第二章-食品的腐败变质及控制

第二章食品的腐败变质及控制第一节引起食品腐败变质的因素＞＞第二节食品腐败变质的各种变化＞＞第三节控制食品腐败变质常用技术措施＞＞第一节引起食品腐败变质的因素一、概念1、食品腐败变质（foodspoilage）由于生物的、化学的、物理的作用，使食品的化学组成、理化性质和感官指标等品质发生改变的过程叫变质。在变质过程中如伴有有毒有害物质的形成，并产生不良气味，使食品变为不可食用的现象称为腐败。习惯上将食品的腐败和变质通称为食品腐败变质。此时，食品的食用价值降低或完全消失。2、食品发酵食品发酵（fermentation）是指食品原料在微生物作用下，按人类预定的产物方向发生的生物化学变化过程。（1）细菌发酵：如泡菜、酸奶由乳酸菌发酵，纳豆由枯草芽孢杆菌发酵。（2）真菌发酵：如面包由酵母发酵，豆腐乳、豆酱由霉菌发酵。从微生物学角度看，食品发酵与腐败变质两者都是微生物繁殖过程中物质代谢的结果。①一般目的物对人体有益的称为发酵；目的物对人体无益的称为腐败变质。②发酵多是人为加入微生物（乳酸菌或酵母菌等）引起，有确定的卫生和安全保障；腐败变质多由杂菌引起，其卫生和安全有不确定性。引起食品腐败变质因素主要有：微生物、食品中酶、物理因素及其它因素。其中微生物起决定作用。在食品安全控制方面重要的是人畜粪源性微生物。二、由微生物引起的食品腐败变质1、与腐败变质有关的微生物（1）细菌（bacterium）（2）霉菌（mycetes）（3）酵母（yeast）（1）细菌（bacterium）细菌具分解蛋白质、淀粉、脂肪的能力，主要有：假单胞菌属（Pseudomonas）；黄色杆菌属（Flauobacterium）；无色杆菌属（Achromobacter）；变形杆菌属（Proteus）；芽孢杆菌属（Bacillus）；梭状杆菌属（Clostridium）；小球菌属（Micrococcus）等。（2）霉菌（mycetes）食品霉变由霉菌引起，主要发生在富含糖类、淀粉的食品中，如谷物类、水果蔬菜类、茶叶干果类等。霉菌生长所需水分活性较细菌要低。主要有：毛霉属的总状毛霉（Mucorrecemosus）、大毛霉（M.mucedo）；根霉属的黑霉（Rhizopusnigricane）；曲霉属的黄曲霉（Aspergillusflavus）、灰绿曲霉（A.glaucus）、黑曲霉（A.niger）；青霉属的灰绿青霉（Penicilluiumgiaucum）等。（3）酵母（yeast）。酵母主要生长在偏酸的含糖环境中，分解蛋白质、脂肪能力较弱。2、引起各种食品腐败变质的优势微生物引起食品腐败的菌源与食品原料种类存在密切关系三、由食品中酶引起的食品腐败变质氧化酶类、脂酶、果胶酶、蛋白酶、淀粉酶1、氧化酶类（oxidase）多酚氧化酶、脂氧合酶、过氧化物酶等（1）多酚氧化酶（polyphenoloxidase，PPO），又叫多酚酶、酪氨酸酶、酚酶等。是以铜元素作为辅基的一种酶类，广泛存在于动、植物组织中多酚氧化酶以食品中酚类、黄酮类、单宁类为底物，催化形成醌类，再进一步氧化聚合形成黑色素，出现食品的褐变或黑变、异味和营养成分损失。（2）脂氧合酶（lipoxygenase）。存在于多种植物种子中，以大豆中含量最高。该酶破坏亚油酸、亚麻酸等必须脂肪酸，损害某些维生素、蛋白质等成分，造成食品变质。该酶具较强的抗低温能力，故低温储存青豆时应热烫，以钝化脂氧合酶。有些脂氧合酶对食品品质有益，如面粉中该酶催化胡萝卜素氧化，促进面粉漂白；制作面点时该酶催化二硫键形成，有利于面筋形成。（3）其它氧化酶。如过氧化物酶（peroxidase）引起食品颜色、风味的变化和营养成分的损失。2、脂酶（lipoidase）存在于含脂肪的组织中，使脂肪分解为甘油和脂肪酸，食品中游离脂肪酸含量增加，导致食品变质、变味、酸败。如哺乳动物的胰脂酶，粮食、干果、乳制品中含有脂肪酶。3、果胶酶（pectinase）（1）多聚半乳糖醛酸酶、（2）果胶甲脂酶、（3）果胶裂解酶。果蔬成熟时果胶酶活力增加，分解果胶质（细胞壁、胞间层）变成水溶性物质，使果蔬软化。4、蛋白酶（protease）主要存在于肉类食品中，水解蛋白质主要三种酶：①中性多肽酶：作用PH=7左右。②组织蛋白酶L：作用PH=5.5~6.0。③组织蛋白酶D：作用PH＜5.5。肉类的成熟与自溶主要由这三种蛋白酶依次作用结果。5、淀粉酶（amylase）存在于动物、高等植物、微生物中。（1）α-淀粉酶。水解淀粉分子的α-1，4糖苷键，随机内部水解，使淀粉水解为5~8个糖基的糊精。陈米中α-淀粉酶活性小，所以煮饭不如新米煮饭好吃。（2）β-淀粉酶。淀粉非还原端水解，每次切下2个糖基即麦芽糖分子，使麦芽糖分子构型由α型变为β型。小麦、大麦发芽时β-淀粉酶增加2~3倍。β-淀粉酶对食品品质有良好的影响。做面包、馒头时，有一定量的β-淀粉酶参与。四、物理因子与食品腐败变质温度、空气、光照、湿度1、温度温度影响食品化学变化、酶促反应以及微生物的活力（1）温度影响食品化学变化。一定温度范围内，温度升高，化学反应速度加快，食品品质变化也快。低温保藏的原理就是降低食品化学反应速率，从而延缓食品的变质。食品化学变化（非酶褐变、脂肪酸败、淀粉老化、蛋白质变性、维生素分解等）能否发生、进行的快慢直接影响到食品质量的变化及其变化速度的快慢。（2）温度影响酶促反应。低温保存可降低酶促反应速率，延缓食品变质速率。大多数酶最适温度30~40℃。（3）温度影响微生物的活力。不同微生物有不同的适温范围。低温可抑制微生物的生命活动，温度回升，被抑制的微生物其又恢复生长，但也有极少数微生物在低温下仍能缓慢生长发育。降温速度也影响微生物死亡率，一般缓冻比速冻能使更多的微生物死亡。因缓冻形成的冰晶较大，对细胞产生机械损伤，并能促进蛋白质的变性。2、空气食品的品质变化许多都与氧气有关，低氧有利于食品品质的保持。果蔬的气调保鲜一般是降低氧气浓度，增加二氧化碳、氮气浓度。①可以降低呼吸速率，延缓衰老成熟过程；②有利保持果蔬的色泽、风味、质地等品质，延长果蔬的货架期。3、光照光照可引起食品着色、脱色、脂肪酸败、维生素分解、氨基酸分解、产生不良气味等。紫外线可促进油脂氧化酸败。4、湿度环境湿度影响食品含水量和水分活度。①太干燥则食品易失水萎缩、硬化；②太潮湿则食品易受潮，微生物易生长繁殖，食品易腐败变质。五、食品固有成分特性与食品腐败变质水分、PH值、种类、完整性1、水分食品中的水分以自由水（freewater）和结合水（boundwater）两种状态存在。食品变质主要由自由水引起。自由水又叫游离水，常用水分活性Aw表示。食品在密闭容器内的水蒸气压（P）与在相同温度下的纯水蒸气压（P0）之比值为水分活性。Aw=1表示纯水，Aw=0表示无水。一般水分活性高，微生物易生长繁殖，不同微生物发育的Aw值下限不同。Aw在0.6以下，则微生物不能生长。一般干制品Aw控制在0.64（含水量12~14%）以下较安全。2、PH值食品PH值直接影响到微生物的生长繁殖。①酸性食品：PH＜4.5，主要适合霉菌、酵母的生长发育，如水果类（PH=2~5）。②非酸性食品：PH＞4.5，适合于多数细菌生长发育，如动物源食品（PH=5~7）、大多数蔬菜（PH=5~6）。3、食品的种类和完整性完整性不好，破损的食品易发生腐败变质。①不易发生腐败变质的食品：盐、糖、干燥的粮食及其制品、灭菌后真空密封的食品等。②较易发生腐败变质的食品：水果、蔬菜等。③极易发生腐败变质的食品：新鲜水产品、肉类、破损的水果等。第二节食品腐败变质的各种变化感官变化、化学变化一、食品腐败变质的感官变化1、变粘。主要由细菌代谢产生多糖所致。2、变酸。主要由微生物生长代谢产酸所致。3、变臭。主要由细菌分解蛋白质，产生有机胺、三甲胺、甲硫醇、粪臭素等所致。4、发霉变色。主要由霉菌生长繁殖所致。5、变浊。主要由微生物代谢物和酶的分解产物溶于液体中或形成水溶液所致。6、变软。果蔬内果胶物质被微生物分解所致。以上变化多是几种同时出现。二、食品腐败变质的化学变化蛋白质、脂肪、碳水化合物1、食品中蛋白质分解蛋白质→肽→氨基酸→有机酸、醇、胺、硫化氢、硫醇、二氧化碳等。（1）脱氨（deaminization）反应；（2）脱羧（decarboxylization）反应；（3）脱氨、脱羧同时进行。（1）脱氨反应①氧化性脱氨：②还原性脱氨：③不饱和脱氨：④水解性脱氨：（2）脱羧反应。适合在PH=4.5~6.0微酸条件下进行，产生各种胺类。（3）脱氨脱羧同时进行。除产生氨、二氧化碳外，还产生一些醇、脂肪酸等。①水解脱氨脱羧：②氧化脱氨脱羧：③还原脱氨脱羧：④三甲胺的生成：2、脂肪类食品的酸败脂肪类食品中的脂肪酸被氧化或水解，叫脂肪酸败（fatrancidity）。①加热、紫外线、放射性、金属物质、水分等可促进脂肪酸败；②油脂本身脂肪酸不饱和度及油料残渣也有促进油脂变质作用。①油脂酸败可形成对人体有害的过氧化物、醛、醛酸、酮、酮酸等。如鱼肉类食品脂肪变黄、有蛤喇味，表明已发生脂肪酸败。②油脂酸败引起营养价值降低，这是因为必需不饱和脂肪酸的减少。氧化型酸败、水解型酸败、酮型酸败（1）氧化型酸败指油脂中不饱和脂肪酸暴露于空气中发生自动氧化，氧化产物进一步分解产生低级脂肪酸、醛、酮等并产生恶劣臭味的物质所引起的一类酸败。油脂酸败的主要形式，蛤喇味主要由氧化型酸败引起。不饱和脂肪酸在双键结合处易被氧化生成过氧化物（主要是氢过氧化物ROOH），过氧化物不稳定易分解成醛、酮、低级脂肪酸等，使食品带有蛤喇味。生成氢过氧化物是关键步骤，一旦形成便连锁式使其它不饱和脂肪酸迅速变为氢过氧化物。（2）水解型酸败混入食品中的脂肪酶或霉菌分泌的脂肪酶，在少量水作用下，可使脂肪水解，生成低分子游离脂肪酸和甘油，使油脂酸价升高。C4~C10的游离脂肪酸如丁酸、辛酸、己酸等具特殊的汗臭味和苦涩味，常发生于含脂量较高的肉类、乳制品及人造奶油、酥油的食品中。（3）酮型酸败脂肪水解产生的饱和脂肪酸在酶作用下，产生有怪味的酮酸和甲基酮的结果。由于酶的氧化都发生于饱和脂肪酸的β碳位上，所以也称β--氧化作用。酮型酸败由曲霉、青霉所产生的酶引起，常发生于一些含椰子油、奶油的食品中。3、食品中碳水化合物的分解食品中碳水化合物有：纤维素、半纤维素、淀粉、糖原、多糖等。在微生物及动植物组织中的酶及其它因素作用下，这些碳水化合物被分解成单糖、醛、酮、醇、羧酸、二氧化碳、水等。由微生物引起的糖类变质，习惯上称为糖酵解，主要特征表现为酸度升高、产气、稍带有甜味、醇类气味等。果胶酶水解果胶使果蔬软化。三、食品腐败变质的鉴定感官检验、微生物检测、化学检测、物理检测1、感官检验以人的“视、嗅、触、味”四觉功能来判断。视：看颜色、光泽。嗅：气味是否有异味。触：组织状态是否变软、变黏等。味：品尝口味如何。2、微生物检测①活菌数：致病菌不得检出。细菌总数、大肠菌群数、霉菌数等指标。当活菌数达108cfu/g以上，可判断食品为初期腐败。②各种食品都有微生物限量卫生标准3、化学检测检测食品腐败时产生的氮、组胺、过氧化物等。（1）挥发性盐基总氮肉、鱼样品浸出液在碱性条件下，与水蒸气一起蒸馏出来的总氮量。新鲜鱼：5~10mg/100g；普通鱼：15~25mg/100g；初期腐败鱼：30~40mg/100g。畜肉：≤15mg/100g（TVB-N标准GB2707）禽肉：≤15mg/100g（TVB-N标准GB16869）（2）组胺（组织胺，histamine）和三甲胺鱼体中组氨酸在摩氏摩根菌、组胺无色杆菌、链球菌、沙门氏菌的组氨酸脱羧酶作用下，发生脱羧作用生成的胺类。组胺可引起中毒。GB2733规定：一般鱼类中组胺≤30mg/100g。三甲胺：季胺类含氮物经微生物还原作用产生。新鲜水产品、肉中无三甲胺，初期腐败时含量达4~6mg/100g。（3）K值（Kvalue）三磷酸酰苷（ATP）分解的低级产物肌苷（HxR）和次黄嘌呤（Hx）占ATP系列分解产物的百分比。活杀鱼