1、1,食 品 保 藏,食品与包装工程系 周亚军 教授/硕士生导师,2,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-60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新鲜肉类、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。,3,食品辐射保藏优点： 最大限度减少食品损失，使它在一定期限不发芽、不腐败变质、不发生品质和风味的变化 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 易控制 目前辐射加工技术已渗透于多行
2、业,4,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新鲜状态 与冷冻保藏相比，节省能源 辐射是种较好的保藏食品的物理方法 不足： 不完全适用所有食品，有选择性,5,国内外发展简况,辐射技术加工食品在20世纪40年代开始，50年代美国等加强研究，70年代证明辐照食品的卫生安全性，80年代各国建立规程、法规、标准 1980年FAO/IAEA/WHO辐照食品安全联合专家委员会结论：辐照食品总平均剂量1000krad以下不需要做毒理学实验，无特殊营养和微生物学问题 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CA
3、C标准及设施推荐规程 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年代。 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。,6,从健康环境和安全角度，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决定发达国家在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密切相关。 如1997年美国2500万磅牛肉受大肠杆菌O1
4、57：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）。此事直接导致了1997年12月美国FDA批准了红肉辐照。,7,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“辐照食品卫生管理办法” 1997年公布“辐照食品类别卫生标准”，鼓励对进口食物、食品原料及国内6大类食品进行辐照处理,8,第二节 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，根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射线和射线。,9,频率,波长,=C,=C/,低频辐射区1015Hz,高频辐射线10
5、18Hz,E能量,无线电波,微波,红外,可见,紫外,X射线和射线,105Hz 1010 1015 1018 1020,3km 3cm 3m 3nm 0.3nm,410-10 ev 410-5 410-3 4 4102 4k 4M,10,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-，-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）。,11,二、-、-、-、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，能以一定的速率放出射线，由这种原
6、子组成的元素称为放射性同位素。 自然界中有天然的不稳定同位素，但还有一些不稳定同位素是使用原子反应堆及粒子加速器等人工制造的。,12,（1）-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-射线。 （2）-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（np+) np+ +-( 带负电的高速电子)；若核内p+n时(这种情况一般指在加速器中)， p+1.02Mevn+ （带正电荷的高速电子）-和+-粒子是带正电荷和负电荷的高速电子,13,（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+
7、+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）-射线当原子核在发射了-和-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-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能力和不同穿透程度的能力。,14,-射线：相对质量较大，电离能力大，穿透能力小 -射线：为-射线质量的几千分之一，点电量为其一半，穿透能力比-射线大。 -射线：电离能力比-、-射线小，穿透能力比二者大。 X-射线：电离能力小，穿透能力强。,1
8、5,2. 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需要的时间称为半衰期。,16,三、辐射用单位,17,四、辐射源,人工放射性同位素,如60Co 电子加速器,18,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。,19,氧气：经辐射能导致
9、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：吸收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收光谱等都有变化,20,酶： 对辐射反应与蛋白质相似，有变性作用 纯酶稀溶液对辐射很敏感，增加浓度必须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
10、它物质的伴生存在而减弱 受外界条件变化的影响，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 在复杂食品体系中酶容易被保护，钝化时就需增大辐射剂量,21,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，最后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
11、射而断裂成小分子,22,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似，最后导致产生醛、酮,23,维生素 维生素是食品中重要的微量营养物质，许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 在冷冻状态下可保护维生素C，是因水分子的自由基流动性较小 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
12、对辐射敏感，尤其维生素E、K更敏感,24,二、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化造成的。 对某些物质的辐射效应可分直接和间接的 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现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恢复能力而异，还取决所用辐射总剂量的大小,25,（一）微生物,1.辐射对微生物的作用 （1）直接效应：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
13、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直接击中学说。 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。,26,（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，这些激活的水分离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。,27,2.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%微生物所需要的拉德数来表示，即残存微生物下降到原数的10%所需剂量，并用D10值表
14、示：N Dlg = - N0 D10 其中： N0表示最初的微生物数N表示使用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,28,不同微生物的辐射敏感性,29,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,30,（二）病毒,通常使用高达3000Krad剂量才能抑制。 使用剂量过高对新鲜食品的质量有影响 采用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,31,（三）昆虫,辐射对昆虫的效应与其组成细胞的效应密切相关 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
15、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，随后恢复），寿命缩短、推迟换羽，不育、减少卵的孵化、延迟发育、减少进食量和抑制呼吸 这些作用都是在一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。,32,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一定的发育能力，但能阻止它们发育到成虫阶段； 用40-10
16、0Krad剂量，能阻止所有卵和幼虫、蛹发育到下一阶段； 甲虫成虫不育需要13-25Krad，蛾需要45-100Krad才行； 螨需用25-45Krad剂量才能达到不育，3000-5000Krad才能致死。,33,（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300-500Krad,34,（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 主要改变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化，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
17、些酸的破坏及色素变化等。,35,蔬菜 辐射影响新鲜蔬菜的代谢反应，效果与剂量有关。 辐射改变蔬菜呼吸率，防止老化，改变化学成分。 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。,36,本节思考题,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)。,37,第四节 辐射在食品保藏和加工中的应用及其卫生安全性,一、辐射保藏的三种形式 1.辐射阿氏灭菌 所使用的辐射剂量可以使食品的微生物减少到零或有限个数，食品在任何条件下贮藏 剂量：15Mrad 2. 辐射巴氏灭菌 所使用的
18、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：0.51Mrad 3. 辐射耐储杀菌 这种辐射处理只降低其腐败菌数，并延长新鲜食品的后熟期及保藏期。 剂量：0.5Mrad以下,38,二、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 产品必须密封包装，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 高剂量辐射处理会使产品产生异味，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,39,2.水产品 高剂量处
19、理与肉同 低剂量的目的是为了延长新鲜品的贮藏期 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：300Krad 3、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-及-射线，灭菌效果良好 带壳鲜蛋可用-射线， 剂量1Mrad 高剂量的辐射会使其带有H2S等异味,40,4、果蔬制品 目的： 防止微生物腐败作用 控制害虫感染及蔓延 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控制霉菌的危害，剂量3050Krad 过高达280Krad时，皮上会产生锈斑
20、 辐射水果抑虫是最有效的方法之一,41,延缓水果的后熟期 香蕉等热带水果十分有效，绿色香蕉低于50Krad即可，木瓜200Krad，一般100150Krad，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4Krad 蘑菇延长开伞十几天 5、谷物及其制品：控制虫害及其蔓延 昆虫：分为蛾、螨、甲虫 立即致死：300500 Krad 几天内死亡：100 Krad 不育：1020 Krad,42,霉菌 剂量：200400 Krad 175 Krad辐射面粉，能在24保存一年以上 大米可用500 Krad灭霉 包装 目的：是食品与环
21、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,43,三、卫生安全性,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，在一定条件下会造成激发反应，引起这些原子核的不稳定，由此而发射出中子并产生-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使用的射线能量，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。,44,食品中的基本元素，氮、氢、氧 14N 10.5Mev -射线 会产生放射性 16O 15.5Mev -射线 会产生放射性 12C 18
22、.8Mev -射线 会产生放射性 大部分元素核反应能阈都在10Mev以上，目前在食品中允许使用的辐射源只有60Co，（1= 1.17 Mev，2 = 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(几秒几十分钟), 还不等到达消费者手中,放射性就消失了。,45,3. 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，不需要再进行此剂量范围的毒性试验，在微生物学和营养学上都不存在问题，可以作为“推荐接受”。 4. 微生物发生变异的危险,46,四、检验,
23、47,电离辐射与食品物质的相互作用，可在食品组分上诱发复杂的化学变化，这些变化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。 因此并不是所有化学变化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化的产物 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。,48,本节思考题,辐射的诱惑放射性概念,49,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，
24、借以有选择地控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,50,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、辣应有尽有,51,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,52,（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
25、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,53,二、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。,54,（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）浓度均匀化的过程 2.渗透压 处稳定运动状态的溶剂和溶质，特别是
26、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情况下才会产生，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,55,.分子扩散的基本方程 在扩散过程中，通过单位面积（）的物质扩散量（）和浓度梯度（即单位距离浓度变化）成正比（） ：物质扩散通量 Kmol/（m2s） ：扩散梯度（：浓度，：间距）：面积 ：扩散时间：扩散系数负号：表示距离增加时，浓度减少,56,扩散速度NA= （） 扩散系数（）（m2s） 在缺少扩散系数试验数据的情况下，用此时进行推算。 ：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。 ：
27、空气常数（8.314J/Kmol） ：阿伏加德罗常数（6.021023 ） ：绝对温度（） ：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） ：介质粘度（ Pa.s）,57,扩散系数和溶质扩散速度成正比，扩散系数越大扩散越迅速 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） 扩散系数随温度升高而增大，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%（23.5%） 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
28、加仍会对扩散速度产生不利影响，这一点不能忽略,58,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）,59,(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似，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，实际上，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，而阻止了电解质的渗透进入。,60,3、所有细胞（活的和死的）都能渗水，这是在
29、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 因而腌制不仅能阻止微生物利用食品的营养物质，而且在遭受电解质渗入后生长活动也会受到抑制,61,5、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=9.81 h(N/m2) h:溶液的液柱高度（m） :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
30、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，直至形成液柱消失，还阻止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,62,7、根据Vant hoff定律 溶液的渗透压和理想气体的性质是完全相似的。,Vant hoff方程1RTCP0= 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 1 溶液密度（等于质量除以容积）（Kg/m3）,T 绝对温度（K） R 气体常数 8.2910-3 Nm/molK, M2 溶质分子量,63,8、腌制速度 腌制速度取决于渗透压 渗透压和
31、温度及浓度成正比 为加速腌制过程，应尽可能在高温和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，因此腌盐时以采用低温（低于10 ）为宜，有时温度可低达24左右,64,渗透压和溶质分子量及其浓度有一定关系 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，用量可减少 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1015%，就能建立起303.2606.5KN/m2(或36个大气压）相当的渗透压,65,2.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
32、大,66,三、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。,67,（一）微生物细胞,微生物细胞是有细胞壁保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营养素。 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
33、渗透速度极慢。,68,（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情况。,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),69,3. 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，这种现象称质壁分离（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
34、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,70,4. 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，其质壁分离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迅速达到平衡，不再存在质壁分离现象 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 在不少情况下因不良微生物受到抑制，从而有利于食品的发酵,71,盐浓度2.5% 大多数微生物暂时性受到抑制 10
35、-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，暂时受到抑制，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，差不多所有微生物都停止生长，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离。,72,（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情况。（相等、内大、外大）,73,如鲜山楂果做
36、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。若将山楂破碎，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。,74,所以对腌渍保藏，两个目的：(1)动植物组织使之易扩散，使风味一致(2)微生物使之不易进入，建立高渗透环境，造成其被抑制。,75,四、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30.761.5 7KN/m2 (
37、0.30.6个大气压) 一般认为食盐防腐作用是在其渗透压影响下，微生物细胞质壁分离的结果，实际上食盐的防腐作用不仅是脱水影响的结果,76,(2)离子化水作用 NaCl溶解后会离解，并在每一离子周围聚集着一群水分子 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缘故,77,(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用量可减少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
38、子，氯离子会和细胞原生质结合，促使细胞死亡,78,(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能力 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能力 (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,79,2、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13%时大多微生物受暂时性的抑制 浓度1015%时大多微生物完全停止生长 浓度2025%时几乎所有微生物停止生长 此浓度基本上已达到阻止微生物生长的目的 抑制不同微生物生长活动的盐液浓度 醭酵母 10% 乳酸菌 1213%
39、黑曲菌 17% 变性菌 10% 腐败球菌 15% 青霉菌 20%,80,某些乳酸菌、酵母、霉菌在2030%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 实际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恢复生长,81,3、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
40、血酸（烟酸、烟酰胺）帮助发色 糖、香料调节风味,82,2. 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，严重时引起恶心和头痛。,83,（2）微生物,低质盐和粗制盐都是晒盐，微生物污染严重，如
41、嗜盐菌易引起腌制食品变质。因此腌制品应采用精制盐，精制盐经高温处理再结晶，可使杂质和微生物污染降低。 要求腌制盐起码用二级盐以上。,84,（二）腌制方法 要求：腌制剂渗入到食品内部并均匀分布在其中 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，各层间还应均匀地撒上食盐 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，营养成分流失少 不均匀，失重大，味太咸,85,2.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,86,3. 动脉或肌肉注射法 是改善湿腌法的一
42、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 可避免湿腌液因食品水分外渗而降低浓度，因干盐及时溶解于外渗水分内,87,（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提供，提供电子对难易情况将对键的性质（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MMb Mb MbO2棕红色或深褐色 紫红色 深红色,88,如果有硫氢基
43、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，胆肌红蛋白还会迅速被氧化，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 研究认为，腌制肉色泽形成大致分为三个阶段 NO + Mb NOMMb NOMMb NOMb NOMb + 热 + 烟熏 NO-血色原 （Fe 2+ ）（稳定的粉红色）,89,五、 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，减少自由水分 脱水作用，渗透压致质壁分离，抑制微生物生长 食品加糖可保持其品质，改进风味 糖的种类和浓度决定加速或停止微生物
44、生长作用 110%促进某些菌生长 50%停止大多数酵母生长 6585%能抑制细菌和霉菌生长 葡萄糖比蔗糖的杀菌效力强 酵母对高浓度糖液抵抗力最强 霉菌和酵母容忍糖液的浓度比细菌高得多,90,思考题,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,91,第二节 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+ CO2 3. 醋酸发酵 酒精+醋酸菌+O2 醋酸+ H2O 4. 丁酸发酵
45、 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+H2,92,（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需要被利用的，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,93,三、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
46、的生长受到抑制，从而保持食品不腐败。,94,四、控制食品发酵的因素（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 食品需在腐败前迅速加酸或促使发酵产酸，否则有害微生物将大量繁殖 含酸食品有一定的防腐能力，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,95,酒精 有防腐作用，主要取决于其浓度 1215%能抑制酵母生长 发酵饮料酒的酒精含量为913%缺少防腐能力，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,96,酵种 发酵开始如有大量预期菌种存在，既能迅速繁殖并抑制其它杂菌生长，促使发酵向预定
47、方向发展（馒头发酵、酿酒、乳酸发酵） 使用纯粹培养的菌种-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、馒头等常用专门培养的菌种发酵，以便获得品质良好的发酵食品,97,温度： 各种微生物都有适宜生长的温度，利用温度可控制微生物生长 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 ，保加利亚乳杆菌迅速生长； 65.6 ，嗜热乳杆菌生长，其他微生物死亡,98,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
48、精和二氧化碳，酒精和酸还生成脂类，改善腌制品风味 肠膜明串珠菌消失后，黄瓜发酵乳杆菌继续增添乳酸 黄瓜发酵乳杆菌消失后，由短乳杆菌继续增添乳酸 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可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,99,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,100,五、发酵对食品品质的影响,1.改变食品的风味和香气 （1）蔬菜 （2）牛乳 （3）制酒 （4）对肉类 2.提高营养价值 3.改变组织结构 （1）蔬菜脆性的变化 （2）色泽的变化 （3）其它：豆腐乳、干酪、面包,101,思考题,（1）发酵对食品品质的影响 （2）食品发酵保藏的原理 （3）控制食品发酵的因素,102,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,
