第2章-食品变质腐败的抑制-食品保藏基本原理

第二章

食品变质腐败的抑制

——食品保藏基本原理

1问题一食品保藏的基本原理是什么？问题二如何利用T、Aw、pH值等条件抑制食品的变质？问题三什么是栅栏技术，在食品保藏中有何作用？2第二章食品变质腐败的抑制概述食品保藏的基本原理制生停止食品中一切生命活动和生化反应，杀灭微生物，破坏酶的活性。（无生机原理）抑生抑制微生物和食品的生命活动及生化反应，延缓食品的腐败变质；（假死原理）促生促进生物体的生命活动，借助有益菌的发酵作用防止食品腐败变质。（不完全生机原理）

3第二章食品变质腐败的抑制糖或盐处理6烟熏气调贮藏化学保藏789辐射1012345热处理冷冻处理干燥酸处理(pH)发酵常用保藏方法：4第二章食品变质腐败的抑制食品的腐败及腐败菌一般说来，食品原料都带有微生物。细菌是引起食品腐败变质的主要微生物细菌中非芽孢细菌耐热性不强，巴氏杀菌即可杀死细菌中芽孢菌耐热性强酵母菌和霉菌引起的变质多发生在酸性较高的食品中，一些酵母菌和霉菌对渗透压的耐性也较高

第一节温度对食品变质腐败的抑制作用51、高温对微生物的杀灭作用（1）微生物的耐热性细菌种类最低生长温度/℃最适生长温度/℃最高生长温度/℃嗜热菌嗜温菌低温菌嗜冷菌30~455~15－5~5－10～－550~7030~4525~3012～1570~9045~5530~3515～25一、温度与微生物的关系6第二章食品变质腐败的抑制（2）微生物高温死亡的原因加热使微生物细胞内蛋白质凝固而死亡;加热对微生物有致毒作用;加热使微生物体内脂类物质的性质发生变化。

7第二章食品变质腐败的抑制pH水分活度脂肪盐糖蛋白质植物杀菌素菌株和菌种初始活菌数生理状态培养温度温度时间微生物本身的特性食品成分热处理条件（3）影响微生物耐热性的因素8第二章食品变质腐败的抑制菌株和菌种：各种微生物的耐热性各有不同。芽孢菌>非芽孢菌、霉菌、酵母菌芽孢菌的芽孢>芽孢菌的营养细胞嗜热菌芽孢>厌氧菌芽孢>需氧菌芽孢初始活菌数：初始活菌数越多，全部杀灭所需的时间就越长生理状态与培养温度

稳定生长期的营养细胞>对数生长期的营养细胞成熟的芽孢>未成熟的芽孢较高温度下培养的微生物耐热性较强A、微生物本身的特性9第二章食品变质腐败的抑制B、热处理条件温度、时间微生物的致死时间随杀菌温度的提高而成指数关系缩短。温度↑蛋白质凝固速度↑微生物的耐热性↓10第二章食品变质腐败的抑制表热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响温度（℃）100105110115120125130135平酸菌芽孢全部死亡所需时间（分）1200600196701973111第二章食品变质腐败的抑制C、食品成分的因素酸度：pH值偏离中性的程度越大，耐热性越低高酸性3.7酸性中酸性

低酸性4.55.0pH3.7高酸性酸性5.0中酸性

低酸性低酸性酸性4.6pH值对杀菌效果的影响12第二章食品变质腐败的抑制酸度pH值食品种类常见腐败菌杀菌要求低酸性>5.0虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆嗜热菌、嗜温厌氧菌、嗜温兼性厌氧菌高温杀菌105~121℃中酸性4.6~5.0蔬菜肉类混合制品、汤类、面条、无花果酸性3.7~4.6荔枝、龙眼、樱桃、苹果、枇杷、草莓、番茄酱、各类果汁非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌沸水或100℃以下介质中杀菌高酸性<3.7菠萝、杏、葡萄、柠檬、果酱、果冻、酸泡菜、柠檬汁等酵母、霉菌食品的酸度对微生物耐热性的影响13第二章食品变质腐败的抑制C、食品成分的因素水分活度：细菌芽孢在低水分活度时有更高的耐热性。杀灭肉毒杆菌在干热条件下121℃需120min，湿热条件下121℃，4～10min即可。食品介质致死温度/℃奶油全乳脱脂乳乳清肉汤7369656361脂肪：脂肪含量高则细菌的耐热性会增强。加热时间为10min，埃希杆菌在不同介质中的热致死温度如右表所示。

14第二章食品变质腐败的抑制C、食品成分的因素盐类：低浓度食盐（<4%）对微生物有保护作用，而高浓度食盐（>8%）则对微生物的抵抗力有削弱作用，食盐的浓度高于14％时，一般细菌将无法生长。糖类：糖的浓度越高，越难以杀死食品中的微生物。注意：高浓度糖液对微生物有抑制作用。15第二章食品变质腐败的抑制C、食品成分的因素蛋白质：食品中蛋白质含量在5%左右时，对微生物有保护作用。植物杀菌素：有些植物的汁液以及它们分泌的挥发性物质对微生物有抑制或杀灭作用。如番茄、辣椒、大蒜、洋葱、芥末、花椒等。16第二章食品变质腐败的抑制（4）微生物的耐热性的表示方法不同的微生物对热的耐受能力不一样，但高温对微生物数量减少的影响存在一个相似的可预测的变化模型，这就是微生物的耐热特性曲线。并由此派生出相关的耐热特性参数。a.热力致死速率曲线

D值、TRT值b.热力致死时间曲线

TDT值、Z值、F值c.仿热力致死时间曲线17第二章食品变质腐败的抑制a.加热时间与微生物致死率的关系在某一热处理温度下，单位时间内，微生物被杀灭的比例是恒定的。式中：N—残存微生物的浓度（单位容积的数量）

τ—热处理时间k—反应速率常数对上式积分，某种微生物初始活菌数为a，残存数量为b，则：18第二章食品变质腐败的抑制a.加热时间与微生物致死率的关系

——热力致死速率曲线方程：τ＝D（lga－lgb）D值：

在一定的环境和热力致死温度条件下，杀灭某种微生物90%的菌数所需要的时间。τ(min)4D101100102103104105热力致死速率曲线DND2D3D19第二章食品变质腐败的抑制讨论：D值反映微生物的耐热性强弱；D值大小和细菌耐热性的强度成正比。D值与热处理温度、菌种及环境的性质有关；D值原始菌数无关；D值的计算：表达：DtD110=5：表示：在110℃条件下，杀灭90%的某种微生物需要5分钟。20第二章食品变质腐败的抑制例：110℃热处理时，原始菌数为1×104，热处理3分钟后残存的活菌数是1×102，求该菌D值。

即D110℃或D110=1.521第二章食品变质腐败的抑制部分食品中常见腐败菌的D值22第二章食品变质腐败的抑制时间属性，与初始菌数无关TRT值：热力指数递减时间TRT值(ThermalReductionTime)：在任何特定热力致死T下下，使微生物的数量减少到10-n时所需要的时间。

TRTn＝D（lg10n

－lg100）＝nDTRT6=10表示：在某一致死温度下，原始菌数减少到百万分之一，需要10分钟。菌数减少到10-n表示残存菌数出现的概率。23第二章食品变质腐败的抑制方程：

t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）105110115120101102100t（℃）τZ热力致死时间曲线(min)其中：τ和τ′分别代表t和t0温度下的TDT值。时间属性，与初始菌数有关。TDT值(ThermalDeathTime):

在某一恒定温度下，将食品中一定数量的某种微生物活菌全部杀死所采用的杀菌温度和时间组合。b.加热温度与微生物致死率的关系

——热力致死时间曲线24第二章食品变质腐败的抑制b.加热温度与微生物致死率的关系

——热力致死时间曲线性质Z值反映不同微生物对温度的敏感程度，Z值小对温度的敏感程度高不同的微生物有不同的Z值，同一种微生物只有在相同的环境条件下才有相同的Z值；Z值：热力致死时间降低一个对数循环，致死温度升高的度数。t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）t（℃）105110115120101102100τZ热力致死时间曲线(min)用Z值可以估算任意温度下的致死时间。方程t0,τt,τ′25第二章食品变质腐败的抑制b.加热温度与微生物致死率的关系

——热力致死时间曲线TDT曲线与环境条件有关，与微生物数量有关，与微生物的种类有关。TDT曲线可用以比较不同的温度-时间组合的杀菌强度。例：在121℃条件下，用1min恰好将某食品中的某种菌全部杀灭；现改用110℃、10min处理，问能否达到原定的杀菌目标？设Z=10℃，由

τ＝τ’·10（t0－t）/Z

得τ=10×10(110-121)/10=0.79min＜1min

说明未能全部杀灭细菌。110℃下的杀菌时间？26第二章食品变质腐败的抑制b.加热温度与微生物致死率的关系

——热力致死时间曲线由t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）当t0＝121℃（取标准温度时）F值是TDT值,也称杀菌效率值。t（℃）105110115120101102100τZ热力致死时间曲线(min)27第二章食品变质腐败的抑制关于F值的讨论表达：，当t0=121℃，Z=10时，可直接以F0表示。F值：在一定的标准致死温度条件下，杀灭一定浓度的某种微生物所需要的加热时间。当Z值相同时，F值越大者耐热性越强。F值表示杀菌强度，随微生物和食品的种类不同而异，一般必须通过试验测定。对于低酸性食品，一般取

t0=121℃，Z=10℃对于酸性食品，一般取

t0=100℃，Z=8℃28第二章食品变质腐败的抑制c.D值、Z值和F值三者之间的关系

——仿热力致死时间曲线由于TDT值与初始活菌数有关，应用起来不方便，以D值取代TDT值，得到以下方程：t1－t2＝Z（lgD2－lgD1）102101105110115120t（℃）100DZ仿热力致死时间曲线(min)29第二章食品变质腐败的抑制

D与Z的关系：

lg（D2/D1）＝（t1-t2）/Z（1）

F与Z的关系：

F＝τ·10（t-121）/Z（2）

F.D.Z之间的关系：当n→∞时，TRTn→τ，τ≈n·D，则：

F＝n·D·10（t-121）/Z（3）c.D值、Z值和F值三者之间的关系

——仿热力致死时间曲线30第二章食品变质腐败的抑制小结：

微生物耐热特性的表示方法热力致死速率曲线

τ＝D（lgN0－lgN）热力致死时间曲线

t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）

τ＝F·10（121－t）/Z仿热力致死时间曲线

t1－t2＝Z（lgD2－lgD1）TRTn=nDD值TDT值Z值F值TRT值31第二章食品变质腐败的抑制2、低温对微生物的抑制作用（1）低温和微生物的关系嗜冷菌嗜温菌嗜热菌都有一定的正常生长繁殖的温度范围。当T最低

＜T＜T最适时，微生物活力下降；当T＝T最低时，新陈代谢减弱，呈休眠状态；当T＜T最低时，生命活动停止，出现死亡。

微生物的耐冷性球菌类>G－杆菌；酵母菌、霉菌>细菌32第二章食品变质腐败的抑制（2）微生物低温损伤的原因温度下降酶的活性减弱；破坏了各种生化反应的协调一致性；冰晶体改变了细胞内外的性状；原生质体浓度增加，粘度增加，影响新陈代谢冰晶体对微生物细胞的机械损伤。微生物活力下降或死亡33第二章食品变质腐败的抑制（3）影响微生物低温损伤的因素a.温度b.降温速度c.水分存在的状态d.过冷状态e.外部条件f.贮藏期g.交替冻结和解冻34第二章食品变质腐败的抑制产毒菌腐败菌1-生长迅速区段2-某些菌缓慢生长区段3-停止生长区段4-缓慢死亡，但很少全死区段食品缓慢腐败区注意：低温不是有效的杀菌措施。a.温度温度越低，微生物的活动能力也越低。35第二章食品变质腐败的抑制b.降温速度冻结前，降温越迅速，微生物的死亡率越高；冻结点以下，缓冻将导致剩余微生物的大量死亡，而速冻对微生物的致死效果较差。c.水分存在的状态结合水分含量高，微生物在低温下的稳定性相应提高；为什么？36第二章食品变质腐败的抑制d.过冷状态急速冷却时，水分有可能迅速转为过冷状态而避免结晶。e.外部条件高水分、低pH值、紫外线等可促进微生物低温损伤，糖、盐、蛋白质等介质对微生物有保护作用。时间/d活菌数/%-8℃时神灵杆菌细胞的死亡情况

1—过冷介质2—冰冻介质37第二章食品变质腐败的抑制f.贮藏期微生物的数量随低温贮藏期的延长而减少。g.交替冻结和解冻可加速微生物的损伤或死亡。38第二章食品变质腐败的抑制二、温度与酶的关系1、高温对酶的钝化作用及酶的热变性⑴最适温度随着温度的升高，酶催化反应加速；同时，温度的升高，酶受热变性而失活，导致反应速度减慢。综合两个方面的结果,得到最适温度区。大多数酶在30~50℃范围内显示最大活性。温度－酶活力曲线39第二章食品变质腐败的抑制⑵酶的热稳定性可以用酶的热失活曲线及相应的D值、Z值、F值来描述酶的耐热性。过氧化物酶的热失活时间曲线1.过氧化物酶2.细菌芽孢Z酶>Z菌40第二章食品变质腐败的抑制讨论高温对酶活的损害程度低于细菌芽孢。采用高温短时杀菌时，酶的钝化将成为首要的问题。酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标。（如：乳碱性磷酸酶、植物过氧化物酶）过氧化物酶的热失活时间曲线1.过氧化物酶2.细菌芽孢41第二章食品变质腐败的抑制⑶影响酶热稳定性的因素a.酶的种类酶的分子愈大和结构愈复杂，它对高温就愈敏感。b.温度在一定范围内，温度↑，酶反应的速率也随之↑。温度对酶稳定性的影响温度对酶催化反应速度的影响lgkT-1／K-142第二章食品变质腐败的抑制酶的热失活反应甜玉米中的过氧化物酶在88℃下的失活曲线残余活力（对数值）加热时间/sCA段代表酶的热不稳定部分的失活BD段代表酶的热稳定部分的失活43第二章食品变质腐败的抑制⑶影响酶热稳定性的因素c.加热速率加热速率愈快，热处理后酶活力再生的愈多。d.pH值大多数酶的最适pH值在4.5～8范围内，超出这一范围，酶的热稳定性降低。食品pH值Z值失活条件茄子5.0311.8117.2℃，加热6s樱桃3.466.877.2℃，加热6s不同来源的氧化酶的耐热性44第二章食品变质腐败的抑制⑶影响酶热稳定性的因素e.水分含量食品水分含量愈低，其中的酶对热的耐性愈高。f.食品成分蛋白质、脂肪、碳水化合物等都可能会影响酶的耐热性。45第二章食品变质腐败的抑制2、低温对酶活性的抑制作用在一定范围内，酶活性随温度的下降而降低酶作用的效果因原料而异；食品中酶活性的温度系数大约为2~3。注意：低温可抑制酶的活性，但不能使其钝化；酶的浓度效果可能导致催化反应速度加快。解冻时,酶活可能会骤然增强。温度/℃反应速度温度对酶活性的影响46第二章食品变质腐败的抑制三、温度与其他变质因素的关系低温对反应速度的影响温度降低，反应物质分子的碰撞速度减缓，反应速度受到抑制。低温对呼吸作用的影响温度降低，果蔬呼吸作用减弱，可延长保藏期。低温下的水分蒸发作用温度越低，果蔬的蒸腾量越小。温度系数越高，低温保藏的效果就越显著。浓度效果与温度效果呈负相关；对某些食品会产生低温冷害。1、低温对变质因素的抑制作用47第二章食品变质腐败的抑制2、高温对食品品质的影响风味变化脂肪氧化、美拉德反应营养素变化氨基酸损失、维生素（VC、VB1、VD、泛酸）的损失。其他变化蛋白质变性、淀粉糊化、蔬菜和水果软化。破坏食品中的嫌忌成分，如禽类蛋白中的抗生物素蛋白、豆科植物中的胰蛋白酶抑制素。48第二章食品变质腐败的抑制第二节水分活度对食品变质腐败的抑制作用食品中的水分微生物生长繁殖只能利用游离水生化反应需要的是游离水一般脱水方法能除去的基本上是游离水结合水游离水物理化学结合水化学结合水表面湿润水毛细管水49第二章食品变质腐败的抑制1、水分活度（Aw）食品在密闭容器内测得的蒸汽压(p)与同温下测得的纯水蒸汽压(p0)之比。描述为：Aw在数值上等于食品所处环境的平衡相对湿度。一、有关水分活度的基本概念Aw值随T的升高成正比例升高，含水量越低，温度对Aw的影响越大。50第二章食品变质腐败的抑制2、水分吸湿等温线在恒定温度下，食品水分含量与其水分活度之间的关系。Ⅰ区：结合水（0～0.25）；Ⅱ区：多层水（0.25～0.8）A－单分子层结合水，

B－多分子层结合水；Ⅲ区：游离态水（0.8～0.99）

。不同食品在相同AW值下，可能有不同的含水量。ⅢAB水分含量（g水/g干物质）AW0.20.50.81.00

水分吸附等温线51第二章食品变质腐败的抑制部分食品的水分活度值

Aw食品＞0.98鲜肉、鲜鱼、鲜奶、鲜奶油、新鲜果蔬、果汁0.98～0.93蒸煮肠类、蒸煮火腿、部分加工奶酪、浓缩奶、面包0.93～0.85干香肠、发酵香肠、牛肉干、生腌火腿、切达干酪、甜炼乳0.85～0.60甜点、干果、果酱、果冻、咸鱼、某些干酪＜0.60方便面、糖果和巧克力制品、饼干、休闲食品、干制蔬菜52第二章食品变质腐败的抑制二、水分活度与微生物的关系微生物类群最低Aw范围微生物种类最低Aw值大多数细菌大多数酵母菌大多数霉菌0.99∼0.900.94∼0.880.94∼0.73嗜盐性细菌嗜干霉菌耐高渗酵母0.750.650.60霉菌是导致干制品变质的常见菌。53第二章食品变质腐败的抑制

54第二章食品变质腐败的抑制1、微生物生长与水分活度水分活度与微生物增殖率的关系1.30℃金黄色葡萄球菌2.30℃纽波特沙门氏菌3.30℃梅氏弧菌微生物的生长发育在不同水分活度下存在明显差异。55第二章食品变质腐败的抑制2、微生物的耐热性与水分活度实验结果表明：降低水分活度，可以抑制微生物的生长繁殖，同时也使微生物的耐热性增加（AW为0.2～0.4之间最高)。注意：干制过程虽是加热过程，但是它并不能代替杀菌。脱水食品并非无菌。水分活度细菌芽孢在110℃的D值与水分活度的关系1.肉毒梭菌E型2.嗜热脂肪芽孢杆菌lgD/min营养成分、pH、O2分压、CO2浓度、T和抑制物等环境因素愈不利于生长，微生物生长的最低AW值愈高。56第二章食品变质腐败的抑制3、细菌芽孢及其毒素与水分活度致病性微生物，通常产毒素Aw高于生长Aw；产毒菌的产毒量一般随水分活度的降低而减少。只有水分活性下降到0.75，任何致病菌都无法生长及产毒素，食品的腐败变质才得以显著减慢，甚至能在较长时间内不发生变质。食品中的产毒菌在干制前如果没有产生毒素，干制后也不会产毒；如果在干制前已经产毒，干制过程将很难破坏这些毒素。57第二章食品变质腐败的抑制三、水分活度与酶的关系酶反应速率随水分活性增加而增加面粉水分从8.8%增加到15.1%时，脂肪酶活力提高到5倍。对脂肪酶活力的抑制，水分活性应控制在0.17～0.20。一般来说只有干制品水分降低到1%以下时，酶的活性才会完全消失。控制干制品中酶的活动，有效的办法是干燥前对物料进行湿热或化学钝化处理，使物料中的酶失去活性。58第二章食品变质腐败的抑制水分活度对磨碎大麦芽和2％卵磷脂混合物中卵磷脂的酶催化水解速率的影响

注意：干制食品中的酶并没有完全失活，仅靠减小AW值来抑制酶对干制品品质的影响并不十分有效。59第二章食品变质腐败的抑制酶的热稳定性与水分活度实验表明：酶在较高水分活度的环境中更容易发生热失活。脂酶在不同温度下的热失活与水分之关系温度/℃游离油酸/mg1.水分23%2.水分17%3.水分10%60第二章食品变质腐败的抑制四、水分活度与其他变质因素的关系水分活度与氧化作用的关系水分活度低于单分子层水分时，脂质极易遭受氧化酸败；水分活度增加到0.30~0.50时，脂肪自动氧化速率减小；水分活度大于0.75时，脂肪氧化速度逐渐加快。61第二章食品变质腐败的抑制水分活度与非酶褐变（Maillard反应）的关系

Aw<0.6或Aw>0.9时，反应速度减小；

0.6<Aw<0.9时，反应速度存在峰值；

Aw=0或Aw=1时，非酶褐变停止。非酶褐变速度与水分活度的关系62第二章食品变质腐败的抑制降低水分活度可以延缓维生素的降解淀粉的老化蛋白质的变性色素的分解芳香物质的变化63第二章食品变质腐败的抑制小结水分活度与微生物AW↓→水溶液浓度↑→

渗透压↑→细胞质壁分离；水分活度与酶的活性AW↓→

底物难以移动到酶的活动中心→

酶活性↓水分活度与其他变质因素AW↓→

游离水↓→

化学反应速度↓延缓生化反应速度。抑制微生物的生长发育。控制酶促反应。降低水分活度的方法:去除水分(干制)

提高渗透压（腌制、糖制、浓缩等）

控制水分状态（速冻）64第二章食品变质腐败的抑制第三节pH对食品变质腐败的抑制作用一、pH与微生物的关系微生物细胞膜带有一定的电荷，环境的H＋浓度改变可导致细胞膜上电荷性质的改变，从而影响其新陈代谢的正常进行。当pH偏离中性范围，微生物酶系统的催化能力减弱或消失。强酸强碱均可引起微生物的蛋白质和核酸水解。适宜的pH值微生物迅速生长繁殖偏离生长的pH值生长繁殖受到抑制65第二章食品变质腐败的抑制pH对食品变质腐败的抑制作用大多数细菌（尤其是病原菌）易在中性或微碱性环境中生长繁殖；霉菌、酵母菌一般能在酸性环境中生长繁殖。微生物生长发育程度与pH的关系66第二章食品变质腐败的抑制部分食品的典型pH值pH范围食品

pHpH范围食品pH低酸pH7.0-5.5鲜奶红肉火腿蔬菜罐头禽肉鱼类虾类黄油马铃薯大米面包6.3-6.55.4-6.25.9-6.15.4-6.45.6-6.46.6-6.86.8-7.06.1-6.45.6-6.26.0-6.75.3-5.8中酸pH5.5-4.5发酵蔬菜乡村奶酪香蕉青豆3.9-5.14.54.5-5.24.6-5.5酸pH4.5-3.7蛋黄酱蕃茄3.0-4.14.0高酸pH<3.7泡菜罐头柠檬类水果苹果3.5-3.93.0-3.52.9-3.367第二章食品变质腐败的抑制二、pH与酶的关系在某一狭窄的pH范围内，酶表现出最大活性。——酶的最适pH值酶在等电点附近的pH条件下热稳定性最高。pH－酶活力曲线pH酶活力→完全稳定区8911127654310可逆失活区立即失活区01246最适pH68第二章食品变质腐败的抑制第四节电离辐射对食品变质腐败的抑制作用一、基本概念辐射指能量传递的一种方式。辐射类型低频辐射线（ν<1015Hz

）高频辐射线激发辐射（ν：1015～1018Hz）电离辐射（ν>1018Hz）69第二章食品变质腐败的抑制电磁波ElectromagneticWave

辐射是以电磁波的形式向外放散的。

70第二章食品变质腐败的抑制原子弹磁场基地电台71第二章食品变质腐败的抑制二、放射性同位素与辐射一个原子具有一个带正电荷的原子核，核外围有电子云。原子核内有质子和中子,也就是其质量的组成部分。质子带正电荷,中子不带电荷.核的直径约为10-12cm,是整个原子质量的只要所在地。整个原子(包括运转的电子)的直径约为10-8cm。72第二章食品变质腐败的抑制放射性同位素原子中质子数相同而中子数不同的元素叫同位素原子核不稳定的同位素叫放射性同位素放射性衰变每个放射性同位素放出射线后就转变成另一个原子核，自发地从不稳定的元素变成稳定同位素的转变过程n：中子；p：质子；e：电子；ν：反中微子；Q：能量大多数同位素放射出的射线有：α、β、γ、x射线。73第二章食品变质腐败的抑制核辐射

α-射线：是从原子核中射出带正电的高速粒子流(带正电荷原子核)；相对质量较大，电离能力大，穿透能力小。

β-射线：是从原子核中射出的高速电子流(或正电子流)；电子质量小，速度大，带电量为α-射线的一半，电离能力小，穿透能力比α-射线大。γ-射线：波长非常短(1～0.001nm)的电磁波束(或称光子流)，发源于原子核本身。电离能力比α、β-射线小，穿透能力大。X-射线：指原子核外电子所放出的能量。电离能力小，穿透能力很强。都具有使被辐射物质的原子或分子发生电离作用的能力和不同穿透程度的能力。74第二章食品变质腐败的抑制半衰期是放射性同位素原子核数因衰变而减少到原来一半所经历的时间。用作食品辐射加工的辐射源60Co的半衰期为5.27年，137Cs为30年。75第二章食品变质腐败的抑制钴和铯衰变图60Co经β-衰变后放出两个能量不同的γ-光子最后变为60Ni；137Cs经β-衰变后放出γ-光子最后变为137Ba76第二章食品变质腐败的抑制制备方法：将自然界中存在的稳定同位素59Co金属制成棒形、长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置于反应堆活性区，经中子一定时间照射，少量59Co原子吸收一个中子后即生成60Co辐射源。目前在商业上采用60Co作为γ-射线源。77第二章食品变质腐败的抑制常见放射性同位素的半衰期78第二章食品变质腐败的抑制辐射的计量单位放射线能量单位电子伏特eV：相当于１个电子在真空中通过电位差为１伏特的电场被加速所获得的动能。放射性强度：衡量放射性强弱程度贝克Bq：即每秒中有一个原子核衰变为1贝克。辐照量：描述电磁辐射在空气中的电离能力SI单位：库仑·kg

–1

、伦琴（R

)吸收剂量：表示单位质量被辐照物质吸收的辐射能量SI单位：戈瑞（Gy

)、拉德（rad

)79第二章食品变质腐败的抑制三、电离辐射与微生物的关系1、电离辐射的杀菌作用辐射对微生物的直接作用过程微生物被照射分子的离子化DNA损伤代谢异常细胞组织死亡辐射对微生物的间接作用过程被激活的水分子或电离的游离基与微生物体内的活性物质相互作用，而使细胞生理机能受到影响。80第二章食品变质腐败的抑制微生物的抗辐射能力可以用Dm值表示。即：使活菌数减少90％所需的辐射剂量。辐照下肉毒杆菌的致死曲线81第二章食品变质腐败的抑制2、影响辐射杀菌的因素a.微生物的种类与菌龄不同的微生物对辐射的敏感性差异很大。（与微生物的耐热性相似，但也有例外。）缓慢生长期的抗辐射能力最强，对数生长期的抗辐射能力最弱。b.最初污染菌数污染菌数越多，辐射杀菌效果越差。一般来说G->G+>霉菌>酵母(敏感度)82第二章食品变质腐败的抑制c.介质的组成富含蛋白质的介质能增强微生物的抗辐射性；在含水量高的介质中，微生物对辐射更敏感。d.氧气氧的存在增强了杀菌效果，也增加了氧化作用，应加以综合考虑。e.食品的物理状态在冻结状态下，微生物抗辐射能力增强。83第二章食品变质腐败的抑制四、电离辐射与酶的关系辐射破坏了蛋白质的构象，可导致酶丧失活性。酶的耐辐射性酶活性降低90％的辐射剂量值的变化称为酶分解单位用DE表示。酶存在的环境对辐照效应有保护作用。使酶完全失活的剂量可能产生不安全因素。酶的辐射失活曲线84第二章食品变质腐败的抑制影响酶的抗辐射性的因素：酶的种类、浓度与纯度、水分活度、温度、pH、氧气等。影响因素变化酶的辐射敏感性水分活度温度氧气酶的浓度酶的纯度环境条件越复杂，酶的辐射敏感性越差。85第二章食品变质腐败的抑制五、电离辐射与其他变质因素的关系1、电离辐射的化学效应直接作用（初级辐射）辐射作用主要是由射线与基质直接碰撞，使之形成离子、激发态分子或分子碎片。间接作用（次级辐射）初级辐射的产物相互作用，生成与原始物质不同的化合物。

与辐射剂量有关与温度等条件有关86第二章食品变质腐败的抑制2、约束间接作用的途径在冻结状态下辐射阻止游离基的扩散和移动；在真空中或惰性气体环境中辐射将氧从系统中除去；添加游离基的接受体消耗游离基。注意：约束间接作用的同时，对微生物和酶活也起到保护作用。87第二章食品变质腐败的抑制第五节其他因素对食品变质腐败的抑制作用一、高压以100～1000Mpa的高压作用于食品：微生物的生理活动遭到破坏，甚至发生不可逆变化而致死。蛋白质变性，酶的内部分子结构和活性部位上的构象均发生变化，导致酶的失活。88第二章食品变质腐败的抑制大多数微生物能在20—30MPa下生长，超过60MPa时大多数微生物的生长繁殖受到抑制。89第二章食品变质腐败的抑制高压对微生物的影响：细胞膜破坏，通透性增加细胞壁发生机械断裂而松弛是微生物和芽孢失活高压对酶促反应的影响：超过300MPa的压力引起蛋白质的不可逆变性酶的内部分子结构发生变化活性部位上的构象发生变化高压对生化反应的影响：使反应物体积减小，促进化学反应导致蛋白质基团去质子话、破坏离子键和疏水键，影响疏水的交互反应，亲水力下降、共价键破坏等90第二章食品变质腐败的抑制二、渗透压纯水盐水半透膜（a）渗透纯水盐水h渗透压（b）渗透平衡溶液浓度越高，渗透压越大。91第二章食品变质腐败的抑制渗透压与微生物的关系等渗溶液：Ｃ外＝Ｃ内；Ｐ外＝Ｐ内，微生物生长最适宜的环境，如0.9%的盐浓度低渗溶液：Ｃ外＜Ｃ内；Ｐ外＜Ｐ内，微生物细胞吸水发生膨胀高渗溶液：Ｃ外＞Ｃ内；Ｐ外＞Ｐ内，细胞原生质脱水紧缩，导致细胞质壁分离92第二章食品变质腐败的抑制盐浓度0.9%1-3%>10%20-25%正常生长大多数微生物生长受到暂时性抑制大多数微生物生长停止差不多所有微生物生长停止93第二章食品变质腐败的抑制糖浓度0.9%1-10%>50%65-85%促进生长促进某些微生物的生长酵母菌生长受到抑制多数霉菌和细菌生长受到抑制94第二章食品变质腐败的抑制渗透保藏原理食品在腌制过程中，不论盐或糖或其它酸味剂等原辅料，总是形成溶液后，扩散渗透进入食品组织内，从而降低食品组织内的水分活度，提高它们的渗透压，，正是这种渗透压的影响，抑制了微生物的活动和生长，从而起到防止食品腐败变质的目的。95第二章食品变质腐败的抑制三、烟熏食品的烟熏是在腌制的基础上，利用木材不完全燃烧时产生的烟气熏制食品的方法。熏烟的主要化学成分：其中：酚、醛、有机酸、醇、羰基化合物、烃等。酚、醛、有机酸类化合物具有较强的杀菌作用。96第二章食品变质腐败的抑制四、气体成分正常情况下的空气成分：调节气体成分：（如降低O2和增加CO2浓度）降低呼吸强度，延缓果蔬的后熟；减少营养成分的损失；减轻果蔬的生理病害；抑制好氧菌的生长繁殖；防止老鼠和昆虫的危害。氮78.08%、氧20.96%、二氧化碳0.03%、其他气体1％在低氧（2-5%）条件下，不但氧化反应的速度减慢，而且需氧微生物的生长繁殖受到抑制，有利于食品的保藏97第二章食品变质腐败的抑制五、发酵利用益生菌的乳酸发酵、酒精发酵、醋酸发酵作用；发酵产物可降低pH值，抑制有害微生物生长。利用发酵保藏食品，其代谢物的积累需达到一定程度，如乳酸需0.7%以上，醋酸1-2%，乙醇10%以上。发酵还提供了花色品种繁多的食品，如酿酒、制酱、腌酸菜、面包发酵、豆腐乳、酱油、食醋等。98第二章食品变质腐败的抑制六、包装与环境隔绝，防止生物学因素引起的食品变质隔绝氧气，遮蔽光线，防止化学因素引起的食品变质隔湿性包装，防止物理因素引起的食品变质防止机械损伤、防伪防盗等99第二章食品变质腐败的抑制打破内平衡七、栅栏技术1976年由德国Kulmbach肉类研究中心的Rober和Leistner提出的栅栏因子理论。腐败菌和病原菌栅栏因子栅栏因子栅栏因子保持食品品质抑制腐败与产毒100第二章食品变质腐败的抑制1、栅栏技术的概念：通过联合控制多种阻碍微生物生长的因素，以减少食品腐败，保证食品卫生与安全性的技术措施。2、栅栏因子能扰乱微生物内平衡机制的加工技术；常用的栅