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第1章食品的腐败变质及其控制FoodDeteriorationandItsControl赵雷华南农业大学食品学院CollegeofFoodScience,SouthChinaAgriculturalUniversity食品工艺原理[FoodTechnology]本章主要内容：n食品的质量因素n引起食品腐败变质的主要因素及其特性n控制食品腐败变质的主要途径n栅栏技术的原理食品工艺原理[FoodTechnology]一、食品的质量因素质量（Quality）的定义：一组固有特性满足要求的程度。食品质量：构成食品特征及可接受性的要素。卫生质量食品质量物理质量营养质量微生物、农残、重金属外观质构风味蛋白质、维生素等食品质量的物理因素（1）外观因素(Aestheticappeal)●大小形状、色泽等（2）质构因素（Texture）●硬度、脆度、抗压、抗剪切、抗撕裂等（3）风味因素（Flavor）●味觉与嗅觉◆在这个世界中，几乎每个东西上面都有一个日期—使用期限。◆新鲜食品短期内发生腐烂导致不能食用；◆加工食品保藏一段时间后也会丧失食用价值；二、食品的腐败变质及主要因素◆是什么原因导致食品变质？2.1引起食品变质的因素微生物啮齿动物昆虫/寄生虫食品腐败变质温度水分光照氧化酶类内在因素:食品自身的酶作用及各种理化作用外来因素:（生物学因素）微生物、害虫等食品变质的因素2.2.1微生物引起食品腐败变质的微生物主要是细菌、酵母菌、霉菌。2.2生物学因素（1）微生物引起食品变质的特点Ø食品种类不同，引起变质的微生物种类不同；Ø变质快慢程度不同；Ø有的微生物在使食品成分发生变化的同时，产生毒素，如葡萄球菌、肉毒杆菌、黄曲霉毒素等。酵母菌：■在含碳水化合物较多的食品中容易生长发育，而在含蛋白质丰富的食品中一般不生长；细菌：l细菌是造成食品变质的最主要原因，一般表现为食品的腐败；l细菌分解食物中的蛋白质和氨基酸，产生恶臭或异味。霉菌：■富含淀粉和糖的食品容易滋生霉菌，在有氧、水分少的干燥环境中也可生长发育。（2）影响微生物生长发育的主要因素vpH值三大类微生物的耐酸性：霉菌酵母菌细菌酸性越强抑制细菌生长发育的作用越显著；微生物的耐热性随pH值的降低而减弱。pH与食品品质的关系v氧气好氧性菌－－产膜酵母菌、霉菌、部分细菌兼性厌氧菌－葡萄球菌、大多数酵母菌厌氧菌－－－肉毒梭状芽孢杆菌v营养成分（发酵基质的碳水化合物和蛋白质）v温度大多数致病菌为嗜温性；在25～30℃，各种微生物都可能使食品腐败变质。v水分及水分活度l不同微生物生长发育所需要的最低水分活度不同；l水分活度不同化学反应速度也不同。食品劣化与水分活度的关系水分活度大小的影响因素:n取决于水存在的量；n温度；n水中溶质的浓度；n食品成分；n水与非水部分结合的强度；n不同食品中水分含量和水分活度是不同的。2.2.2害虫和啮齿动物害虫：主要有甲虫类、蛾类、蟑螂类、螨类。☆害虫对于食品储藏的危害性很大，是某些食品储藏损耗加大的直接原因；☆由于害虫的繁殖、迁移，以及它们所遗弃的排泄物、皮壳和尸体等会严重污染食品，使食品丧失商品价值。啮齿动物：n对食品危害最大的啮齿动物是老鼠；n鼠类是食性杂、食量大、繁殖快和适应性强的啮齿动物；n鼠类咬啮物品的特性，对食品、包括包装食品及包装物品均有危害；n鼠类排泄的粪便、咬食物品的残渣也能污染食品和储藏环境；n鼠类传播多种疾病。n啮齿类属哺乳纲啮齿目。上下颌只有一对门齿，门齿无根，能终生生长。n啮齿类动物是哺乳动物中种类最多的一个类群，也是分布范围最广的哺乳动物，哺乳动物中百分之四十的物种都属于啮齿目，全世界大约有2000多种；常见的啮齿目动物有老鼠、松鼠、花栗鼠、囊鼠、豪猪、河狸、仓鼠、沙鼠、豚鼠、八齿鼠、毛丝鼠、草原犬鼠和美洲旱獭等。n啮齿动物不食肉，有些可能杂食（如吃昆虫之类），在食物链里处比较低等的地位，是自然界中许多食肉动物的主要食物来源，对于维持生态平衡起到了不可替代的作用。知多D关于啮齿动物2.3化学因素2.3.1酶作用引起的食品变质主要表现在食品色、香、味、质地的变劣。与食品变质有关的主要酶类有以下几种：n氧化酶类如马铃薯、苹果等果实剥皮或切分后，出现褐色或褐变。n脂肪酶引起牛奶、奶油、干果类等含脂肪食品产生酸败臭味及变色。n果胶酶引起果实的软化。经过加热杀菌的加工食品，酶的活性被钝化，成品可以不考虑由酶作用引起的变质，但在原料处理阶段常发生由酶引起的变化，需进行酶的钝化处理。2.3.2非酶褐变主要反应类型：美拉德反应、焦糖化反应、抗坏血酸氧化反应褐变一般由于加热及长期的贮藏而发生。美拉德(MaillardReaction)反应：由具还原性的单糖（葡萄糖、果糖等）及双糖（麦芽糖、乳糖）与氨基酸引起的褐变反应。影响因素：èpH4~7时，温度越高越容易发生反应；è水分含量高反应速度加快；è光、氧、铜铁离子可促进反应；荔枝糖水罐头在不同温度贮藏过程中的果肉色泽的变化美拉德反应产生有害成分：n非酶褐变反应历程较为复杂，会产生大量的中间体或终产物，统称为美位德反应产物(MRPs)，n部分MRPs对食品风味的形成有重要的作用；n部分MRPs对食品的安全构成隐患。高碳水化合物食品高温处理后含丙烯酰胺值焦糖化反应糖等在无水条件下加热或以稀酸处理，可发生焦糖化反应而产生黑褐色物质。果蔬干制时如果温度控制不当，容易产生不同程度的焦糖化反应而使品质下降。抗坏血酸褐变作用抗坏血酸自动氧化，放出CO2，生成羟基糠醛。该反应在柑橘在汁贮藏中常见。2.3.3氧化作用n脂肪的氧化使食品产生酸败臭味及变色。n含油脂食品在贮藏初期逐渐吸收氧，至某一阶段氧化迅速进行，生成醛、醇、酮等而产生异臭味，同时黏度增加色泽变劣。n脂肪的氧化受温度、光线、金属离子、氧气、水分等影响，即使在低温条件下，也难以抑制反应的进行。n脂肪酸的不饱和度和脂质分子组成不同，氧化速度不同。随不饱和度的增加，易氧化程度增大。n含酸量高果汁可使马口铁罐内壁的锡溶出；n含花青素的食品与金属罐壁的锡、铁反应，颜色从紫红色变成褐色；n甜玉米、芦笋、绿豆等以及鱼肉、畜禽肉加热杀菌时产生硫化物，常会与铁、锡反应产生紫黑色、黑色的变色；n单宁物质含量较多的果蔬，也容易与金属罐壁起反应而变色。2.3.4与包装容器发生电化学反应主要因素有：◆温度－影响食品中发生的化学变化和酶催化的生物化学反应速度以及微生物的生长发育程度等w水分－通过影响微生物的生长发育而引起食品的变质w光－－光照射可促进化学反应物理因素是诱发和促进食品发生化学反应及微生物活动而引起变质的原因。2.4物理因素水分吸收对感官特性影响●脆性食品质地变软●色泽变化●含糖量高的食品表面粘潮三、食品的变质速度不同食品原料的变质速度不同：n易腐败原料（1天~2周）q动物类和多数果蔬；q采收（屠宰、切割）、搬运、包装、贮藏条件直接影响变质程度n中等腐败性原料（2周~2个月）q柑橘、苹果和大多数块根类蔬菜n稳定的原料（2~8个月）q粮食谷物、种子和无生命的原料如糖、淀粉和盐等UsefulLife(indays)at21oCMeat1-2Fish1-2Poultry1-2Leafyvegetables1-2Fruits1-7Rootcrops7-20Dried,smokedmeat360+Driedfruits360+Driedseeds360+4.1食品保藏的定义通过采用不同的加工技术，防止食物腐败变质，延长其食用期限的过程称为食品保藏。四、食品保藏基本原理及技术n在实际的食品加工和保藏过程中，对于化学性变质，一般只能在加工过程中将其限制到最小的程度；n对于物理性变质，只要加工操作规范、储存环境适宜，一般对食品的保藏也构不成威胁；n真正影响食品保藏效果的主要是微生物的活动；n食品的保藏原理主要针对微生物变质提出来，所采取的方法主要是以杀灭或抑制微生物的活动为目的。无生机原理---无菌原理（加热、辐射、过滤等）无生机原理，即停止保藏食品中的任何生命活动的方法。它是运用无菌原理，通过热处理、微波、辐射、过滤等工艺处理食品，使食品中的腐败菌数量减少或消灭到使食品长期保存所允许的最低限度来保证食品安全性的一种方法。罐藏是将食品经排气、密封、杀菌保存在不受外界微生物污染的容器中的方法，一般可达到长期保存（1~3年）的目的。乳类的高温瞬时灭菌处理、密封等工艺过程也是长期贮存的必要手段。4.2食品保藏的基本原理l不完全生机原理---发酵原理（乳酸发酵）即用创造有利于食品保藏微生物的发育条件来抑制食品中有害微生物的繁殖的方法,是运用发酵原理进行食品保藏的一种方法，又称发酵保藏法。即利用某些有益微生物生长繁殖过程中积累的代谢产物，来抑制其它有害微生物的活动。酸奶是利用乳酸菌来抑制其他有害菌的生长发酵法制得的各种酒类泡菜、酸黄瓜腌制时用3%~7%盐液抑制腐败菌而让乳酸菌生长，乳酸的浓度达到0.6%~0.8%时又进一步抑制腐败菌和酶的活动应用防腐剂保藏方法，即利用防腐剂杀死或防止食品中微生物的生长和繁殖。l假死原理---抑制微生物和酶活性（低温、降低水分活性、防腐剂等）又称回生原理，即利用某些物理化学因素抑制所保藏的鲜食品的生命过程及其危害者—微生物的活动，这是一种暂时性的保藏措施。冷冻保藏（如速冻食品等）高渗透压保藏（如腌制品、糖制品和干制品等）l完全生机原理---维持食物最低生命活动的保藏方法即保持被保藏食品的生命过程，利用生活着的动物的天然免疫性和植物的抗病性来对抗微生物活动的方法。这是一种维持食品最低生命活动的保藏方法。果蔬的气调保藏和冷藏ß果蔬保鲜技术（维持食品最低生命活动）ß抑制微生物和酶的生命活动的技术（假死原理）ß发酵技术（不完全生机原理）ß利用无菌原理的技术4.3食品保藏技术五、控制食品腐败变质的主要途径5.1微生物的控制5.1.1控制温度加热：通过加热使微生物致死是保藏食品的主要手段。加热杀菌方法可分为：n巴氏杀菌－65～85℃，适用于高酸性食品；n常压杀菌－低于100℃的杀菌，适用于pH4.5的食品；n高压杀菌－高于100℃的杀菌，适用于pH4.5的食品。食品加热杀菌的原则：·以pH4.5为界限选择杀菌方法；·以耐热性最强的细菌为杀菌的对象菌,只要能杀灭致病菌，酵母菌、霉菌也均被杀灭；¸必须考虑食品的热敏性。降低温度：在低温环境下微生物的活动受到抑制。5.1.2控制水分活度（控制渗透压）大部分腐败细菌的最低Aw＞0.90。●肉毒杆菌要求Aw＞0.95;●金黄色葡萄球菌要求Aw＞0.86;●大多数酵母菌在Aw=0.87时仍能生长；●霉菌在Aw=0.8时仍生长良好，Aw0.65时，生长完全被抑制。环境水分活度的变化，可使微生物的耐热性发生改变。酶促反应速度和生成物的量与产品的水分活度成正比。降低水分活度的方法:8去除水分(干制)8提高渗透压（腌制、糖制、浓缩等）8控制水分状态－－玻璃化贮藏理论超快速冻结，溶液快速通过冰晶生成区而不发生结晶化，成为玻璃化固体，可有效抑制微生物的生长，同时减轻冰冻对食品组织的损伤。5.1.3控制pHF细菌在pH7左右的中性环境生长最好，在酸性或碱性，其生长受到抑制；酸性越强，抑制细菌生育的作用越显著。F酵母在pH5左右，霉菌在pH4左右生长发育最好。F微生物的耐酸性：霉菌酵母细菌F微生物的耐热性在其最适pH范围内较强，离开最适pH范围则耐热性变弱。5.1.4微生物发酵（不完全生机原理）利用有益微生物产生和积累的代谢产物，抑制有害微生物的活动。如：泡菜、酸奶等n方法：抽真空、充氮等n目的：通过降低氧气含量，抑制需氧菌的生长及减少食品营养成分的氧化损失。5.2改变包装气体组成5.3烟熏n熏烟对肉制品产生风味、发色作用及防腐效果的有关成分约有200多种化合物，一般认为最重要的成分有酚、醇、酸、羧基化合物和烃类等。n传统烟熏食品里有很强致癌作用的苯并吡,这是由于烟熏过程中高温发烟热反应而产生。5.4使用添加剂加工食品保藏过程中使用较多的是防腐剂（抑菌剂）。食品加工常用的防腐剂：◆苯甲酸钠◆山梨酸及山梨酸钾◆亚硫酸及亚硫酸盐5.5辐射食品辐射根