食品保藏第五六七

第五章食品辐射保藏概述辐射加工：是利用电离辐射（主要钴-60γ射线和电子加速器产生的电子束）与物质相互作用的物理、化学和生物效应，对物质或材料进行加工处理的过程。食品辐射保藏：是利用原子能射线的辐射能对簇新肉类、水产、蛋及其制品，粮食、水果、蔬菜、调味料、饮料及其它加工产品进行杀菌、杀虫，抑制发芽，延迟后熟等处理。1食品辐射保藏优点：最大限度削减食品损失，使它在确定期限不发芽、不腐败变质、不发生品质和风味的变更辐射加工是种高效加工手段穿透性强可常温下进行节能无残毒易限制目前辐射加工技术已渗透于多行业2辐射保藏与其他方法比较的优点：与化学药物保藏比较，无化学物质残留与热处理保藏比较，能较好保持食品原有簇新状态与冷冻保藏相比，节约能源辐射是种较好的保藏食品的物理方法不足：不完全适用全部食品，有选择性3

国内外发展简况

辐射技术加工食品在20世纪40年头起先，50年头美国等加强探讨，70年头证明辐照食品的卫生平安性，80年头各国建立规程、法规、标准1980年FAO/IAEA/WHO辐照食品平安联合专家委员会结论：辐照食品总平均剂量1000krad以下不须要做毒理学试验，无特殊养分和微生物学问题1984年，代表130多个国家食品法典委员会（CAC）向成员国建议辐照食品CAC标准及设施举荐规程迄今，40多国家批准100多种辐照食品。辐照技术大规模商业化应用于20世纪90年头。辐照技术已成熟，但公众接受性、各食品的标准、法规及检验、辐照设施等问题，辐照食品未被广泛接受。4从健康环境和平安角度，溴甲烷、二溴已烷和环氧乙烷越来越被禁用，食品辐照可取代化学熏蒸。1997年蒙特利尔公约会议确定发达国家在2005年前、发展中国家在2015年前要彻底禁用溴甲烷，这使食品辐照的替代作用更突出。食源性疾病近年在美国、日本等地多有发生，沙门氏菌、弯曲菌、大肠杆菌、单核细胞李斯特菌、弧菌等所致疾病与辐照食品近年发展亲密相关。如1997年美国2500万磅牛肉受大肠杆菌O157：H7的污染，9万人致病，25人死亡，导致美国历史上最大一次冻汉堡包的回收（约1万吨）。此事干脆导致了1997年12月美国FDA批准了红肉辐照。5我国辐射加工食品产业化发展很快1984-1994年共批准18种辐照食品1996年又正式颁布“辐照食品卫生管理方法”1997年公布“辐照食品类别卫生标准”，激励对进口食物、食品原料及国内6大类食品进行辐照处理6其次节辐射基本原理一、辐射类型辐射是能量传递的一种方式在电磁波谱中，依据能量相应的大小可将电磁波分成无线电波、微波、红外、可见、紫外线、X射线和γ射线。7

γ频率

λ波长λγ=Cγ=C/λ低频辐射区γ<1015Hz高频辐射线γ>1018HzE能量无线电波微波红外可见紫外X射线和γ射线105Hz10101015101810203km3cm3μm3nm0.3nm4×10-10ev4×10-54×10-34

4×1024k4M8低频辐射线（非电离辐射）：波长较长、能量小（频率低），仅能使物质分子产生转动或振动而产生热，也可起到加热杀菌作用。高频辐射线（电离辐射）：频率较高、能量大，如X-，γ-射线，可使物质的原子受到激发或电离，因而可起到杀菌作用（冷杀菌）。9二、α-、β-、γ-、X-射线1.放射性同位素当原子序数在84以上，原子核是不稳定的，能以确定的速率放出射线，由这种原子组成的元素称为放射性同位素。自然界中有自然的不稳定同位素，但还有一些不稳定同位素是运用原子反应堆及粒子加速器等人工制造的。10（1）α-射线：当同位素中，（中子：质子）n：p+>1.5:1,从原子核中放射出带2p+和2n的带正电高速粒子流（氦核）——称为α-射线。（2）β-射线：当核内中子数和质子数不等时，若某一中子释放出能量转变成质子（n>p+)n→p++β-(带负电的高速电子)；若核内p+>n时(这种状况一般指在加速器中)，p++1.02Mev→n+β+（带正电荷的高速电子）β--和β+-粒子是带正电荷和负电荷的高速电子11（3）X-射线若核内质子从外层电子云中的K层捕获电子，转变成中子，p++e-→n当K层（低能态）电子被捕获后剩下一空穴，高能态（外层）电子会捕获进去，释放出能量—X-射线。所以，X-射线指原子核外电子所放出的能量。（4）γ-射线当原子核在放射了α-和β-射线或k-捕获后，核的能级处于激发态（高能态），当这种激发态回到基态时，原子就发出光子流——γ-射线（即不带电荷粒子流）。以上这些射线都具有使被辐射物质的原子或分子发生电离作用的实力和不同穿透程度的实力。12α-射线：相对质量较大，电离实力大，穿透实力小β-射线：为α-射线质量的几千分之一，点电量为其一半，穿透实力比α-射线大。γ-射线：电离实力比α-、β-射线小，穿透实力比二者大。X-射线：电离实力小，穿透实力强。132.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，从不稳定的元素变成稳定同位素，原子核转变过程称为放射性衰变。若放射性强度因衰变而降低到原来的一半所须要的时间称为半衰期。14三、辐射用单位

15四、辐射源人工放射性同位素,如60Co电子加速器16第三节食品辐射技术的化学与生物学效应一、辐射化学效应电离辐射使食品产生各种粒子、离子和质子的基本过程有两个：初级辐射:使物质形成离子、激发态分子或分子碎片。次级辐射:使初级辐射的产物相互作用，生成与原始物质不同的化合物。初级辐射一般无特殊条件，而次级辐射与温度等其它条件有关。17氧气：经辐射能导致臭氧的形成氮气和氧气混合后经辐射能形成氮的氧化物，溶于水可成硝酸等化合物水：对辐射敏感，水分子首先被激活，然后由活化的水分子和食品中的其他成分发生反应在稀溶液或含水食品中，大多因水的辐射而产生间接效应，进行氧化还原反应氨基酸与蛋白质：干燥状态氨基酸：主要反应是脱氨基作用而产生氨水溶液时：可能形成有胺类、CO2、脂类及其它酸类蛋白质：吸取能量最初破坏了键而形成氨基酸蛋白质有变性现象蛋白质的溶解度，溶液粘度，蛋白质的电泳性及吸取光谱等都有变更18酶：对辐射反应与蛋白质相像，有变性作用纯酶稀溶液对辐射很敏感，增加浓度必需增加辐射剂量才能产生同样的钝化效果酶对辐射敏感性因其它物质的伴生存在而减弱受外界条件变更的影响，如提高温度，增加酶稀释液的敏感性酶会因-SH基团的存在而增加它对辐射的敏感性介质pH值及含氧量对有些酶起很大作用，如辐射干燥胰蛋白酶，有氧状态极易钝化并可能有过氧化物形成在困难食品体系中酶简洁被爱护，钝化时就需增大辐射剂量19糖类稀释的单糖溶液也有初级和次级的辐射效应氧化作用和裂解反应的产物主要视单糖的性质，如葡萄糖辐射后产生葡萄糖醛酸，葡萄糖酸，葡萄糖二酸，乙二醛，甲醛和二羟丙酮低聚糖可成为单糖，最终产物与单糖辐射相同多聚糖的辐射如淀粉、纤维素可被降解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等植物组织中果胶质也有解聚现象动物组织中糖原也会因辐射而断裂成小分子20脂类辐射主要作用是脂肪酸长链中c-c键外断裂产生正烷类由于次级反应可生成正烯类在有氧存在时，由于烷自由基的反应而形成过氧化物及氢过氧化物此反应与常规脂类的自动氧化过程相像，最终导致产生醛、酮21维生素维生素是食品中重要的微量养分物质，很多保藏食品的加工过程中造成维生素损失纯维生素溶液对辐射很敏感，若在食品中因与其它物质复合存在，敏感性降低水溶性维生素中以维生素C的辐射敏感性最强，可以与水辐射分解出的自由基发生反应在冷冻状态下可爱护维生素C，是因水分子的自由基流淌性较小其它水溶性维生素B1、B2、泛酸，B6，叶酸对辐射较敏感，B5不敏感脂溶性维生素对辐射敏感，尤其维生素E、K更敏感22二、食品辐射的生物学效应生物学效应指辐射对生物体如微生物、病毒、昆虫、寄生虫、植物等的影响这些影响是由于生物体内的化学变更造成的。对某些物质的辐射效应可分干脆和间接的有机体含水分而产生间接效应是辐射反应重要部分，在干燥和冷冻组织中很少有这种间接效应辐射不会产生特殊毒素，但某些机体组织中有时发觉带有毒性的不正常的代谢产物辐射对活体组织的损伤主要是有关代谢反应，视其机体组织受辐射损伤后的复原实力而异，还取决所用辐射总剂量的大小23（一）微生物1.辐射对微生物的作用（1）干脆效应：指微生物接受辐射后本身发生的反应，可使微生物死亡。细胞内蛋白质、DNA受损，即DNA分子碱基发生分解或氢键断裂等，因DNA分子本身受损伤而致使细胞死亡——干脆击中学说。B.细胞内膜受损，膜由蛋白质和磷脂组成，分子断裂造成细胞膜泄漏，酶释放出来，酶功能紊乱，干扰微生物代谢，使新陈代谢中断，使微生物死亡。24（2）间接效应来自被激活的水分子或电离的游离基当水分子被激活和电离后，成为游离基，起氧化还原作用，这些激活的水分别子就与微生物内的生理活性物质相互作用，而使细胞生理机能受到影响。252.微生物对辐射的敏感性为表示某微生物对辐射的敏感性，通常以每杀死90%微生物所须要的拉德数来表示，即残存微生物下降到原数的10%所需剂量，并用D10值表示：NDlg—=-—N0D10其中：N0表示最初的微生物数N表示运用D剂量后残留的微生物数D表示初期剂量D10表示微生物残存数减到原数的10%时的剂量26不同微生物的辐射敏感性微生物环境辐射D10(Krad)加热121℃肉毒杆菌A型磷酸缓冲液2416-12s罐装鸡肉311罐装咸肉189嗜热脂肪芽孢杆菌缓冲液10040-50min大肠杆菌肉汤10~20金黄色葡萄球菌干燥状态65肉汤1027微生物对辐射的敏感性一般来说G->G+>酵母>霉菌(敏感度)G-：革兰氏阴性菌G+：革兰氏阳性菌28（二）病毒通常运用高达3000Krad剂量才能抑制。运用剂量过高对簇新食品的质量有影响接受加热与辐射并用方法，可降低剂量达到使病毒活动抑制的目的29（三）昆虫辐射对昆虫的效应与其组成细胞的效应亲密相关对昆虫细胞，辐射敏感性与其生殖活性成正比，与其分化程度成反比。处幼虫期的昆虫对辐射较敏感，成虫细胞对射线的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死但成虫的性腺细胞对辐射敏感。因此，低剂量可造成绝育或引起遗传上紊乱。辐射对昆虫损伤作用：致死，“击倒”（貌似死亡，随后复原），寿命缩短、推迟换羽，不育、削减卵的孵化、延迟发育、削减进食量和抑制呼吸这些作用都是在确定剂量水平下发生的而在其它剂量下，甚至可能出现相反的效应，如延长寿命、增加产卵、增进卵的孵化和促进呼吸。30成年前的昆虫经辐射可产生不育；辐照过卵可发育成幼虫，不能发育成蛹；照射的蛹可发展为成虫，但成虫不育；用13-25Krad照射可使卵和幼虫有确定的发育实力，但能阻挡它们发育到成虫阶段；用40-100Krad剂量，能阻挡全部卵和幼虫、蛹发育到下一阶段；甲虫成虫不育须要13-25Krad，蛾须要45-100Krad才行；螨需用25-45Krad剂量才能达到不育，3000-5000Krad才能致死。31（四）寄生虫辐射可使寄生虫不育或死亡猪肉内旋毛虫，不育剂量，12Krad，死亡750Krad牛肉绦虫，致死300-500Krad32（五）植物水果：对有呼吸变换期的水果，其呼吸率达最小值时是辐射处理的关键时刻此时辐射能抑制其后熟期主要变更体内乙烯生产率而影响其生理活动。辐射能使化学成分发生变更，如维生素C的破坏、原果胶变成果胶质及果胶酸盐、纤维素及淀粉的降解、某些酸的破坏及色素变更等。33蔬菜辐射影响簇新蔬菜的代谢反应，效果与剂量有关。辐射变更蔬菜呼吸率，防止老化，改变更学成分。根菜类如土豆、洋葱等辐射后可抑制发芽，在光照下皮层也不发绿，但剂量过高，会腐烂。对蘑菇可防止开伞延迟后熟。34本节思索题1.辐射有哪些化学效应及生物学效应？2.辐射保藏食品的原理(从辐射效应对微生物、酶、病虫害、果蔬等影响角度回答)。35第四节辐射在食品保藏和加工中的应用及其卫生平安性一、辐射保藏的三种形式1.辐射阿氏灭菌所运用的辐射剂量可以使食品的微生物削减到零或有限个数，食品在任何条件下贮藏剂量：1~5Mrad2.辐射巴氏灭菌所运用的辐射剂量使在食品中检测不出特定的无芽孢的致病菌（如沙门氏菌）剂量：0.5~1Mrad3.辐射耐储杀菌这种辐射处理只降低其腐败菌数，并延长簇新食品的后熟期及保藏期。剂量：0.5Mrad以下36二、现有的一些商业化应用1.肉禽类高剂量处理能破坏抗辐射性强的肉毒梭状芽孢杆菌菌株，对低盐、无酸的肉类需用4.5Mrad产品必需密封包装，防止辐射后再受微生物污染为抑制酶的活性，在辐射处理前先加热至70℃效果最好高剂量辐射处理睬使产品产生异味，随肉类的品种不同而异，牛肉产生的异味最强低剂量处理只杀灭腐败微生物，保持短期运输中的产品质量，并可以延长其市售期372.水产品高剂量处理与肉同低剂量的目的是为了延长簇新品的贮藏期常用辐射与3℃左右冷藏结合的方法，在3℃左右可防止带芽孢的菌株产生毒素剂量：300Krad3、蛋类巴氏杀菌剂量，为了杀灭其中的沙门氏菌蛋白质受到辐射降解而使蛋液粘度降低蛋液及冰冻蛋液用β-及γ-射线，灭菌效果良好带壳鲜蛋可用β-射线，剂量1Mrad高剂量的辐射会使其带有H2S等异味384、果蔬制品目的：防止微生物腐败作用限制害虫感染及扩散延缓后熟期，防止老化水果：杀灭霉菌生命活动较短的如草莓用较小的剂量即可停止其生理作用耐储期较长的水果如柑桔要完全限制霉菌的危害，剂量30~50Krad过高达280Krad时，皮上会产生锈斑辐射水果抑虫是最有效的方法之一39延缓水果的后熟期香蕉等热带水果特别有效，绿色香蕉低于50Krad即可，木瓜200Krad，一般100~150Krad，Vc损失10%抑制发芽，延缓新陈代谢最明显的是土豆、洋葱、大蒜、萝卜，常温贮藏可延长一年以上土豆8Krad，洋葱4~Krad蘑菇延长开伞十几天5、谷物及其制品：限制虫害及其扩散昆虫：分为蛾、螨、甲虫马上致死：300~500Krad几天内死亡：100Krad不育：10~20Krad40霉菌剂量：200~400Krad175Krad辐射面粉，能在24℃保存一年以上大米可用500Krad灭霉包装目的：是食品与环境隔绝材料：玻璃纸，人造纤维，聚乙烯膜，聚氯乙烯膜，尼龙，玻璃容器及金属罐41三、卫生平安性1.有关诱惑放射性一种元素若在电离辐射的照射下，辐射能量将传递给元素中的一些原子核，在确定条件下会造成激发反应，引起这些原子核的不稳定，由此而放射出中子并产生γ-辐射，这种电离辐射使物质产生放射性（是由电离辐射诱发出来的）——诱惑放射性。诱惑放射性的可能性取决于被辐射物质的性质以及所运用的射线能量，若射线能量很高，超过某元素的核反应能阈，则该元素会产生放射性。42食品中的基本元素，氮、氢、氧14N>10.5Mevγ-射线会产生放射性16O>15.5Mevγ-射线会产生放射性12C>18.8Mevγ-射线会产生放射性大部分元素核反应能阈都在10Mev以上，目前在食品中允许运用的辐射源只有60Co，（γ1=1.17 Mev，γ2=1.33Mev）能量<10Mev,故不会产生诱惑放射性2.在氢元素中,放射性同位素的半衰期极短(几秒~几特别钟),还不等到达消费者手中,放射性就消逝了。433.毒性问题1980年，联合国粮农组织（FAO），国际原子能机构（IAEA），世界卫生组织（WHO），专家会议，认为，在10KGy以内的辐射食品，不须要再进行此剂量范围的毒性试验，在微生物学和养分学上都不存在问题，可以作为“举荐接受”。4.微生物发生变异的危急44四、检验45电离辐射与食品物质的相互作用，可在食品组分上诱发困难的化学变更，这些变更主要是由自由基过程产生的。但是不仅辐照过程可以产生自由基，其它一些过程如热处理、光照、金属离子的催化、酶催化、研磨、超声波以及食品储存过程中氧和过氧化物相互作用也可以产生自由基。因此并不是全部化学变更的结果都能用来指示食品是否已被辐照只有其中的一些辐照专一性产物，一些在辐照前后含量有明显变更的产物或者辐照在食品组成诱导的某些化学特性，才能用于辐照食品的检测。46本节思索题辐射的诱惑放射性概念47第六章食品腌渍和烟熏保藏概述定义：腌渍保藏让食盐或食糖渗入食品组织内，降低其水分活度提高其渗透压，借以有选择地限制微生物的活动和发酵，抑制腐败菌的生长，防止食品腐败变质，保持其食用品质的保藏方法称腌渍保藏其制品为腌渍制品盐腌过程称腌制，制品有腌菜、腌肉，国外腌肉称：curing果蔬腌制因常带酸味并用调味酸液浸渍称酸渍品：pickling糖渍食品过程称糖渍，制品为糖渍品或糖藏食品48历史我国用食盐腌渍食品，历史悠久方法和品种繁多，咸、酸、甜、辣无奇不有49第一节食品的腌渍保藏一、腌渍类型（一）据腌渍材料盐渍肉类蔬菜水果乳品糖渍酸渍糟渍：腌渍时加米酒糟或米糠混合腌渍50（二）据腌渍过程非发酵性腌渍品特点食盐用量较高，使乳酸发酵完全受抑制，其间加用香料腌菜分：干态，半干态和湿态酱菜：加用甜酱或咸酱的腌渍品发酵性腌渍品腌渍时食盐用量较低，有显著的乳酸发酵，并用醋液或糖醋香料液浸渍而成四川泡菜，酸黄瓜等皆属此类产品51二、腌渍保藏的理论基础食品腌渍中，盐、糖或酸味剂等原辅料形成溶液后，扩散渗透进入食品组织内，溶质增加，降低食品组织内的水分活度，提高其渗透压这种渗透压的影响，抑制微生物活动和生长，起到防止食品腐败变质的保藏目的因此，渗透扩散和渗透理论成为食品腌渍过程中重要的理论基础。52（一）扩散1.扩散分子不规则热力运动下固体、液体或气体（蒸汽）浓度匀整化的过程2.渗透压处稳定运动状态的溶剂和溶质，特殊是溶质，能向着低分子区域移动时才发生。这种推动力是在溶液浓度不平衡的状况下才会产生，这种推动力（或压力）就是渗透压扩散总是从高浓度处向低浓度处转移，并将持续到各处浓度均等时才停止53３.分子扩散的基本方程在扩散过程中，通过单位面积（Ａ）的物质扩散量（ｄＱ）和浓度梯度（即单位距离浓度变更ｄＣ／ｄＸ）成正比ｄＱ＝－ＤＦ（ｄＣ／ｄＸ）ｄτＱ：物质扩散通量Kmol/（m2·s）ｄＣ／ｄＸ：扩散梯度（Ｃ：浓度，Ｘ：间距）Ｆ：面积τ：扩散时间Ｄ：扩散系数负号：表示距离Ｘ增加时，浓度Ｃ削减54４．扩散速度NA=ｄＱ／ｄτ＝－ＤＦ（ｄＣ／ｄＸ）５．扩散系数Ｄ＝ＲＴ／（Ｎ６πγη）（m2·s－１）在缺少扩散系数试验数据的状况下，用此时进行推算。Ｄ：扩散系数，在单位浓度梯度的影响下，单位时间内通过单位面积的溶质量。Ｒ：空气常数（8.314J/K·mol）Ｎ：阿伏加德罗常数（6.02χ1023）Ｔ：确定温度（Ｋ）γ：溶质微粒（球形）直径（应比溶剂分子大，并且只适用于球形分子）（m）η：介质粘度（Pa.s）55扩散系数和溶质扩散速度成正比，扩散系数越大扩散越快速溶质分子越大，扩散系数越小如：糖的扩散速度：葡萄糖>蔗糖>饴糖中的糊精（5.21：3.8：1.00）扩散系数随温度上升而增大，扩散速度随之显著增大温度每增加1，各种物质在水溶液中的扩散系数平均增加2.6%（2～3.5%）扩散总是从高浓度向低浓度扩散，浓度差越大，扩散速度增加越快溶液浓度增加，粘度增加，扩散系数降低增加浓度差增加扩散速度，但粘度增加仍会对扩散速度产生不利影响，这一点不能忽视56从扩散方程可看出，扩散速度的影响因素:扩散系数D↑NA↑（扩散速度）

溶质总浓度C↑NA↑X（截面间的距离）

X↓NA↑溶质浓度差↑NA↑D↓（浓度增加）57(二)渗透

（上述扩散方程的另一个方面，溶剂行为）1、渗透现象实质上与扩散现象颇为相像，严格地说，渗透就是溶剂从低浓度经过半渗透膜向高浓度扩散的过程2、半透膜就是允许溶剂通过而不允许溶质通过的膜比如细胞膜，事实上，半透膜对钠、氯、小分子（电解质）也能通过，只是对于细胞而言，由于原生质内电阻较高，而阻挡了电解质的渗透进入。583、全部细胞（活的和死的）都能渗水，这是在渗透压差的影响下发生的现象在渗透压差的影响下，电解质液能渗透，但与水相比通过细胞膜的速度比较缓慢4、细胞进入食盐和糖溶液中，细胞内呈胶状溶液的蛋白质不会溶出（因为半透膜不能允许分子很大的物质外渗）腌制时电解质不仅会向已死亡的动植物组织细胞内渗透，同时也向微生物细胞内渗透因而腌制不仅能阻挡微生物利用食品的养分物质，而且在遭遇电解质渗入后生长活动也会受到抑制595、渗透压：是溶质而不是溶液的影响下才形成的纯溶剂液面上承受液柱的压力（P）P=9.81ρh(N/m2)h:溶液的液柱高度（m）ρ:溶液的密度（Kg/m3)溶液浓度越高，密度越大，液柱越高，液面上所受的压力越大若在液柱内的液面上施加和溶液渗透时所形成的液柱相同压力，则原来内渗溶剂不断外渗，直至形成液柱消逝，还阻挡了纯溶剂再通过半渗透膜内渗，此时所施加的压力就是渗透压渗透压的大小取决于溶液溶质的浓度，与溶液的数量无关607、依据Van’thoff定律

溶液的渗透压和志向气体的性质是完全相像的。Van’thoff方程ρ1RTCP0=————100M2P0—渗透压（KN/m2）,C—溶液的浓度,Kg/Kg溶剂中溶质的千克数之比ρ1—溶液密度（等于质量除以容积）（Kg/m3）,T—确定温度（K）R—气体常数8.29×10-3N·m/mol·K,M2—溶质分子量618、腌制速度腌制速度取决于渗透压渗透压和温度及浓度成正比为加速腌制过程，应尽可能在高温顺高浓度溶液条件下进行但盐腌若用高温，则原料在尚未腌透前常已出现腐败迹象，因此腌盐时以接受低温（低于10℃）为宜，有时温度可低达2～4℃左右62渗透压和溶质分子量及其浓度有确定关系溶质分子量越大，需用溶质重量也越大若溶质能离解为离子，能提高渗透压，用量可削减如选用分子量低的并在溶液中能离解成离子的食盐时，当其浓度为10～15%，就能建立起303.2～606.5KN/m2(或3～6个大气压）相当的渗透压632.影响渗透压的因素温度上升，渗透压上升，溶质摩尔浓度上升，渗透压上升相同质量下，溶质分子量增大，渗透压下降溶质解离系数大，渗透压大64三、生物组织的扩散和渗透现象生物组织包括微生物、动植物组织，它们在腌制过程中都存在着扩散和渗透作用。65（一）微生物细胞微生物细胞是有细胞壁爱护和原生质膜包围的胶体状原生质浆体分两层：外层含有脂多糖和蛋白质；内层主要为粘肽层即有糖和氨基酸组成，位于细胞内侧，把细胞浆包在里面。细胞壁由平行的双层磷脂构成，中间嵌入蛋白质。细胞壁上有很多微小的小孔，可允许直径1nm大小的可溶性物质通过，一般为全渗透性，可透过水、无机盐、非离子化有机分子和各种养分素。而细胞内膜（原生质膜）则为半透性，仅允许水和小分子透过，但也能使电解质透过，只是活细胞有较高的电阻，因而离子进出细胞就很困难或渗透速度极慢。66（二）当微生物细胞处在浓度不同的溶液中，就会出现三种对微生物活动有影响的状况。1.细胞内外溶液浓度相等—对微生物最适宜比如:0.9%NaCl，此溶液常称为等渗溶液（isotonic)2.C外<C内P外<P内水分会从低浓度向高浓度渗透，细胞吸水增大，最初会出现原生质紧贴在细胞壁上，呈现膨胀状态，这种现象称之为肿胀当内压过大还会发生原生质胀裂（plasmoptsis)673.C外>C内P外>P内原生质内的水分将向细胞间隙内转移，原生质紧缩，这种现象称质壁分别（plasmolysis)其结果使微生物停止生长活动，细胞外的这种溶液成为高渗溶液——腌制保藏原理腌渍就是利用这种原理以达到保藏食品的目的用盐、糖和香料腌渍时，它们的浓度达到足够高时就可以抑制住微生物的生长活动684.原生质膜渗透性随微生物种类、菌龄、细胞内成分、温度、pH值、表面张力的性质和大小等相关（三）高渗透压下微生物的稳定性取决于它们的种类，其质壁分别程度取决于原生质的渗透性如溶质极易通过原生质，细胞内外的渗透压就会快速达到平衡，不再存在质壁分别现象微生物种类不同，对盐液浓度反应不同，因此腌渍时不同浓度盐液中生长的微生物的种类就会不同，从而会进一步对食品发酵产生影响在不少状况下因不良微生物受到抑制，从而有利于食品的发酵69盐浓度>2.5%大多数微生物短暂性受到抑制

10-15%完全停止生长例如腐败菌(大多数)不能忍受>2.5%以上的盐浓度，短暂受到抑制，10%以上，基本受到抑制，包括肉毒杆菌。乳酸菌能忍受10-18%盐浓度20-25%盐浓度，差不多全部微生物都停止生长，但也有少数如霉菌、酵母（圆酵母）可忍受30%盐浓度对糖液，50-75%能抑制细菌和霉菌的生长，酵母能忍受更高糖液浓度，说明酵母菌膜渗透性大，溶质易扩散，建立不了高渗透压而引起质壁分别。70（二）动植物组织动植物组织，若结构完整，存在影响溶质扩散的障碍，如膜使溶质难于扩散，则动植物组织在盐和糖溶液中也会出现和微生物细胞一样的三种状况。（相等、内大、外大）71如鲜山楂果做蜜饯，在高浓度糖液中高温熬煮，则见山楂果出现收缩，而其内部没有甜味。高渗透压时，水分向外渗透。若将山楂裂开，糖易向果肉组织扩散，吃起来有甜味。在腌制萝卜、蔬菜时，都是要将其切小，使组织结构破坏，而使溶质易扩散进入组织，使腌制品有咸味，若调味料，应有调味料的特点。72所以对腌渍保藏，两个目的：(1)动植物组织—使之易扩散，使风味一样(2)微生物—使之不易进入，建立高渗透环境，造成其被抑制。73四、食盐在食品保藏中的作用1.食盐对微生物细胞的影响：(1)脱水作用1%食盐溶液可产生61.7KN/m2(0.61个大气压)的渗透压，大多微生物细胞渗透压30.7～61.57KN/m2(0.3～0.6个大气压)一般认为食盐防腐作用是在其渗透压影响下，微生物细胞质壁分别的结果，事实上食盐的防腐作用不仅是脱水影响的结果74(2)离子化水作用NaCl溶解后会离解，并在每一离子四周聚集着一群水分子微生物在饱和食盐溶液中不能生长，这是因微生物得不到自由水分的原因75(3)毒性作用微生物对钠很敏感，少数Na+离子对微生物有刺激生长作用，当达足够高时，产生抑制作用认为Na+离子能和细胞原生质中的阴离子结合，对微生物产生毒害作用pH值能加强Na+离子的毒害作用，加入酸，NaCl用量可削减5%酵母活动在20%中型食盐溶液中才会受到抑制NaCl对微生物的毒害作用可能来自氯离子，氯离子会和细胞原生质结合，促使细胞死亡76(4)对酶作用微生物分泌出的酶活性常在低浓度盐液中就遭到破坏盐浓度仅为3%变性菌就会失去分解血清的实力有人认为盐和酶蛋白质分子中肽键结合后破坏微生物蛋白质酶分解蛋白质实力(5)盐液缺氧的影响氧难溶于盐水，形成缺氧环境，需氧菌难生长772、盐液浓度和微生物的关系盐液浓度1%以下，微生物生长活动不受任何影响浓度1～3%时大多微生物受短暂性的抑制浓度10～15%时大多微生物完全停止生长浓度20～25%时几乎全部微生物停止生长此浓度基本上已达到阻挡微生物生长的目的抑制不同微生物生长活动的盐液浓度醭酵母10%乳酸菌12～13%黑曲菌17%变性菌10%腐败球菌15%青霉菌20%78某些乳酸菌、酵母、霉菌在20~30%盐液浓度时才会受到抑制酸性盐液抑制蛋白分解酶的活动事实上这些菌对酸性的敏感性高于盐分有些嗜盐菌在高浓度盐液中仍能生长，盐液浓度至少在13%以上细菌中只有极少数是耐盐菌小球菌、嗜盐菌、假单孢菌、黄杆菌、八迭球菌、明串珠菌球菌的抗盐性较杆菌强非病原菌抗盐性一般比病原菌强细菌在浓盐液中虽不能生长，但经短时盐液处理后，在遇到适宜环境时仍能复原生长793、腌制对食品品质的影响（一）腌制剂1.组成现代腌制剂除食盐外还有硝酸盐（硝酸钠、亚硝酸钠）—发色磷酸盐—提高肉的持水性抗坏血酸（烟酸、烟酰胺）—帮助发色糖、香料—调整风味802.食盐纯度对腌制的影响（1）金属离子CaCl2和MgCl2等杂质含量高，腌制品有苦味当钙和镁离子在水中达0.15-0.18%可察觉到苦味，相当在NaCl中含0.6%钙和镁离子的存在影响NaCl向食品内的扩散速度。如精制盐腌制鱼，5天半就可达到平衡。若用含1%CaCl2的NaCl则需7天含4.7%的MgCl2则需23天。Cu、Fe、Cr离子的存在易引起脂肪氧化酸败。Fe离子与果蔬中鞣质反应后形成黑变，如黄瓜变黑K离子含量高，刺激咽喉，严峻时引起恶心和头痛。81（2）微生物低质盐和粗制盐都是晒盐，微生物污染严峻，如嗜盐菌易引起腌制食品变质。因此腌制品应接受精制盐，精制盐经高温处理再结晶，可使杂质和微生物污染降低。要求腌制盐至少用二级盐以上。82（二）腌制方法要求：腌制剂渗入到食品内部并匀整分布在其中1.干腌法干盐在食品表面擦透，即有汁液外渗形成食盐溶液，而后层堆，各层间还应匀整地撒上食盐加外压或不加外压，依靠外渗汁液形成盐液进行腌制的方法操作简便，制品较干，易保藏，养分成分流失少不匀整，失重大，味太咸832.湿腌法用盐腌制腌制品的盐分取决于腌制的盐液浓度色泽风味不及干腌，劳动量大腌肉时肉质软，但蛋白质流失较大，含水分多不易保藏843.动脉或肌肉注射法是改善湿腌法的一种措施加速腌制时的扩散过程，缩短腌制时间4.混合腌制法干腌与湿腌相结合的腌制法，常用于鱼类注射腌制法腌肉总是和干腌或湿腌相结合进行的可避开湿腌液因食品水特别渗而降低浓度，因干盐刚好溶解于外渗水分内85（三）发色肉中主要的色素为肌红蛋白和血红蛋白，宰杀后，肌红蛋白就是主要色素，肌红蛋白的结构见书本P701。肌红蛋白的颜色主要受Fe的氧化还原状态的影响珠蛋白的物理状态Fe的第六个电子对由什么物质供应，供应电子对难易状况将对键的性质（离子或共价键）和络合物色泽有影响高铁肌红蛋白肌红蛋白氧合肌红蛋白MMbMbMbO2棕红色或深褐色紫红色深红色86假如有硫氢基还原剂存在，肌红蛋白还能形成硫肌红蛋白——呈绿色若有其它还原物质如抗坏血酸存在，这将会有胆肌红蛋白形成绿色，胆肌红蛋白还会快速被氧化，生成珠蛋白、铁和四吡咯腌制时，添加亚硝酸盐，目的让色素与NO反应形成粉红色的较稳定的色素探讨认为，腌制肉色泽形成大致分为三个阶段NO+Mb→NOMMbNOMMb→NOMbNOMb+热+烟熏→NO-血色原（Fe2+）（稳定的粉红色）87五、食糖在食品保藏中的作用食糖本身对微生物并无毒害作用，靠降低水分活度，削减自由水分脱水作用，渗透压致质壁分别，抑制微生物生长食品加糖可保持其品质，改进风味糖的种类和浓度确定加速或停止微生物生长作用1～10%促进某些菌生长50%停止大多数酵母生长65～85%能抑制细菌和霉菌生长葡萄糖比蔗糖的杀菌效力强酵母对高浓度糖液反抗力最强霉菌和酵母容忍糖液的浓度比细菌高得多88思索题腌制速度的影响因素（扩散速度的影响因素）腌渍保藏原理腌制剂的作用腌制对食品品质的影响腌制方法89其次节食品的发酵保藏一、发酵的概念缺氧状态下糖类分解本章发酵可理解为缺氧和有氧条件下糖类分解二、重要的微生物作用类型（一）重要的发酵类型1.乳酸发酵糖+乳酸菌→乳酸2.酒精发酵糖+酵母→酒精+CO23.醋酸发酵酒精+醋酸菌+O2→醋酸+H2O4.丁酸发酵乳酸或糖+酪酸梭状芽孢杆菌→丁酸+副产物5.产气发酵糖+大肠杆菌等→CO2+H290（二）蛋白质降解蛋白质+变形杆菌等→胺+NH3↑（腐败）蛋白质降解有时也是须要被利用的，比如酱和酱油的生产、腐乳的生产等（三）脂解脂肪+产碱杆菌→脂肪酸→醛类等（酸败变质）脂肪降解也有好的一面，在腐乳、肉制品生产中，部分降解形成香味。（四）产毒91三、发酵保藏的原理发酵保藏食品利用能够产酸和酒精的微生物的生长来抑制其它微生物的生长有利菌一旦能大批生长，在其所产生的酒精和酸的作用下，原来可能被腐败菌所利用的食物成分将被发酵菌所利用有利菌的产物如酸和酒精等对有害菌有抑制作用，使有害菌的生长受到抑制，从而保持食品不腐败。92四、限制食品发酵的因素（P676-683）酸度不论是食品原有的成分，外加或发酵后形成的，都有抑制微生物生长的作用食品需在腐败前快速加酸或促使发酵产酸，否则有害微生物将大量繁殖含酸食品有确定的防腐实力，但有氧存在时在表面上就会有霉菌生长，它会将酸消耗掉，以致失去防腐作用93酒精有防腐作用，主要取决于其浓度12～15%能抑制酵母生长发酵饮料酒的酒精含量为9～13%缺少防腐实力，还需进行巴氏杀菌饮料酒中加酒精量达到20%就不需巴氏杀菌足以防止变质与腐败94酵种发酵起先如有大量预期菌种存在，既能快速繁殖并抑制其它杂菌生长，促使发酵向预定方向发展（馒头发酵、酿酒、乳酸发酵）运用纯粹培育的菌种-酵种制造红腐乳用的菌种-单纯的霉菌制造干酪用菌多为混合菌-视发酵制品而异生产葡萄酒、啤酒、醋、腌制品、肠制品、面包、馒头等常用特地培育的菌种发酵，以便获得品质良好的发酵食品95温度：各种微生物都有适宜生长的温度，利用温度可限制微生物生长牛乳：0℃，很少有微生物能活动；4.4℃，微生物稍有生长，易变味；21.1℃，乳酸链球菌生长较突出；37.8℃，保加利亚乳杆菌快速生长；65.6℃，嗜热乳杆菌生长，其他微生物死亡96包心菜腌制：三种菌种将汁液中的糖分转化成醋酸、乳酸和其它发酵制品肠膜明串珠菌产生醋酸、乳酸、酒精和二氧化碳，酒精和酸还生成脂类，改善腌制品风味肠膜明串珠菌消逝后，黄瓜发酵乳杆菌接着增加乳酸黄瓜发酵乳杆菌消逝后，由短乳杆菌接着增加乳酸21℃肠膜明串珠菌适宜生长和发酵乳杆菌能忍受较高温度，极易生长，抑制明串珠菌生长这时不行能形成由肠膜明串珠菌所产生的醋酸、酒精和其它预期的产物97氧气供应量霉菌完全是需氧性的，酵母都是兼性厌氧菌大量空气供应时的繁殖远超发酵活动缺氧将糖分转化成酒精，进行酒精发酵乳酸菌为兼性厌氧菌肉毒杆菌为专性厌氧菌，无氧才良好生长盐各种微生物的耐盐性并不完全相同98五、发酵对食品品质的影响1.变更食品的风味和香气（1）蔬菜（2）牛乳（3）制酒（4）对肉类2.提高养分价值3.变更组织结构（1）蔬菜脆性的变更（2）色泽的变更（3）其它：豆腐乳、干酪、面包99思索题（1）发酵对食品品质的影响（2）食品发酵保藏的原理（3）限制食品发酵的因素100第三节烟熏保藏一、烟熏的目的（P713）1.形成特殊烟熏风味2.防止腐败变质3.加工新颖 产品4.发色5.预防氧化101二、烟熏成分熏烟主要是不完全氧化产物包括挥发性成分和微粒固体如碳粒等，以及水蒸气、CO2等组成的混合物在熏烟中对制品产生风味、发色作用及防腐效果，有关成分是不完全氧化产物人们从这种产物中已分出200多种化合物，认为最重要的成分有酚、醇、酸、羧基化合物和烃类等。1021.酚从熏烟中分别并鉴定的酚类有20多种，都是酚的各种取代物，如愈疮木酚、邻位、间位、对位甲基酚或甲氧基取代物。酚在鱼肉类烟熏制品中有三重作用形成特有的烟熏味抑菌防腐作用抗氧化作用1032.醇木材熏烟中醇的种类很多，有甲醇、乙醇及多碳醇醇的作用中，保藏作用不是主要的，它主要起到一种为其它有机物挥发创建条件的作用，也就是挥发性物质的载体。1043.有机酸在整个熏烟组成中存在含1-10个碳的简洁有机酸熏烟蒸汽相内的有机酸含1-4碳5-10碳的有机酸附在熏烟内的微粒上。有机酸有微弱的防腐实力。有机酸能促进肉烟熏时表面蛋白质凝固，使肠衣易剥除。1054.羰基化合物这类化合物有20多种，包括戊酮、戊醛、丁醛、丁酮等等一些短链的醛酮化合物在气相内有特别典型的烟熏风味和芳香味。羰基化合物与肉中的蛋白质、氨基酸发生美拉德反应，产生烟熏色泽。1065.烃类主要指由树脂产生的多苯环烃类其中至少有两类二苯并蒽和苯并芘，已被证明是致癌物质。这两种物质一般附着在熏烟的固相上，可以被清除掉。107三、烟熏工艺1.冷熏制品四周熏烟和空气混合物气体的温度不超过22℃的烟熏过程称冷熏。冷熏时间长，须要4-7天熏烟成分在制品中渗透较匀整且较深，冷熏时制品干燥较匀整，但程度大，失重量大，有干缩现象同时由于干缩提高了制品内盐含量和熏烟成分的聚集量制品内脂肪熔化不显著或基本没有，冷熏制品耐藏性比其它烟熏法稳定，特殊适用于烟熏生香肠。1082.热熏制品四周熏烟和空气混合气体的温度超22℃的烟熏过程称热熏，常用烟熏温度35-50℃，温度较高，一般烟熏时间短，约12-48小时。在肉类制品或肠制品中，有时烟熏和加热蒸煮同时进行，因此生产烟熏熟制品时，常用60-110℃温度。热熏时蛋白质凝固，以致制品表面上很快形成干膜，阻碍制品内部的水分渗出，延缓干燥过程，阻碍熏烟成分向制品内部渗透，因此，其内渗深度比冷熏浅，色泽较浅。109烟熏温度对于烟熏抑菌作用有较大影响温度为30℃浓度较淡的熏烟对细菌影响不大；温度为13℃而浓度较高的熏烟能显著降低微生物数量温度为60℃时不论淡的或浓的熏烟都能将微生物数量下降到原数的0.01%110四、烟熏的方法（一）燃料P718烟熏可接受各种燃料如庄稼（稻草、玉米棒子）木材等各种材料所产生的成分有差别，一般硬木、竹类风味较佳软木、松叶类风味较次，烟熏一般接受硬木。111（二）熏烟产生的条件(P719)较低燃烧温度和适量空气的供应是缓慢燃烧的条件在正常烟熏条件下，常见温度范围100-400℃，产生200多种成分。烟熏时引入氧气，氧气氧化作用，熏烟成分困难化假如将空气严格加以限制，熏烟呈黑色，并含有大量羧酸，这样的熏烟不适合用于食品。烟熏时，燃烧和氧化同时进行。供氧量增加，酸和酚量增加，供氧量超完全氧化时需氧的8倍，形成量达到最高值。假如温度较低，酸形成量较大，燃烧温度增加到400℃以上，酸和酚的比值就下降。因此，400℃是分界线，高于或低于时产生的熏烟成分有显著差别。112燃烧温度在340～400℃及氧化温度在200-250℃间产生的熏烟质量最高。虽然400℃燃烧温度最适宜于形成最高量酚，然而它同时有利于苯并芘及其它环烃的形成。如将致癌物质形成量降低到最低程度，适宜燃烧温度限制在343℃为宜。相对湿度也影响烟熏。烟熏浓度一般用40瓦电灯确定，若离7m时可见则熏烟不浓，离0.6m不行见说明熏烟很浓。113（三）、烟熏装置简洁烟熏炉强制通风式烟熏房连续式烟熏房114思索题烟熏保藏的基本原理熏烟的组成及其作用熏烟发生的条件115第七章食品的化学保藏第一节概述一、化学保藏的概念1.食品化学保藏是在食品生产和储运过程中运用化学制品来提高食品的耐藏性和尽可能保持原有品质的一种方法，也就是防止食品变质和延长保质期。2.化学制品：指成分明确，结构清晰，从化学工业中生产出来的制品。116有些化学制品，能抑制微生物生长，延缓食品腐败变质，称为化学防腐剂：如苯甲酸、山梨酸、丙酸、尼泊金酯、亚硝酸盐。有些化学制品能阻挡或延缓食品中成分被氧化的反应，称抗氧化剂。利用化学制品来抑制酶的添加剂则不常用。1173.化学保藏的原理化学保藏就是在食品中添加化学防腐剂和抗氧化剂抑制微生物的生长和推迟化学反应的发生，达到保藏的目的它是在有限时间内才能保持食品原来的品质状态，属短暂性保藏防腐剂只能延长细菌生长滞后期，只有未遭细菌严峻污染的食品，利用化学防腐剂才有效。抗氧化剂也是在化学反应未发生前才有效。并不能改善低质食品的品质，即假如食品腐败变质和氧化反应已起先，决不能利用防腐剂和抗氧化剂将已腐败变质的食品变成优质食品。1184.特点简洁、经济室温条件下延缓食品的腐败变质运用便利119其次节食品添加剂及其运用问题一、食品添加剂1.概念：为改善食品的色、香、味及防腐变质，适应食品加工工艺的须要，加入到食品中的化学合成物质或自然物质2.食品添加剂与食品配料的区分食品配料：是公认平安的物质，无需进行毒理学评价，用量较大，一般3%以上，如盐、糖、大豆蛋白、奶油、淀粉、植脂末等食品添加剂：需经毒理学检验，并有确定ADI（acceptabledailyintake,可接受的每日摄取量）值，用量较小。120第三节化学防腐剂用于食品保藏的抗菌剂可区分为无机和有机两大类CO2，SO2，H2O2，苯甲酸及其钠盐，山梨酸及其钾盐，脂肪酸、酒精等为常用抗菌剂。121一、无机类1.SO2、亚硫酸盐类漂白和还原作用削减植物组织中的氧气，抑制褐变反应。抑制氧化酶活性，抑制酶引起性变，如多酚氧化酶的反应。可与有色物质作用而漂白，比如花青素、胡萝卜素等——用于苹果、马铃薯、果脯原料等。用于防止非酶褐变，如藕、土豆片等。抑菌作用、抑制昆虫可以猛烈抑制霉菌、好气性细菌，对酵母的作用稍差些。亚硫酸对微生物的抑制效果与其存在状态有关，亚硫酸分子在防腐上最有效。122毒理学评价及可能的危害无致癌和不影响生殖，对某些细菌有致突变作用，高计量下，哺乳动物细胞中可导致染色体损害，但在当前适用剂量下，对多数人无害。其危害，主要对过敏的哮喘者有诱发的可能1232.过氧化氢因具有氧化还原作用而具有杀菌效果，特殊对厌氧芽孢杆菌杀灭效果好。工厂用于无菌包装容器及塑料容器的消毒处理