食品加工与保藏原理知识食品的化学保藏

食品加工与保藏(bǎocáng)原理食品的化学保藏(bǎocáng)第一页，共64页。食品化学保藏技术是食品科学研究中的一个重要领域。它有着悠久的历史，如前所述的盐腌、糖渍、酸渍和烟熏都可算是化学保藏方法，因为它们实际上就是利用盐、糖、酸及熏烟等化学物质来保藏食品的。不过人们真正利用人工化学制品于食品保藏则时间还不长，始于二十世纪初期，后来，随着化学工业和食品科学的发展(fāzhǎn)，天然提取的和化学合成的食品保藏剂逐渐增多，食品化学保藏技术也获得新的进展，成为食品保藏不可少的一部分。第二页，共64页。第一节食品(shípǐn)的化学保藏的定义和特点一、食品添加剂及其使用食品添加剂是指为改善食品的品质和色香味以及防腐和加工工艺的需要而加入(jiārù)食品中的天然和化学合成物质。第三页，共64页。二、化学保藏食品化学保藏就是在食品生产和储运过程中使用化学保藏用添加剂提高食品的耐藏性和达到某种加工目的。优点：往食品中添加了少量(shǎoliàng)的化学制品，如防腐剂、生物代谢产物及抗氧化剂等物质之后，就能在室温条件下延缓食品的腐败变质。和其它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。属于一种暂时性的或辅助性的保藏方法。第四页，共64页。三、化学保藏的卫生与安全第一，添加到食品中的化学制品在用量上受到限制。第二，化学保藏的方法并不是全能的，它只能在一定时期内防止食品变质。第三(dìsān)，化学保藏剂添加的时机需要掌握，时机不当就起不到预期的作用。第五页，共64页。第二节食品(shípǐn)防腐剂从广义上讲，凡是能抑制微生物的生长活动，延缓(yánhuǎn)食品腐败变质或生物代谢的制品都是食品防腐剂，有时也称抗菌剂。防腐剂可分为杀菌剂和抑菌剂。第六页，共64页。抑菌剂

抑菌剂在使用限量范围内，其抑菌作用主要(zhǔyào)是通过改变微生物生长曲线，使微生物的生长繁殖停止在缓慢繁殖的缓慢期，而不进入急剧增殖的对数期，从而延长微生物繁殖一代所需要的时间，即起到所谓的“静菌作用”。第七页，共64页。杀菌剂杀菌剂和抑菌剂的最大区别是，杀菌剂在其使用限量范围内能通过一定的化学作用杀死微生物，使之不能侵染食品，造成食品变质。杀菌剂按其灭菌特性可分为三类：氧化(yǎnghuà)型杀菌剂、还原型杀菌剂和其它杀菌剂。

第八页，共64页。防腐剂又可分为无机类和有机类两大类。一、无机类(一)氧化型防腐剂的种类和特性

氧化型杀菌剂包括(bāokuò)过氧化物和氯制剂两类。在食品保藏中常用的有过氧化氢、过氧乙酸、臭氧、氯、漂白粉、漂白精以及其他的氧化型杀菌剂。第九页，共64页。氧化型防腐剂使用时应注意以下事项：

过氧化物和氯制剂都是以分解产生的新生态氧或游离氯进行杀菌消毒的。这两种气体对人体的皮肤、呼吸道粘膜和眼睛有强烈地刺激作用和氧化腐蚀性，要求操作人员加强劳动保护，配戴口罩、手套和防护(fánghù)眼睛，以保障人体健康与安全。根据杀菌消毒的具体要求，配制适宜浓度，并保证杀菌剂足够的作用时间，以达到杀菌消毒的最佳效果。根据杀菌剂的理化性质，控制杀菌剂的贮存条件，防止因水分、湿度、高温和光线等因素使杀菌剂分解失效，并避免发生燃烧、爆炸事故。第十页，共64页。(二)还原型防腐剂的种类和特性还原型防腐剂主要是亚硫酸及其盐类，国内外食品贮藏中常用的品种(pǐnzhǒng)有二氧化硫、无水亚硫酸钠、亚硫酸钠、保险粉和焦亚硫酸钠等。第十一页，共64页。还原型防腐剂使用时应注意以下事项：亚硫酸及其盐类的水溶液在放置过程中容易分解逸散二氧化硫而失效，所以应现用现配制。在实际应用中，需根据不同食品的杀菌要求和各亚硫酸杀菌剂的有效二氧化硫含量确定杀菌剂用量及溶液浓度，并严格控制食品中的二氧化硫残留量标准，以保证食品的卫生安全性。亚硫酸分解或硫磺(liúhuáng)燃烧产生的二氧化硫是一种对人体有害的气体，具有强烈的刺激性和对金属设备的腐蚀作用，所以在使用时应做好操作人员和库房金属设备的防护管理工作，以确保人身和设备的安全。第十二页，共64页。(三)二氧化碳(CO2)

CO2是一种能影响生物生长的气体之一。高浓度的CO2能阻止微生物的生长，因而能保藏食品。高压下CO2的溶解度比常压下大。生产饮料时常用(chánɡyònɡ)CO2作为防腐剂。运用CO2保存食品是一种环境友好的方法，具有较大的发展前途。第十三页，共64页。(四)其它无机类防腐(fángfǔ)剂

硝酸盐和亚硝酸盐类包括硝酸钾、硝酸钠和亚硝酸钾、亚硝酸钠，主要作为护色剂使用，但同时也具有防腐(fángfǔ)作用。其用量可参考GB2760-86、GB2760-89，硝酸盐类ADI值0~5mg·kg-1(FAO/WHO，1994)亚硝酸盐类ADI值0~0.2mg·kg-1(FAO/WHO，1994)

欧盟儿童保护集团(HACSG)建议在婴幼儿食品中限制使用硝酸钠，而亚硝酸钠则不得用于儿童食品第十四页，共64页。二、有机(yǒujī)类(一)苯甲酸及其盐类苯甲酸和苯甲酸盐又称为(chēnɡwéi)安息香酸和安息香酸盐，盐类包括有钙盐和钠盐。苯甲酸及其盐类一般在低pH范围内苯甲酸钠抑菌效果显著，最适宜的pH值为2.5~4.0，pH值高于5.4则失去对大多数霉菌和酵母的抑制作用。第十五页，共64页。使用该类抑菌剂时需要注意下列事项(shìxiàng)：苯甲酸加热到100℃时会升华。在酸性环境中易随水蒸汽一起蒸发，因此操作人员需要有防护措施如戴口罩、手套等；苯甲酸及其钠盐在酸性条件下防腐效果良好，但对产酸菌的抑制作用却较弱，所以该类防腐剂最好在时食品pH值为2.5~4.0时使用，以便充分发挥防腐剂的作用；严格控制用量，以保证食品的卫生安全性。ADI值为0~5mg·kg-1(FAO/WHO，1994)第十六页，共64页。(二)对羟基苯甲酸酯类

对羟基苯甲酸酯又称为对羟基安息香酸酯或泊尼金酯，由于对羟基苯甲酸的羧基与不同的醇发生酯化反应而生成(shēnɡchénɡ)不同的酯，通常在食品中使用的有对羟基苯甲酸甲酯、乙酯、丙酯和异丙酯、丁酯和异丁酯、庚酯等(我国目前仅限用乙酯和丙酯)第十七页，共64页。对羟基苯甲酸酯的抑菌作用受pH值影响较小，适用的pH值范围为4~8。该防腐剂属于广谱抑菌剂，对霉菌和酵母作用较强，对细菌中的革兰氏阴性杆菌(gǎnjūn)及乳酸菌作用较弱。其结构式中R的碳链越长则抑菌效果越强，但溶解度下降。

除丁酯延期规定ADI值外，其它酯类ADI值均为0~10mg·kg-1(FAO/WHO，1994)。第十八页，共64页。(三)山梨酸及其盐类山梨酸及其盐类又称为花楸酸和花楸酸盐，盐类常用的有山梨酸钾和钙。山梨酸及其钾盐和钙盐的防腐效果同样也和被保存食品的pH值有关，pH值升高(shēnɡɡāo)，抑菌效果降低。试验证明山梨酸及其钾盐和钙盐的抗菌力在pH值低于5~6时最佳。ADI值0~25mg·kg-1(以山梨酸计，FAO/WHO，1994)第十九页，共64页。根据山梨酸及其钾盐和钙盐的理化性质，在食品中使用时应注意下列事项：山梨酸容易(róngyì)被加热时产生的水蒸汽带出，所以在使用时，应该将食品加热冷却后再按规定用量添加山梨酸类抑菌剂，以减少损失；山梨酸及其钾盐和钙盐对人体皮肤和粘膜有刺激性，要求操作人员佩戴防护眼镜；山梨酸对微生物污染严重的食品防腐效果不明显，因为微生物也可以利用山梨酸作为碳源。在微生物严重污染的食品中添加山梨酸不会起到防腐作用，只会加速微生物的生长繁殖。第二十页，共64页。(四)丙酸盐

丙酸盐属于脂肪酸盐类抑菌剂，常用的有丙酸钙和丙酸钠。丙酸钙：C6H10O4Ca(CH3CH2COO)2Ca丙酸钠：C3H5O2NaCH3CH2COONa丙酸盐作为一种霉菌抑制剂，必须(bìxū)在酸性环境中才能产生作用。第二十一页，共64页。(五)醇类包括乙醇、乙二醇、丙二醇等。其中(qízhōng)乙醇较为常用。第二十二页，共64页。(六)其它有机(yǒujī)类防腐剂

除了上述几种常用的以外，还有许多种其它类型的防腐剂在食品保藏中用到。第二十三页，共64页。1.脱氢(tuōqīnɡ)醋酸及其钠盐脱氢(tuōqīnɡ)醋酸：C8H8O4脱氢(tuōqīnɡ)醋酸钠：C8H8O4Na·H2O第二十四页，共64页。2.双乙酸钠双乙酸钠，别名(biémíng)二乙酸一钠，C4H7O4Na·xH2O。第二十五页，共64页。三、生物(shēngwù)提取物(一)微生物代谢产物

微生物在生长时能产生一些影响其它微生物生长的物质——抗菌素。目前我国食品防腐剂标准只允许乳酸(rǔsuān)链球菌素、纳他霉素等用于食品的防腐。第二十六页，共64页。1.乳酸链球菌素

乳酸链球菌素又名乳链菌素、尼生素(Nisin)、乳酸菌素，是某些乳酸链球菌产生(chǎnshēng)的一种多肽物质，由34个氨基酸组成。肽链中含有5个硫醚键形成的分子内环。氨基末端为异亮氨酸，羧基末端为赖氨酸。活性分子常为二聚体、四聚体等，相对分子质量3348。第二十七页，共64页。乳酸链球菌素能有效抑制革兰氏阳性菌，如对肉毒杆菌(gǎnjūn)、金黄素葡萄球菌、溶血链球菌及李斯特氏菌的生长繁殖，尤其对产生孢子的革兰氏阳性菌和枯草芽孢杆菌(gǎnjūn)及嗜热脂肪芽孢杆菌(gǎnjūn)等有很强的抑制作用。但乳酸链球菌素对革兰氏阴性菌、霉菌和酵母的影响则很弱。

国标(GB2760-1996)ADI值33000IU·kg-1(FAO/WHO，1994)第二十八页，共64页。2.纳他霉素

纳他霉素呈白色或奶油黄色结晶性粉末。几乎无臭无味。熔点(róngdiǎn)280℃(分解)。几乎不溶于水、高级醇、醚、酯，微溶于甲醇，溶于冰醋酸和二甲基亚砜。相对分子质量为：665.75。第二十九页，共64页。纳他霉素可用于防霉。喷淋在霉菌容易增值、暴露于空气中的食品表面时，有良好的抗霉效果。用于发酵干酪(gānlào)可选择性地抑制霉菌的繁殖而让细菌得到正常的生长和代谢。

国标GB2760-1997ADI值0~0.3mg·kg-1(FAO/WHO，1994)第三十页，共64页。3.枯草杆菌素枯草杆菌素是枯草杆菌的代谢产物，也为一种多肽类物质，在酸性条件下比较稳定，而在中性或碱性条件下，即迅速被破坏。枯草杆菌素对革兰氏阳性菌有抗菌作用。对于耐热性的芽孢菌能促使它们的耐热性降低，能抑制厌氧性芽孢菌生长。因此，有人认为枯草杆菌素应用于罐装食品(shípǐn)是合适的。同时，枯草杆菌素在消化道中可很快地被蛋白酶完全破坏，对人体无害，但并未列入我国食品(shípǐn)添加剂标准中。第三十一页，共64页。(二)酶类溶菌酶是已使用(shǐyòng)的防腐剂之一。早在1907年就有了关于细菌溶解因子的报告，到了1922年AlexanderFleming正式把具有溶菌作用的因子命名为溶菌酶。以后人们便开始了对溶菌酶的研究，到现在已对溶菌酶有了比较彻底的了解。第三十二页，共64页。(三)蛋白质类这类蛋白质属碱性蛋白质，主要包括精蛋白(protamine)和组蛋白(histon)。精蛋白能溶于水和氨水，和强酸反应生成稳定(wěndìng)的盐。精蛋白是高度碱性的蛋白质，分子中碱性氨基酸的比例可达氨基酸总量的70%~80%。精蛋白加热不凝结，相对分子质量小于组蛋白，属动物性蛋白质。例如存在于鱼精、鱼卵和胸腺等组织中的精蛋白。组蛋白能溶于水、稀酸和稀碱，不溶于稀的氨水，分子中含有大量的碱性氨基酸。组蛋白也是动物性蛋白质。例如从小牛胸腺和胰腺中可分离得到组蛋白。第三十三页，共64页。(四)植物提取物植物中具有抗菌活性的代谢产物大致可以分为四类(sìlèi)：植物抗毒素类、酚类、有机酸类和精油类。第三十四页，共64页。但是目前天然植物中存在的抗菌物质并不能大规模商业化使用，原因之一可能是杀菌(shājūn)有效性和大剂量使用时的特殊气味的矛盾，即必须做到在有效的前提下，产生的气味最小。第三十五页，共64页。第三节抗氧剂在食品保藏中常常添加一些化学(huàxué)制品，以延缓或阻止氧气所导致的氧化变质。这类化学(huàxué)制品包括有抗氧化剂和脱氧剂。第三十六页，共64页。一、食品抗氧化(yǎnghuà)剂

食品抗氧化(yǎnghuà)剂是为了防止或延缓食品氧化(yǎnghuà)变质的一类物质。第三十七页，共64页。(一)食品抗氧化剂的作用(zuòyòng)机理

(二)食品抗氧化剂的种类和特性第三十八页，共64页。1.脂溶性抗氧化(yǎnghuà)剂

脂溶性抗氧化(yǎnghuà)剂易溶于油脂，主要用于防止食品油脂的氧化(yǎnghuà)酸败及油烧现象，常用的种类有丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚，没食子酸酯类及生育酚混合浓缩物等。第三十九页，共64页。2.水溶性抗氧化(yǎnghuà)剂

水溶性抗氧化(yǎnghuà)剂主要用于防止食品氧化(yǎnghuà)变色，常用的种类是抗坏血酸类抗氧化(yǎnghuà)剂。此外，还有许多种，如异抗坏血酸及其钠盐、植酸、茶多酚及氨基酸类、肽类、香莘料和糖苷、糖醇类抗氧化(yǎnghuà)剂等。第四十页，共64页。3.其他抗氧化剂除了上述抗氧化剂外，还原糖、柚皮苷、大豆抗氧化肽、植物黄酮及异黄酮类物质、单糖-氨基酸复合物(美拉德反应产物)、二氢杨梅素、一些植物提取物等都具有抗氧化效果，其中有一些在正处在试验和研究之中，有一些在则已投入实际(shíjì)应用。第四十一页，共64页。(三)食品抗氧化剂使用(shǐyòng)注意事项1.食品抗氧化剂的使用(shǐyòng)时机要恰当抗氧化剂应在氧化酸败的诱发期之前添加才能充分发挥抗氧化剂的作用。2.抗氧化剂与增效剂并用增效剂是配合抗氧化剂使用(shǐyòng)并能增加抗氧化剂效果的物质。这种现象称为“增效作用”。3.对影响抗氧化剂还原性的诸因素加以控制第四十二页，共64页。二、食品脱氧剂脱氧剂又称为游离氧吸收剂(FOA)或游离氧驱除剂(FOS)，它是一类能够吸除氧的物质。当脱氧剂随食品密封在同一包装容器中时，能通过化学反应吸除容器内的游离氧及溶存于食品的氧，并生成稳定的化合物，从而防止食品氧化变质，同时(tóngshí)利用所形成的缺氧条件也能有效地防止食品的霉变和虫害。

脱氧剂不同于作为食品添加剂的抗氧化剂，它不直接加入食品中，而是在密封容器中与外界呈隔离状态，吸除氧和防止氧化变化的。第四十三页，共64页。(一)食品脱氧剂的种类和使用机理

脱氧剂种类繁多，基本可以分为有机和无机两大类。每一大类中又包括多种类型的脱氧剂。

参见图7-3

图7-3中列出的多种脱氧剂当中(dāngzhōng)，目前在食品储藏上广泛应用有三类：特制铁粉、连二亚硫酸钠和碱性糖制剂。第四十四页，共64页。葡萄糖＋葡萄糖氧化酶型有机类碱改性糖产物(chǎnwù)型特殊处理铁粉金属粉末型铜粉脱氧剂锌粉铝粉碳化铁羟基化铁无机类铁化合物型硅化铁氧化亚铁硫酸亚铁氢氧化亚铁钯催化法连二亚硫酸盐型图7-3脱氧剂的基本类型第四十五页，共64页。1.特制铁粉3·g-1以上，呈褐色粉末状。

脱氧作用机理是特制铁粉先与水反应，再与氧结合，最终(zuìzhōnɡ)生成稳定的氧化铁。第四十六页，共64页。2.连二亚硫酸钠这种脱氧剂由连二亚硫酸钠为主剂与氢氧化钙和植物性活性炭为辅料配合而成。如果用于鲜活食品脱氧保藏时，并能连同氧一起吸除CO2，但需再配入碳酸氢钠作为辅料。连二亚硫酸钠脱氧机理是以活性炭为触媒，遇水则发生(fāshēng)化学反应，并释放热量，温度可达60~70℃，同时产生二氧化硫和水。参见图7-4第四十七页，共64页。第四十八页，共64页。3.碱性糖制剂这种脱氧剂是由糖为原料生成的碱性衍生物，其脱氧作用机理是利用还原(huányuán)糖的还原(huányuán)性，进而与氢氧化钠作用形成儿茶酚等多种化合物。其详细机理尚未清楚，简略的反应式如下：(CH2O)n+nNaOH+nH2O+nO2→儿茶酚(邻苯二酚)＋甲基儿茶酚＋甲基对位(duìwèi)苯醌第四十九页，共64页。(二)食品脱氧剂的效果及影响因素

脱氧剂的效果因化学反应的温度、水分、压力及催化物质等因素的不同，其脱氧反应速度所需要的时间(shíjiān)也各不相同，温度、水分、相对湿度、脱氧剂剂量都能影响脱氧剂效果。第五十页，共64页。(三)脱氧剂在食品保藏中的应用

图7-5及图7-6为植物油在40℃下经35d储存(chǔcún)试验后，酸价和过氧化物的变化情况。

图7-7为油炸方便面条在40℃下经六星期储存(chǔcún)试验后，酸价和过氧化值的变化情况第五十一页，共64页。第五十二页，共64页。第五十三页，共64页。第五十四页，共64页。第四节食品(shípǐn)保鲜剂为了防止生鲜食品脱水、氧化、变色、腐败变质等而在其表面(biǎomiàn)进行喷涂、喷淋、浸泡或涂膜的物质可称为保鲜剂，其作用机理和防腐剂有所不同。第五十五页，共64页。一、保鲜剂的作用减少食品的水分散失；防止食品氧化；防止食品变色；抑制生鲜食品表面微生物的生长；保持(bǎochí)食品的风味；保持(bǎochí)和增加食品，特别是水果的硬度和脆度；提高食品外观可接受性；减少食品在贮运过程中机械损伤。如增加光泽感，形成保护膜等第五十六页，共64页。二、保鲜剂种类及其性质

(一)蛋白质植物(zhíwù)来源的蛋白质包括：玉米醇溶蛋白、小麦谷蛋白、大豆蛋白、花生蛋白和棉籽蛋白等，以及动物来源的蛋白有角蛋白，胶原蛋白，明胶，酪蛋白和乳清蛋白等，可分别或复合制成可食性膜用于食品保鲜。第五十七页，共64页。(二)脂类化合物

脂类化合物包括有：石蜡油、蜂蜡、矿物油、蓖麻油、菜油(càiyóu