吸收剂量等于1kg受照射物质吸收1J的辐射能量。二、辐照食品的安全性评价（一）感观质量使用高剂量的食物辐照灭菌中，辐照食品在风味和组织结构上都发生了一些不宜的变化。1.5~2.5kGy的剂量就可导致风味的变化，并且随着剂量增加而加重。（二）营养品质食品经电离辐照处理后，其宏量营养素和微量营养素都会受到一些影响。但总的来说，辐照处理在规定使用的剂量下，不会使食品营养质量有显著下降。1、蛋白质和氨基酸电离辐射对蛋白质会产生严重的影响，主要表现在色、香、味的变化上。辐照引起蛋白质分子的化学变化主要有脱氨，放出二氧化碳，巯基的氧化、交联和降解。一般来说，在低剂量下辐照，主要发生特异蛋白质的抗原性变化。高剂量辐照可能引起蛋白质的伸直、凝聚、伸展甚至使分子断裂并使氨基酸分裂出来。大剂量下辐照，蛋白质中的部分氨基酸会发生分解或氧化，游离氨基酸类和肽类会产生脱氨基作用和脱羧基作用。通过辐照蛋白质和蛋白质的基质可能产生臭味化合物和氨。其中苯丙氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸对辐照作用敏感，裂解后会产生难闻的化合物。2、碳水化合物和糖类碳水化合物对辐照不敏感，在食品通常辐照剂量范围内相对稳定。大剂量辐照会引起碳水化合物的氧化和降解，产生辐解产物。辐照会导致复杂的糖类的解聚作用。3、脂类辐照脂肪的氧化程度与脂肪酸的饱和度、抗氧化剂的种类和含量、物料中的氧气和水的含量、辐照的总剂量、速度剂量率等有关。在较高的辐照剂量下，一般来说会出现类脂质过氧化作用，而这种作用又影响维生素E和K等一些不稳定的维生素，还会有过氧化物和挥发性化合物的形成以及产生酸败和异味。辐照对食品中的脂肪酸，尤其是不饱和脂肪酸有一定的破坏作用，但与其他加工方法相比这种破坏损失是较小的。4、维生素维生素K是对辐照最敏感的脂溶性维生素。纯维生素溶液对辐照很敏感，若在食品中因与其它物质复合存在，其敏感性就降低。水溶性维生素C对辐照敏感性很强，其它水溶性维生素，如维生素B1、B2、B6、泛酸、叶酸等对辐照也较敏感。在常温条件下，水溶液中的维生素C辐照将会受到较大程度的破坏，而在冷冻状态下其辐照破坏作用小。在所有食品成分中维生素对辐照最敏感，但维生素会受到其他化学成分和相互作用的维生素的保护。辐照食品中维生素的损失不至于对人的生理功能和营养状况造成任何影响。（三）辐照食品的安全性评价1980年FAO/IAEA/WHO辐照食品卫生安全评价专家小组得出结论：食品辐照加工是一种物理性加工方法，在食品中无残留。在辐照剂量小于10kGy的前提下，辐照不会引起任何食品的毒理学危害，无须做毒理学检验。中国新的辐照食品管理规定：食品辐照剂量小于10kGy时，先由各省市卫生厅初审，合格后再报卫生部批准即可，同时对辐照食品卫生安全性评价资料中只要求提供感官性状、营养及微生物等指标，没要求做毒理和90天喂养试验。而对于10kGy以上剂量辐照的食品新品种，应向卫生部直接提出申请，并提供感观性状、营养、毒理及辐解产物、微生物等指标。目前，卫生部已将食品卫生与安全的监管职权归口到国家食品药品监督管理局。1997年世界卫生组织食品辐照安全性研究小组宣告，超过10kGy的辐照剂量也不存在安全性问题。这是基于两方面考虑：一是10kGy的辐照剂量不能达到商业灭菌的作用，这对发展辐照食品不利；二是美国等诸多国家采用的食品辐照剂量实际上都超过了10kGy，没有发生安全性问题。动物实验结果表明，食用经一定剂量辐照的食品，没有致癌致畸致突变效应，也不会降低蛋白质的利用率及其他食品成分的生物学价值。吸收剂量为56kGy的辐照食品认为是安全的并且营养充足的。三、辐照对微生物的致死作用及辐照的安全值辐照对微生物细胞的损害与细胞的生长状态有关，在致死剂量以下的辐照效应，与微生物种类、细胞的生长阶段、生长环境、辐照速率以及辐照时间等因素有关，一般以杀灭该菌为完全灭菌的控制指标。肉毒梭状芽孢杆菌和毒素的抗辐照能力非常强，肉毒梭状芽孢杆菌是食品中最抗辐照的致病菌，一般以杀灭该菌为完全灭菌的控制指标。世界卫生组织规定：采用1~7kGy处理可杀灭鲜、冻海产品和冻家禽、肉中的腐败致病菌；采用10~30kGy高剂量辐照可杀灭肉、家禽、海产品和半成品食品中的所有微生物。1、选择性辐射杀菌指通过一定剂量的电离辐射，减少初始细菌的总量，以限制腐败菌作用的辐照处理。它不能杀死全部细菌，仍有一定数量的细菌存活。2、针对性辐射杀菌指能针对性地全部杀死无芽孢致病菌的辐照处理。该辐照强度值是保证辐照食品安全性的最低限值。3、辐射灭菌指能将