大学课件 食品工艺学 食品的腐败变质及其控制

1、食品工艺原理Food Technology第1章 食品的腐败变质及其控制Food Deterioration and Its Control赵雷华南农业大学 食品学院College of Food Science, South China Agricultural University食品工艺原理 Food Technology 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。卫生质量微生物、农残、重金属食品质量s物理质量外

2、观质构风味营养质量外观因素(Aesthetic appeal)大小形状、色泽等质构因素(Texture )硬度、脆度、抗压、抗剪切、抗撕裂等3)风味因素( Flavor) 味觉与嗅觉在这期世使用期限乎每个东西上面都有一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；外来因素:（生物学因素）微生物、害虫等内在因素:食品自身的酶作 及各种理化作用2.2生物学因素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。1）微生物引起食品变质的特点0食品种类不同，引起变质的微生物种类不同；0 变质快慢程度不同；0 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、

3、肉毒杆菌 、黄曲霉毒素等。细菌：l细菌是造成食品变质的最主要原因，一般表现为l 细菌分解食物中的蛋白质和氨基酸，产生恶臭或 异味。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；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v pH 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。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

4、质）v 温度 大多数致病菌为嗜温性；在2530C,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。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

5、最大的啮齿动物是老鼠鼠类是食性杂、食量大、繁殖快和适应性强的啮齿动物；鼠类咬啮物品的特性，对食品、包括包装食品及n 鼠类传播多种疾病。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；知多D关于啮齿动物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

6、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。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

7、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（Maillard Reaction）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：9 pH47时，温度越高越容易发生反应；9水分含量高反应速度加快；9 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食加名称丙烯醸胺含|衣样品数中

8、央侑最小值F最大值马铃茗片 200330-2 3(1014法式油炸食品450300-I 1009讲干、椒盐供干410v 30-65014油炸而包1403(il 90021羌式早餐16030-1 40015玉米片150120-1803面包5030-16020英他烤餅、油蝕鱼、比萨饼等)4-030-609氨基化合物氏0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

9、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。2.3.4 与包装容器发生电化学反应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

10、蔬，也容易与金属罐壁起 反应而变色。2.4物理因素主要因素有：温度一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水分一通过影响微生物的生长发育而引起食品的变质 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。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（28个

11、月）q 粮食谷物、种子和无生命的原料如糖、淀粉和盐等Useful Life (in days) at 21oCMeat1-2Fish1-2Poultry1-2Leafy vegetables1-2Fruits1-7Root crops7-20Dried, smoked meat360+Dried fruits360+Dried seeds360+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。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

12、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。食品保藏的基本原理无生机原理-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（13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

13、 必要手段。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。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

14、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）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4.3if*果蔬保鲜技术（维持食品最低生命活动）水抑制微生物和酶的生命活动的技术（假死原理）* 发酵技术（不完全生机原理）* 利用无菌原理的技术五、控制食品腐败变质的主要途径微生物的控制控制温度 加热： 通过加热使微生物致死是保藏食

15、品的主要手段。 加热杀菌方法可分为：n巴氏杀菌一6585C,适用于高酸性食品；n常压杀菌一低于100C的杀菌，适用于pH 4.5的食品。食品加热杀菌的原则：以pH45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。512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Aw0.95;金黄色葡萄球菌要求Aw086;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，Aw 0.65时，生长完全被抑 制。环境水分活度的变化，可使微生物

16、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pH 7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pH 5左右，霉菌在pH 4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

17、 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5.2改变包装气体组成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。5.3 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）。苯甲酸钠山梨酸及山梨酸钾亚硫酸及亚硫酸盐55辐射 食品辐射根据剂量和目的，可

18、分为3种类型。（1）辐照阿氏杀菌杀死食品中的所有微生物，剂量10kGy以上；（2）辐照巴氏杀菌杀死无芽抱致病菌，剂量110kGy；（3）辐照耐贮杀菌杀死寄生虫和虫卵，防止发芽等，剂量1kGy以下。用于食品保藏的射线主要是Y和B射线,较常用的是以60Co为辐射源产生的丫-射线。作用：% 杀灭或抑制微生物而使贮藏期延长% 驱除寄生虫或昆虫；% 抑制洋葱或马铃薯等的发芽；% 果实的后熟调节。Y-射线照射食品后不会发热,属于冷杀菌。世界各国对可用于辐射的食品品种规定不同： 日本1973 年批准用于抑制马铃薯等的发芽； 90年代有35个国家允许66种食品使用Y-射线照射处理，如马铃薯、洋葱、香辛料、蒜头

19、、畜禽肉等。5.6 酶活性的控制控制微生物的方法很多也能控制酶反应及生化 反应，但不一定能完全覆盖，如冷藏可以抑制微生 物但不能抑制酶。防止或减轻酶促褐变的有效措施：钝化酶活性-热烫减少氧气-盐溶液浸泡、亚硫酸盐处理等控制pH值 控制水分活度6 采用栅栏技术提高食品的保藏性概念：将食品保藏方法或原理归结为F、t、Aw、pH、Eh、 Pres等栅栏因子(hurdle factor)。栅栏技术就是指综合 运用多种控制阻碍微生物生长的因素，形成栅栏效应 (Hurdles Effect)以达到保藏效果的技术。F 高温处理t低温冷藏Aw降低水分活度pH降低pH (酸化)Eh降低氧化还原电位Pres 一各

20、种防腐剂及杀菌剂cf 应用乳酸菌等竞争性微生物此外，还有超高压处理、微波、超声波、紫外线、酶制剂 保鲜膜等。(UtiltiMmFtrfriiniL*MhtteiEXobMr”占二皿 GbSW10 町如叭|一 E c*g m 1KLfcSiSsjSJSW原理：各栅栏犹如赛跑时的阻碍，微生物或酶要产生作 用，必须越过这些栅栏，跑至最后必会筋疲力尽 而使其活动受到抑制。通过数个栅栏因子的相互作用，形成特有的防止食 品腐败变质的“栅栏效应” (Hurdles Effect),使微 生物不能逾越，从而达到保藏食品的目的。食品保藏可利用的栅栏因子很多，任何单一因 子都不足以抑制微生物的危害，仅靠单一栅栏因

21、子 是很难达到理想的保藏作用。的6个栅栏因子，即图中所示的抛物线几乎为同样高度，残存的微生物最终未能逾越这些栅栏。因 此，该食品是可储藏的，并且是卫生安全的。较为实际型栅栏效应模式。这种食品的保藏是 基于几个强度不同的栅栏因子，其中起主要作用的 栅栏因子是Aw和Pres,即干燥脱水和添加防腐剂， 低温、酸化为较次要的附加栅栏因子。Questionn你能否举出12个食品加工中应用栅栏技术的例子？栅栏技术的应用栅栏技术不但可用于食品加工和保藏中的微生物控 制，还可用于食品加工、保藏中的工艺改造以及新产品开 发。 肉制品在储存过程中要降低能耗，可以考虑用耗能少的因 子(如Aw和pH值等)替代耗能大的

22、因子t。果蔬罐头加工中，通过降低pH值，达到降低杀菌温度(F) 和缩短杀菌时间的目的。 微波杀菌+添加适量防腐剂，可达到满足商业要求的保鲜效果。 半干食品+低温贮藏归纳：l 引起食品腐败变质的原因是多方面的，而且常常是多种因素作用的结果；l 食品保藏要对各种因素了解清楚，掌握其特性，有针对性地采取防止变质的对策。7食品保存期限和食品标签What is shelf life?保存期/货架期 shelf life食品货架期的常见问题(FAQ)何为食品货架期(shelf life, SL) ?哪些因素影响食品SL?食品SL的确定程序?7.1食品货架期的定义指食品在完成生产/加工或包装 之后，在特定的

23、贮藏条件下保持其 安全性和可接受质量的时间长短。 保存期限指食品进入流通和消费领域之后，在规定的保 藏条件下，至其丧失商品价值或食用价值所经历的 时间；或指保持其最低商品价值或食用价值可允许 的时间。超过此期限，食品质量可能发生劣变，被视为 过期食品，不再适于销售和食用。 保质期。在食品标签规定的保藏条件下，能够保持食品优 良品质的期限，也称最佳食用期。在此期限内，食品完全适于销售，并且符合标签 上或产品标准中所规定的质量指标。如果超过保质期，在一定时间内食品仍然具有食用价值，只是质量有所降低；但是超过保质期时间过长，食品可能严重变质而丧失商品价值。国内目前在食品标签上一般标保存期，而国外大

24、多标保质期。7.2影响食品保质期的因素n 加工工艺过程原料前处理、粉碎、分离、混合、热处理、干燥 烘烤、油炸、冷却、冷冻等n 加工环境的卫生执行GMP、SSOPn 包装材料和包装体系n 贮存、流通、零售展示光照、温度波动、湿度、物流技术等n 实际上食品的保存期限并非固定不变，常常需要根据市场需求变化、生产实际状况等做些适当的调整、修正和补充完善。n 食品保存期限变化的原则是必须兼顾市场、消费者及企业的利益，不得厚此薄彼或顾此失彼。7.3食品标签指食品包装容器上的文字、符号、图形和一切说明。（食品标签通用标准GB 7718-94）。食品标签应遵守的基本原则：A、食品标签的所有内容，不得以错误的、引起误解的欺骗性的 方式描述或介绍食品。B、食品标签的所有内容，不得以直接或间接暗示性的语言、图 形、符号导致消费者将食品或食品的某一性质与另一种产品 混淆。C、食品标签的所有内容，必须符合国家法律和法规的有关规