食品工艺学基础-合肥工业大学2

食品变质腐败的抑制——食品保藏基本原理第二章第二章食品变质腐败的抑制第二章食品变质腐败的抑制——食品保藏基本原理问题一食品保藏的基本原理是什么？问题二如何利用温度、水分活度、pH值等条件抑制食品的变质？问题三什么是栅栏技术，在食品保藏中有何作用？第二章食品变质腐败的抑制概述食品保藏的基本原理制生停止食品中一切生命活动和生化反应，杀灭微生物，破坏酶的活性。（无生机原理）抑生抑制微生物和食品的生命活动及生化反应，延缓食品的腐败变质；（假死原理）促生促进生物体的生命活动，借助有益菌的发酵作用防止食品腐败变质。（不完全生机原理）第二章食品变质腐败的抑制假死原理无生机原理假死原理概述基于保藏原理的基本手段抑制微生物活动的保藏方法加热、冷冻、干制、腌制、防腐剂……利用发酵原理的保藏方法发酵、腌制……运用无菌原理的保藏方法罐藏、冷杀菌、无菌包装……维持食品最低生命活动的保藏法冷藏、气调……不完全生机原理第二章食品变质腐败的抑制§1.温度对食品变质腐败的抑制作用§1.1.温度与微生物的关系§1.1.1高温对微生物的杀灭作用（1）微生物的耐热性细菌种类最低生长温度/℃最适生长温度/℃最高生长温度/℃嗜热菌嗜温菌嗜冷菌30~455~15－10～－550~7030~4512～1570~9045~5515～25耐热程度：产芽孢菌非芽孢菌芽孢营养细胞嗜热菌芽孢厌氧菌芽孢需氧菌芽孢第二章食品变质腐败的抑制§1.温度对食品变质腐败的抑制作用§1.1.温度与微生物的关系§1.1.1高温对微生物的杀灭作用（2）微生物高温死亡的原因•加热使微生物细胞内蛋白质凝固而死亡;•加热对微生物有致毒作用;•加热使微生物体内脂类物质的性质发生变化。第二章食品变质腐败的抑制（3）影响微生物耐热性的因素a.微生物本身的特性污染的种类、污染的数量、生理状态与所处的环境。b.食品成分酸度、水分活度、脂肪、盐、糖、蛋白质、植物杀菌素。c.热处理条件温度、时间第二章食品变质腐败的抑制（3）影响微生物耐热性的因素a.微生物本身的特性污染的种类：各种微生物的耐热性各有不同。•芽孢菌非芽孢菌、霉菌、酵母菌•芽孢菌的芽孢芽孢菌的营养细胞•厌氧菌芽孢需氧菌芽孢•嗜热菌芽孢的耐热性最强污染的数量：•初始活菌数越多，全部杀灭所需的时间就越长。生理状态与所处的环境•稳定生长期的营养细胞对数生长期的营养细胞•成熟的芽孢未成熟的芽孢•较高温度下培养的微生物耐热性较强第二章食品变质腐败的抑制b.食品成分的因素酸度：pH值偏离中性的程度越大，耐热性越低；高酸性3.7酸性中酸性低酸性4.55.0pH3.7高酸性酸性5.0中酸性低酸性低酸性酸性4.5pH值对杀菌效果的影响第二章食品变质腐败的抑制酸度pH值食品种类常见腐败菌杀菌要求低酸性5.0虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆嗜热菌、嗜温厌氧菌、嗜温兼性厌氧菌高温杀菌105~121℃中酸性4.6~5.0蔬菜肉类混合制品、汤类、面条、无花果酸性3.7~4.6荔枝、龙眼、樱桃、苹果、枇杷、草莓、番茄酱、各类果汁非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌沸水或100℃以下介质中杀菌高酸性3.7菠萝、杏、葡萄、柠檬、果酱、果冻、酸泡菜、柠檬汁等酵母、霉菌食品的酸度对微生物耐热性的影响第二章食品变质腐败的抑制b.食品成分的因素水分活度：细菌芽孢在低水分活度时有更高的耐热性。杀灭肉毒杆菌在干热条件下121℃需120min，湿热条件下121℃，4～10min即可。食品介质致死温度/℃奶油全乳脱脂乳乳清肉汤7369656361脂肪：脂肪含量高则细菌的耐热性会增强。加热时间为10min，埃希杆菌在不同介质中的热致死温度如右表所示。第二章食品变质腐败的抑制b.食品成分的因素盐：低浓度食盐对微生物有保护作用，而高浓度食盐（8%）则对微生物的抵抗力有削弱作用。糖：糖的浓度越高，越难以杀死食品中的微生物。注意：高浓度糖液对微生物有抑制作用。第二章食品变质腐败的抑制b.食品成分的因素蛋白质：食品中蛋白质含量在5%左右时，对微生物有保护作用。植物杀菌素：有些植物的汁液以及它们分泌的挥发性物质对微生物有抑制或杀灭作用。如番茄、辣椒、大蒜、洋葱、芥末、花椒等。第二章食品变质腐败的抑制c.热处理条件温度、时间微生物的致死时间随杀菌温度的提高而成指数关系缩短。温度↑蛋白质凝固速度↑微生物的耐热性↓第二章食品变质腐败的抑制（4）微生物的耐热性的表示方法不同的微生物对热的耐受能力不一样，但高温对微生物数量减少的影响存在一个相似的可预测的变化模型，这就是微生物的耐热特性曲线。并由此派生出相关的耐热特性参数。a.热力致死速率曲线D值、TRT值b.热力致死时间曲线TDT值、Z值、F值c.仿热力致死时间曲线第二章食品变质腐败的抑制a.加热时间与微生物致死率的关系在某一热处理温度下，单位时间内，微生物被杀灭的比例是恒定的。kNddN/－式中：N—残存微生物的浓度（单位容积的数量）τ—热处理时间k—反应速率常数对上式积分，设τ=0时，某种微生物残存数量为N0，则：)lg(lg10NNm微生物热致死反应的一级反应动力学方程第二章食品变质腐败的抑制a.加热时间与微生物致死率的关系——热力致死速率曲线方程：τ＝D（lgN0－lgN）D值：在一定的环境和热力致死温度条件下，杀灭某种微生物90%的菌数所需要的时间。)lg(lg10NNmDm1Dm1Dm1τ(min)4D101100102103104105热力致死速率曲线DND2D3D第二章食品变质腐败的抑制讨论：D值反映微生物的抗热能力；D值的大小取决于直线的斜率，与原始菌数无关；D值与加热温度、菌种及环境的性质有关；D值的计算：NNDlglg0表达：DtD110=5表示：在110℃条件下，杀灭90%的某种微生物需要5分钟。第二章食品变质腐败的抑制部分食品中常见腐败菌的D值第二章食品变质腐败的抑制热力指数递减时间若原始菌数为104，由热力致死速率曲线方程：τ＝D（lgN0－lgN）可知：第二章食品变质腐败的抑制时间属性，与初始菌数无关热力指数递减时间TRT值(ThermalReductionTime)：在某一加热温度下，使微生物的数量减少到10-n时所需要的时间。TRTn＝D（lg10n－lg100）＝nDTRT6=10表示：在某一致死温度下，原始菌数减少到百万分之一，需要10分钟。菌数减少到10-n表示残存菌数出现的概率。第二章食品变质腐败的抑制方程：t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）105110115120101102100t（℃）τZ热力致死时间曲线(min)其中：τ和τ′分别代表t和t0温度下的TDT值。时间属性，与初始菌数有关。TDT值(ThermalDeathTime):在某一恒定温度下，将食品中的某种微生物活菌全部杀死所需要的最短时间。b.加热温度与微生物致死率的关系——热力致死时间曲线第二章食品变质腐败的抑制b.加热温度与微生物致死率的关系——热力致死时间曲线性质Z值表示微生物耐热性的强弱；不同的微生物有不同的Z值，同一种微生物只有在相同的环境条件下才有相同的Z值；•Z值：热力致死时间降低一个对数循环，致死温度升高的度数。t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）t（℃）105110115120101102100τZ热力致死时间曲线(min)用Z值可以估算任意温度下的致死时间。方程第二章食品变质腐败的抑制b.加热温度与微生物致死率的关系——热力致死时间曲线TDT曲线与环境条件有关，与微生物数量有关，与微生物的种类有关。TDT曲线可用以比较不同的温度-时间组合的杀菌强度。例：在121℃条件下，用1min恰好将某食品中的某种菌全部杀灭；现改用110℃、10min处理，问能否达到原定的杀菌目标？设Z=10℃，由τ＝τ’·10（t0－t）/Z得τ=10×10(110-121)/10=0.79min＜1min说明未能全部杀灭细菌。第二章食品变质腐败的抑制b.加热温度与微生物致死率的关系——热力致死时间曲线由t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）Ztt)('010－＝当t0＝121℃（取标准温度时）F＝'ZtF)121(10－＝t（℃）105110115120101102100τZ热力致死时间曲线(min)第二章食品变质腐败的抑制关于F值的讨论表达：，当t0=121℃,Z=10时，可直接以F0表示。ZtFF值：在一定的标准致死温度条件下，杀灭一定浓度的某种微生物所需要的加热时间。•当Z值相同时，F值越大者耐热性越强。•F值表示杀菌强度，随微生物和食品的种类不同而异，一般必须通过试验测定。•对于低酸性食品，一般取t0=121℃，Z=10℃•对于酸性食品，一般取t0=100℃，Z=8℃第二章食品变质腐败的抑制关于TDT值与TRT值的讨论TDT值只能在和试验时的原始菌相一致时才适用；TRT值可作为确定杀菌工艺条件的依据；TRTn→＝nD当n→∞时，TRTn→TDT，TRT值解决了杀菌终点问题。例：12D——最低肉毒杆菌致死温时；对P.A.3679的杀菌强度要求达到5D。第二章食品变质腐败的抑制c.D值、Z值和F值三者之间的关系——仿热力致死时间曲线由于TDT值与初始活菌数有关，应用起来不方便，以D值取代TDT值，得到以下方程：t1－t2＝Z（lgD2－lgD1）102101105110115120t（℃）100DZ仿热力致死时间曲线(min)第二章食品变质腐败的抑制D与Z的关系：lg（D2/D1）＝（t1-t2）/Z（1）F与Z的关系：F＝τ·10（t-121）/Z（2）F.D.Z之间的关系：当n→∞时，TRTn→τ，τ≈n·D，则：F＝n·D·10（t-121）/Z（3）c.D值、Z值和F值三者之间的关系——仿热力致死时间曲线第二章食品变质腐败的抑制小结：微生物耐热特性的表示方法热力致死速率曲线τ＝D（lgN0－lgN）热力致死时间曲线t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）τ＝F·10（121－t）/Z仿热力致死时间曲线t1－t2＝Z（lgD2－lgD1）TRTn=nDD值TDT值Z值F值TRT值第二章食品变质腐败的抑制§1.1.2.低温对微生物的抑制作用（1）低温和微生物的关系–嗜冷菌–嗜温菌–嗜热菌都有一定的正常生长繁殖的温度范围。当T最低＜T＜T最适时，微生物活力下降；当T＝T最低时，新陈代谢减弱，呈休眠状态；当T＜T最低时，生命活动停止，出现死亡。微生物的耐冷性球菌类G－杆菌；酵母菌、霉菌细菌第二章食品变质腐败的抑制（2）微生物低温损伤的原因温度下降酶的活性减弱；破坏了各种生化反应的协调一致性；冰晶体改变了细胞内外的性状；冰晶体对微生物细胞的机械损伤。微生物活力下降或死亡第二章食品变质腐败的抑制（3）影响微生物低温损伤的因素a.温度b.降温速度c.水分存在的状态d.过冷状态e.外部条件f.贮藏期g.交替冻结和解冻第二章食品变质腐败的抑制（3）影响微生物低温损伤的因素产毒菌腐败菌1-生长迅速区段2-某些菌缓慢生长区段3-停止生长区段4-缓慢死亡，但很少全死区段食品缓慢腐败区a.温度温度越低，微生物的活动能力也越低。第二章食品变质腐败的抑制（3）影响微生物低温损伤的因素b.降温速度冻结前，降温越迅速，微生物的死亡率越高；冻结点以下，缓冻将导致剩余微生物的大量死亡，而速冻对微生物的致死效果较差。c.水分存在的状态结合水分含量高，微生物在低温下的稳定性相应提高；第二章食品变质腐败的抑制（3）影响微生物低温损伤的因素d.过冷状态急速冷却时，水分有可能迅速转为过冷状态而避免结晶。e.外部条件高水分、低pH值、紫外线等可促进微生物低温损伤，糖、盐、蛋白质等介质对微生物有保护作用。时间/d-8℃时神灵杆菌细胞的死亡情况1—过冷介质2—冰冻介质第二章食品变质腐败的抑制（3）影响微生物低温损伤的因素f.贮藏期微生物的数量随低温贮藏期