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1、第二章食品变质腐败的抑制食品保藏的基本原理本章的主要内容及重点本章的主要内容及重点温度对食品变质腐败的抑制作用水分活度对食品变质腐败的抑制作用PH对食品变质腐败的抑制作用电离辐射对食品变质腐败的抑制作用其他因素对食品变质腐败的抑制作用第一节第一节 温度对食品变质腐败温度对食品变质腐败的抑制作用的抑制作用一、温度与微生物的关系 （一）高温对微生物的杀灭作用（一）高温对微生物的杀灭作用 1 1、微生物的耐热性、微生物的耐热性分类：嗜热菌、中温性菌、低温性菌、嗜冷菌分类：嗜热菌、中温性菌、低温性菌、嗜冷菌产芽孢菌比非芽孢菌耐热产芽孢菌比非芽孢菌耐热芽孢具有较强的耐热性芽孢具有较强的耐热性2 2、影响
2、微生物耐热性的因素、影响微生物耐热性的因素微生物的种类微生物的种类 微生物的生理状态微生物的生理状态培养温度培养温度热处理温度和时间热处理温度和时间初始活菌数初始活菌数水分活度水分活度PHPH值值蛋白质蛋白质脂肪脂肪盐类（取决于盐的种类和浓度）糖类（取决于糖的种类和浓度）其他因素（防腐剂、真空度等）3、耐热性的表示方法耐热性的表示方法 加热时间与细菌芽孢致死率之关系加热时间与细菌芽孢致死率之关系 热力致死速率曲线热力致死速率曲线 图图2-42-4 D D值值（指数递减时间）（指数递减时间）在一定的环境和热力致死在一定的环境和热力致死温度下，杀死某细菌群原有残存活菌数的温度下，杀死某细菌群原有残
3、存活菌数的90%90%所需要的加所需要的加热时间。热时间。 D D值越大，表示细菌死亡速率越慢，细菌的耐热性就值越大，表示细菌死亡速率越慢，细菌的耐热性就越强。越强。 TRTTRT（热力指数递减时间）（热力指数递减时间）在任何热力致死条件在任何热力致死条件下将细菌或芽孢数减少到原有残存活菌数的下将细菌或芽孢数减少到原有残存活菌数的1/101/10n n时所需时所需要的加热时间。要的加热时间。 TRT TRT值本质上与值本质上与D D值相同值相同 TRT=nD TRT=nD 加热温度与细菌芽孢致死率之关系加热温度与细菌芽孢致死率之关系 热力致死时间曲线热力致死时间曲线 图图2-52-5 TDTT
4、DT值值（热力致死时间）（热力致死时间）在某一恒定温度条件下，在某一恒定温度条件下，将食品中的某种微生物活菌（细菌和芽孢）全部杀死所需将食品中的某种微生物活菌（细菌和芽孢）全部杀死所需要的时间。要的时间。 TDT TDT值越大，表示细菌的耐热性就越强。值越大，表示细菌的耐热性就越强。 Z Z值值指指TDTTDT值变化值变化90%90%（一个对数循环）所对应的（一个对数循环）所对应的温度变化。温度变化。 Z Z值小的微生物对温度的敏感程度高，在高温下所需值小的微生物对温度的敏感程度高，在高温下所需时间比低温下所需时间少。时间比低温下所需时间少。 F F值值在一定的加热致死温度（在一定的加热致死温
5、度（121.1121.1）下，杀死）下，杀死一定浓度的微生物所需要的加热时间。一定浓度的微生物所需要的加热时间。 F F值可用来比较值可用来比较Z Z值相同的细菌的耐热性，值相同的细菌的耐热性， F F值越大则值越大则表示细菌的耐热性越强。表示细菌的耐热性越强。（二）低温对微生物的抑制作用（二）低温对微生物的抑制作用 1 1、微生物的耐冷性、微生物的耐冷性因微生物的种类而异因微生物的种类而异（球菌杆菌；酵母霉菌和细菌（球菌杆菌；酵母霉菌和细菌 ）与培养基的组成、培养时间、冷却速度、冷却终温、与培养基的组成、培养时间、冷却速度、冷却终温、初始菌数等因素有关初始菌数等因素有关与食品的与食品的PHP
6、H有关有关与食品的水分含量有关与食品的水分含量有关与氧气含量有关与氧气含量有关 2、低温对微生物的抑制作用低温对微生物的抑制作用与微生物的种类有关与微生物的种类有关处于处于生物学零度生物学零度（繁殖速度为零）的微生物（繁殖速度为零）的微生物不能生长繁殖，也不会死亡。不能生长繁殖，也不会死亡。低温冲击低温冲击（低温休克）能造成部分微生物死（低温休克）能造成部分微生物死亡亡缓慢缓慢冻结和解冻造成的损伤冻结和解冻造成的损伤快速快速冻结和解冻结和解冻冻二、温度与酶的关系 （一）高温对酶活性的钝化作用及酶的热变性（一）高温对酶活性的钝化作用及酶的热变性 温度对酶稳定性的影响温度对酶稳定性的影响 图图2-
7、82-8大多数酶的最适温度范围为大多数酶的最适温度范围为20204040可以用可以用D D值、值、 F F值和值和Z Z值来表示酶的耐热性。值来表示酶的耐热性。EaEa（反应活化能）（反应活化能）使反应分子由一般分子变成活化分子所使反应分子由一般分子变成活化分子所需的能量。需的能量。Q Q1010（温度系数）（温度系数）温度每增加温度每增加10K10K时因酶活性变化所增加的时因酶活性变化所增加的化学反应率。化学反应率。（二）低温对酶活性的抑制作用（二）低温对酶活性的抑制作用随着温度下降，酶的活性降低（图随着温度下降，酶的活性降低（图2-102-10）抑制作用因酶的种类不同而有明显差异抑制作用因
8、酶的种类不同而有明显差异对动物（特别是温血动物）性食品中的酶比植物对动物（特别是温血动物）性食品中的酶比植物（特别是低温环境下生产的植物）性食品中的酶影（特别是低温环境下生产的植物）性食品中的酶影响大响大在长期冷藏中，酶的作用仍可使食品变质在长期冷藏中，酶的作用仍可使食品变质大多数酶的大多数酶的Q Q1010大约为大约为2 2 3 3三、温度与其他变质因素的关系氧化作用生理作用蒸发作用机械损害低温冷害第二节第二节 水分活度对食品变质腐败水分活度对食品变质腐败的抑制作用的抑制作用一、有关水分活度的基本概念 （一）水分活度（一）水分活度（A AW W） 定义：定义：指某种食品体系中，内部水蒸气压与
9、同温度指某种食品体系中，内部水蒸气压与同温度下纯水蒸气压之压。下纯水蒸气压之压。是对介质内能够参与化学反应的水分的估量（有效是对介质内能够参与化学反应的水分的估量（有效水分）水分）大多数新鲜食品的大多数新鲜食品的A AW W值在值在0.950.951 1之间，之间，A AW W 0.650.65能能 生长的微生物极少，一般控制生长的微生物极少，一般控制A AW W 0.70.7受食品的组成、温度、添加剂的影响受食品的组成、温度、添加剂的影响（二）水分吸附等温线（二）水分吸附等温线 定义：定义：在恒定温度下，食品的水分含量与其水分活在恒定温度下，食品的水分含量与其水分活度之间的关系。（图度之间的
10、关系。（图2-122-12）与食品的种类有关与食品的种类有关结合水不能作为溶剂，也难以结冰结合水不能作为溶剂，也难以结冰单层结合水（单层结合水（A A部分）吸附最牢固，很难去除部分）吸附最牢固，很难去除截留水（渗透压、结构维持）水可作为溶剂截留水（渗透压、结构维持）水可作为溶剂游离水可作为溶剂，也可结冰，能被微生物和化学游离水可作为溶剂，也可结冰，能被微生物和化学反应利用反应利用体相水占生鲜食品总含水量的体相水占生鲜食品总含水量的95%95%左右左右二、水分活度与微生物的关系 （一）微生物生长和水分活度的关系（一）微生物生长和水分活度的关系微生物的生长需要一定的水分活度。微生物的生长需要一定的
11、水分活度。大多数细菌在大多数细菌在A AW W =0.93 =0.93时即不能生长。时即不能生长。通常大多数霉菌的最低通常大多数霉菌的最低A AW W 为为0.80.8左右，而耐干霉菌在左右，而耐干霉菌在A AW W 降低到降低到0.70.7以下仍可生长。以下仍可生长。大多数酵母菌的最低生长大多数酵母菌的最低生长A AW W 在在0.880.880.910.91之间。之间。受基质组成、温度、氧气、受基质组成、温度、氧气、PHPH值等因素的影响。值等因素的影响。 （二）微生物的耐热性和水分活度的关系（二）微生物的耐热性和水分活度的关系受环境水分活度的影响受环境水分活度的影响高湿条件下微生物的耐热
12、性降低高湿条件下微生物的耐热性降低霉菌孢子的耐热性随霉菌孢子的耐热性随A AW W 的降低而呈增大的倾向的降低而呈增大的倾向 （三）细菌芽孢的形成及毒素的产生和水分活度的（三）细菌芽孢的形成及毒素的产生和水分活度的关系关系细菌芽孢的形成比生长所需的水分活度要高细菌芽孢的形成比生长所需的水分活度要高水分活度低于某个程度时，毒素的产生量会急剧降水分活度低于某个程度时，毒素的产生量会急剧降低甚至不产生毒素低甚至不产生毒素三、水分活度与酶的关系 必须控制水分活度在最低必须控制水分活度在最低A AW W 以上酶才能起催化作用。以上酶才能起催化作用。当水分活度在中等偏上范围内增大时，酶活性也逐当水分活度在
13、中等偏上范围内增大时，酶活性也逐渐增大。渐增大。一般在低一般在低A AW W 时，酶的稳定性较高。时，酶的稳定性较高。四、水分活度与其他变质因素的关系 中湿食品（中湿食品（A AW W= 0.6= 0.60.80.8）最易发生非酶褐变。）最易发生非酶褐变。当当A AW W= 0.2= 0.20.50.5时，脂类的氧化速度最小，过低或时，脂类的氧化速度最小，过低或过高氧化速度都会加快；当过高氧化速度都会加快；当A AW W 超过超过0.80.8时，氧化速时，氧化速度降低。度降低。第三节第三节 PHPH对食品变质腐败对食品变质腐败的抑制作用的抑制作用一、PH与微生物的关系 绝大多数微生物的最适绝大
14、多数微生物的最适PHPH在在6.66.67.57.5之间。之间。霉菌能适应的霉菌能适应的PHPH范围最大，细菌能适应的范围最大，细菌能适应的PHPH范围最范围最小，酵母菌介于二者之间。小，酵母菌介于二者之间。腐败细菌的最低耐受腐败细菌的最低耐受PHPH通常在通常在4.04.0以上。以上。微生物的最适微生物的最适PHPH受其他因素的影响（酸的种类、盐受其他因素的影响（酸的种类、盐等）。等）。PHPH值常常作为食品杀菌强度的主要依据。值常常作为食品杀菌强度的主要依据。二、PH与酶的关系 酶的活性受其所处环境酶的活性受其所处环境PHPH值的影响。值的影响。偏离其最适偏离其最适PHPH范围，酶的活性将
15、降低。范围，酶的活性将降低。酶的最适酶的最适PHPH受多种因素的影响（酶的种类、温度、受多种因素的影响（酶的种类、温度、反应时间、底物性质及浓度反应时间、底物性质及浓度）。）。注意可逆失活对食品质量的影响。注意可逆失活对食品质量的影响。 图图2-182-18等电点附近的等电点附近的PHPH条件下，酶的热稳定性最好。条件下，酶的热稳定性最好。三、PH与其他变质因素的关系 蛋白质类食品在中性到碱性的蛋白质类食品在中性到碱性的PHPH范围内加热，容易范围内加热，容易产生产生NHNH3 3及及H H2 2S S等化合物。等化合物。当当PH6.3PH6.3以上时，鱼、贝类罐头易产生磷酸镁铵结晶，以上时，
16、鱼、贝类罐头易产生磷酸镁铵结晶，影响产品质量。影响产品质量。在酸性或强酸性条件下腌制食品，亚硝酸盐易生成在酸性或强酸性条件下腌制食品，亚硝酸盐易生成亚硝胺。亚硝胺。第四节第四节 电离辐射对食品变质腐败电离辐射对食品变质腐败的抑制作用的抑制作用一、有关辐射的基本概念 （一）辐射线的种类及其特性（一）辐射线的种类及其特性 种类：种类：X X射线、射线、射线、射线、射线、射线、射线。射线。X X射线射线：波长在：波长在100 100 150nm150nm之间的电磁波。穿透能力强，但效之间的电磁波。穿透能力强，但效率低。（一般不用作食品杀菌）率低。（一般不用作食品杀菌）射线射线：高速运动的氦核，电离作
17、用强，穿透力弱。（不用作：高速运动的氦核，电离作用强，穿透力弱。（不用作食品杀菌）食品杀菌）射线射线：高速运动的电子束，但电离作用比：高速运动的电子束，但电离作用比射线弱，穿透力射线弱，穿透力比比射线强。射线强。射线射线：波长非常短的电磁波束，穿透能力强，但电离作用比：波长非常短的电磁波束，穿透能力强，但电离作用比射线、射线、射线弱。射线弱。（二）辐射的计量单位（二）辐射的计量单位伦琴伦琴电子伏特电子伏特物理伦琴当量或轮普物理伦琴当量或轮普拉德拉德格瑞格瑞二、电离辐射与微生物的关系 （一）电离辐射的杀菌作用（一）电离辐射的杀菌作用直接破坏微生物遗传因子的代谢，导致其死亡。直接破坏微生物遗传因子
18、的代谢，导致其死亡。（直接作用）（直接作用）辐照产生自由基，抑制微生物生长。（间接作用）辐照产生自由基，抑制微生物生长。（间接作用）电离辐射的不同目的。电离辐射的不同目的。 表表2-82-8（二）影响辐射杀菌效果的因素（二）影响辐射杀菌效果的因素放射线的种类放射线的种类。电离密度越大的，杀菌效果越好。电离密度越大的，杀菌效果越好照射剂量照射剂量。照射效果依赖于照射强度。照射效果依赖于照射强度微生物的种类微生物的种类。革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌。革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌 产芽孢菌不产芽孢菌产芽孢菌不产芽孢菌最初污染程度最初污染程度。最初污染程度大则杀菌效果差。最初污染程度大则杀菌效果差介质的组成介
19、质的组成。降低杀菌效果：蛋白质、氨基酸、葡萄糖、甘油类、。降低杀菌效果：蛋白质、氨基酸、葡萄糖、甘油类、硫化氢类、亚硫酸盐类、抗坏血酸盐等硫化氢类、亚硫酸盐类、抗坏血酸盐等 增加杀菌效果：亚硝酸盐、维生素增加杀菌效果：亚硝酸盐、维生素k k、无机卤素化合、无机卤素化合物、酚的卤代物、氯仿、含水三氯乙醛等物、酚的卤代物、氯仿、含水三氯乙醛等氧气氧气。有氧条件可增强辐射效果，即降低抗辐射能力。有氧条件可增强辐射效果，即降低抗辐射能力食品的物理状态食品的物理状态。脱水和冻结食品的抗辐射能力更强。脱水和冻结食品的抗辐射能力更强菌龄菌龄。缓慢生长期抗辐射能力最强，进入对数期后逐渐降低。缓慢生长期抗辐射能
20、力最强，进入对数期后逐渐降低三、电离辐射与酶的关系 破坏蛋白质的结构，导致蛋白质变性，酶失活。破坏蛋白质的结构，导致蛋白质变性，酶失活。纯酶的稀溶液对辐射很敏感，若增加浓度则必须增纯酶的稀溶液对辐射很敏感，若增加浓度则必须增加辐照剂量。加辐照剂量。水溶液中酶的辐照敏感性随温度的升高而增加。水溶液中酶的辐照敏感性随温度的升高而增加。-SH-SH基团的存在能增加对辐射的敏感性。基团的存在能增加对辐射的敏感性。有水存在时，酶的失活程度较高。有水存在时，酶的失活程度较高。氧的存在会增强酶对辐射的敏感性。氧的存在会增强酶对辐射的敏感性。酶存在的环境条件越复杂，酶的辐射敏感性越低。酶存在的环境条件越复杂，
21、酶的辐射敏感性越低。第五节第五节 其他因素对食品变质腐败其他因素对食品变质腐败的抑制作用的抑制作用一、高压 高压保藏高压保藏是指将包装食品置于高压是指将包装食品置于高压(100(1001000MPa 1000MPa ）下处理，以延长食品保质期的一种保藏方法。）下处理，以延长食品保质期的一种保藏方法。大多数微生物能够在大多数微生物能够在202030MPa30MPa下生长，但超过下生长，但超过50MPa50MPa时则受到抑制。时则受到抑制。一般高压可降低微生物的生长繁殖速度，特高压可一般高压可降低微生物的生长繁殖速度，特高压可引起微生物的死亡。引起微生物的死亡。100100300MPa300MPa
22、的压力引起的蛋白质变性是可逆的，的压力引起的蛋白质变性是可逆的， 300MPa300MPa以上则是不可逆的。以上则是不可逆的。二、渗透压 提高食品的渗透压可抑制微生物的生长，甚至死亡。提高食品的渗透压可抑制微生物的生长，甚至死亡。大多数微生物的耐压能力为大多数微生物的耐压能力为3553551783KPa1783KPa。当盐浓度为当盐浓度为1%1%3%3%时，大多数微生物受到抑制。时，大多数微生物受到抑制。10%10%以上的食盐或以上的食盐或65%65%以上的食糖浓度下，大多数微以上的食糖浓度下，大多数微生物不能生长。生物不能生长。三、烟熏 常与食品的腌渍保藏相结合。常与食品的腌渍保藏相结合。一
23、般用于动物食品的制作。一般用于动物食品的制作。熏烟中的酚、醛、有机酸等具有较强的杀菌和抗氧熏烟中的酚、醛、有机酸等具有较强的杀菌和抗氧化作用。化作用。熏烟的抑菌作用仅限于食品表面。熏烟的抑菌作用仅限于食品表面。四、气体成分 降低氧气含量（降低氧气含量（21%2%21%2%6%6%）或提高二氧化碳含量）或提高二氧化碳含量（0.03%3%0.03%3%以上），可抑制果蔬的呼吸作用。以上），可抑制果蔬的呼吸作用。MAMA法（包装前抽真空，然后充入惰性气体）常用于法（包装前抽真空，然后充入惰性气体）常用于无呼吸功能的食品贮存。无呼吸功能的食品贮存。低温配合气调贮藏，效果更好。低温配合气调贮藏，效果更好
24、。五、发酵 主要有乳酸发酵、乙醇发酵、醋酸发酵等。主要有乳酸发酵、乙醇发酵、醋酸发酵等。代谢产物要有一定的浓度代谢产物要有一定的浓度( (乳酸乳酸0.7%0.7%以上；醋酸以上；醋酸1%1%2%2%；乙醇；乙醇10%10%以上）。以上）。改善食品风味及质构。改善食品风味及质构。六、包装 （一）食品的包装与材料（一）食品的包装与材料对包装食品的保护性对包装食品的保护性足够的机械强度足够的机械强度合适的加工特性合适的加工特性卫生和安全性卫生和安全性方便性方便性经济性经济性（二）食品包装对食品保藏的影响（二）食品包装对食品保藏的影响防止微生物及其引起的食品变质防止微生物及其引起的食品变质防止化学因素
25、引起的食品变质防止化学因素引起的食品变质防止物理因素引起的食品变质防止物理因素引起的食品变质防止机械损坏防止机械损坏防盗与防伪防盗与防伪（三）隔绝性食品包装（三）隔绝性食品包装食品的防氧包装食品的防氧包装 采用防氧包装材料，主要有真空包装、脱氧包采用防氧包装材料，主要有真空包装、脱氧包装、气体置换包装等。装、气体置换包装等。食品的防湿包装食品的防湿包装 选择隔湿性包装材料，如：金属材料、玻璃选择隔湿性包装材料，如：金属材料、玻璃材料、复合膜等。材料、复合膜等。 还可使用吸湿剂。还可使用吸湿剂。食品的隔光包装食品的隔光包装 采用不透光包装材料，如：金属材料，铝、采用不透光包装材料，如：金属材料，
26、铝、纸复合材料等。纸复合材料等。 七、栅栏技术 （一）基本概念（一）基本概念 栅栏因子栅栏因子高温处理、低温冷藏、降低水分活度、高温处理、低温冷藏、降低水分活度、酸化、降低氧化还原电势、添加防腐剂、竞争性菌群、辐酸化、降低氧化还原电势、添加防腐剂、竞争性菌群、辐照等影响食品保藏的因素。照等影响食品保藏的因素。 栅栏技术栅栏技术将两个或两个以上的栅栏因子组合在一将两个或两个以上的栅栏因子组合在一起，用于保藏食品的技术。起，用于保藏食品的技术。 栅栏效应栅栏效应在保藏食品的数个栅栏因子中，它们单在保藏食品的数个栅栏因子中，它们单独或相互作用，形成特有的防止食品腐败变质的独或相互作用，形成特有的防止
27、食品腐败变质的“栅栏栅栏”，使存在于食品中的微生物不能逾越这些，使存在于食品中的微生物不能逾越这些“栅栏栅栏”，保障，保障食品的安全。食品的安全。（一）栅栏效应模式（一）栅栏效应模式 栅栏效应模式图栅栏效应模式图 图图2-212-21理论栅栏效应模式理论栅栏效应模式。含同等强度的。含同等强度的6 6个栅栏因子。个栅栏因子。较为实际型栅栏效应模式较为实际型栅栏效应模式。含强度不等的几个栅栏。含强度不等的几个栅栏因子。因子。初始箘数低的食品栅栏效应模式初始箘数低的食品栅栏效应模式。只需少量栅栏因。只需少量栅栏因子。子。初始箘数多或营养丰富的食品栅栏效应模式初始箘数多或营养丰富的食品栅栏效应模式。必须。必须增强现有栅栏因子或增加新的栅栏因子。增强现有栅栏因子或增加新的栅栏因子。经过热处理而又杀菌不完全的食品栅栏效经过热处理而又杀菌不完全的食品栅栏效应模式应模式。只需较少且作用强度较低的栅栏。只需较少且作用强度较低的栅栏因子。因子。栅栏顺序作用模式栅栏顺序作用模式。通过各栅栏因子之间。通过各栅栏因子之间以不同顺序作用来达到。以不同顺序作用来达到。栅栏协同作用模式栅栏协同作用模式。两个或两个以上因子。两个或两个以上因子的协同作用强于多个因子单独作用的累加。的协同作用强于多个因子单独作用的累加。
