2022年食品加工保藏原理 .pdf

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1、1 / 31第一章食品加工保藏原理第一节食品败坏及其影响因素食品是动植物的初级产品以及它们的加工制品，因而某些动植物机体内原有的酶常会继续起作用； 而多数食品又是营养丰富的物质，能成为微生物生长良好的基质，故食品会发生腐败、变色、干燥和吸湿等各种变质现象而不能食用。这些变质究其原因， 内部因素是原料中的酶和食物构成成分之间的作用，外部因素是微生物活动、氧气和光线等的作用， 水分和温度对上述两种因素具有重大影响。一、化学因素（一）食品中的酶及其对食品败坏的影响不同的生物具有不同的酶， 因而在生物体内就会产生不同的化学反应。动物或者微生物死亡后， 或者果蔬、 谷物等被采收后， 其体内的酶在适宜的条

2、件下仍会保持活性， 使其体内的新陈代谢活动继续进行。因此在加工和储藏过程中， 由于酶的作用， 特别是氧化酶、 水解酶类的催化而发生各种酶促反应，使果蔬成熟加速，导致色、香、味以及食用品质和营养价值降低，如风味劣变、颜色褐变、维生素损失等。1.与食品变质有关的主要酶类及其作用(1)果胶酶果胶物质是所有高等植物细胞壁和细胞间层中的成分，也存在于植物细胞汁液中， 对于水果、 蔬菜的食用质量有很大的影响。果胶酶降解果胶物质，主要有多聚半乳糖醛酸酶和果胶甲酯酶，存在于高等植物和微生物中。除了蜗牛以外，动物界中没有发现果胶酶的存在。这类酶在食品加工中非常重要，用果胶酶处理果肉可以提高果汁的产量，促进果汁的

3、澄清。 果胶酶还可用于生产药用的低甲氧基果胶和半乳糖醛酸。但是，果胶酶也是导致许多水果、 蔬菜在成熟后过分软化的原因，香蕉、柿子、芒果等果实成熟时，细胞壁和细胞间的果胶物质在酶的作用下， 水解为水溶性的状态， 从而导致果实变软。 在番茄酱和橘汁一类的产品中， 也常因果胶酶的作用破坏果胶物质所形成的胶体，使产品的黏度和浊度降低， 原来分散状态的固形物失去了依托便沉淀下来，降低了这些食品的质量。(2)脂酶脂酶存在于所有含脂肪的组织中，例如哺乳类动物体内有胰脂酶名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -

4、- - - - 第 1 页，共 31 页 - - - - - - - - - 2 / 31能将脂肪分解为甘油和脂肪酸。 许多含脂食品如牛奶、 干果类等的变质原因常常是由于其中所含脂酶的作用使游离脂肪酸增加所致。(3)酚酶马铃薯、香蕉、莲藕、苹果、梨等果蔬在加工过程中，经去皮、切分暴露在空气中， 会发生褐变现象， 这是由于果蔬中含有的单宁物质，在氧化酶类的作用下， 发生氧化变色的结果。 参加酶褐变的氧化酶类主要是酚酶和多酚氧化酶 （氧化底物以单宁物质为主， 也包括食品中的一些酚类物质和黄酮类物质。发生这类褐变反应需要有氧气参与，并以铜作为辅基。 控制酶的活性， 或采取隔氧措施，或减少底物反应量，

5、均可减少或避免食品的褐变。如采用热烫处理、降低 pH、硫处理、抽真空等措施是果蔬制品加工中常用的防褐变方法。(4)脂氧合酶：脂氧合酶存在于各种植物尤其是豆科植物中，以大豆的含量最高。食品中由于脂氧合酶的作用至少造成以下几方面的危害：破坏亚油酸、 亚麻酸和花生四烯酸等必需脂肪酸；产生的游离基损害维生素和蛋白质等其他成分；由于脂氧合酶在低温下仍具有活力，因此，未经热烫灭酶的冷冻青豆和蚕豆长期保存时会造成色素的损失和产生异味等。其他氧化酶类如过氧化物酶、 抗坏血酸氧化酶等也会引起食品颜色和风味的劣变及营养成分的损失。2.影响酶作用的环境因素(1)温度温度对酶促催化反应的影响有两方面：一方面酶促催化反

6、应和一般的化学催化反应一样，随温度的升高而加速（图1-1 曲线 所示） 。另一方面，随温度的升高，酶会受热变性失活，使反应速度减慢（图1-1 曲线 b 所示） 。因此，酶促催化反应速率， 即酶活力应是上述两个方面影响的综合结果。在较低温度范围内（小于 3040）酶蛋白变性不显著，这时升高温度有利于提高反应速度。当温度达到或超过时， 酶蛋白将很快变性失活。 表现在温度酶活力曲线在高温一侧有一个急剧下降。 因此，酶促催化反应有一个最适温度区域，在此温度范围内，反应速度最快或者说酶的活力最大。 对多数酶来说，最适温度在 3040之间，但有些酶如液化型细菌淀粉酶的最适温度可高达70。名师资料总结 -

7、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 31 页 - - - - - - - - - 3 / 31(2)水分活度水在酶促催化反应中起着重要作用，如反应物作用；水化作用以促使酶和底物活化；传递介质作用，使底物能向酶扩散接近等等。图1-2 所示为磨碎的大麦芽和2%卵磷脂的混合物在不同的水分活度下卵磷脂被大麦芽中的卵磷脂酶水解的速度。 从图中可得出如下结论： 在高水分活度时， 体系保存几天甚至几个小时后就能测出卵磷脂的分解。在低水分活度时， 几乎不发生水解反应。据此，我们可以通过降低食品

8、的含水量来阻滞酶的作用，从而减少食品的变质。不同水分活度下， 卵磷脂的水解程度有不同的终值（即在一定保存期后，随着保存时间的进一步增加，水解率不再增加，将稳定在某一值）。(3)pH 的影响pH 对酶活力也有重要的影响。如图1-3 所示，该图为 pH名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 31 页 - - - - - - - - - 4 / 31酶活力曲线。 从曲线可看出， 酶在一个狭窄的范围内才表现出最大的活力。这个pH 范围称为最适pH，超出这个范围酶活性会显著

9、下在降。大多数酶的最适pH在 4.58.0；当然也有例外，如胃蛋白为1.8，精氨酸酶为 10.0。3.酶的控制食品中存在的酶对食品的质量有较大的影响。新鲜果蔬耐贮性和抗病性的强弱直接与它们代谢过程中的各种酶有关系，同时，在食品加工过程中， 酶也是引起果蔬品质变坏和营养成分损失的重要因素。如前所述，常见的影响食品质量的酶有氧化酶如多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、过氧化物酶、脂肪氧化酶、脂酶和水解酶（如果胶酶）等，合理控制和利用这些酶，是食品储藏加工中进行各种处名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -

10、 - - - 第 4 页，共 31 页 - - - - - - - - - 5 / 31理的基础。(1)热处理酶是具有特殊催化能力的蛋白质。因此，酶具有蛋白质的一般性质，如不耐热性等。高温处理可使蛋白质变性，导致酶失活，但酶失活取决于酶活性部位的本质， 有的酶失活需要完全变性， 而有的在很小变性的情况下就导致酶失活。在食品加工过程中，通常采用热水或蒸汽热烫的方法来钝化酶。(2)控制 pH如前所述，酶的活性受pH 的影响。各种酶都有受最适其所处环境 pH 的影响。各种酶都有其最适pH， 即只有在某个狭窄的pH 范围的环境中，该酶才表现出最大活性。在低于或高于最适pH 的环境中，酶的活性将降低甚至

11、会丧失。但是，酶的最适pH 并非酶的属性。它不仅与酶的属性有关，而且还随温度、反应时间、底物的性质及浓度、缓冲液的性质及浓度、介质的离子强度和酶的纯度等因素的变化而改变。由于酶的活力受的影响，因此，在加工过程中，可将 pH 控制到最大限度地提高酶反应速度，或防止酶反应的发生，或抑制酶反应。例如，将体系的pH 降低到 3.0 以下，就能有效地避免多酚氧化酶引起的褐变反应，从而保持食品的色泽。(3)控制水分活度通常水分活度越低，酶的活性越小；在足够高的水分活度下，有最大的酶促反应； 在不同的水分活度下， 产生不同的最终产物积累值淀粉酶随着水分活度的下， 如降 -淀粉酶随着水分活度的下降， 糖、中间

12、产物及寡糖的生成率显著降低； 脂氧化酶氧化亚油酸生成氢过氧化物，在低水分活度下生成的过氧化物为四聚体。 因此，当水分活度在中等偏上范围内增大时，酶活性也逐渐增大；相反，减小水分活度则会抑制酶的活性。例如食品干制和速冻，正是利用了低水分活度控制酶的活性。（二）非酶作用1.美拉德反应将氨基酸与还原糖之间的反应用发现者的名字命名，称为美拉德反应。 美拉德反应分个阶段进行。初期阶段：氨基与糖的还原性羟基结合，生成氮配糖物， 接着使分子内发生阿马多瑞重排。通过测定氮配糖物的生成量可了解初期阶段的进行速度。中期阶段：阿马多瑞重排物不稳定， 氧化或脱水后生成葡糖酮醛、 脱氧葡萄糖酮醛、羟甲基糖醛等。 其中脱

13、氧葡糖酮醛最稳定， 是美拉德反应中期阶段的指名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 31 页 - - - - - - - - - 6 / 31标。斯托雷克分解： 是作为美拉德反应副反应的重要反应。此项反应是氨基酸与作为美拉德反应的中间体的羰基化合物反应，生成醛。生成的醛类带各种香气，赋予加热食品以风味。美拉德反应的抑制： 美拉德反应所引起的褐变反应，与氨基化合物和糖的结构有密切关系。 含氮化合物中的胺、 氨基酸中的盐基性氨基酸反应活性较强，糖类中凡具有还原性的单糖

14、、双糖（麦芽糖、乳糖）都能参加这一反应，其中反应活性以戊糖（木糖）最强，己糖次之， 双糖最低。褐变的速度随温度升高而加快，温度每上升 10反应速度增加35 倍。食品的水分含量高则反应速度加快，水分活性为 0.62 左右时反应性最强，如果食品完全脱水干燥则反应趋于停止。但干制品吸湿受潮时会促进褐变反应。美拉德反应在酸性和碱性介质中都能进行，但在碱性介质中更容易发生，一般是随介质的pH 升高而反映加快，因此高酸性介质不利于美拉德反映进行。 氧、光线及铁、铜等金属离子都能促进美拉德反应。美拉德反应能使加热食品产生良好的色泽和风味。但果蔬制品需保持原有的色泽，因此需要抑制美拉德反应。防止美拉德反应起的

15、褐变可以采取如下措施：降低储藏温度；调节食品水分含量；降低食品pH，使食品变为酸性；用惰性气体置换食品包装材料中的氧气； 控制食品转化糖的含量； 添加防褐变剂如亚硫酸盐（亚硫酸氢钠、次硫酸氢钠、亚硫酸酐及偏重亚硫酸钾）等。使用标准为干燥果实在 2g/Kg（二氧化硫残存量）以下，一般食品为0.03g/Kg 以下（同上）。2.脂质氧化引起的着色脂质，特别是不饱和脂肪酸与氧反应被氧化。氧化物聚合生成着色物， 如果氧化物与氨基酸等含氮化合物反应，则会显示强着色性。 这种情况包括作为脂质氧化生成物的羰基化合物与氨基酸反应， 这种反应类似美拉德反应 （称为氨基基反应） ，以及作为氧化生成物的游离基与氨基反

16、应。金属离子会促进由于脂质氧化而引起的着色。3.抗坏血酸氧化引起的褐变蔬菜和水果中富含抗坏血酸 （维生素。 这种抗坏血酸是一种还原酮，能与带氨基的化合物发生斯托雷克分解反应。实际上，已确认在与抗坏血酸有关的着色反应过程中， 生成二氧化碳与羰基化合物。 富含抗坏血酸的柑橘汁和蔬菜中有时名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 31 页 - - - - - - - - - 7 / 31会发生抗坏血酸氧化引起的褐变现象。抗坏血酸氧化褐变与温度、pH 有较密切的关系，一般随

17、温度的升的高而加剧。pH 范围在 2.03.5之间的果汁，随 pH 的升高氧化褐变速度减慢，反之则褐变加快，pH 为 3.4 的果汁不易发生褐变快，除了降低防止抗坏血酸氧化褐变，产品温度以外， 还可以用亚硫酸盐溶液处理产品，抑制葡萄糖转变为羟甲基糠醛， 或通过还原基团的络合物抑制抗坏血酸变为糠醛，从而防止褐变。4.其他食品成分与金属包装容器的金属离子反应也会引起食品变质。如含花青素的桃、葡萄、杨梅等食品罐藏时，与金属罐壁的锡、铁反应，颜色从紫红色变成褐色；含酸量高的柠檬、菠萝等原料做成的果汁容易使罐壁的锡溶出；甜玉米、芦笋、绿豆以及鱼肉、畜禽肉加热杀菌时产生硫化物，与锡、铁反应而产生褐色物质。

18、（三）氧化作用1.自动氧化在食品流通的各个环节几乎都存在氧，因此食品氧化变质的可能性普遍存在。食品中含蛋白质、脂质、碳水化合物等多种成分，但其中最容易受氧影响的是脂质。特别是不饱和脂肪酸含量高的油脂，会结合比较稳定的游离基氧分子，成为活性氧。因此，在考虑食品氧化时，应重点考虑这种成分。脂氧化包括酶氧化及非酶氧化。酶氧化是指普遍存在于豆类和谷类中的酶，使亚油酸、 亚麻酸等不饱和脂肪酸氧化的现象，氧化的结果生成带异味、 异臭的醛等低分子物质， 使食品失去商品价值。 但是，食品氧化最重要的是油脂的自动氧化。油脂的自动氧化是指常温下空气中的氧与油脂中的脂肪酸发生的分解、聚合反应。主要是脂肪水解的游离脂

19、肪酸， 特别是不饱和游离脂肪酸的双键容易被氧化，生成过氧化物并进一步分解。这些过氧化物大多数是氢过氧化物，同时也有少量的环状结构的过氧化物， 若与臭氧结合则形成臭氧化物。 它们的性质极不稳定，容易分解为醛类、酮类以及低分子脂肪酸类等，使食品带有哈喇味。在氧化型酸败变化过程中， 氢过氧化物的生成是关键步骤， 这不仅是由于它的性质不稳定，容易分解和聚合而导致脂肪酸败，而且还由于一旦生成氢过氧化物后，氧化反应便以连锁方式使其他不饱和脂肪酸迅速变为氢过氧化物，因此脂肪氧化型名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

20、 - - - - - - 第 7 页，共 31 页 - - - - - - - - - 8 / 31酸败是一个自动氧化的过程。2.影响氧化的因素影响油脂氧化的因素可分为油脂本身或食品性状因素与环境因素。油脂或食品性质包括脂肪酸组成、 表面积、各种共存物质及水分活性； 环境因素包括温度、氧浓度和光线等。(1)温度氧化是化学反应，反应速度受温度的影响很大。一般温度每上升10，反应速度便会增加23倍。此外，低温能抑制氧化，但也能抑制过氧化物的分解，过氧化物会在低温储藏的食物中积累，当食品恢复常温时， 自动氧化的速度会明显加速。(2)光线如前所述，自动氧化是以氢过氧化物的生成与分解为中心进行的，但是有

21、关由游离基引起自动氧化的理论不能充分说明自动氧化的开始过程。现已清楚，油脂被光线照射后，即使不经由烷基游离基，也能生成氢过氧化物。由光线引起的过氧化途径见图1-4。 即油脂中的叶绿素和血色素被光照射后吸收能量，呈激发状态。激发的叶绿素等通常给氧分子（3O2，三分子氧）以能量，激发成非常富于反应性的1O2（单分子氧）。1O2直接作用于 RH 的双键，生成氢过氧化物。(3)氧浓度氧浓度与氧化速度的关系，见图1-5。从图中可以看出，当氧浓度在 2%以下时，氧化速度急剧下降。氧化速度与被氧化物的表面积密切相关。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -

22、 - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 31 页 - - - - - - - - - 9 / 31表面积大的食品不易受氧浓度的影响，但在氧浓度1%以下的场合，多发现对氧浓度的依存性。(4)抗氧化物质动植物体内的脂质被各种物质所保护，免受氧化。弄清这些物质的本质及功能， 对了解氧化机制十分有益。 最有名的天然抗氧化物质是生育酚(图 1-6)。生育酚是一种酚类物质，100g 植物油脂中的含量为数十至数百毫克。其抗氧化机制如下所述。即生育酚 (TOC）能向自动氧化生成的过氧化游离基提供酚性氢，生成TOC。TOC通过式（ 2） 、 （3）的反应生成稳定性物质，从

23、而抑制自动氧化。显示这种作用的酚性物质有棉籽油中的棉酚、 米胚芽油中的谷维素以及各种香料中的精油类。另外，芝麻油的氧化稳定性高于其他植物油，这是因为芝麻油中含被称为芝麻酚的抗氧化物质， 近年来人们确认芝麻油中存在多种木聚糖，其中有一种被称为芝麻醇的木聚糖在芝麻色拉油中显示出很强的抗氧化活性。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 31 页 - - - - - - - - - 10 / 31BTH（二叔丁基对甲酚）和BH （叔丁基对羟基茴香醚）与生育酚一样，作为游离

24、基清除剂，是合成抗氧化剂。如上所述，影响油脂氧化的因素很多。 防氧化技术就是采用各种手段控制引起油脂氧化的各种因素。因此，食品在储藏过程中采取低温、避光、隔绝氧气、降低水分、 减少与金属离子的接触、 添加抗氧化剂等措施， 都可以防止或减轻脂肪氧化酸败对食品产生的不良影响。二、生物因素（一）微生物引起食品腐败变质的微生物称为腐败微生物种类很多，一般可分为细菌、 酵母菌和霉菌三大类。1微生物引起食品腐败变质的特点(1)细菌不管食品是否经过加工处理，在绝大多数场合，其变质主要原因是细菌引起的。 细菌造成的变质， 一般表现为食品的腐败， 是由于细菌活动分解食物中的蛋白质和氨基酸， 产生恶臭或异味的结果

25、。 这种现象尤其容易在无空气（氧）的状态下发生，通常还会产生有毒物质，引起食物中毒。产芽孢细菌非常耐热，如肉毒杆菌在中性环境下， 加热数小时有时还不能完全被杀死。耐热性细菌在土壤中存在较多，因此对于土壤中生长的莲藕、芋头、芦笋、竹笋等块根、块茎类原料，在加工时要特别注意。(2)酵母菌在含碳水化合物较多的食品中容易生长发育；而在含蛋白质丰富的食品中一般不生长； 在 pH5.0 左右的微酸性环境中生长发育良好。容易受酵名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 31 页

26、 - - - - - - - - - 11 / 31母菌作用而变质的食品有蜂蜜、果酱、果冻、酱油、果酒等。(3)霉菌霉菌易在有氧、水分少的干燥环境中生长发育，在富含淀粉和糖的食品中也容易滋生霉菌。 由于霉菌的好气性， 无氧的环境可抑制其侵害， 在水分含量 15%以下，可抑制其生长发育。食品的安全和质量依赖于微生物的初始数量、加工过程的除菌和防止微生物生长的环境控制。食品由碳水化合物（淀粉）、蛋白质等多种成分组成，所以食品的腐败变质并非一种原因所致，大多数是由细菌、 霉菌或酵母菌同时污染、 作用的结果。2影响微生物生命活动的主要因素微生物只有与外界环境条件相适应时才能进行正常的生长繁殖。当外界环

27、境条件不适宜时，微生物的生命活动就受到一定影响，可发生抑制、变异，甚至死亡。了解微生物的生命活动与环境条件的关系，对微生物在食品工业上的应用和控制微生物的危害具有重要的指导意义。（1）pH微生物的生长发育需要适宜的环境。大多数细菌，尤其是病原细菌，易在中性至微碱性环境中生长繁殖，在 pH4.0 以下的酸性环境中，其生长活动会受到抑制； 霉菌和酵母菌则一般能在酸性环境中生长发育。细菌、酵母菌和霉菌的生长发育程度与pH 的关系见图 1-7。对于耐酸性，霉菌酵母菌细菌。酸性越强，抑制细菌生长发育的作用越显著。表1-2 为各种微生物生长繁殖所能适应的 pH。根据食品范围的特点，食品可划分为酸性和非酸性

28、两类。一般以pH4.5 为界限，pH 4.5的食品通常称为酸性食品， 所有的水果食品属于酸性食品； pH4.5的称为非酸性食品，所有的蔬菜、鱼、肉、乳等动物性食品都属于非酸性食品。酸性环境 (pH4.5) 宜采用常压（ 100以下）杀菌，非酸性环境(pH4.5)采用加压高温杀菌。因此，使pH 降低至 4.5 以下，细菌的生长发育受抑制的同时，其耐热性也变弱，即使是耐热性极强的细菌芽孢，也容易被杀灭。pH4.5 以下，霉菌和酵母菌虽能生长发育，但其耐热性较弱，在7080就能被杀灭。微生物在最低或最高 pH 环境中，虽然尚能生存和生长，但生长非常缓慢且容易死亡。名师资料总结 - - -精品资料欢迎

29、下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 31 页 - - - - - - - - - 12 / 31（2）氧气微生物可分为好氧性（ areobic）微生物、微需氧微生物、兼性厌氧微生物和厌氧性微生物。 好氧性微生物的生长发育需要有氧等气，无氧则不能生长发育，如产膜酵母菌、霉菌和部分细菌。利用真空包装或用N2，CO2置换包装材料内的空气，即可抑制好氧性微生物的活动。微需氧微生物仅需少量氧就能生长，如乳酸杆菌。兼性厌氧微生物在有氧和无氧的环境中都能生长， 如大多数酵母菌、 细菌中的葡萄球菌属等。 厌氧

30、性生物如肉毒梭状芽孢杆菌， 能在无氧的低酸性 （pH4.6） 环境中生长发育并产生毒素，引起食物中毒。（3）水分微生物生长发育需要自由水分。干制品由于脱去了自由水分，因而能防止细菌、 酵母菌和霉菌的生长。 微生物只有在含有营养物质的水溶液中才能进行生长繁殖。一般来说，含水分多的食品，微生物容易生长。值得注意的是不同食品按照质量百分率来计算含有的水分虽有明显差别，但实际上能被微生物利用的水分浓度可能是一样的。因此，以质量百分率来衡量食品的含水量时，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -

31、 - 第 12 页，共 31 页 - - - - - - - - - 13 / 31并不能确切地反映食品中能被微生物利用的实际含水量。因此，在研究水分与微生物的关系时，常用水分活度w来衡量。在 w低的基质中，微生物生长在不良。若基质的w低于一定的界限，微生物的生长即停止。 这个界限就为微生物生长的最低w。通过控制水分活度w可防止微生物的生长。 水分活度是对微生物和化学反应所能利用的有效水分的估量。不同的微生物， 其生长发育所要求的最低w也不同（图 1-8） 。一般情况下，大多数细菌要求 w0.94， 大多数酵母菌要求w0.88， 大多数霉菌要求 w0.75 （4）营养成分大部分食品含有足够的营

32、养供微生物生长，尤其是含有发酵基质的碳水化合物和蛋白质。 糖在低浓度时不能抑制微生物的生长活动，故传统的糖制品要达到较长的储藏期，糖浓度一般要求在60%以上。（5）温度1）微生物生长的适应温度在影响微生物生长的各种物理因素中，温度起着最重要的作用。 适宜的温度可以促进微生物的生命活动，不适宜的温度能减弱其生命活动甚至引起生理机能异常或促使其死亡。根据微生物适应生长的温度范围，可将微生物分为嗜冷性、 嗜温性和嗜热性三种类型， 大多数致病菌是嗜温性的。表 1-3 为微生物的适应生长温度。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

33、 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 31 页 - - - - - - - - - 14 / 312）低温对微生物的影响绝大多数微生物处于最低生长温度时，新陈代谢活动已减弱到极低程度， 呈休眠状态， 但其活力仍然存在。 食品中的微生物在遭受冰冻时， 细胞内的游离水形成冰晶体，对细胞造成机械损伤， 而且使细胞内外造成干燥状态， 使细胞失去了可利用的水分，细胞内外性状发生改变， 促使微生物受到抑制或致死。在冰冻食品中， 所存活的微生物随着冰冻状态的延长而逐渐死亡。在冰冻环境中，温度稍低于冰点，尤其大约在-2时，菌数下降比较多，但再低于这个温度时，菌数下降则较少，一般在低达-

34、20以下时，菌数下降非常缓慢。例如能使肉类食品腐败的荧光假单胞菌（一种能在低温下生长的细菌）置于-17的低温中，经储藏 15 天后，菌体死亡率高达98%，而置于 -29时，储藏同样天数，菌体死亡率只有 59%。下生长细菌）影响微生物低温抵抗的因素还有很多。不同的微生物， 抗低温能力不同。 具有芽孢的细菌和真菌的孢子都具有较强的抗冰冻能力。在干燥和真空的冰冻环境中，微生物可保持较长期的存活力。微生物在冰冻和解冻反复交替过程中，比一直保持冰冻状态更易死亡。 其他影响因素还有微生物冰冻时所处基质的成分、浓度和 pH 等。3）高温对微生物的影响微生物所处的环境温度，如果超过了微生物所适应的最高生长温度

35、， 一些对热较敏感的微生物会立即死亡，原因是微生物菌体蛋白质包括酶类， 因受热而变性、 凝固。可是，另外一些微生物对热的抵抗力较强，它们虽然不能生长， 但尚能生存一段时间。 凡是在 61.6经 30min 尚能生存的微生物，称为耐热微生物。 与食品有关的耐热微生物， 主要是芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属，其次是链球菌和乳杆菌属。3微生物的控制在食品加工和保藏过程中， 对于化学性变质， 一般只能在加工过程中将其限制到最小的程度，但不容易根除；对于物理性变质，只要加工操作规范、储存环名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精

36、心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 31 页 - - - - - - - - - 15 / 31境适宜，一般对食品的保藏不构成威胁。真正对食品保藏造成危害的是微生物。在食品保藏加工中，可采用以下一些方法对微生物及其活动加以控制。（1）加热杀菌加热杀菌是保藏食品的主要手段。所谓杀菌是以积极地控制微生物为目的而实施的诸方法的总称，从微生物的观点来看，大致可分为灭菌（Steriliz tion）和消毒（ Disinfection） 。杀菌处理对于食品来说是在及其剧烈的条件下进行的，一般灭菌对食品品质产生显著损害， 使其失去商品价值， 因此，在食品行业是以制品达到商业无菌为目的进行灭

37、菌操作的。 商业灭菌可定义为由加热处理杀死在公共卫生上有害的微生物以及在正常储存和销售条件下能生长繁殖、并导致食品变质的腐败菌， 从而保证食品正常的货架寿命。 商业灭菌后， 即使残存微生物， 只要在商业的正常储存、流通状态下不繁殖，能保持食品品质即可，这不是微生物学意义上的杀菌。食品中由加热杀菌制造的罐头食品以及用无菌罐装法生产的无菌制品都是以达到商业杀菌为目标的。1）加热杀菌的方法，巴氏杀菌法（Pasteuriz tion） ，杀菌温度 6580，主要用于不耐热杀菌温度的食品，如果汁、酸菜汁、果酒等的杀菌。巴氏杀菌法适用于高酸性食品的杀菌。常压杀菌法：指 101.325kP 、100条件下的

38、杀菌处理。常压杀菌适用于高酸性食品的杀菌，即pH 小于 4.5 的食品才能采用常压杀菌，如水果罐头。蔬菜罐头中，只有番茄的pH 小于 4.5，故除番茄外，大多数蔬菜罐头的杀菌不能采用常压杀菌。高压杀菌：指 101.325kP以上、100以上的杀菌，此杀菌方法主要适用于低酸性食品的杀菌，如大部分蔬菜罐头、肉罐头、鱼罐头、禽罐头等。这类食品因酸度低，对微生物的抑制作用弱，易被各种微生物污染，因此，只有提高杀菌强度，才能达到食品保藏的目的。2)杀菌原则一般以 pH4.5 为界限来选择杀菌方法。当pH4.5时采用常压杀菌， pH4.5 时采用高压杀菌。对于那些不耐高温处理的低酸性食品，只要不影响消费习

39、惯， 可采用加酸的方法， 或通过发酵产酸的方法， 使其 pH 降低至 4.5以下，即可采用低温杀菌进行保藏，也可采用冷杀菌方法进行杀菌。一般以该食品中耐热性最强的细菌为对象。当pH 4.5时，应考虑耐酸菌败名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 31 页 - - - - - - - - - 16 / 31坏的可能， 故工业上常以少数耐酸芽孢杆菌（如巴氏固氮梭状芽孢杆菌、酪酸芽孢杆菌）作为杀菌对象菌，其D100=0.10.5min。在番茄罐头中，可能出现耐热性更强

40、的凝结芽孢杆菌（ D100=30270min，D121.1=0.010.07min） ，造成番茄罐头平酸败坏，故对番茄制品的杀菌处理应特别小心。酸性的食品中一般不会出现耐热性更强的细菌，如肉毒杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌等。当 pH4.5 时，应考虑肉毒杆菌产毒的可能性（肉毒杆菌在pH4.8 以上、缺氧条件下繁殖并分泌毒素） 。因此，凡是低酸性食品都必须接受能杀死肉毒杆菌的杀菌操作规程。由于肉毒杆菌不易获得，且有一定的危险性，工业上常以P. .3679（ 生芽 孢 梭 状 芽 孢杆 菌） 代 替 肉 毒 杆 菌 ，作 为杀 菌 对 象 菌 。其D121.1=0.842.6min。加热杀菌时还应充分考

41、虑到食品的热敏感性。加热杀菌必然对食品的色、 香、味及组织产生一些不良影响， 因此，在达到商业无菌的前提下， 应采取合理的杀菌条件，以保证食品的品质。 到目前为止，加热杀菌仍然是罐头食品杀菌最有效、最方便的方法，还没有哪一种新的方法可以完全替代。(2)控制水分活度水分是微生物生长活动必需的物质，但只有游离水分能够被细菌、酶和化学反应所利用，此即为有效水分，可以用水分活度来估量。因此，水分活度就是对介质内能够参与化学反应的水分的估量，并随其在食品内部各微小范围内的环境而变化。 两种食品的绝对水分可以相同， 水分与食品结合的程度或游离的程度并不一定相同，水分活度也就不同。 虽然水分活度并不是食品的

42、绝对水分，却常用于衡量微生物忍受干燥程度的能力。水分活度（ w）是指某种食品体系中，内部水蒸气压与同温度下纯水蒸气压之比，若水和溶质的摩尔数分别为n1和 n2，则w=P/Po=n1/(n1+n2) 式中： Po为食品的水蒸气压； P为同温度下纯水的蒸汽压。大多数最重要的食品腐败菌所需要的最低w都在 0.90以上：时肉毒杆菌在w低于 0.95 时就不能生长，芽孢的形成和发芽则需要更高的水分活度；而金黄色葡萄球菌在水分活度0.86 以上虽能生长，如稍降低，则产生肠毒素的能力就受到抑制，在缺氧条件下，水分活度为0.90 时，该菌生长就受到抑制，在有氧情况下，其适宜的水分活度可降低到0.80；某些嗜盐

43、菌在水分活度降到0.75 时名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 31 页 - - - - - - - - - 17 / 31尚能生长，其原因之一是菌体内积蓄了谷氨酸、脯氨酸、 -氨基酪酸等氨基酸和钾，能与环境的水分活度构成平衡；大多数酵母菌在水分活度0.87时仍能生长，耐渗酵母菌在水分活度低于0.75 时尚能生长；霉菌的耐旱性优于细菌，在水分活度 0.80 时仍生长良好，如水分活度低于0.65，霉菌的生长完全受到抑制。必须注意的是，微生物对水分的需要经常受到

44、温度、pH、营养成分、氧气、抑制剂等各种因素的影响， 这可能导致微生物能在更低的水分活度下生长，或者恰恰相反。大多数新鲜食品的水分活度在0.99 以上，虽然对各种微生物的生长都很适宜，但最先导致牛乳、蛋、鱼、肉等食品腐败的微生物都是细菌。大多以上活数腐败细菌只宜在水分活度0.90 以上活动， 故它们就不能导致干制食品腐败变质；而水分活度下降到0.90 时，霉菌和酵母菌仍能旺盛地生长，因而水分活度虽降低到 0.80-0.85，几乎所有食品还会在12 周内迅速腐败变质，此时霉菌就成为常见腐败菌； 只有水分活度降到0.75，食品的腐败才得以显著减缓，甚至能在较长时间内不发生腐败； 若将水分活度降低至

45、0.65，能生长的微生物为数极少， 食品储藏期可达12 年。一般认为，如果在室温下储存食品，水分活度应降低到0.70。在此条件下， 霉菌如灰绿曲霉等仍会缓慢生长，故干制品极易长霉， 因此，霉菌为干制品中常见的腐败菌。降低水分活度可以增加食品的防腐能力和保藏性，但随着水分的去除， 特别是单分子层结合水的脱出， 食品因其他原因导致的变质现象会越来越严重，因此生产上一般控制脱水食品的水分活度在以下即可。降低水分活度的方法主要有：脱水：如脱水蔬菜、冷冻等；通过化学修饰或物理修饰，使食品中原来隐蔽的亲水基团裸露出来，以增加对水分子的约束；添加亲水性物质 （降水分活性剂）：这样的物质有三类， 盐（氯化钠、

46、乳酸钠） 、糖（果糖、葡萄糖）和多元醇（甘油、丙二醇、山梨醇等）。(3)控制 pH适于微生物的 pH，细菌约为 pH7，霉菌、酵母菌为 pH6 左右。一般情况下，绝大多数微生物在pH6.67.5的环境中生长繁殖速度最快， 而在 pH小于的环境中难以生长在。通常腐败细菌的最低耐受以上，因此，pH 在 4.0 以下时，能抑制绝大多数微生物的生长繁殖。如酸泡菜含酸量 0.4%0.8%，便产生了明显的抑菌作用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 31 页 - - -

47、 - - - - - - 18 / 31控制 pH 可以抑制甚至消灭微生物生长的原因在于酸碱环境的改变，影响了微生物酶系统的功能和细胞营养物质的吸收。正常的微生物细胞膜上带有一定的电荷，它有助于某些营养物质的吸收。 当细胞膜上的电荷性质因受环境浓度变化的影响而改变后， 微生物吸收营养物质的机能也发生改变，从而影响了细胞新陈代谢的正常进行。微生物酶系统的功能只有在一定的pH 范围内才能充分发挥，如果 pH 偏离了此范围，则酶的催化能力就会减弱甚至消失，这就必然影围内才能充分发挥。 另外，强酸或强碱均可引起微生物蛋白质和核酸水解，从而破坏微生物的酶系统和细胞结构，引起微从而抑制或杀灭微生物，是用某

48、些生物死亡。改变食品介质的 pH 从而抑制或杀灭微生物，是用某些酸作为防腐剂来保藏食品的基础。(4)使用防腐剂食品中使用防腐剂可阻止微生物的发育。表 1-4 是各种防腐剂阻止微生物发育的效果。 其中苯甲酸钠对所列各类微生物都有效；山梨酸对阻止霉菌、酵母菌的发育效果显著，但对细菌的效果稍差。防腐剂对微生物的作用过程， 首先是药剂与微生物细胞膜接触，吸附并穿过细胞膜而进入原生质， 导致微生物生理活性受到抑制或死亡。所以防腐剂作用的机理主要在于防腐剂作用于遗传物质或遗传微粒结构；作用于细胞壁或细胞膜系统；作用于酶或功能蛋白。如一般认为山梨酸阻碍微生物发育的机理是对霉菌、酵母菌中的 SH-酶起阻碍作用

49、。 不同的杀菌剂对微生物有不同的杀菌机理，从细胞受损和死亡过程中， 发现药剂的效力与药剂及微生物的种类、数量及作用条件有关，因此，很少有可以将细菌的营养体、芽孢、霉菌及其孢子、酵母菌等全杀死的杀菌剂。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 31 页 - - - - - - - - - 19 / 31杀菌剂如卤素类、过氧化物类、乙醇类、双胍类（洗必太）、醛类（福尔马林） 、酚类（石炭酸），除极少数外，一般不允许直接应用于食品，多用于车间、工具的消毒处理。使用防腐剂

50、必须注意以下几个问题： 一定的防腐剂须在一定的条件和指定的食品中使用； 食品腐败变质后使用无效；有的防腐剂有异味， 添加后不能影响食品原有的风味； 防腐剂不能超量使用； 没有一种防腐剂能抑制或杀死所有细菌，而食品败坏往往不是某一种细菌引起的，故需要研究防腐剂的抑菌谱，以便混合使用。(5)其他控制微生物的方法采用速冻工艺，使食品温度下降，微生物处于假死状态， 从而阻止微生物的活动。 提高食品的渗透压， 使微生物无法利用食品中的水分， 其生长发育便受到阻碍。 当渗透压足够大时， 还能使微生物内部的水分反渗透出来， 造成微生物失水而处于假死状态，从而使食品得以长期保存。 利用微生物的发酵而产生代谢产