廣東工業(yè)大學(xué)-食品微生物學(xué) 第四部分

1、第四部分 食品生物保藏原理與柵欄技術(shù) 第一節(jié) 生物保藏原理與技術(shù) 生物保藏概念： 利用特定微生物、酶或其他生物活性 物質(zhì)來抑制或阻止食品變質(zhì)的食品保藏方 法。 發(fā)酵保藏食品的機(jī)理 1、營養(yǎng)和空間的競(jìng)爭(zhēng) 營養(yǎng)：乳酸菌通過消耗鹽酸和維生素 H來抑制葡萄球菌的生長。 空間 ：好氧微生物強(qiáng)的附著能力和自 身繁殖能力阻礙其它微生物的生長 2、有機(jī)酸生成 3、其他代謝產(chǎn)物的形成 4、細(xì)菌素 柵欄理論與技術(shù)柵欄理論與技術(shù) 隨著人們對(duì)食品防腐保鮮研究的深入，隨著人們對(duì)食品防腐保鮮研究的深入， 對(duì)于保鮮理論也有了更新的認(rèn)識(shí)，研究人對(duì)于保鮮理論也有了更新的認(rèn)識(shí)，研究人 員一致認(rèn)為，沒有任何一種單一的保鮮措員一致認(rèn)

2、為，沒有任何一種單一的保鮮措 施是完美無缺的，必須采用施是完美無缺的，必須采用綜合綜合保鮮技術(shù)。保鮮技術(shù)。 目前保鮮研究的主要理論依據(jù)是柵欄因子目前保鮮研究的主要理論依據(jù)是柵欄因子 理論。理論。 柵欄因子： 食品要達(dá)到可貯性與衛(wèi)生安全性，其內(nèi)部必須存在能夠阻食品要達(dá)到可貯性與衛(wèi)生安全性，其內(nèi)部必須存在能夠阻 止食品所含腐敗菌和病原菌生長繁殖的因子，這些因子通止食品所含腐敗菌和病原菌生長繁殖的因子，這些因子通 過臨時(shí)和永久性地打破微生物的內(nèi)平衡從而抑制微生物的過臨時(shí)和永久性地打破微生物的內(nèi)平衡從而抑制微生物的 致腐與產(chǎn)毒，保持食品品質(zhì)。這些因子被稱為柵欄因子。致腐與產(chǎn)毒，保持食品品質(zhì)。這些因子被

3、稱為柵欄因子。 柵欄效應(yīng)柵欄效應(yīng)：這些因子及其互作效應(yīng)決定了食品：這些因子及其互作效應(yīng)決定了食品 的微生物穩(wěn)定性，這就是柵欄效應(yīng)。的微生物穩(wěn)定性，這就是柵欄效應(yīng)。 柵欄技術(shù)：運(yùn)用不同的柵欄因子，科學(xué)合理的組合，發(fā)揮 其協(xié)同作用，從不同側(cè)面抑制引起食品腐敗的微生物，形 成對(duì)微生物多靶攻擊，保證食品的衛(wèi)生安全 柵欄因子 水分活度 溫度 酸度（pH值） 氧化還原電位 添加防腐劑 輻照 利用微生物競(jìng)爭(zhēng)性和接抗性微生物 壓力 氣調(diào) 包裝 物理加工 柵欄理論的實(shí)質(zhì) 理論實(shí)質(zhì)理論實(shí)質(zhì) 在每一道柵欄（措施）都會(huì)抑制部分微生物，在每一道柵欄（措施）都會(huì)抑制部分微生物， 使其強(qiáng)度越來越小，最后不能跨過最后一使其強(qiáng)

4、度越來越小，最后不能跨過最后一 道屏障，防止食品的腐敗變質(zhì)。道屏障，防止食品的腐敗變質(zhì)。 實(shí)際上有每項(xiàng)措施的柵欄（強(qiáng)度）效應(yīng)是不實(shí)際上有每項(xiàng)措施的柵欄（強(qiáng)度）效應(yīng)是不 一樣的，抑制微生物繁殖的主要措施是干一樣的，抑制微生物繁殖的主要措施是干 燥和防腐。燥和防腐。 柵欄技術(shù)實(shí)施的影響因素 1、污染度、污染度 污染度低即使屏障較少，強(qiáng)度較污染度低即使屏障較少，強(qiáng)度較 低，也能起到抑制作用。如果污染度很大，低，也能起到抑制作用。如果污染度很大， 產(chǎn)品自身屏障不能抑制微生物，則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品自身屏障不能抑制微生物，則會(huì)導(dǎo)致 腐敗。腐敗。 2、時(shí)間、時(shí)間 有些措施隨時(shí)間延長越來越強(qiáng)（干有些措施隨時(shí)間延長越來

5、越強(qiáng)（干 燥），有的措施會(huì)越來越弱（防腐劑），燥），有的措施會(huì)越來越弱（防腐劑）， 逐步失效。逐步失效。 柵欄設(shè)計(jì)的方法 遵循的主要步驟遵循的主要步驟 1、確定需要改進(jìn)或新開發(fā)食品所需的感官特征和貨架壽、確定需要改進(jìn)或新開發(fā)食品所需的感官特征和貨架壽 命命 2、提出技術(shù)要擇和工藝流程、提出技術(shù)要擇和工藝流程、 3、分析柵欄因子、分析柵欄因子 4、預(yù)報(bào)微生物穩(wěn)定性、預(yù)報(bào)微生物穩(wěn)定性 5、產(chǎn)品主要微生物的接種實(shí)驗(yàn)。、產(chǎn)品主要微生物的接種實(shí)驗(yàn)。 6、對(duì)柵欄進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)、對(duì)柵欄進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn) 7、二次接種、二次接種 8、確定準(zhǔn)確的柵欄因子、確定準(zhǔn)確的柵欄因子 9、進(jìn)行可行性實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行可行性實(shí)驗(yàn) 10

6、、建立危害關(guān)鍵點(diǎn)控制，利用、建立危害關(guān)鍵點(diǎn)控制，利用HACCP系統(tǒng)進(jìn)行管理。系統(tǒng)進(jìn)行管理。 柵欄技術(shù)在肉類保藏中的應(yīng)用 肉類加工儲(chǔ)藏變質(zhì)的主要原因 1、微生物的污染和繁殖 2、肉類額中的酶及微生物引起的脂質(zhì)氧化酸 敗和蛋白質(zhì)腐敗。 主要的柵欄因子 溫度、pH，水活度，氣體成分。 一、低溫貯藏一、低溫貯藏 低溫貯藏時(shí)，可以抑制微生物的生長繁殖，延緩肉內(nèi)各低溫貯藏時(shí)，可以抑制微生物的生長繁殖，延緩肉內(nèi)各 化學(xué)成分之間的反應(yīng)，控制酶的活性?；瘜W(xué)成分之間的反應(yīng)，控制酶的活性。 如當(dāng)溫度降到如當(dāng)溫度降到1015時(shí)，除了少數(shù)嗜冷菌外，大多數(shù)時(shí)，除了少數(shù)嗜冷菌外，大多數(shù) 細(xì)菌都已停止發(fā)育。原因是：在這種低溫

7、下，肌肉中的大細(xì)菌都已停止發(fā)育。原因是：在這種低溫下，肌肉中的大 部分水分已經(jīng)凍結(jié)，微生物不能通過水分獲得營養(yǎng)來進(jìn)行部分水分已經(jīng)凍結(jié)，微生物不能通過水分獲得營養(yǎng)來進(jìn)行 正常的生理活動(dòng)，從而阻礙了微生物的生長發(fā)育。正常的生理活動(dòng)，從而阻礙了微生物的生長發(fā)育。 二、低溫保存的（種類）方法二、低溫保存的（種類）方法 1、冷卻肉：使內(nèi)部溫度降到、冷卻肉：使內(nèi)部溫度降到01左右時(shí)的肉，左右時(shí)的肉， 把肉溫降到把肉溫降到0左右，可進(jìn)行短期貯藏。左右，可進(jìn)行短期貯藏。 2、冷凍肉：把肉進(jìn)行深度冷凍（內(nèi)部也結(jié)冰），、冷凍肉：把肉進(jìn)行深度冷凍（內(nèi)部也結(jié)冰）， 使其中大部分汁液凍結(jié)成冰的肉叫凍結(jié)肉。溫度使其中大部

8、分汁液凍結(jié)成冰的肉叫凍結(jié)肉。溫度 一般降至一般降至18為宜。在此溫度下可阻止各種酶為宜。在此溫度下可阻止各種酶 的活性，延緩氧化作用進(jìn)程，可進(jìn)行長期貯藏。的活性，延緩氧化作用進(jìn)程，可進(jìn)行長期貯藏。 3、冰殼冷凍法：這種方法成本較高，一般只用于、冰殼冷凍法：這種方法成本較高，一般只用于 高檔水產(chǎn)品和肉類的貯藏。其冷凍溫度為高檔水產(chǎn)品和肉類的貯藏。其冷凍溫度為 80100。 冷卻肉低溫貯藏溫度和時(shí)間冷卻肉低溫貯藏溫度和時(shí)間 二、氣調(diào)二、氣調(diào) （一）主要?dú)怏w（一）主要?dú)怏w 1 1、COCO2 2 CO CO2 2是氣調(diào)包裝的抑制劑，對(duì)大多數(shù)需氧菌和霉是氣調(diào)包裝的抑制劑，對(duì)大多數(shù)需氧菌和霉 菌的繁殖菌

9、的繁殖 有較強(qiáng)的抑制作用。有較強(qiáng)的抑制作用。 COCO2 2也可延長細(xì)菌生長的滯后期和降低其對(duì)數(shù)增也可延長細(xì)菌生長的滯后期和降低其對(duì)數(shù)增 長期的速度，但對(duì)厭長期的速度，但對(duì)厭 氧菌和酵母菌無作用。氧菌和酵母菌無作用。 由于由于COCO2 2可溶于肉中，降低了肉的可溶于肉中，降低了肉的pHpH值，可抑制某值，可抑制某 些不耐酸的微生些不耐酸的微生 物物 。但。但COCO2 2對(duì)塑料包裝薄膜具有對(duì)塑料包裝薄膜具有 較高的透氣性和易溶于肉中，導(dǎo)致包裝盒蹋落，較高的透氣性和易溶于肉中，導(dǎo)致包裝盒蹋落， 影響產(chǎn)品影響產(chǎn)品 外觀。外觀。 若選用若選用 COCO2 2作為保護(hù)氣體，應(yīng)選用阻隔性較好的作為保護(hù)

10、氣體，應(yīng)選用阻隔性較好的 包裝材料。包裝材料。 2 2、O O2 2 在短期內(nèi)使肉色呈鮮紅色，易被消費(fèi)者接受。在短期內(nèi)使肉色呈鮮紅色，易被消費(fèi)者接受。 氧的加入使氣調(diào)包裝肉的貯存期大氧的加入使氣調(diào)包裝肉的貯存期大 大縮短。在大縮短。在 00條件下，貯存期僅為條件下，貯存期僅為2 2周。周。 3 3、N N2 2 N N2 2是惰性氣體，對(duì)被包裝物不起作用，也不會(huì)被是惰性氣體，對(duì)被包裝物不起作用，也不會(huì)被 食品所吸收。食品所吸收。 氮對(duì)塑料包裝材料透氣率很低，因而可作為混合氮對(duì)塑料包裝材料透氣率很低，因而可作為混合 氣體緩沖或平衡氣體，并可防止因氣體緩沖或平衡氣體，并可防止因COCO2 2逸出包

11、裝逸出包裝 盒受大氣壓力壓蹋。盒受大氣壓力壓蹋。 種類種類包裝前包裝前 100%CO275%O2+25%CO2 50%O2+25%CO2+2 5%N2 7 d14 d7 d15 d7 d14 d 細(xì)菌總細(xì)菌總 數(shù)數(shù)(個(gè)個(gè) /g) 7.81 02 2.510 3 6.510 3 2.61033.81077.41059.6105 TVBN (mg/100 g) 1191013111011 pH5.96.16.06.56.46.46.3 血紅素血紅素2584341168132145130 豬肉的氣調(diào)保鮮效果豬肉的氣調(diào)保鮮效果 三、水活度 肉類冷藏細(xì)菌生長的Aw下限為0.91,如沙 門氏菌,紡錘狀細(xì)菌

12、屬等;酵母菌為0.88,如隱 球菌;霉菌為0.8,如曲霉菌.Aw下降到0.7以下 時(shí),大多數(shù)微生物不能生長發(fā)育。 四 pH值 pH降低時(shí)，大多數(shù)微生物的繁殖收到抑 制。 五、輻射五、輻射 肉類輻射貯藏是利用放射性核素發(fā)出的射線肉類輻射貯藏是利用放射性核素發(fā)出的射線, , 在一定劑量范圍內(nèi)輻照肉在一定劑量范圍內(nèi)輻照肉, ,殺滅其中的害蟲殺滅其中的害蟲, ,消滅消滅 病原微生物及其他腐敗細(xì)菌病原微生物及其他腐敗細(xì)菌, ,或抑制肉品中某或抑制肉品中某 些些 生物活性物質(zhì)和生理過程生物活性物質(zhì)和生理過程, ,從而達(dá)到保藏或保鮮的從而達(dá)到保藏或保鮮的 目的。目的。 一、輻射對(duì)肉品質(zhì)的影響 (一) 顏色

13、鮮肉類及其制品在真空無氧條件下輻照時(shí), 瘦肉的紅色更鮮,肥肉也出現(xiàn)淡紅色。這種 增色 在室溫貯藏過程中, 由于光和空氣中氧 的作用會(huì)慢慢褪去。 (二二) 嫩化作用嫩化作用 輻照能使粗老牛肉變得細(xì)嫩，這可能是射線打斷輻照能使粗老牛肉變得細(xì)嫩，這可能是射線打斷 了肉的肌纖維所致。了肉的肌纖維所致。 (三三) 輻射味輻射味 肉類等食品經(jīng)過輻照后產(chǎn)生一種類似于蘑菇的味肉類等食品經(jīng)過輻照后產(chǎn)生一種類似于蘑菇的味 道，稱作輻射味。輻射味的產(chǎn)生與照射劑量大致道，稱作輻射味。輻射味的產(chǎn)生與照射劑量大致 成正比。這種異臭的主要成分是甲硫醇和硫化氫。成正比。這種異臭的主要成分是甲硫醇和硫化氫。 據(jù)報(bào)導(dǎo)在經(jīng)據(jù)報(bào)導(dǎo)在

14、經(jīng)26 Mrad照射后，牛肉中乙醛、丙酮、照射后，牛肉中乙醛、丙酮、 丁酮、甲醇、乙醇、甲硫醇、二甲硫醚、異丁硫丁酮、甲醇、乙醇、甲硫醇、二甲硫醚、異丁硫 醇等揮發(fā)性成分都有所增加，其中乙醛、丙酮、醇等揮發(fā)性成分都有所增加，其中乙醛、丙酮、 甲硫醇、二甲硫醚的增加尤為明顯，這主要是含甲硫醇、二甲硫醚的增加尤為明顯，這主要是含 硫蛋白質(zhì)分解所致。硫蛋白質(zhì)分解所致。 二、輻照殺菌的應(yīng)用二、輻照殺菌的應(yīng)用 (一一)輻照消毒殺菌輻照消毒殺菌 輻照消毒殺菌的作用是抑制或部分殺滅腐敗性微生物輻照消毒殺菌的作用是抑制或部分殺滅腐敗性微生物 及致病性微生物。輻照消毒殺菌又分為選擇性輻照殺及致病性微生物。輻照消

15、毒殺菌又分為選擇性輻照殺 菌及針對(duì)性輻照殺菌，前者又稱輻射耐貯殺菌，后者菌及針對(duì)性輻照殺菌，前者又稱輻射耐貯殺菌，后者 稱為輻射巴氏殺菌。稱為輻射巴氏殺菌。 1.選擇性輻照殺菌選擇性輻照殺菌 選擇性輻照殺菌的劑量一般定為選擇性輻照殺菌的劑量一般定為500 Krad以下，它的主以下，它的主 要目的是抑制腐敗性微生物的生長和繁殖，增加冷凍要目的是抑制腐敗性微生物的生長和繁殖，增加冷凍 貯藏的期限。結(jié)合低溫處理，常用于魚、貝等水產(chǎn)品貯藏的期限。結(jié)合低溫處理，常用于魚、貝等水產(chǎn)品 捕撈后的運(yùn)貯。捕撈后的運(yùn)貯。 2.針對(duì)性輻射殺菌針對(duì)性輻射殺菌 劑量范圍是劑量范圍是0.5 Mrad。主要用于畜禽的零售鮮肉和水產(chǎn)。主要用于畜禽的零售鮮肉和水產(chǎn) 品，用來殺滅沙門氏菌。品，用來殺滅沙門