食品工藝導(dǎo)論P(yáng)PT課件

1、第一節(jié) 食品加工原料的特性和要求 一、食品原料主要化學(xué)成分蛋白質(zhì)碳水化合物脂肪有機(jī)酸維生素色素礦物質(zhì)等 第1頁/共72頁二.影響原料品質(zhì)的因素 1.食品原料采收后的基本特征蔬菜、水果、糧食、堅(jiān)果等植物性原料在采收或離開植物母體之后仍然是活的；畜禽和魚類在屠宰后，組織即死亡，但污染這些產(chǎn)品的微生物是活的，同時(shí)，細(xì)胞中的生化反應(yīng)在繼續(xù); 原料品質(zhì)不會隨貯藏時(shí)間的延長而變好，產(chǎn)品一經(jīng)采收或屠宰后即進(jìn)入變質(zhì)過程;加工過程本身不能改善原料的品質(zhì)，也許使有的制品變得可口一些，但不能改善最初的品質(zhì)。 第2頁/共72頁二.影響原料品質(zhì)的因素 2.原料采收運(yùn)輸和保藏的基本原則原料應(yīng)該在其品質(zhì)最佳的時(shí)候進(jìn)行采收、

2、屠宰或用其他方法進(jìn)行采集；原料在搬運(yùn)中要避免損傷；將原料保藏在盡量能減少變質(zhì)的條件下。第3頁/共72頁二.影響原料加工的因素3.影響原料品質(zhì)的因素（1）微生物的影響；（2）酶在活組織、垂死組織和死組織中的作用；（3）呼吸；（4）蒸騰和失水；（5）成熟與后熟；（6）動植物組織的齡期;（7）與其組織品質(zhì)的關(guān)系 .第4頁/共72頁二.影響原料加工的因素3.原料的貯藏和保鮮： 溫度; 氣調(diào)貯藏; 包裝 第5頁/共72頁第二節(jié) 影響食品變質(zhì)的因素及食品保藏技術(shù)一食品腐敗變質(zhì)的主要原因及其特性： 生物(外因)和化學(xué)因素(內(nèi)因) 物理因素 其他因素 第6頁/共72頁影響食品腐敗變質(zhì)的化學(xué)因素(內(nèi)因)引起食品

3、腐敗變質(zhì)的內(nèi)在因素主要包括食品自身酶的作用及各種生理生化作用內(nèi)因是事物發(fā)生改變的根本原因合成代謝分解代謝氧化酶還原酶動植物采收或屠宰后此種平衡完全被打破動植物采收或屠宰后此種平衡完全被打破第7頁/共72頁影響食品腐敗變質(zhì)的化學(xué)因素(內(nèi)因)引起食品腐敗變質(zhì)的內(nèi)在因素主要包括食品自身酶的作用及各種生理生化作用（1）酶的作用 氧化酶類l酚酶（phenolase）；l脂氧合酶(Lipoxygenase）；（雙鍵處加氧生成過氧化物的酶 ）l過氧化物酶（peroxidase）；l抗壞血酸氧化酶（ascorbic acid）（此酶催化分子態(tài)的氧可將抗壞血酸氧化成去氫抗壞血酸 ）內(nèi)因是事物發(fā)生改變的根本原因第

4、8頁/共72頁l 酚酶：u包括酚酶和多酚氧化酶u底物是酚類、黃酮類及單寧化合物u氧化條件：有氧氣參與u輔基：銅u發(fā)生氧化褐變u預(yù)防措施：隔離氧氣或使酶鈍化第9頁/共72頁l 脂氧合酶u破壞亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸等不飽和脂肪酸，產(chǎn)生游離基u低溫下仍有活力l 其他氧化酶：過氧化物酶和抗壞血酸氧化酶第10頁/共72頁影響食品腐敗變質(zhì)的化學(xué)因素(內(nèi)因)脂酶（lipase）:存在于所有含有脂肪組織的食品中，能將脂肪分為甘油和脂肪酸 果膠酶(pectic enzyme) :主要有多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase）和果膠甲脂酶（pectine methylesterase），能分解水

5、果和蔬菜中的果膠物質(zhì)，使產(chǎn)品變軟 第11頁/共72頁（2）非酶作用美拉德反應(yīng)抗壞血酸氧化產(chǎn)物的作用食品化學(xué)成分與容器反應(yīng)（金屬離子）加工用水中的成分與食品成分反應(yīng)（3）氧化作用：脂肪的自動氧化及自由基反應(yīng)第12頁/共72頁影響食品腐敗變質(zhì)的生物因素(外因) 微生物:食品營養(yǎng)豐富，是微生物生長的良好培養(yǎng)基，食品儲藏及加工中有大量的機(jī)會接觸微生物，微生物的生長繁殖會導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)； 害蟲和嚙齒動物:食品也常遭受害蟲和嚙齒動物的侵害而變質(zhì)。第13頁/共72頁影響食品腐敗變質(zhì)的物理因素 食品儲藏環(huán)境的物理因素（溫度、水分和光照）可以加速和減緩食品腐敗變質(zhì)的速度，這些因素對食品的腐敗變質(zhì)有間接的作用，

6、這也是食品保藏研究的主要內(nèi)容?？梢愿淖兒涂刂频囊蛩兀彩强梢杂绊懫渌蛩氐囊蛩?溫度 水分 光第14頁/共72頁 溫度：影響食品中化學(xué)反應(yīng)的速度、生化反應(yīng)及微生物生長速度l范特霍夫方程：溫度每升高10，化學(xué)反應(yīng)速度增加2-4倍；l阿雷尼烏斯方程用活化能的概念解釋了溫度升高化學(xué)反應(yīng)速度增加的原因；l對酶促反應(yīng)和非酶促反應(yīng)的影響不一樣； 水分：影響化學(xué)反應(yīng)速度及微生物生長速度 光照：誘發(fā)自由基反應(yīng)第15頁/共72頁影響食品腐敗變質(zhì)的其它因素 機(jī)械損傷 乙烯 外源污染物第16頁/共72頁二 食品保藏技術(shù)的基本原理（技術(shù)）1 維持食品最低生命活動的保藏方法2 抑制食品生命活動的保藏方法：3 應(yīng)用發(fā)酵原

7、理保存食品4 利用無菌原理保藏食品第17頁/共72頁二 食品保藏技術(shù)的基本原理（技術(shù)）1 維持食品最低生命活動的保藏方法 水果蔬菜的保鮮儲藏第18頁/共72頁二 食品保藏技術(shù)的基本原理（技術(shù)）2 抑制食品生命活動的保藏方法： 肉品凍藏 食品干藏 肉類腌制保藏第19頁/共72頁肉類低溫保藏的基本原理低溫貯藏時(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。如當(dāng)溫度降到10-15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)行正常的生理活動，從而阻礙了微生物的生長發(fā)育。 第20頁/共72頁二 食

8、品保藏技術(shù)的基本原理（技術(shù)）3 應(yīng)用發(fā)酵原理保存食品 泡菜 酸菜 臘肉 酸乳第21頁/共72頁二 食品保藏技術(shù)的基本原理（技術(shù)）4 利用無菌原理保藏食品 罐頭食品 大多數(shù)經(jīng)過加熱殺菌并密封的食品保藏第22頁/共72頁 食品保藏原理概括起來講無生機(jī)原理假死原理不完全生機(jī)原理完全生機(jī)原理第23頁/共72頁 食品保藏原理從引起食品腐敗的原因講可分為以下三類：微生物控制：加熱和冷卻、控制水分活度、控制pH、控制滲透壓、煙熏、改變氣體組成、使用添加劑、輻照、微生物發(fā)酵控制酶控制其他因素第24頁/共72頁食品質(zhì)量控制的新技術(shù)柵欄技術(shù)在食品保藏中的應(yīng)用 柵欄技術(shù)的提出 柵欄效應(yīng) 柵欄技術(shù)第25頁/共72頁

9、柵欄技術(shù)是德國肉類研究中心Leistner(1976年)提出， 國內(nèi)也有將柵欄技術(shù)和柵欄因子譯為障礙技術(shù)和障礙因子。 利用柵欄原理，充分應(yīng)用柵欄效應(yīng)延長食品保存期的技術(shù)叫柵欄技術(shù)第26頁/共72頁1、柵欄因子Leistner(1976年) 把食品防腐的方法和原理歸結(jié)為高溫處理（F）、低溫處理（t）、降低水分活性（Aw）、酸化（pH）、降低氧化還原電勢（Eh）、添加防腐劑（Pres）、競爭性菌群及輻射等因子的作用，將這些因子稱為柵欄因子（hurdlefactors）。第27頁/共72頁第28頁/共72頁食品柵欄因子潛在的 “柵欄1. 高溫2. 低溫3. 低水活性4. 酸化5. 供氧減少6. 競爭

10、性微生物菌叢7. 防腐劑 第29頁/共72頁主要的柵欄因子1、熱加工（H）高溫?zé)崽幚硎亲畎踩妥羁煽康氖称菲繁２胤椒ㄖ?。加熱處理就是利用高溫對微生物的致死作用。從食品保藏的角度，熱加工指的是兩個(gè)溫度范疇：即殺菌和滅菌。 A、 殺菌 殺菌是指將食品的中心溫度加熱到65-75的熱處理操作。在此溫度下，食品內(nèi)幾乎全部酶類、病原菌和大多數(shù)腐敗菌均被滅活或殺死，但細(xì)菌的芽孢仍然存活。因此，殺菌處理應(yīng)與產(chǎn)后的冷藏相結(jié)合，同時(shí)要避免食品的二次污染。 B、 滅菌 滅菌是指食品的中心溫度超過100的熱處理操作。其目的在于殺死細(xì)菌的芽孢，以確保產(chǎn)品在流通溫度下有較長的保質(zhì)期。但經(jīng)滅菌處理的肉制品中，仍存有一些耐

11、高溫的芽孢，只是量少并處于抑制狀態(tài)。 第30頁/共72頁食品柵欄因子（1）巴氏滅菌法中溫處理（例如 以63oC處理30min；以100oC處理12s）優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量破壞植物病原體（致病微生物）降低總體微生物量，增加保質(zhì)期 不能破壞孢子（一些細(xì)菌的休眠期）通常與其它柵欄結(jié)合（例如，冷藏）第31頁/共72頁食品柵欄因子（2）商業(yè)滅菌低酸食品（例如蔬菜和肉類）高熱處理（相當(dāng)于在 121.1oC處理幾分鐘）能破壞孢子提供“耐貨架存放”的產(chǎn)品一些營養(yǎng)及品質(zhì)遭到破壞（色澤、風(fēng)味和質(zhì)地）第32頁/共72頁食品柵欄因子（3）商業(yè)滅菌與巴氏滅菌法比較 孢子在121.1oC被破壞的速度比100oC約快130倍。

12、巴氏滅菌法可將產(chǎn)品立即加熱到121.1oC 在100oC（沸水）的溫度下，需要6.44h才能達(dá)到同樣的滅孢效果。 但是，在121.1oC時(shí)品質(zhì)（營養(yǎng)、質(zhì)地、色澤等）破壞的速度只比100oC快約4.3倍。 因此，同等的安全流程（100oC的溫度6.44h或121.1oC的溫度3min）對品質(zhì)產(chǎn)生的影響迥然不同（在121.1oC時(shí)對品質(zhì)的破壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于100oC時(shí)）。第33頁/共72頁食品柵欄因子2、低溫保藏（t） 低溫保藏環(huán)境溫度是控制肉類制品腐敗變質(zhì)的有效措施之一。低溫可以抑制微生物生長繁殖的代謝活動，降低酶的活性和肉制品內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的速度，延長肉制品的保藏期。但溫度過低，會破壞一些肉制品的組織或

13、引起其它損傷，而且耗能較多。因此在選擇低溫保藏溫度時(shí)，應(yīng)從肉制品的種類和經(jīng)濟(jì)兩方面來考慮。 肉制品的低溫保藏包括冷藏和凍藏。 第34頁/共72頁食品柵欄因子（1） 冷藏對大多數(shù)食品而言，理想溫度為0oC 4oC 短期保鮮（數(shù)天至數(shù)周）優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量（新鮮、最低程度的加工、真空） 減慢微生物生長、呼吸、酶反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)速度一些病原體仍能生長（例如：肉毒桿菌（ E型）、李斯特氏桿菌）第35頁/共72頁食品柵欄因子（2） 凍藏通常溫度為-18oC至-30oC品質(zhì)取決于產(chǎn)品、時(shí)間和溫度長期保藏（數(shù)月至數(shù)年）阻止微生物生長和呼吸減慢化學(xué)反應(yīng)速度須有精良包裝第36頁/共72頁3、水分活性（ Aw ）水分活

14、性是食品品中的水的蒸汽壓與相同溫度下純水的蒸汽壓之比。當(dāng)環(huán)境中的水分活性值較低時(shí)，微生物需要消耗更多的能量才能從基質(zhì)中吸取水分。基質(zhì)中的水分活性值降低至一定程度，微生物就不能生長。一般地，除嗜鹽性細(xì)菌（其生長最低Aw值為0.75）、某些球菌（如金黃色葡萄球菌， Aw值為0.86）以外，大部分細(xì)菌生長的最低Aw均大于0.94且最適Aw均在0.995以上；酵母菌為中性菌，最低生長Aw在0.88-0.94；霉菌生長的最低Aw為0.74-0.94, Aw在0.64以下任何霉菌都不能生長。第37頁/共72頁3、降低水活性（ Aw ）Aw 是水的 “可用性微生物生長、酶反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)需要水干藏（脫水）或（

15、加溶質(zhì)）將極大地降低食品水分活度 通常Aw越低，保鮮期限越長第38頁/共72頁食品柵欄因子4、酸性增加（pH值降低）酸性減緩腐敗菌和病原體的生長pH 值在4.5以下，不會孳生病原體，也不會生出孢子 （例如果汁和泡菜）pH 值高于4.5，必須滅菌，保證耐儲存性pH 值低于4.5，可用巴氏法滅菌第39頁/共72頁食品柵欄因子4 4、對氧氣進(jìn)行控制氧含量低可以阻止很多腐敗菌的生長 但是: :有些病原體要求厭氧條件。例如：肉毒桿菌）5 5、防腐劑抑制細(xì)菌、酵母菌、霉菌 特定情況下可少量應(yīng)用（毫克/ /公斤）例如：苯甲酸鹽（軟飲料）、丙酸鹽（烘焙食品）、亞硝酸鹽 （肉類）、亞硫酸鹽（葡萄酒）、抗壞血酸鹽

16、（果汁）第40頁/共72頁食品柵欄因子競爭性微生物 “有益的”細(xì)菌抑制“有害的”細(xì)菌（腐敗菌、病原體）可通過下列方式實(shí)現(xiàn)： “排擠出 產(chǎn)生酸 產(chǎn)生抗生素（細(xì)菌素） 例如：乳酸菌（泡菜、酸奶）第41頁/共72頁“柵欄” 技術(shù) 利用柵欄原理，充分應(yīng)用柵欄效應(yīng)延長食品保存期的技術(shù)叫柵欄技術(shù)綜合使用幾種保藏方法（次優(yōu)級）：- - 使產(chǎn)品可在貨架上長期存放 - - 改進(jìn)品質(zhì)- - 如果主要柵欄失敗，可提供額外的安全保護(hù)也被稱為“綜合方法” 技術(shù)（Leistner, 1987）圖 此天平演示：不同的柵欄即使稍有改進(jìn)，綜合起來也可以對食品的微生物穩(wěn)定性起到顯著作用。（Leistner，1987年）穩(wěn)定不確定

17、不穩(wěn)定第42頁/共72頁理想化柵欄效應(yīng)模式：某種食品含有同等強(qiáng)度的六個(gè)柵欄因子。較為實(shí)際的柵欄效應(yīng)模式：有幾個(gè)強(qiáng)度不同的柵欄因子，但起主要作用的柵欄因子是和Pres。初始菌數(shù)較低的食品柵欄效應(yīng)模式：只需少數(shù)柵欄因子就可以有效防止食品腐??；初始菌數(shù)多或營養(yǎng)豐富的食品柵欄效應(yīng)模式：微生物具有較強(qiáng)的生長勢能，各柵欄因子未能控制住微生物活動而使食品腐敗變質(zhì)，必須增強(qiáng)現(xiàn)有柵欄因子或增加新的因子，才能達(dá)到有效的防腐；第43頁/共72頁經(jīng)過加熱而又殺菌不完全的食品柵欄效應(yīng)模式：細(xì)菌芽孢尚未受到致死性損傷，但生命力已經(jīng)減弱，因而只需較少而且作用強(qiáng)度較低的柵欄因子，就能有效抑制微生物生長。柵欄順序作用模式：在不

18、同食品中，微生物的穩(wěn)定性是通過加工及儲藏過程中各柵欄因子間以不同順序作用來達(dá)到的。柵欄協(xié)同作用模式：食品的柵欄因子具有協(xié)同作用，即個(gè)或個(gè)以上因子的協(xié)同作用強(qiáng)于多個(gè)因子單獨(dú)作用的累加。第44頁/共72頁“柵欄” 技術(shù)國際食品研究，1995年2月第45頁/共72頁“柵欄” 技術(shù) Aw和pH在細(xì)菌生長方面的相互作用。10FDA良好生產(chǎn)規(guī)范1.00.9awpH5抑制區(qū)生長區(qū)*酸化食品與酸性食品聯(lián)邦條例在密封容器中熱加工低酸食品包裝酸性與aw控制的食品aw控制的食品酸化食品第46頁/共72頁“柵欄” 技術(shù)圖13.1 用9個(gè)例子演示柵欄效果。標(biāo)記含義如下：F-加熱，t-制冷，aw-水活性，pH-酸度，Eh

19、-氧化還原勢，pres.-防腐劑，V-維他命，N-營養(yǎng)素（Leistner，1987年）第47頁/共72頁食品保藏柵欄圖13.1 用9個(gè)例子演示柵欄效果。標(biāo)記含義如下：F-加熱，t-制冷，aw-水活性，pH-酸度，Eh-氧化還原勢，pres.-防腐劑，V-維他命，N-營養(yǎng)素（Leistner，1987年）第48頁/共72頁食品保藏柵欄發(fā)酵的干臘腸 柵欄的次序確保每個(gè)階段的穩(wěn)定性。除了Aw ，所有的柵欄都會隨著時(shí)間的推移而衰弱。 1. 亞硝酸鹽抑制病原體 2. 其他細(xì)菌的生長耗盡氧分 3. 低氧喜好產(chǎn)酸競爭性菌叢 4. 酸降低pH值 5. 由于干制，Aw柵欄逐漸升高。圖13.4 在發(fā)酵香腸（意大

20、利臘腸）的成熟和貯藏期間發(fā)生的柵欄次序。Pres.=亞硝酸鹽，Eh=氧化還原勢的減弱，c.f.=競爭性菌叢的生長，pH-酸度， aw=干制流程第49頁/共72頁減少亞硝酸鹽的咸肉（“WisconsinWisconsin法”（Tanaka等. Food Prot. 1980年）.傳統(tǒng)上，咸肉和其他腌制肉類都使用亞硝酸鹽，具有抗肉毒桿菌的特性（加上色澤和風(fēng)味）。 但是，油炸咸肉會產(chǎn)生亞硝胺，亞硝胺是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)。 希望降低亞硝酸鹽，但維持感官特性和安全性。 “Wisconsin法” 降低了亞硝酸鹽，但增加了一種乳酸菌（L. plantarum）和一種可發(fā)酵的碳水化合物（蔗糖）。如果溫度適當(dāng)，乳酸

21、菌生長，蔗糖發(fā)酵，生成乳酸，降低pH值，阻止病原體的生長。 因此，咸肉通過幾個(gè)柵欄得以保鮮，包括防腐劑、冷藏、競爭性微生物菌叢和pH。 “Wisconsin法”制作的咸肉與普通咸肉的感官特性沒有顯著差別。食品柵欄第50頁/共72頁食品柵欄巴氏滅菌流程的軟干酪（Tanaka等人, J. Food Prot. 1986年）這些產(chǎn)品的pH值 4.5，且Aw 0.85。必須遵守低酸灌裝食品規(guī)定（例如：商業(yè)滅菌）。但是，由于品質(zhì)原因，這些產(chǎn)品不能進(jìn)行商業(yè)滅菌。 這些軟干酪通過適度的鹽、降低的pH和濕度得以保鮮而不變質(zhì)。第51頁/共72頁“簡單保鮮”的魚類產(chǎn)品（例如：鹽腌、腌漬、冷熏）低鹽（水相氯化鈉5.

22、0）?？赡苡衅渌栏瘎ɡ纾荷嚼嫠?、苯甲酸鹽、煙熏）?？梢越?jīng)原材料或煮熟的原材料制作。 冷藏貯藏。保鮮期有限，通常無需加熱即可食用。 柵欄：（低初始微生物量）、氯化鈉（ Aw ，防腐劑）、（其他防腐劑）、冷藏注：細(xì)菌病原體和生物多胺是潛在的問題。肉毒桿菌（E型）由3%氯化鈉（w/w水相）和低溫控制。如果沒有“安全處理” 步驟的控制，例如冷凍原材料，寄生蟲可能生存。食品柵欄第52頁/共72頁食品柵欄“半保鮮”的魚類產(chǎn)品（例如：腌漬魚制品、發(fā)酵魚、魚子醬）。 氯化鈉6%6%氯化鈉（w/ww/w水相）或pH5.0pH 0C。品質(zhì)可以根據(jù)時(shí)間/溫度歷史的積分估算。時(shí)間 （日）溫度（C）Dt面積= T

23、 x D Dt品質(zhì)Q = （1 + 0.1 T）2 D Dt （2）T第59頁/共72頁高品質(zhì)壽命（HQL） 貯藏時(shí)間，按日計(jì)。 由感官數(shù)據(jù)決定。 在特定溫度檢測變化的HQL時(shí)間。 Log(HQL)與溫度線性相關(guān)。第60頁/共72頁高品質(zhì)壽命（HQL） 除了使用Arrhenius模型外，有時(shí)還采用 Q10 值。 定義為一個(gè)溫度之速率與比該溫度再低10 Co的溫度速率之比。 由vantHoff發(fā)現(xiàn)，他注意到很多反應(yīng)的Q10約為2。 低溫或冷凍溫度下儲存水果蔬菜時(shí)使用的技術(shù)。第61頁/共72頁高品質(zhì)壽命（HQL） 水果蔬菜的Q10值約為2.5。 冷藏草莓約為25。 以下情況下須謹(jǐn)慎: 冷卻損傷 躍

24、變性 推斷第62頁/共72頁高品質(zhì)壽命（HQL）- - 預(yù)測 如果已知Q10和貯藏歷史，則可預(yù)測保鮮期限。 求各個(gè)溫度的HQL積分。 比如，Q10為2, HQL為10oC下100天。 在10oC貯藏了50天，15oC貯藏了10天。 在15oC溫度下，還可以保鮮多少天？ 第63頁/共72頁高品質(zhì)壽命（HQL）- - 預(yù)測 因Q10等于2, 10oC時(shí)HQL等于100天 10oC，HQL=100天 10oC，Log(HQL)= 2 20oC，HQL=50天 20oC，Log(HQL)=1.698 在圖上找出15oC時(shí)的HQL 第64頁/共72頁預(yù)測微生物學(xué)定義 預(yù)測微生物學(xué)（Predictive Microbiology）是一門結(jié)合微生物學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的交叉性學(xué)科，它采用數(shù)學(xué)的方法描述不同環(huán)境條件下，細(xì)菌數(shù)變化和外部環(huán)境因素之間的響應(yīng)關(guān)系，并對微生物的生長動力學(xué)做出預(yù)測。第