食品腐败变质的原理及保鲜冷藏措施

食品腐败变质的原理及保鲜冷藏措施 参考资料：港华冷库-www.dgganghua.com 阐述食品腐败变质的原因是什么？ 答：食品腐败变质主要分为四类： 一是微生物的繁殖引起的食品腐败变质，其中微生物是引起食品腐败变质的主要因素。它的变质机理是，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。这类食品腐败变质主要考虑微生物的防止，包括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。 二是由食品内部酶的作用引起的食品腐败变质，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。酶促褐变的机理主要是，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，会发生霉促褐变。在完全健全的水果组织中，所含有的酚质氧化与还原。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。这类食品腐败变质主要考虑酶作用的防止，包括使酶钝化(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。 三是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，天然油脂在空气中自发进行氧化作用，发生酸臭和口味变苦的现象，称为酸败(或称蛤败)，原因是脂肪中不饱和酸被空气中的氧徐徐氧化，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。它的变质机理是，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。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，若长期微量摄取，会引起肝硬化、动脉硬化等症。这类食品腐败变质主要考虑油脂酸败的防止，可以使用抗氧化剂，包括天然抗氧化剂和人工抗氧化剂，天然抗氧化剂主要有：生育酚、抗坏血酸、芝麻酚茶多酚、愈创木脂、植酸。合成抗氧化剂主要有：丁基羟基茴香醚（BHA）、二丁基羟基甲苯（BHT）、没食子酸丙脂、叔丁基对苯二酚。抗氧化剂在实际使用中，可将几种抗氧化剂联合使用，可达到增效的目的。另外，某些酸性化合物，如抗坏血酸、柠檬酸、磷酸等，它们本身抗氧化能力不强，甚或没有，但也可对抗氧化剂起增效的作用。 四是淀粉的老化引起的变质，这是淀粉类食品常见的一种变质现象。淀粉老化的机理是，在淀粉粒中，淀粉分子彼此排列得非常紧密，它们在OH基间通过氢键形成极致密的疏水性微胶粒（微晶束）构造。这种存在状态即是β-淀粉。β-淀粉无食味，酶不易作用，难于消化，碘吸附性差。淀粉粒与水共同加热,分子间氢键受破坏,分子水合膨胀,温度达60～70℃时便成糊状。微胶粒结构消失，酶易作用，易消化，遇碘呈蓝色。温度在30℃以下，部份淀粉分子通过氢键结合，逐渐按次序紧密排列起来，所含水分逐渐被排挤出，α一淀粉又部份地恢复为β一淀粉。这类食品腐败变质主要考虑淀粉老化的防止，它包括进行脱水干燥，并在保存中防止吸湿返潮。避开0～10℃温度范围。冷冻食品采取速冻方法，解冻时也要急速加温，使其尽快通过易致老化的温度区。油脂和砂糖的添加及选择适当的乳化剂，对防止老化也是行之有效的措施，也有利于维持食品的保水性。米饭的淀粉含量高，水分含量也多，通常冷却后即开始老化，特别是冬天，可迅速干燥成脱水米饭后加以保存。已经老化的米饭，一般的蒸煮加热不能再复原为α一化状态，除非用高压蒸煮或微波炉处理，可以回复至α一化状态。面包的老化，通常由添加油脂、糖、乳化剂等辅料加以解决。面包的食味降低不仅是由于淀粉老化的缘故，且与面筋质的硬化也有密切关系。 食品保藏的基本方法主要有哪些？分别阐述每种方法的保藏原理、形式及技术特点，并举例说明其应用。 答：食品保藏的基本方法主要有：食品的冷冻保藏、食品的干燥和脱水保藏法、食品的罐藏、食品腌渍和烟熏保藏、食品的非加热杀菌保藏法、食品的化学保藏、食品的气调保藏。 食品的冷冻保藏； 它的保藏原理是：微生物的生长繁殖和食物内固有酶的活动常是导致食品腐败变质的原因，因此食品在低温下不易变质之原因主要有二： (一)、低温可抑制微生物之生长和繁殖，低温导致微生物活动能力也越弱和死亡的原因如下：① 温度下降，酶活性下降。随着酶活性降低，微生物物质代谢过程中的各种生化反应将减缓，生长繁殖逐渐减慢。② 温度下降，导致各种生化反应失调。正常情况下，微生物细胞内各种生化反应相互协调一致。因各反应的温度系数Q10各不同，降温时将按照各自的Q10减慢，破坏了原来的协调一致性。③ 温度下降时微生物细胞内原生质粘度增加，胶体吸水性下降，蛋白质分散度改变，并且最后还导致了不可逆蛋白质凝固，从而破坏了生物体物质代谢的正常运行，对细胞造成严重损害。④ 冷却时介质中冰晶体的形成促使细胞内原生质或胶体脱水，微生物细胞代谢机能受到抑制，同时冰晶体的形成还会使细胞遭受到机械性破坏。 （二）、低温可使食品内原有的酶活性大大降低。大多数酶的适宜活动温度为30 ～ 40℃，在0 ～ 40℃范围内，温度每升高10℃，反应速度约增加1倍，但温度每下降10℃，酶活性就会削弱1/2 ～ 1/3。低温对酶并不起完全的抑制作用，酶仍能保持部分活性，因而催化作用仍在缓慢进行，如脂肪分解酶在-20℃下仍能引起脂肪水解。因此冻制品解冻时保持着活性的酶将重新活跃起来，加速食品变质。温度在-18℃以下，酶活性已受到很大程度抑制。食品在冻藏前最好经短时预煮，预先将酶活性完全破坏掉再行冻制。冷冻保藏主要是利用低温来保藏食品的过程，可分为冷冻和冷藏两种方式。冷藏：稍高于冰点，常用温度为-2 ～ 15℃，以4 ～ 8℃为最常用，又称高温冷库，贮期短，一般几天到数周，保藏效果较弱，新鲜果蔬类常用此法。在一定贮藏期内，对食品风味、质地、营养价值等的不良影响很小。另外，它对适当延长易腐食品贮藏期，延长原料供应时间，缓和季节性产品的加工高峰起着一定作用。冷冻：采用缓冻或速冻方法将食品冻结，常用温度为-12 ～ -23℃，以-18℃为最常用，又称低温冷库或冻库，适用于长期贮藏，短的可达数日，长的可以年计，是易腐食品长期贮藏的重要保藏方法，动物性食品常用常用此法。合理的冻结对食品大小、形状、质地、色泽和风味一般不会发生明显变化。但冻制食品解冻时常出现质地、稠度、色泽以及汁液流失等质量问题。因此解冻过程的要尽可能避免因解冻而可能遭受的损失，对各种食物可以采用不同的解冻方式。 食品的干燥和脱水保藏法 干藏的原理：（一）、干制对微生物的影响。干制过程中，食品及其所污染的微生物均同时脱水，干制后微生物长期处于休眠状态。干制并不能将微生物全部杀死，只能抑制它们的活动，一旦环境条件适宜，又会重新吸湿恢复活动，继而腐败变质。（二）、干制对酶活性的影响。 水分减少酶的活性下降。但酶仍在进行缓慢活动，从而有引起食品品质恶化或变质的可能。只有干制品水分降低到1%以下时，酶的活性才会完全消失。目前干制食品的水分一般在3～25%左右。水分较干制品容易长霉，水分较低的干燥制品容易碎裂和吸湿。为此，干制食品最好采用抽空、冲氮密封包装及加入干燥剂等，同时进行低温保藏。干制方法主要有：（一）自然干制，在自然环境条件下进行干制的方法，如晒干、风干、阴干，主要用于干制固态食品如果蔬、鱼、肉等。(二)、人工干制，人工控制条件下干制食品的方法。自然干制的技术特点是：方法设备简单，管理粗放，生产费用低，能在产地和山区就地进行；人工干制的特点是：主要是在室内进行，不受气候条件限制，操作易于控制，干制时间显著缩短，产品质量一个率显著提高。 食品的罐藏 食品罐藏的原理：经高温加热，可杀菌及使酶失活，使食品久贮不坏，加上容器的密封性使食品与外界隔绝，不再受外界空气以及微生物的污染而引起腐败，凡是用密封容器包装并经高温杀毒的食品称为罐藏食品，罐藏的容器有金属罐（镀锡铁罐、涂料罐）以及非金属罐（玻璃罐、软塑料罐）,易拉罐是近代金属罐藏容器的代，而软罐头及纸罐头是罐头工业快速发展的重要成果。罐头食品的生产工艺如下：预煮、调味→装罐 预处理 → 直接装罐 → 加调味液→ 预封→排气→密封→杀菌、冷却。预处理包括容器的准备、清洗、消毒、原料的清洗、切割、捡剔、修整等。 排气和杀菌为影响罐藏质量的两个重要因素。 排气方法可分为：① 热力排气法： a、热装罐密封法 将食品加热到70～75℃后立即趁热装罐密封，适于液体和半液体食品如番茄汁，也可将加热的汤汁（90℃左右），趋热加入装有食品的罐内，立即密封，如鸡罐头。b、加热排气法 将罐头放在用蒸汽或热水加热的排气箱内（80～100℃），使罐中心温度达70～90℃立即封罐。② 真空封罐排气法 即在真空环境中进行排气封罐的方法，用真空封罐机中进行，以肉、鱼罐头较常见。 ③ 喷蒸汽封罐排气法：即在封罐时向罐头顶隙内喷射蒸汽，将空气驱走而后密封。 食品腌渍和烟熏保藏 食品腌制的保藏原理：腌制过程实际上是扩散和渗透相结合的过程，食盐或食糖形成溶液后，扩散渗透进入食品组织内，从而降低了其游离水分，提高了结合水分及其渗透压。正是在这种渗透压的影响下，抑制了微生物的活动。食品烟熏的保藏原理：① 熏烟中含有的酚、醛、酸类等物质都具有杀菌作用。② 烟熏时制品表面干燥，水分的降低延缓了细菌的生长，降低了细菌数（但烟熏却难以防止霉菌生长，故烟熏制品仍存在长霉的问题）③ 熏烟成分如酚具有抗氧特性，故能防止制品腐败。烟熏后抗氧成分却存在于制品表面层上，中心部分并无抗氧剂，因此烟熏既有利于提高制品品质，还能延长烟熏制品的贮藏期。在奶油和干酪生产时因调味而添加了食盐，但它同时也具有防腐的功效，在奶油中被脂肪化水分内容融入食盐后，在冷藏过程中就能有效地防腐并保持食用的品质，食盐既有利于干酪的成熟，还有助于保持其品质。水果和乳品主要用糖渍进行保藏，糖渍产品因糖含量极高，增大了渗透压抑制微生物的生长，具有一定的防腐能力。蔬菜、乳制品常进行发酵，发酵食品还提高了它原有的某些营养价值。利用木屑等各种材料焖烧时所产生的烟气来熏制食品，以利于延缓食品腐败变质的方法，称之为烟熏保藏。烟熏不仅能提高食品的防腐能力，还能使食品发出诱人的烟熏味。腌制和烟熏经常相互紧密地结合在一起，即腌肉常需烟熏，烟熏肉必须预先腌制，烟熏既有利于提高制品品质，还能延长烟熏制品的贮藏期。 食品的非加热杀菌保藏法 保藏原理：（1）射线杀菌的基本原理是：① 使细胞分子产生诱发辐射，干扰微生物代射。如盐键分 解、氢键断裂等使糖和磷酸的结合部位被切断，引起DNA分子损伤，甚至发生遗传物质的变异，使生长发育停顿、生命受到威胁而死亡。② 破坏细胞内膜，引起酶系统紊乱。原生质蛋白质变性，导致生物酶失活，酶功能紊乱及破坏，使生物活性修复机构受损，代谢中断。③ 水分经辐射后离子化（产生水合电子，经电子俘获形成H+．或O H-．自由基），产生辐射间接效应，使生物活性物质钝化，微生物细胞受损，促进死亡。（2）超声波杀菌。超声可以提高细菌的凝聚作用，是细菌毒力丧失或完全死亡，但短时间的超声照射也可产生相反结果，即使富有生命力的细菌个体数有所增加，这主要是因短时间的超声辐照会使细菌的聚集首先发生了机械分离，而分离的单个细胞又为新的细胞提供了起源。（3）放电杀菌。采用脉冲电压。脉冲电压施加于两极间，当电场强度增加到一定值，两极间介质会被击穿而放电（为脉冲放电）。放电过程会产生一些效应，从而杀灭微生物。① 电化学效应 放电时产生多种等离子体和基本粒子，在电场作用下高速运动，对微生物细胞产生冲击，导致细胞死亡。② 声学和力学效应 放电时产生瞬态气化而形成气泡，气泡剧烈膨胀爆炸，产生强大超声液压冲击波。放电末产生瞬间空穴，液体以超声速回填空穴，形成回复冲击波.其导致细胞内部剧烈振动和细胞膜破裂，而产生杀菌效应—空化杀菌。③ 电磁效应 放电时介质迅速地被击穿，电流迅速上升，产生几百至几千万高斯的强磁场和电磁辐射，对微生物具有杀灭作用。（4）高压杀菌。高压杀菌，即将食品物料包装，置于高压（200MPa以上）装置中加压，使微生物的形态结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜等发生变化，达到灭菌的目的。食品的辐射保藏的形式与技术特点：① 低剂量辐照：1kGy以下，主要是调节和控制生理机能以及驱除虫害等，如抑制马铃薯、洋葱、大蒜等农产品发芽，抑制磨菇开伞，延迟水果和蔬菜成熟，辐照杀虫等。② 中剂量辐照：1-10kGy，以延长保藏期(2-4倍)为目的，可杀死食品表面主要病原菌及带毒菌。主要用于肉类、水产品、香料及调味品等，还可用于提高酒的风味。③ 高剂量辐照：大于10kGy，以进行长期贮存为目的,对所有微生物包括孢子都要全部杀灭。但可能会有一定副作用,可结合运用脱氧、冻结、添加杀菌增感剂及食品保护剂等方法进行。 食品的化学保藏法 保藏原理：化学药剂对微生物的作用过程，药剂与微生物的细胞外膜接触，开始吸附，然后穿透细胞膜进入原生质内。由于药剂的作用引起微生物细胞的各种组分及生理机能损伤，包括蛋白质、核酸、细胞壁等的合成机能，细胞模机能、代谢源等维持生命的代谢机能受损从而导致微生物被抑制或死亡。细菌的细胞壁或膜控制着各种物质的选择，其壁或膜受损害就会使细胞内的核酸、蛋白质等物质会渗出细胞外，而药剂分子就会更快透过细胞壁并达到细胞内的作用部位，从而使杀菌效果更佳。不同的杀菌剂对微生物的组分有不同的杀菌机理 。保藏形式及技术特点：食品化学保藏的优点在于，在食品中添加化学制品如化学防腐剂，就能在室温条件下延缓饰品的腐败变质，和其他食品保藏方法如罐藏、冷冻保藏、干藏等相比，具有简便而又经济的特点。但是它属于暂时性的保藏，只能在有限时间内才能保持食品原来的品质状态。加入防腐剂用量越大，延缓腐败变质时间也越长，但可能会为食品带来显著的异味。实际上，防腐剂只能延长细菌生长滞后期，因而只有未遭受细菌严重污染的食品才有利于化学防腐剂进行保藏。防腐剂的使用并不能改善低质食品的品质，绝不可能利用防腐剂将以腐败变质的食品改变成优质的食品。防腐剂的种类有：二氧化硫、过氧化氢、氮、二氧化碳、硝酸盐和亚硝酸盐、苯甲酸及其盐、山梨酸及其盐类、丙酸盐类 、酸、醇类 、抗菌素、植物杀菌素、溶菌酶等。 食品的气调保藏法。 保藏原理：果蔬的变质主要由果蔬的呼吸和蒸发，微生物生长，成分的氧化或褐变等作用引起，而这些作用与食物储藏的环境气体有密切的关系，如氧气、二氧化碳、水分、温度等。通过气调，可以控制贮藏环境气体的组成，继而控制果蔬的呼吸等生理代谢，抑制微生物生长，抑制氧化褐变，从而达到延长食品保鲜或保藏期的目的。保藏形式及技术特点：（1）自发气调法。在密闭性好的贮藏库或包装容器内，利用果蔬自身的呼吸作用（吸收氧、排CO2）来调节环境中的气体成分的方法。在具体措施上，可利用简易塑料贮藏袋或密封性好的低温库来进行，此法颇为简单，但缺点是库内依稀等微量气体成分的积累难以控制。也有在包装容器中加入二氧化碳吸收剂的方法来降低过多的二氧化碳。（2）置换气调法。自然气调法需时较长，利用人工气体置换法可以短时间内达到库内低氧或绝氧状态。①气调冷藏库 以冷藏库房作为封闭体，主要用于大宗新鲜果蔬的长期贮藏，贮藏量大、自动化程度较高。气调冷藏库主要由库房，制冷系统，气体发生系统，气体净化系统，压力平衡状置等组成。②塑料大帐气调法。A.果蔬装筐或装箱，堆成长方形垛或码放在架子上，预先在垛底或架底铺垫薄膜，撒一层消石灰，夹放用饱和KMnO4浸泡过的砖块。B.产品摆好后，罩上薄膜帐（由0.1-0.2mm厚聚乙烯薄膜做成的与果、菜垛大小相符的大帐子），大帐子周边与垫底薄膜的四边叠卷，压紧即可。C.一个塑料帐可贮0.5-25吨不等。帐上设有进气口及调气口，当帐内氧降到的下限浓度，二氧化碳升到规定的上限浓度时就要调气。③塑料薄膜包装贮藏法。利用薄膜的一定透气性，来控制内外气体的交换速率。贮藏物不同，选用透气薄膜不同，呼吸强度大的果蔬应选用透气性好的薄膜。薄膜包装有大包装和小包装，大包装一般10-25千克左右，小袋包装最小的是单果包装，如柑桔、青椒等，也有多果包装的。薄膜包装除具有气调作用外，还具有保水作用，并能保护果蔬防止机械损伤，而且包装材料来源广泛，制造简单，保存费用低，目前已应用于多种果蔬的贮藏④硅窗气调贮藏。在聚乙烯膜上镶嵌若干个合成橡胶薄膜（二甲基聚硅氧烷，又称硅橡胶）做“窗户”。硅橡胶膜较聚乙烯膜透气性大（大200多倍），并具选择性的透气作用（透二氧化碳比透氧快3-4倍）。依果蔬种类不同，每个帐或包装袋上安放一定面积的这种窗户，就可达到自动调节帐内或袋内气体成分在适宜范围的作用，一般贮藏过程中不再人工调气。⑤涂膜气调法。将一定量的成膜剂、防腐剂、抗氧剂、发色剂及PH调节剂等物，按配比加水溶解，将食品浸入涂膜液，使其均匀地浸附上一层膜液，迅速取出风干或凉干。也可采用喷涂等方法进行涂膜，涂膜厚度一般约0.3mm即有效。涂膜后，即形成了一个小型气调环境，减弱了呼吸作用，还能减少水分蒸发，防止微生物的侵害。但所有的涂膜剂必须无毒、无异味、不产生对人体有害的物质。