食品的保鲜技术

1、第第 三三 章章 食品的保鲜技术食品的保鲜技术西西北北大大学学化化工工学学院院 保鲜保鲜从字面上可理解为保持鲜度，实际从字面上可理解为保持鲜度，实际上它的含义是不断发展、扩大的。比如水果、上它的含义是不断发展、扩大的。比如水果、蔬菜的保鲜，最初关注的是不腐烂，后来又蔬菜的保鲜，最初关注的是不腐烂，后来又增加对品质的要求，现在发展到香气的保持增加对品质的要求，现在发展到香气的保持也列为保鲜的内容之一。也列为保鲜的内容之一。化学保鲜技术（自学）化学保鲜技术（自学）气调保鲜技术（重点）气调保鲜技术（重点）涂膜保鲜技术涂膜保鲜技术植物激素和植物生长调节植物激素和植物生长调节法法其他保鲜技术其他保鲜技术

2、 食品化学保鲜剂种类繁多，它们的理化性质食品化学保鲜剂种类繁多，它们的理化性质和保鲜的机理也各异。有的化学保鲜剂直接加入和保鲜的机理也各异。有的化学保鲜剂直接加入食品，有的化学保鲜剂则是以改变或控制环境因食品，有的化学保鲜剂则是以改变或控制环境因素对食品起保鲜作用。化学保鲜剂由人工化学合素对食品起保鲜作用。化学保鲜剂由人工化学合成的，也有从天然生物体内提取的。按照化学保成的，也有从天然生物体内提取的。按照化学保鲜剂的保鲜机理不同，一般可分为三类：鲜剂的保鲜机理不同，一般可分为三类：防腐剂、防腐剂、杀菌剂和抗氧化剂杀菌剂和抗氧化剂 。 一、基本原理一、基本原理 食品气调保鲜技术是利用调整环境气体

3、来延长食品气调保鲜技术是利用调整环境气体来延长食品储藏寿命和货架寿命的技术。气调技术的基食品储藏寿命和货架寿命的技术。气调技术的基本原理是：在一定封闭体系内，通过各种调节方本原理是：在一定封闭体系内，通过各种调节方式得到的不同于正常大气组成（或浓度）的调节式得到的不同于正常大气组成（或浓度）的调节气体，以此来抑制食品本身引起食品变坏的生理气体，以此来抑制食品本身引起食品变坏的生理生化过程和抑制食品的微生物活动过程。生化过程和抑制食品的微生物活动过程。 引起食品品质下降的食品自身生理生化过程和微生物作引起食品品质下降的食品自身生理生化过程和微生物作用过程，多数与氧和二氧化碳有关。因此，各种气调手

4、段均用过程，多数与氧和二氧化碳有关。因此，各种气调手段均以这两种气体作为调节对象。以这两种气体作为调节对象。气调技术的核心是将食品周围气调技术的核心是将食品周围的气体调节成正常大气相比含有低氧浓度和高二氧化碳的气的气体调节成正常大气相比含有低氧浓度和高二氧化碳的气体，配合适当的温度条件，来延长食品的寿命。体，配合适当的温度条件，来延长食品的寿命。注意几个概念：注意几个概念：Controlled Atmosphere Storage CA CA储藏储藏 气调储藏气调储藏Modified Atmosphere Storage MA MA储藏储藏 自然降氧储藏自然降氧储藏Controlled Atm

5、osphere Packaging CAP CAP 气调包装气调包装Modified Atmosphere Packaging MAP MAP 大气修改包装大气修改包装二、气调储藏对鲜活食品生理活动的影响二、气调储藏对鲜活食品生理活动的影响 1. 1. 抑制鲜活食品的呼吸作用抑制鲜活食品的呼吸作用 COCO2 2和和O O2 2对果蔬类的呼吸作用影响对果蔬类的呼吸作用影响 COCO2 2、O O2 2、N N2 2对保存鲜肉的作用对保存鲜肉的作用抑制鲜活食品的新陈代谢抑制鲜活食品的新陈代谢抑制果蔬乙烯的生成和作用抑制果蔬乙烯的生成和作用2.2.气调储藏对微生物生长繁殖的影响气调储藏对微生物生长

6、繁殖的影响 三、气调保鲜的条件三、气调保鲜的条件1.1.调节气体含量调节气体含量 气调保鲜的关键是气调保鲜的关键是调节气体调节气体，但在调节气体组成与，但在调节气体组成与浓度的同时，还应考虑浓度的同时，还应考虑温度温度和和相对湿度相对湿度的影响。的影响。 包括以下几方面：包括以下几方面： O2含量含量 CO2含量含量 O2和和CO2的比例的比例 其他气体含量，如：其他气体含量，如：CO 、N2 2.2.温度温度 从生物学的角度看，降低温度可以减缓细胞的呼吸作用，抑制微从生物学的角度看，降低温度可以减缓细胞的呼吸作用，抑制微生物的生长，但具体温度还要根据气调的对象而定。选择的温度控制生物的生长，

7、但具体温度还要根据气调的对象而定。选择的温度控制点比普通空气高点比普通空气高1 133。因为有些植物组织在。因为有些植物组织在00附近的低温下对附近的低温下对COCO2 2很很敏感，容易发生敏感，容易发生COCO2 2伤害，在较高的温度下，这种伤害就可避免。对于伤害，在较高的温度下，这种伤害就可避免。对于新鲜肉类，气调的好处是可以在非冻结状况下延长它们的货架寿命。新鲜肉类，气调的好处是可以在非冻结状况下延长它们的货架寿命。至于温度的下限，应以不影响此类产品的质量为限。至于温度的下限，应以不影响此类产品的质量为限。 3.3.相对湿度相对湿度 对于果蔬类产品，在气调储藏中，保持较高的相对湿度，可以

8、避对于果蔬类产品，在气调储藏中，保持较高的相对湿度，可以避免果蔬中的水分过多流失。保持果蔬新鲜的状态，并具有较强的抗病免果蔬中的水分过多流失。保持果蔬新鲜的状态，并具有较强的抗病力。对于果类，相对湿度控制范围一般在力。对于果类，相对湿度控制范围一般在90%90%95%95%。 4 4、CACA储藏中气体的调节储藏中气体的调节 CA储藏从构成气调系统封闭主体的结构与材料来看，有两种形式：储藏从构成气调系统封闭主体的结构与材料来看，有两种形式：一是一是以库房为封闭气形式的储藏，另一种是以薄膜材料作为封闭容器（如塑料袋、以库房为封闭气形式的储藏，另一种是以薄膜材料作为封闭容器（如塑料袋、塑料帐）的气

9、调储藏。塑料帐）的气调储藏。气调封闭器内的气体成分从刚封闭的正常空气成分转变气调封闭器内的气体成分从刚封闭的正常空气成分转变到所规定的调节气体状况，两者之间有一个降氧和升到所规定的调节气体状况，两者之间有一个降氧和升CO2的过渡期，也简称为的过渡期，也简称为降氧期。降降氧期。降O2后则是后则是O2和和CO2的规定指标稳定期。的规定指标稳定期。 降氧方法可分为以下几种：降氧方法可分为以下几种： 放风法放风法 自然降氧法自然降氧法 气调法气调法 充充COCO2 2自然降自然降O O2 2法法 充充N N2 2法法 人工降氧法人工降氧法 气流法气流法 四、气调冷藏库四、气调冷藏库 气调冷藏库是以冷藏

10、库作为封闭体，主要用于大气调冷藏库是以冷藏库作为封闭体，主要用于大宗新鲜果蔬长期储藏大型气调储藏系统。由于储藏容宗新鲜果蔬长期储藏大型气调储藏系统。由于储藏容量大，所以一般在管理方面自动化程度高。量大，所以一般在管理方面自动化程度高。气体发生系统气体发生系统气体净化系统气体净化系统 湿度调节系统湿度调节系统 气体循环系统气体循环系统 压力平衡系统压力平衡系统 自动盒式气调保鲜包装机自动盒式气调保鲜包装机 可移式气调冷藏集装箱可移式气调冷藏集装箱双工位盒式气调保鲜包装机双工位盒式气调保鲜包装机 五、薄膜封闭气调方法五、薄膜封闭气调方法 气调保鲜技术随着塑料薄膜业的发展出现了生气调保鲜技术随着塑料

11、薄膜业的发展出现了生机。自上世纪机。自上世纪6060年代以来，国内外对塑料薄膜封闭年代以来，国内外对塑料薄膜封闭气调展开了广泛地研究，目前已达到实用阶段，并气调展开了广泛地研究，目前已达到实用阶段，并继续向自动调气的方向发展。用薄膜材料作气调用继续向自动调气的方向发展。用薄膜材料作气调用的封闭层，具有灵活性大、使用方便、成本低等优的封闭层，具有灵活性大、使用方便、成本低等优点，可以克服气调冷藏库建筑设备复杂、成本高、点，可以克服气调冷藏库建筑设备复杂、成本高、灵活性小等不易普遍采用的缺点。灵活性小等不易普遍采用的缺点。 1.1.薄膜气调系统的模式与理论薄膜气调系统的模式与理论 调节气体调节气体

12、产品表面产品表面产品产品封闭膜封闭膜环环境境大大气气O2O2O2CO2CO2CO2薄膜封闭气调系统模式图薄膜封闭气调系统模式图N2N2N2（78.1）热热热热热热H2OH2OH2O挥发气体挥发气体挥发气体挥发气体挥发气体挥发气体 在这个系统中，一般同时存在两种过程：在这个系统中，一般同时存在两种过程：（1 1）产品的生理生化作用（包括产品内或附于与产品表面的微生物活）产品的生理生化作用（包括产品内或附于与产品表面的微生物活动作用）导致的产品与包装层内气体之间的气体交换过程；动作用）导致的产品与包装层内气体之间的气体交换过程；（2 2）包装层内气体与包装外大气层的气体交换过程。）包装层内气体与包

13、装外大气层的气体交换过程。 气体通过膜介质渗透作用，与扩散作用一样，是遵守气体通过膜介质渗透作用，与扩散作用一样，是遵守费克费克亨利定律的。即某种气体在单位时间内通过薄膜的亨利定律的。即某种气体在单位时间内通过薄膜的渗透量（渗透速度）与膜面积成正比，与膜厚度成反比，渗透量（渗透速度）与膜面积成正比，与膜厚度成反比，与膜两侧气体的分压差成正比；而且混合气体中的各种气与膜两侧气体的分压差成正比；而且混合气体中的各种气体的渗透方向和速度是彼此独立的，互不干扰。体的渗透方向和速度是彼此独立的，互不干扰。 这个扩散与渗透的过程是一个动态系统，在一定条件下，这个扩散与渗透的过程是一个动态系统，在一定条件下

14、，这种动态系统可以实现动态平衡，即产品与环境气体的交这种动态系统可以实现动态平衡，即产品与环境气体的交换速率与环境气体通过薄膜与大气的交换速率相等。各种换速率与环境气体通过薄膜与大气的交换速率相等。各种薄膜气调系统的差异表现在：薄膜气调系统的差异表现在： （1 1）能否在动态系统内实现动态平衡；）能否在动态系统内实现动态平衡； （2 2）保持动态平衡的相对稳定的能力。）保持动态平衡的相对稳定的能力。 根据上述两点的差异，各种系统可以定性地分为根据上述两点的差异，各种系统可以定性地分为CACA性的性的还是还是MAMA性的。相应包装分为：性的。相应包装分为：CAPCAP和和MAPMAP。2.2.气

15、调包装法气调包装法 气调包装是气调技术最有发展前途的方面。气调包装气调包装是气调技术最有发展前途的方面。气调包装保鲜的特点是：以小包装形式将产品封闭在塑料袋或盒内保鲜的特点是：以小包装形式将产品封闭在塑料袋或盒内的环境气体，或者是封闭式提供的，或者是封闭后靠内部的环境气体，或者是封闭式提供的，或者是封闭后靠内部产品呼吸作用自发调整形成的封闭或袋内适宜的气体状态产品呼吸作用自发调整形成的封闭或袋内适宜的气体状态一般不再由人为方式进行换气管理。根据包装后包装材料一般不再由人为方式进行换气管理。根据包装后包装材料对内部气体的控制程度，可以将气调包装技术分为对内部气体的控制程度，可以将气调包装技术分为

16、CAPCAP气调气调法和法和MAPMAP气调法。气调法。 MAP MAP与与CAPCAP的不同之处在于是否对环境气体的状态有的不同之处在于是否对环境气体的状态有自动调节的功能。自动调节的功能。CAPCAP通常对于内部环境气体的状态有比通常对于内部环境气体的状态有比较精确的自调节功能，适用于长时间的储藏，而较精确的自调节功能，适用于长时间的储藏，而MAPMAP法对法对于环境气体的状态几乎没有自动调节作用，适用于短期于环境气体的状态几乎没有自动调节作用，适用于短期储藏，长途运输和销售链。储藏，长途运输和销售链。 几种产品几种产品MAPMAP使用的典型气体混合组成使用的典型气体混合组成产品产品O O

17、2 2 / /COCO2 2 / /N N2 2 / /瘦肉瘦肉关节肉关节肉片肉片肉白鱼白鱼油（性）鱼油（性）鱼禽类禽类硬干酪硬干酪加工肉加工肉焙烤产品焙烤产品干面食品干面食品番茄番茄苹果苹果70708080696930304 42 230302020202040406060757580804 41 11111303040403535100100100100202010010092929797一、涂膜的基本原理一、涂膜的基本原理 涂膜处理就是在果实表面涂上一层高分子的液涂膜处理就是在果实表面涂上一层高分子的液态物质，干燥后成为一层很均匀的膜，可以抑制态物质，干燥后成为一层很均匀的膜，可以抑制果

18、实与空气交换，起到气调作用，从而降低果实果实与空气交换，起到气调作用，从而降低果实的呼吸强度，减少营养物质的消耗，延长果实的的呼吸强度，减少营养物质的消耗，延长果实的硬度和新鲜饱满，并减少病原菌的侵染而造成的硬度和新鲜饱满，并减少病原菌的侵染而造成的腐烂。此外涂膜处理还能增加果实的光亮度，改腐烂。此外涂膜处理还能增加果实的光亮度，改善外观。善外观。 二、果蔬涂膜保鲜剂的种类二、果蔬涂膜保鲜剂的种类 果蜡果蜡 可食用膜可食用膜 纤维素膜纤维素膜 淀粉膜淀粉膜 魔芋可食用膜魔芋可食用膜 海藻酸钠膜海藻酸钠膜 小麦蛋白质膜小麦蛋白质膜 玉米蛋白质膜玉米蛋白质膜 复合型膜复合型膜 大豆蛋白质膜大豆蛋白

19、质膜 其他类型的膜其他类型的膜 果果 蜡蜡三、涂膜方法三、涂膜方法 涂膜方法大致可分为涂膜方法大致可分为浸染法、刷涂法浸染法、刷涂法和和喷涂法喷涂法三种。三种。1.1.浸涂法最简便，即将涂料配成适当浓度的溶液，将果实浸入，蘸上浸涂法最简便，即将涂料配成适当浓度的溶液，将果实浸入，蘸上 一层薄薄的涂料后，取出晾干即可。一层薄薄的涂料后，取出晾干即可。2.2.刷涂法即用细软毛刷蘸上涂料膜刷涂。刷涂法即用细软毛刷蘸上涂料膜刷涂。3.3.喷涂法即当果实由洗果机内送出干燥后，喷上一层均匀而很薄的涂喷涂法即当果实由洗果机内送出干燥后，喷上一层均匀而很薄的涂 料。料。四、涂膜处理存在问题及发展方向四、涂膜处

20、理存在问题及发展方向 1. 1.存在问题存在问题 尽管有些膜已成功应用于果蔬保鲜，但有时涂膜反使果蔬品质败尽管有些膜已成功应用于果蔬保鲜，但有时涂膜反使果蔬品质败坏。果蔬涂膜是否成功依赖膜的选择，与达到好的涂膜效果，必须考坏。果蔬涂膜是否成功依赖膜的选择，与达到好的涂膜效果，必须考虑以下几个方面问题：研制多种膜以适用各种品种；测量目标的果皮、虑以下几个方面问题：研制多种膜以适用各种品种；测量目标的果皮、果肉的特性；测量膜的气体渗透特性；预测储藏果蔬的内部气体成分；果肉的特性；测量膜的气体渗透特性；预测储藏果蔬的内部气体成分；根据果蔬的品质变化来观测涂膜效果。根据果蔬的品质变化来观测涂膜效果。

21、2. 2.发展方向发展方向 优化成膜材料的选择和成膜工艺优化成膜材料的选择和成膜工艺改善膜的功能性质改善膜的功能性质膜特性的研究及目的果蔬的匹配膜特性的研究及目的果蔬的匹配天然抑菌剂在涂膜剂的应用天然抑菌剂在涂膜剂的应用 3.3 3.3 植物激素和植物生长调节剂保鲜法植物激素和植物生长调节剂保鲜法 目前，对于果蔬的保鲜，由于植物体目前，对于果蔬的保鲜，由于植物体内的生理生化作用，人们采取两种策略：内的生理生化作用，人们采取两种策略：一是探索更有效的抗乙烯生理作用的化学一是探索更有效的抗乙烯生理作用的化学物质；二是通过转基因技术培育乙烯合成物质；二是通过转基因技术培育乙烯合成少的转基因品种。目前

22、主要是应用第一种少的转基因品种。目前主要是应用第一种方法。方法。 一、影响果蔬成熟的主要原因一、影响果蔬成熟的主要原因 果蔬成熟可以被看成是与细胞解体和物质运动的一系列事果蔬成熟可以被看成是与细胞解体和物质运动的一系列事件。果蔬成熟的主要特征是：细胞器结构分解和蛋白质急剧丧件。果蔬成熟的主要特征是：细胞器结构分解和蛋白质急剧丧失、膜脂质过氧化和膜渗透性急剧增加。在果蔬成熟过程中，失、膜脂质过氧化和膜渗透性急剧增加。在果蔬成熟过程中，膜脂质过氧化和膜渗透性增加主要是由活性氧大量产生所引起膜脂质过氧化和膜渗透性增加主要是由活性氧大量产生所引起的。在自然状态下，影响果蔬成熟的主要因素有的。在自然状态

23、下，影响果蔬成熟的主要因素有遗传因子遗传因子、果果蔬生长调节蔬生长调节剂剂和和环境因子（如光照、温度、水分状况、矿物质环境因子（如光照、温度、水分状况、矿物质以及病原菌的入侵）以及病原菌的入侵）三种。三种。 二、乙二、乙 烯烯 乙烯是引起果蔬采后成熟的主要植物激素，对果蔬成熟而乙烯是引起果蔬采后成熟的主要植物激素，对果蔬成熟而言，植物通过一系列基因的表达，最后由乙烯调控果蔬的成熟，言，植物通过一系列基因的表达，最后由乙烯调控果蔬的成熟，在果蔬开始成熟时，乙烯就开始起作用。在呼吸跃变期，乙烯在果蔬开始成熟时，乙烯就开始起作用。在呼吸跃变期，乙烯大量产生，从而引起水果在色泽、硬度、香味、风味以及其

24、它大量产生，从而引起水果在色泽、硬度、香味、风味以及其它生物学上的许多变化。生物学上的许多变化。1.1.乙烯的合成乙烯的合成甲硫氨酸甲硫氨酸SAMSAMACCACC乙烯乙烯蛋氨酸蛋氨酸蛋氨酸苷蛋氨酸苷烷基羧酸烷基羧酸果蔬内各种生物酶的作用下进行的果蔬内各种生物酶的作用下进行的 含硫的半胱氨酸、丝氨酸等也均会转化成蛋氨酸，再在各含硫的半胱氨酸、丝氨酸等也均会转化成蛋氨酸，再在各种酶的催化下生成乙烯。在果蔬储藏期间，一旦生成少量的乙种酶的催化下生成乙烯。在果蔬储藏期间，一旦生成少量的乙烯，就会诱导其合成酶的活性，造成大量的乙烯迅速合成。烯，就会诱导其合成酶的活性，造成大量的乙烯迅速合成。2.2.乙

25、烯的催熟作用机理乙烯的催熟作用机理对膜透性的影响对膜透性的影响 乙烯与细胞膜作用，增大了细胞膜的通透性，乙烯与细胞膜作用，增大了细胞膜的通透性，从而改变了原生质内部的隔离状态，增加了酶与底物的接触，导致呼从而改变了原生质内部的隔离状态，增加了酶与底物的接触，导致呼吸强度的增加。吸强度的增加。对酶活动的影响对酶活动的影响 乙烯能增加或控制细胞分泌或释放酶的速度。乙烯能增加或控制细胞分泌或释放酶的速度。它能增加吲哚乙酸酶、过氧化氢酶等酶的活力。它能增加吲哚乙酸酶、过氧化氢酶等酶的活力。对蛋白质及核酸的影响对蛋白质及核酸的影响 乙烯能增加未熟和成熟果蔬的蛋白乙烯能增加未熟和成熟果蔬的蛋白质的合成，对

26、衰老组织则加速分解。质的合成，对衰老组织则加速分解。乙烯是一种具有高速流动性的物质乙烯是一种具有高速流动性的物质 用乙烯处理果蔬的某一用乙烯处理果蔬的某一部位，就能很快传递给其他部位，促进果蔬全面成熟和衰老。部位，就能很快传递给其他部位，促进果蔬全面成熟和衰老。果实的生长、呼吸强度与乙烯作用对应关系果实的生长、呼吸强度与乙烯作用对应关系果实生长果实生长乙烯含量乙烯含量呼吸强度呼吸强度细胞分裂期细胞分裂期膨大生长期膨大生长期成熟期成熟期完熟期完熟期衰老期衰老期时间时间3.3.影响乙烯生成的因素影响乙烯生成的因素温度温度 温度高有利于乙烯的生成，但过高也会下降。如苹果合成温度高有利于乙烯的生成，但

27、过高也会下降。如苹果合成乙烯的较适温度为乙烯的较适温度为3030，一定的低温可以有效地抑制乙烯的生成。，一定的低温可以有效地抑制乙烯的生成。气体组成气体组成 乙烯合成是个需氧过程，低乙烯合成是个需氧过程，低O O2 2和高的和高的COCO2 2均能抑制乙均能抑制乙烯的生成。同时，低的烯的生成。同时，低的O O2 2可使可使ACCACC到乙烯的酶被抑制或破坏，高的到乙烯的酶被抑制或破坏，高的COCO2 2则对则对ACCACC的合成及的合成及ACCACC到乙烯均有抑制作用。到乙烯均有抑制作用。伤害伤害 果蔬受到伤害则加速乙烯的生成，原因是受伤部位直接氧果蔬受到伤害则加速乙烯的生成，原因是受伤部位直

28、接氧化产生乙烯。化产生乙烯。化学物质化学物质 有的抑制乙烯的生成，而有点加速。抑制的有：塞苯有的抑制乙烯的生成，而有点加速。抑制的有：塞苯唑、唑、COCO2 2、紫外线、二硝基苯酚等，加速的如吲哚乙酸等。、紫外线、二硝基苯酚等，加速的如吲哚乙酸等。4.4.乙烯抑制剂的种类乙烯抑制剂的种类 （1 1）抑制剂与乙烯受体发生作用，抑制乙烯的信号传导。）抑制剂与乙烯受体发生作用，抑制乙烯的信号传导。如硝酸银、硫代硫酸银、如硝酸银、硫代硫酸银、1-MCP1-MCP（1 1甲基环丙烷）和甲基环丙烷）和MECPMECP（亚甲基环丙烷）（亚甲基环丙烷） ；（2 2）能与）能与ACCACC合成酶作用的抑制剂，切

29、断乙烯的生成。如合成酶作用的抑制剂，切断乙烯的生成。如RhizobitoxinRhizobitoxin类物质：类物质：AVG(AVG(氨基乙氧基乙烯基甘氨酸氨基乙氧基乙烯基甘氨酸) )、AOA(AOA(氨基氧乙酸氨基氧乙酸) )等。等。三、其它激素三、其它激素 4.4.生长抑制剂生长抑制剂 3.3.细胞分裂素类细胞分裂素类BABA（6 6苄基腺嘌呤）苄基腺嘌呤）2.2.赤霉素类赤霉素类“九二九二0”0”1.1.生长素类生长素类萘乙酸（萘乙酸（NAANAA）、）、2,42,4滴等滴等天然生长抑制剂水杨酸、脱落酸等天然生长抑制剂水杨酸、脱落酸等人工合成的生长剂比九、青鲜素、矮壮素等人工合成的生长剂比九、青鲜素、矮壮素等 一、减压保鲜技术一、减压保鲜技术 1.1.减压保鲜的原理减压保鲜的原理 通过降低气压，空气中各种气体组分的分压都相应地降低，通过降低气压，空气中各种气体组分的分压都相应地降低，例如气压降至正常气压的例如气压降至正常气压的1/101/10时，空