非热力杀菌食品的安全性2

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网友担忧有防腐剂厂家:在整个生产过程中我们绝对不会添加任何防腐剂浙大生物系统工程与食品科学学院的应铁进教授“依照现有的食品加工工艺,让熟食保质期延长到半年以上是完全可以实现的”。动车盒饭包装标注保质期6个月食品非热力杀菌是指杀菌过程中不引起食品本身温度有较大增加的杀菌方法。有的学者称之为冷杀菌。第一节概述超高压杀菌(ultra-highpressureprocessing,UHP)超高压脉冲电场杀菌high-Intensitypulsedelectricfieldsterilization脉冲强光杀菌pulselightsterilization辐射杀菌Radiationdecontamination紫外杀菌Ultravioletsterilization第二节超高压食品及其安全性超高压杀菌是将食品物料以某种方式包装以后,放入液体介质中,在100(约987个大气压)~l000MPa压力下作用一段时间后,使之达到灭茵要求。超高压杀菌发展概况•19世纪末--Tamman采用300MPa的压力来测定固液相的变化现象,开启了高压技术之门,遂被尊称为超高压之母;Bridgman继续这方面的研究,成就非凡,获得了1946年诺贝尔物理奖,并被尊称为超高压之父。而关于高静压在食品保藏中的应用研究最早是由Hite(1899)提出的,但他的工作成果并未受到大量重视。布里奇曼,美国实验物理学家、科学哲学家,操作主义的创始人。1882年4月21日生于马萨诸塞州坎布里奇的一个记者家庭;1900年就学于哈佛大学,1908年获博士学位;1908-1954年执教于哈佛大学;1946年由于发明超高压装置和在高压物理学领域的突出贡献获得第四十六届诺贝尔物理学奖,1961年8月20日死于癌症恶化。“孩子们在幼年时代,要是没有大好的理智的熏陶,在他们之后的未来时代中,将会自觉为极大的悲哀。”Bridgman帕斯卡定律,是法国科学家帕斯卡提出来的。这个定律指出:加在密闭液体任一部分的压强,必然按其原来的大小,由液体向各个方向传递。这一定律是法国数学家、物理学家、哲学家布莱士·帕斯卡首先提出的。这个定律在生产技术中有很重要的应用,液压机就是帕斯卡原理的实例。教材P125•从1895年到1965年,共有29种微生物被选作超高压杀菌的对象菌。直到八十年代中后期,高压处理技术在食品中的应用才开始引人注目。•1986年,日本京都大学林力丸教授率先发表了用高静压处理食品的报告,引起日本食品工业界、学术界的高度重视。1990年4月,明治屋公司首创的采用高压代替加热杀菌而生产的果酱(HighPressureJam)投放市场,制品无需热杀菌即可达到一定的保质期,且由于其具有鲜果的色泽、风味和口感而倍受消费者青睐。•目前,日本在该领域的研究仍处于世界领先地位。成套的超高压处理设备业已面市。•从1986年起,日本每年都专门召开有关高压技术应用的学术研讨会。•欧洲亦在1992年10月于法国召开首次有关高压技术应用于食品工业的会议,欧共体随即贷款资助高压食品开发的多国联合研究计划。•美国食品最高学术权威组织IFT(InstituteofFoodTechnologists)在专题报告中,将高压食品开发列入21世纪美国食品工程的主要研究项目。•我国的国家食品工业发展计划也将高压杀菌作为九十年代十六项重点开发技术之一超高压杀菌技术工艺特点超高压食品的杀菌设备与一般的高压设备没有本质的差别,只是压力介质不同,一般为水。因为水容易获得、成本低,与气体相比较无爆炸的危险,能耗小。通常压力为100~600MPa,当压力超过600MPa以上时,需要采用油作为压力介质。超高压杀菌特点(优势):♥温度升高值很小,能很好保留食品原有风味、营养和功能成分;♥杀菌快速、高效、均匀;♥能耗较热力杀菌法更低;♥可提高食品卫生安全性;♥有利环保。固态食品和液态食品的处理工艺不同固态食品如肉、禽、鱼、水果等需装在耐压、无毒、柔韧并能传递压力的软包装内,进行真空密封包装,以避免压力介质混入,然后置于超高压容器中,进行加压处理。处理工艺是升压→保压→卸压三个过程,通常进料、卸料为不连续方式生产。液态食品如果汁、奶、饮料、酒等,一方面可像固态食品一样用容器由压力介质从外围加压处理。也可以直接以被加工食品取代水作为压力介质,但密封性要求严格,处理工艺为升压→动态保压→卸压三个过程,用第二种方法可进行连续方式生产。食品超高压保藏的基本原理高压保藏的基本原理超高压产生的极高的静压不仅会影响细胞的形态,还能使形成的生物高分子立体结构的氢键、离子键和疏水键等非共价键发生变化,使蛋白质凝固、淀粉等变性,使酶失活或激活,使细菌、寄生虫、病毒等生物被杀死。高压对微生物的影响1、超高压对细胞形态的影响当细胞周围的流体静压达到一定值时,细胞内的气泡会破裂,形态发生改变,引起微生物死亡。在压力作用下,细胞形态会发生变化,球菌在压力作用下发生变形而成为杆状,细胞尺寸也会受压力的影响,主要是由于压力的挤压作用导致细胞形态结构发生变化。高压对微生物的影响2、超高压对细胞生物化学反应的影响加压有利于促进反应向减少体积的方向进行,抑制了增大体积的化学反应。由于许多生物化学反应都会产生体积上的变化,所以加压将对生物学过程产生影响。高压对微生物的影响3、超高压对细胞膜壁的影响细胞膜的主要成分为磷脂和蛋白质,超高压作用下,细胞膜通透性发生变化。如果细胞膜是极其可透的,细胞便面临死亡。压力引起的细胞膜功能恶化将导致氨基酸摄取受抑制。超高压对细胞膜壁的影响一般来讲,真核微生物比原核微生物对压力更为敏感,处于对数生长期的细胞对压力要比处于稳定期的细胞更为敏感,处于稳定期的细胞对压力具有较强的抗性,可能是由于处于对数生长期的细胞分裂速度快、细胞膜薄,而处于稳定期的细胞分裂速度明显减慢、细胞膜厚的缘故。高压对微生物的影响4、超高压对微生物芽孢的作用杀灭芽孢是食品保藏中最关键的一环,它是食品是否彻底灭菌的标志。而杀死芽孢也是食品加工和保藏中最难解决的问题之一。研究发现,芽孢的耐压性和耐热性之间没有任何确定的关系,一般认为,对于低酸性食品,除非压力超过800MPa,否则,高压处理必须与热处理结合才能有效杀灭芽孢。细菌芽孢可被高于1000MPa的压力直接杀死,但如此高的压力不适宜直接应用在实际生产中超高压对微生物芽孢的作用有研究表明,芽孢开始发芽是芽孢压力灭活的先决条件。只有芽孢发芽生成营养体,才有可能被超高压钝化。因此,对芽孢的灭菌可采用两次处理:第一次采用较低压力促使芽孢发芽或者活化芽孢,第二次则以较高压力使营养细胞和发芽的芽孢失活。高压对微生物的影响5、超高压对微生物体内酶的影响压力对微生物的抑制作用还可能由于压力引起主要酶系的失活。酶的压致失活的根本机制是:改变分子内部结构;活性部位上构象发生变化;由于压力对同一细胞内部的不同酶促反应所产生的影响不同,因此,在有关机制问题上可能引起混淆。不同种类酶对高压有不同的反应。高压对食品中酶的影响酶是一种特殊的蛋白质,超高压对酶蛋白的结构的改变或破坏肯定会影响到酶的活性。酶活性的影响因素主要有压力、时间、加压方式、温度、pH、介质。不同种类酶对高压有不同的反应。一般来说,较低压力下,酶的失活是可逆的,有时还会活性增强,而在较高压力下,酶活明显下降,且为不可逆失活。1、多酚氧化酶多酚氧化酶广泛存在于各种植物中,主要影响保鲜、冷冻、干制和罐藏等过程中产品的颜色变化。传统加工中主要采用热处理或化学处理的方法使食品中的多酚氧化酶失活。在低压条件下,有增强酶活力的效果;加压到400MPa以上,则酶很快失活。蔷薇科悬钩子属植物高压对食品中酶的影响2、果胶酶果胶酶是植物中广泛存在的另一大类酶,包括能催化果胶解聚的果胶裂解酶和催化果胶分子中的酯水解的果胶酯酶。随果汁浓度增大,其中果胶酯酶受压力钝化的程度降低,但pH及有机酸的种类对压力作用影响不大。在300和400MPa压力下处理10min后,果汁中的果胶酯酶并未完全失活,但在正常贮运条件下失活的酶没有再生。高压对食品中酶的影响3、纤维素酶纤维素酶主要作用于纤维素及其衍生出来的产物,使植物性食品中的维生素增溶和糖化。研究发现,纤维素酶的活性随着压力的升高而增强,并在400MPa达到最大值。此时酶活力是常压下酶活力的1.7倍。300MPa时的酶活力也可达到常压时的1.5倍。高压对食品中酶的影响4、过氧化物酶过氧化物酶属于最耐热的酶类,在果蔬加工中常被用作热处理是否足够的指标。将过氧化物酶配制的缓冲液进行超高压处理,发现它的耐压性也是很高的。pH对过氧化物酶活性有显著影响。中性环境下,60℃,600MPa处理10min,过氧化物酶的残存活力仍高达90%;当pH从7变到9,酶活性减少了90%。鉴于过氧化物酶的高耐压性,可以建议选择其作为低酸性食品超高压灭酶效果的指示酶过氧化物酶在200MPa以前,随着压力升高,梨汁中过氧化物酶的活性与未处理的对照样酶活性相比没有下降,反而升高;在200MPa时,相对活性达到最大值131%;200MPa以后,过氧化物酶活性随着压力升高而下降。400MPa时相对活性为87%,500MPa时相对活性75%。低压下酶的构象没有太大变化,没有失去活力;压力促使酶从附着而被束缚的状态中解离出来,提高了酶的活性;此外,梨汁中尚未被破碎细胞,在压力作用下细胞膜被损坏,使细胞内部过氧化物酶泄露出来,导致酶活性比对照样还高。高压对食品中酶的影响5、蛋白酶蛋白酶是食品工业中最重要的一类酶,在干酪生产、肉类嫩化和蛋白质改性中都大量地使用。超高压对蛋白酶类的影响不同于对微生物的作用,它既可能钝化酶的活性,在一定范围内也能使酶的活力增强。研究者检测了在超高压下牛肉中蛋白酶的活力,发现在400MPa或500MPa的压力下氨肽酶和羧肽酶完全失活;在400MPa或更高压力条件下,酸性蛋白酶的活力几乎不受影响,中性蛋白酶的活性也仅受轻微影响。高压对食品中酶的影响6、脂酶脂酶主要分解脂肪产生游离脂肪酸,通常所说的水解酸败就是脂酶引起的。室温、600MPa、10min的处理可使脂酶的活力降低40%;若升温升压,则700MPa、45℃处理10min就可完全钝化脂酶。类似一些过氧花物酶和葡萄糖氧化酶,脂酶的高压失活速率也符合一级反应方程,可表示为:A=A0e(-kt)。其中,A和A0分别代表残存酶活和初始酶活,t表示加压时间,k为失活系数。这样就可以根据k值及残存酶活来确定对象酶耐压性。无疑为高压酶处理工艺的量化提供了有利条件。高压对食品中酶的影响7、溶菌酶溶菌酶是一种具有防腐性能的酶制剂,它能降低细菌芽孢的抗热性,对延长制品的货架期起有效作用。一般酶类在数千大气压的作用下将失去活性,但溶菌酶在600MPa的压力下也不会完全失活。在食品中添加溶菌酶后进行超高压杀菌处理,不仅能较完整地保存营养成分,而且有很好的杀菌效果。高压对食品中酶的影响8、固定化酶固定化酶在食品工业中的应用日益广泛。将酶固定在水不溶性的载体上进行加压处理,其对压力的敏感性低于溶解态的酶。溶解态的胰蛋白酶钝化温度是50℃,而固定化后钝化温度升至60℃,同时稳定性也随压力升高而增强了。超高压技术处理食品的特点超高压技术进行食品加工具有的独特之处在于它不会使食品的温度升高,而只是作用于非共价键,共价键基本不被破坏,所以食品原有的色、香、味及营养成分影响较小。食品加工过程中,由于自身酶的存在,产生变色变味变质使其品质受到很大影响,通过超高压处理能够激活或灭活这些酶,有利于食品的品质。与传统的加热处理食品比较,优点在于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,加压后食品仍保持原有的生鲜风味和营养成分;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,从而获得新型物性的食品;与传统的加热处理食品比较,优点在于3、超高压处理可以保持食品的原有风味,为冷杀菌,这种食品可简单加热后食用,从而扩大半成品食品的市场;4、超高压处理是液体介质短时间内等同压缩过程,从而使食品灭菌达到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