柵欄技術(shù)論文參考資料

PAGE98第一章食品的化學(xué)成分和品質(zhì)劣化一、食品的化學(xué)成分食品種類繁多，大多數(shù)食品皆由許多成分組成。食品的化學(xué)成分不僅僅決定食品的品質(zhì)和營養(yǎng)價值，還決定食品的性質(zhì)和變化，而食品的性質(zhì)和變化則是研究食品保鮮的主要依據(jù)。在各種食品的組成成分中，有某些成分是相同的。根據(jù)各種食品成分的共同性，可分為無機成分和有機成分。無機成分如水和礦物質(zhì)，有機成分最主要的如蛋白質(zhì)、糖類、脂類、維生素等。1、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是一切生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)，是構(gòu)成生物體細(xì)胞的主要原料，對人體營養(yǎng)有著重要意義。蛋白質(zhì)種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但其化學(xué)元素均相類似，主要由碳、氫、氧、氮構(gòu)成，有的還含有硫、磷和鐵等元素。一般情況下蛋白質(zhì)中氮的比例平均為15%～18%，所以往往將蛋白質(zhì)稱為含氮物質(zhì)。蛋白質(zhì)是分子量很大的有機物質(zhì)。構(gòu)成蛋白質(zhì)的原料是氨基酸。有些蛋白質(zhì)還含有非氨基酸物質(zhì)，這些非氨基酸物質(zhì)稱這輔基。文獻中將含輻基的蛋白質(zhì)稱為結(jié)合蛋白，而將僅由氨基酸構(gòu)成的蛋白質(zhì)稱為單純蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是許多氨基酸通過一個氨基酸的基和另一個分子氨基酸的氨基相互縮合而形成。蛋白質(zhì)分子在一些物理、化學(xué)因素，如加熱、高壓、冷凍、超聲波、輔照等作用下性質(zhì)會發(fā)生改變，這通常稱為變性。變性導(dǎo)致蛋白質(zhì)失去大部分或全部生物學(xué)活性。蛋白質(zhì)變性后其溶解度、粘度、膨脹度、滲透性、穩(wěn)定性都發(fā)生明顯的變化。應(yīng)用高溫高壓消毒、輔照殺菌殺蟲，是為了使細(xì)菌、蟲害的蛋白質(zhì)變性，以達到殺菌滅蟲的目的。2．糖類糖類主要存在于植物性食品中，除蜂蜜外，動物性食品含糖類甚微。糖類由碳、氫、氧三種元素組成，絕大多數(shù)的糖含氫和氧的比例和水中氫和氧的比例一樣，因此糖又稱為碳水化合物。糖可分為單糖、雙糖和多糖。單糖是不能用水解法進一步降解的糖單體，是雙糖和多糖的基本結(jié)構(gòu)單位，如葡萄糖、果糖等。單糖都是白色結(jié)晶，可溶于水，絕大多數(shù)具有甜味。單糖作為食品進入人體，在酶的催化下，反應(yīng)產(chǎn)生熱量，從而促進其他生化反應(yīng)。雙糖由兩個單糖分子通過失去一分子水縮合而成。兩分子葡萄糖可縮合成一分子麥芽糖，俗稱飴糖。一個葡萄糖分子和一個果糖分子縮合成蔗糖。多糖由許多單糖分子縮合而成，如淀粉、纖維素等。多糖大都不溶于水，一般無甜味。多糖分子量高達幾萬至幾百萬，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特征各異。多糖的性質(zhì)也極不相同，只有通過化學(xué)分解才能顯示出基本材料的特性。此分解過程一般是逐步進行的，可在酸、酶或加熱下進行。3．脂類脂類是一類有機化合物，可溶于丙酮、乙醚、苯、氯仿等有機溶劑中。同糖一樣，脂肪也由碳、氫、氧三種元素組成，但三種元素含量無一定比例。脂類可分為真脂和類脂兩類。真脂是各種高級脂肪酸的甘油脂（即油脂）；類脂包括磷脂、類固醇、色素等。真脂和類脂存在于動物性和植物性食品中。脂肪酸按其分子結(jié)構(gòu)，分飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸。（1）飽和脂肪酸分子中不含雙鍵的脂肪酸稱為飽和脂肪酸。人和動物體內(nèi)的脂肪中大多數(shù)是飽和脂肪酸，其中最多的飽和脂肪酸為軟脂酸、硬脂酸等。飽和脂肪酸在微生物生存下，也能被氧化分解，但結(jié)構(gòu)上不存在雙鍵，所以化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。軟脂酸主要存在于橄欖油、豬油、牛油、可可脂等中，含量在10%~35%之間。硬脂酸主要存在于乳脂、豬油、牛油、可可脂等中，含量在10%~35%之間。（2）不飽和脂肪酸不飽和脂肪酸的特點是分子含有一個或多個雙鍵。其中油酸在自然界中分布最為廣泛，存在于所有脂肪食品中，尤其是食油中。食物脂肪中最重要的不飽和脂肪酸有棕櫚酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生烯酸、芥酸等中。由于不飽和脂肪酸有雙鍵，故具有與一般鏈烷酸極不相同的典型特征。所有不飽和脂肪酸皆為液態(tài)。由于具有雙鍵，油脂很容易和空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成過氧化物，并能進一步斷裂分解，產(chǎn)生具有臭味的醛或碳鏈較短的酸；并繼續(xù)分解成有臭味的醛酮和羧酸。這稱為油脂酸敗，也稱“哈變”。酸敗的油脂其脂溶性維生素均遭破壞，而且還常有毒性，不宜食用。4．維生素維生素是一類重要的食品成分，存在于新鮮的植物性和動物性食品中。維生素是維持正常生命過程中所必需的一類有機物質(zhì)。人體對維生素需要量很少，但它們卻起著極其重要的作用，缺乏維生素會引起各種疾病。人體所需的維生素主要是從食品中攝取的。按照維生素是脂溶性的還是水溶性的，可把它們分為水溶性維生素和脂溶性維生素兩大類。5．酶人、動物和植物的整個生命過程極為復(fù)雜，往往是相互交錯的生物化學(xué)反應(yīng)。這些生化反應(yīng)是由機體內(nèi)本身的有機物質(zhì)——酶所催化的。酶是一種蛋白質(zhì)，各種機體都能自身合成所需的特有酶，因此酶也是動物食品的組成成分。由于酶是一種蛋白質(zhì)，因此酶也具有蛋白質(zhì)的特性，冷凍、加熱、輔照能使蛋白質(zhì)變性，同樣也能使酶喪失活性。影響酶作用的因素主要有溫度和pH值等。①溫度酶對溫度極為敏感，各種酶均在其最適溫度下活性最大。酶的最適溫度一般在30~50℃之間，溫度超過60℃，酶蛋白就會凝固，酶即失活。在食品生產(chǎn)上利用此性質(zhì)使不希望存在的酶失活，以便食品保藏，例如巴氏消毒。當(dāng)溫度降至0℃，酶催化作用緩慢。食品冷藏或低溫冷凍保藏的原理就是通過低溫降低食品本身和微生物中的酶的活性，防止食品腐敗。②pH值每一種酶都有一最適pH，也就是說每種酶的活性受酸、堿度影響，酶的種類不同，所需酸、堿度也有差異。大多數(shù)酶在中性、弱酸性或弱堿性中活性大。最適pH一旦改變，就會使反應(yīng)速度變慢，在酸性范圍內(nèi)酶會部分變性。酶的這一特性也被用于食品保藏，例如利用醋酸保藏蔬菜。③激活劑和抑制劑能增強酶活性的化合物叫激活劑；反之，抑制酶活性的物質(zhì)稱為抑制劑，例如重金屬等。二、食品保藏中的品質(zhì)變化1．脂質(zhì)酸敗脂肪是一種容易酸敗的食品成分。脂肪酸敗是由多種因素引起的，發(fā)生脂肪酸敗的食品不能食用，一般稱為酸敗食品。酸敗過程包括純化學(xué)反應(yīng)和酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)。這兩個過程的反應(yīng)往往同時發(fā)生，并皆以水解過程和氧化過程為基礎(chǔ)。（1）水解酸敗水解過程是含脂肪食品貯藏在不適宜的條件下發(fā)生的不良態(tài)變化。在有水（如制取油脂時，沒有進行過濾，使一些脂肪酶及少量水進入油中）或潮濕空氣存在的條件下，脂肪分解為甘油酯和游離脂肪酸。游離脂肪酸的形成是脂肪酸敗的先決條件。受熱、光照和催化劑的作用加速脂肪水解。除純化學(xué)水解外，脂肪還發(fā)生生物化學(xué)和微生物化學(xué)水解，這是由于食品中的酶和微生物的酶作用引起的。水是微生物生長的基本因子，因此含水黃油、人造奶油特別容易發(fā)生微生物引起的酸敗。（2）氧化酸敗油脂中含有不飽和脂肪酸。大多數(shù)油脂均含有油酸，含量不等，有的油脂中高達80%以上（如茶油）。由于脂肪中—CH2—CH==CH—的—CH2—鍵受雙鍵影響，易被氧化成—CH—CH==CH—型的游離基。此游離基十分活潑，易與O2及另一脂肪中的—CH2—CH==CH—反應(yīng)生成過氧化物(ROOH)和另一個—CH—CH==CH—游離基，因此油脂可不經(jīng)外部因素而發(fā)生自動氧化。油脂的自動氧化過程十分復(fù)雜，可簡略概括為誘導(dǎo)期、發(fā)展期和終止期三個階段。最終產(chǎn)生大量的氧化物、過氧化氫。由于這類化合物不穩(wěn)定，所以很快就分解產(chǎn)生許多短鏈化合物，包括醛、醛酯、氧化酸、烴、醇、酮羥和酮基酸類、內(nèi)酯類和二聚化合物。這就是油脂酸敗成哈喇味的主要來源。除化學(xué)性氧化外，脂肪還會發(fā)生生物化學(xué)氧化分解，這是由動植物組織的酶和微生物產(chǎn)生的酶的作用引起的。在脂肪酸敗過程中環(huán)境因素，如加熱、水、光照等，都可能加速脂肪酸敗，因此低溫、防水、避光，以及適當(dāng)使用抗氧劑等，可在一定程度上阻止或延緩脂質(zhì)酸敗的發(fā)生。2．食品的褐變食品在保存過程中往往發(fā)生變色。這不僅改變了食品的外觀，而且使內(nèi)部營養(yǎng)成分也發(fā)生了分解或化合的變化。食品保鮮貯存的一個重要任務(wù)就是要采取有效辦法防止食品褐變。食品褐變，根據(jù)其發(fā)生的機理可分為非酶褐變和酶促褐變兩類。（1）非酶褐變在食品貯存與加工過程中，常發(fā)生與酶無關(guān)的褐變作用，這類褐變是伴隨較長時期的貯存和熱加工而發(fā)生的，如大米變黃、烘焙面包的表皮焦化、脫脂奶粉變色等。非酶褐變最主要的類型是還原糖的羰基和氨基酸的氨基之間的反應(yīng)，稱為羰氨反應(yīng)褐變，一般稱為美拉德反應(yīng)（Mailardreaction）。反應(yīng)產(chǎn)生含有各種活潑的中間產(chǎn)物的混合物，這些含羰基中間產(chǎn)物在氨基酸參與下隨機聚合，在連續(xù)不斷的醇醛縮合反應(yīng)后聚合為類黑色素。在非酶羰氨反應(yīng)中期，食品中生成的果糖基胺脫水生成羥甲基糠醛（HMF）。羥甲基糠醛一旦積累就出現(xiàn)褐色，其積累愈多，褐變速度愈快。（2）酶促褐變酶促褐變發(fā)生在水果、蔬菜等新鮮植物性食品中，這類食品在保藏和加工中受到機械性損傷（如削皮、切開、壓傷、蟲咬等）或處于異常環(huán)境變化（受熱、受凍、受光等）時，常影響食品組織中代謝的氧化還原作用的平衡，發(fā)生氧化產(chǎn)物的積累，形成變色。這種變色作用是在與氧接觸，由酶所催化而發(fā)生的。這種褐變稱為酶促褐變（Enzymicbrowing），如青豆變黃，馬鈴薯、蘋果切片變黑，糯米粉加水蒸煮變紅等，都是人們不希望出現(xiàn)在食品中的酶促褐變?？刂泼复俸肿儼l(fā)生的方法有：①鈍化酶活性[熱燙、使用SO2（二氧化硫）抑制劑、改變pH值。②降低食品水活度。③隔絕氧氣接觸，使用抗氧化劑。3．淀粉老化在食品食用和保藏過程中，經(jīng)常遇到食味不可口，如新鮮蛋糕放置1~2天后變硬，這種在常溫或低溫條件下，長期放置已經(jīng)糊化的ａ型淀粉逐漸變硬的現(xiàn)象稱為淀粉老化，由于淀粉本身的特點，老化的淀粉分子會細(xì)密地聚集起來恢復(fù)接近β型淀粉狀態(tài)。β型淀粉不能為水溶解，也不能為唾液酶分解。發(fā)生淀粉老化的本質(zhì)是，在溫度逐步降低的情況下，糊化的淀粉分子運動減弱，分子成序排列，相互靠攏，經(jīng)氫鍵緊密聚集，微晶束不再呈現(xiàn)原有狀態(tài)，而是凌亂組合。由于淀粉羥甲很多，結(jié)合得十分牢固，所以不能被水溶解，也難被酶水解，結(jié)果形成一種致密的不溶于水的高晶化淀粉分子微晶束。這種發(fā)生淀粉老化的面包和蛋糕吸水率減小，從而了原由的柔軟度，可口性也差。4．動物性食品新鮮度下降動物宰殺后呼吸和血液循環(huán)停止，體內(nèi)的糖原不能再繼續(xù)氧化成而氧化碳和水，只能經(jīng)水解和酶解途徑變化成葡萄糖和乳酸。把ATP分解快慢用K值表示，稱為新鮮度判斷值。K值越低，新鮮度越好。一般剛殺死的魚K值在5%，生鮮魚的Ｋ值在20%以下。一般魚K值在35%左右，吃起來還有味，K值為70%～80%時則魚蛋白已變質(zhì)，細(xì)菌將開始生成。動物肌體在宰殺后由于呼吸的停止造成了ATP的降解，糖原酵解使得肌體pH下降激活蛋白酶，使蛋白質(zhì)分解，從而形成的多種代謝產(chǎn)物成為食品風(fēng)味物質(zhì)。同時也為細(xì)菌生成創(chuàng)造了條件，為食品保鮮帶來了困難。5．維生素降解食品在運輸和貯存中受到多種因素的影響，維生素可被浸漬、氧化或完全破壞。維生素對各種影響因素的敏感程度是不同的。對熱不穩(wěn)定的維生素都會在高熱下被破壞，食品在貯存時可能發(fā)生這種損失，加熱保藏食品（巴氏消毒）亦可造成這種損失。對氧敏感的維生素在食品貯存中特別容易被破壞。合適的包裝、貯存在保護性氣體（如氮氣）中對食品中維生素有保護作用。在食品貯存過程中，主要是紫外光對維生素有破壞作用，因此適當(dāng)?shù)陌b和避光可減少這種損失。因此盡可能減少食品維生素降解的方法，是適宜的熱加工工藝和適當(dāng)?shù)陌b和避光。5．微生物導(dǎo)致的食品腐敗食品長期存放為微生物生長準(zhǔn)備了良好的條件。由于食品中酶的自溶，使食品營養(yǎng)分解，細(xì)菌得以利用，迅速生長繁殖，進一步使食品營養(yǎng)分解，由高分子分解為低分子物質(zhì)，使食品質(zhì)量下降，鮮度進一步發(fā)生變化，甚至變質(zhì)腐敗。腐敗食品細(xì)菌的代謝產(chǎn)物“三甲胺”（TMP）和總揮發(fā)性鹽基氮（TVBN）大量增加，甚至產(chǎn)生細(xì)菌毒素。引起食品變質(zhì)的微生物有細(xì)菌、霉菌和酵母。魚、肉、果蔬類食品的細(xì)菌作用最為明顯；糧食、面制品則以霉菌作用最為顯著。微生物對食品的變質(zhì)腐敗作用與食品種類、食品成分以及儲存環(huán)境有關(guān)。微生物生長繁殖條件有如下幾方面。（1）水分水分是微生物生命活動的必需條件，細(xì)菌生長要求米、面等淀粉類食品的水分最低為20%，水活度aw=0.9；霉菌生長要求淀粉類食品的水分最低為13%，水活度aw=0.7左右；酵母生長要求最低的水活度aw=0.88。當(dāng)食品中水分在12%以下時，細(xì)菌生長困難。含水量在14%以下對某些霉菌孢子就有抑制作用。值得引起注意的是干燥的食品如存放在濕度大的環(huán)境中，由于食品的吸濕會使水分增加而發(fā)生霉變。所以降低貯存環(huán)境濕度有利于食品保藏。但對果菜、水產(chǎn)、肉類品，則要求相對濕度不宜過低，一般為0%~90%，甚至95%，以防止食品干耗影響品質(zhì)和口味。（2）氣體淀粉類食品的微生物絕大多數(shù)是好氣性細(xì)菌，氧氣的存在有利于其生長。但也有對氧氣要求不高的霉菌，如灰綠曲霉菌，在0.2%的氧濃度下能正常生長繁殖。只有高濃度的二氧化碳才對真菌生長有抑制作用。若二氧化碳濃度為20%～30%，無明顯的抑菌作用；濃度達到40%～80%時，才明顯地抑制真菌繁殖。實驗表明，控制二氧化碳含量在90%，28℃條件下可控制黃曲霉產(chǎn)毒。而酵母則是兼性厭氧菌，在有氧情況下，可把葡萄糖經(jīng)酵解途徑，降解為丙酮酸，再將丙酮酸納入三羥酸循環(huán)，將葡萄糖氧化成二氧化碳和水，生成較多的能量ATP。而在無氧條件下則經(jīng)酵解途徑將葡萄糖生成丙酮酸后進入酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵、丁酸發(fā)酵等類型的發(fā)酵，釋放較少的能量ATP。因此缺氧貯藏含水量高的大米儲備不善，就會產(chǎn)生酒精味及酸味。（3）溫度溫度是微生物生長繁殖的重要條件之一。各種微生物有其生長所需的溫度范圍，超過這個范圍，就會停止生長（見表1-1）。表1-1微生物對溫度適應(yīng)類型類型最低溫度（℃）最適溫度（℃）最高溫度（℃）低溫菌-8~010~2025~30中溫菌5~2020~4040~45高溫菌25~4050~6070~80由表1-1可知，如果溫度超過最高溫度，對微生物有明顯的致死作用。一般細(xì)菌在100℃時迅速死亡，而帶芽孢的細(xì)菌在121℃高溫高壓作用下經(jīng)15~20分鐘才會死亡。高溫殺菌，主要利用高溫使蛋白質(zhì)凝固變性而終止其生命活動，而低溫只能抑制微生物分裂繁殖，因此用低溫保藏食品必須維持足夠低的溫度，使它失去分解食品營養(yǎng)的能力。如蘋果為0~2℃，大白菜-1~1℃，鮮蛋-0.5~1℃，凍魚-20~-12℃，凍豬肉-24~-18℃，家禽-30~-10℃。要防止微生物對食品的危害主要有以下幾種方法：首先，防止微生物污染食物；第二，滅活有害微生物；第三，降低或者抑制受污染食品中微生物的生長，或使之失活。三、引起食物中毒和食品腐敗的主要微生物1、可引起食物中毒的微生物盡管在過去的幾十年中，食品工藝、質(zhì)量控制、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)等都有了很大的發(fā)展與進步，但是食物中毒在世界各地仍普遍存在且持續(xù)上升。例如在英國，1987~1988年間報道的病例數(shù)比1986~1987年翻了一翻。歸納起來，可引起食物中毒的微生物類型并不是很多，它們包括可感染的細(xì)菌和可產(chǎn)毒的細(xì)菌，前者有沙門氏菌屬和彎曲菌屬，后者有金黃色葡萄球菌和肉毒梭狀芽孢桿菌等（見表1-2）。這些菌屬的最低繁殖溫度為0℃左右，它們可以在冷凍和冷藏的食品中緩慢生長。這些菌屬的細(xì)菌對熱的抵抗力有很大的差別，對熱敏感的細(xì)菌在60℃時其D值可小于1min，而對熱抵抗力最強的芽孢其D值在120℃時可接近1min。表1-2主要的食物中毒微生物生長溫度熱抵抗力低高生長菌體芽孢低單核細(xì)胞增多性李斯特氏菌（INF）結(jié)腸耶爾森氏菌（INF）副溶血性弧菌（INF）沙門氏菌屬（INF）肉毒梭狀芽孢桿菌E型和非蛋白水解B型（Tox）蠟樣芽孢桿菌（Tox）枯草桿菌和地衣形菌（Tox）中大腸桿菌致病株（INF）金黃色葡萄球菌（Tox）產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌（INF）肉毒梭狀芽孢桿菌A型和蛋白水解B型（Tox）高空腸彎曲菌與結(jié)腸彎曲菌（INF）注：INF——通過感染而引起食物中毒的微生物。Tox——通過所產(chǎn)生的毒素而引起中毒的微生物。除了表1-2所列出的菌種外，還有一些比較少見的可引起食物中毒的菌種，包括志賀氏菌屬、腸球菌屬、綠膿桿菌、病毒及霉菌毒素。2．引起食品腐敗的微生物能夠引起食物中毒的微生物種類相對較少，而引起食品腐敗的微生物種類較多。表1-2簡要介紹此類微生物。表1-3主要的食品腐敗微生物微生物典型食品特征舉例革蘭氏陰性，可產(chǎn)生過氧化氫酶、氧化酶的桿菌專性需氧、產(chǎn)堿桿菌屬摩拉克氏菌屬醋酸桿菌屬葡萄糖酸桿菌蛋白質(zhì)含量高的、較低溫度下的食品（魚、肉、家禽）含醇飲料軟飲料革蘭氏陰性，產(chǎn)生過氧化氫酶，不產(chǎn)生氧化酶的桿菌可發(fā)酵的腸道細(xì)菌、大腸桿菌、檸檬酸菌、克雷伯氏菌屬、歐文氏菌屬變形桿菌屬黃桿菌屬大多數(shù)在天然的含高蛋白的食物中生長革蘭氏陽性，可產(chǎn)生過氧化氫酶的無芽孢桿菌棒狀桿菌、棒狀桿菌屬、庫氏桿菌、分節(jié)芽孢桿菌肉與香腸制成品、低溫或真空包裝的新鮮肉與蔬菜革蘭氏陽性，可產(chǎn)生過氧化氫酶的球菌需氧菌、細(xì)球菌屬、專性厭氧菌、葡萄球菌奶制品、熏制的肉制品，特別是高鹽制品革蘭氏陽性，不產(chǎn)生過氧化氫酶及芽孢的桿菌專性厭氧、同型發(fā)酵的或不同型發(fā)酵的某些乳酸桿菌屬的細(xì)菌奶與奶制品，發(fā)酵的奶制品、肉及蔬菜類食物，低溫或真空包裝的肉制品革蘭氏陽性，不產(chǎn)生過氧化氫酶的球菌專性厭氧的乳酸菌、鏈球菌屬、乳酸桿菌屬、腸桿菌屬、白喉球菌屬、足球菌屬熏制肉類，特別是低鹽制品革蘭氏陽性，可產(chǎn)生過氧化氫酶，可形成芽孢的桿菌需氧或兼性厭氧的桿菌pH4以上的經(jīng)熱處理的食品革蘭氏陽性，不產(chǎn)生過氧化氫酶，可形成芽孢的桿菌專性厭氧、梭狀芽孢桿菌屬的某些菌株pH大于4.5且低氧條件下的熱處理食品酵母大多數(shù)專性需氧酵母、球擬酵母屬、白色念珠菌不管是否有氧存在，低水分活性、低pH的食品霉菌大多數(shù)專性需氧青霉菌、曲霉暴露在空氣中的低pH低水分活性的食品第二章食品防腐保鮮技術(shù)一、概述無論是植物性食品、動物性食品或者人造食品，它們都會以一定的速度和方式喪失其原有的品質(zhì)。這主要取決于食品的種類、組成成分、包裝和貯存條件。食品喪失其原有的品質(zhì)可發(fā)生在任何一個階段，這些階段包括原料、配料、加工、包裝、貯存、銷售直至最終的消費。造成食品喪失固有品質(zhì)的因素通常是綜合性的。這些因素可歸納為物理、化學(xué)、酶及微生物四個方面。前三個方面所造成食品固有品質(zhì)的喪失一般是比較小的，如食物顏色的變化，或者味道和質(zhì)地的變化等。最重要的是由微生物造成的食品腐敗變質(zhì)。食品的腐敗變質(zhì)不僅喪失食品的營養(yǎng)價值而且食用后還會引起食物中毒。食品保存技術(shù)都是以控制可能發(fā)生的食品品質(zhì)的變化為出發(fā)點。既然造成食品固有品質(zhì)的喪失是由于多種因素的綜合，那么食品貯藏也必然是一門綜合技術(shù)，其中最重要的是防腐劑的使用，特別是對那些能引起食物中毒的微生物的防治。防腐劑的應(yīng)用是食品防腐的重要手段，但不是唯一的手段，而且也不可能僅靠使用防腐劑一種手段來達到食品防腐的目的。只有各種防腐手段的巧妙結(jié)合，才是最有效、最安全的選擇。二．食品防腐的基礎(chǔ)食品防腐主要以使微生物喪失活性或者延緩或者阻止它們的生長為出發(fā)點。它主要是影響與微生物生長和生存有關(guān)的因素，這些因素包括物理、化學(xué)和微生物學(xué)因素?？蓪⑦@些因素分為以下幾類：（1）自身因素。這些因素包括食物本身的物理與化學(xué)性質(zhì)，并且這些因素可有效地控制食物中微生物的生長。（2）加工因素。它是為提高食品的可食性及防腐性能而采取的方法。（3）外在因素。包括那些在貯藏期間影響中微生物活動的外部因素。（4）微生物自身的特征性因素。（5）協(xié)同作用。由于不同因素之間可相互影響，以至于它們的綜合作用的結(jié)果比其中任何一個因素單獨作用的效果都大。三．主要的食品防腐技術(shù)目前所應(yīng)用的大多數(shù)食品防腐技術(shù)都以上述一系列條件為基礎(chǔ)。但食品防腐保鮮，首要條件是盡可能減少食品中微生物的初始菌量并避免加工中的再污染。例如活體畜禽肉基于自身防御體系基本上是無菌的，只有在病態(tài)或屠宰時應(yīng)激狀態(tài)，可發(fā)生內(nèi)源性微生物對畜肉的污染，因此原料肉衛(wèi)生質(zhì)量（污染菌量）主要取決于屠宰，加工過程的衛(wèi)生條件。在常規(guī)所要求的衛(wèi)生條件下，鮮肉表面污染菌量很低，加工處理時間越長，污染菌量越高，至分割肉出售時，表面污染菌已相當(dāng)高。盡可能低的初使菌量是加工貯性佳的制品的首要條件。除嚴(yán)格原料肉屠宰、分割加工中衛(wèi)生條件外，有效的不中斷的冷鏈?zhǔn)欠乐刮廴揪L的最佳方法。此外，可適當(dāng)采用一些減少屠體表面污染菌的方法，例如熱水沖淋、蒸氣噴淋、有機酸處理等，脫菌量可達20%以上。在嚴(yán)格加工處理衛(wèi)生條件中,與原料接觸的加工設(shè)備、器具表面的消毒和滅菌尤為重要，為此可應(yīng)用符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的清潔劑、消毒劑，并結(jié)合物理法。另一基求是隨時保持加工設(shè)備、器具、加工場地表面的干燥和冷卻。嚴(yán)格原料獲取及產(chǎn)品加工各個環(huán)節(jié)的衛(wèi)生條件，是保證食品可貯性的先決條件，早期研究就已表明，初始菌量低的食品保存期可比初始菌量高的產(chǎn)品長1～2倍，食品中污染的微生物越多，生長繁殖活力以及對加工中各種殺菌抑菌工藝的抵抗力就越強，食品也就越容易變質(zhì)腐敗。在現(xiàn)代食品加工管理中，原料質(zhì)量和加工衛(wèi)生條件對產(chǎn)品的影響更為重要。以此為前提，僅通過簡單的防腐保鮮方法就極易達到產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)可貯。各種食品防腐方法和它們對微生物的作用見表2-1。表2-1食品防腐方法及其對微生物的作用防腐方法對微生物的作用冷藏（低溫運輸與貯存）低溫以抑制生長冷凍（凍結(jié)狀態(tài)和貯存）低溫并降低水分活性以抑制生長干制、熏制、糖漬降低水分活性，明顯地降低和抑制微生物的生長真空或缺氧“氣調(diào)”包裝氧分壓降低可以抑制專性需氧菌和使兼性厭氧菌生長緩慢高二氧化碳的“氣調(diào)”包裝二氧化碳對一些微生物有特別的抑制作用加酸降低pH值酒精發(fā)酵提高酒精的濃度乳化在乳液中，水被高度分散，與食品的營養(yǎng)成分有明顯的界面分開乳酸與醋酸發(fā)酵降低pH值，并且所產(chǎn)生的乳酸與醋酸均可起到抑制作用加入防腐劑抑制特定的菌屬巴氏消毒和殺菌用足夠的熱量使需殺死的微生物失活，以達到允許的水平輻照以足夠劑量的射線使微生物失活無菌加工防止二次污染消毒把包裝材料和食物組分分別用熱射線或者化學(xué)藥品處理，以減少微生物的污染1、低溫一般微生物生長繁殖溫度范圍是5℃～45℃，較適溫度是20℃～40℃，嗜冷菌5℃～-1℃，特耐冷菌-1℃～-18℃，45℃以上及-18℃以下一般微生物不再具生長勢能。溫度越高，微生物繁殖越快。12℃左右和3.5℃左右是兩個比較重要的溫度。12℃是產(chǎn)氣莢膜桿菌和可分解蛋白質(zhì)的肉毒梭狀芽孢桿菌的生長低限。到目前為止，都是以低于不能使肉毒桿菌繁殖的溫度作為冷凍貯存的溫度。然而能引起單核細(xì)孢增多癥的李斯特氏菌和結(jié)腸炎耶爾氏菌在溫度低于1℃的條件下仍可生長。溫度越低，對微生物和酶的抑制作用越強，食品的可貯性越佳隨著冷藏食品溫度的下降，可繁殖的微生物種類也在減少。當(dāng)溫度在0℃以下時，多種微生物仍可繁殖，在大約-7℃的條件下，它們的繁殖非常緩慢。但有報道表明，當(dāng)溫度達到-10℃時，有些菌仍可繁殖。在這種情況下，即使在沒有解凍的情況下，貯存不當(dāng)?shù)睦鋬鍪称?，由于微生物的作用仍可緩慢地引起腐敗。但是沒有一種微生物能在-10℃以下繁殖的，因此在許多國家中，冷凍貯存食品的溫度通常為-18℃或更低。在此溫度下，微生物的繁殖可以被完全抑制，見表2-2和表2-3。有效控制溫度，采用低溫冷藏或凍結(jié)，可有效抑制食品中殘存的微生物的生長繁殖，而從防腐保鮮的意義上講，低溫法是食品保鮮最重要，也是最主要的方法，其他方法則是防腐法。這也是先進工業(yè)國在保證食品可貯性和衛(wèi)生安全性上主要采用低溫法的原因之一?？梢哉f低溫抑菌是工業(yè)國食品防腐保鮮的主要方法。食品生產(chǎn)中的低溫控制，包括處理、加工、運輸、貯藏和銷售的場地、空間的溫度控制。表2-2微生物的最低生長溫度微生物可生長的最低溫度產(chǎn)A型毒素的肉毒梭狀芽孢桿菌產(chǎn)氣莢膜桿菌金黃色釀膿葡萄球菌乳酸菌沙門氏菌產(chǎn)E型毒素的肉毒梭狀芽孢桿菌李斯特氏菌某些細(xì)球菌屬熒光假單孢菌某些酵母及霉菌約12℃約12℃約5℃約3℃約3℃約1℃約0℃約0℃約-3℃約-8℃表2-3幾種食品不同溫度下的保質(zhì)期實驗結(jié)果食品貯藏溫度貨架壽命鮮肉+20℃0℃-20℃2天10～15天6～10個月西式蒸煮香腸1～２℃8℃20℃31天22天7天高溫火腿腸4℃15℃30℃14個月8個月3個月醬鹵食品（非包裝）2～4℃15℃25℃15天6天2天微生物的生長一般是隨著溫度的下降而減緩。它的繁殖速度與溫度之間的關(guān)系已通過大量的研究建立了數(shù)學(xué)模型，對于某些特定的微生物，當(dāng)考慮食品的貨架期時，可以把貯存時間和溫度結(jié)合起來在計算機的協(xié)助下預(yù)測其繁殖情況。有關(guān)這方面的研究，國內(nèi)外都在進行廣泛而深入的探討。根據(jù)低溫保藏中食品物料是否凍結(jié)，可將其分為冷藏（Coldstorage）和凍藏（Frozenstorage）。冷藏是在高于食品物料的凍結(jié)點的溫度下進行保藏，其溫度范圍一般為2～15℃，而4～8℃則為常用的冷藏溫度。根據(jù)食品物料的特性，冷藏溫度又可分為15～2℃（Cooling）和2～-2℃（Chilling）兩個溫度段，植物性食品的冷藏一般在前一溫度段進行，而動物性食品的冷藏則多在后一溫度段。冷藏的食品物料的貯藏期一般從幾天到數(shù)周，隨冷藏食品物料的種類及其冷藏前的狀態(tài)而異。新鮮的易腐食品物料如成熟的番茄的貯藏期只有幾天，而耐貯藏食品物料的貯藏期可達幾十天甚至幾個月。供食品物料冷藏用的冷庫一般被稱為高溫（冷）庫。凍藏是指食品物料在凍結(jié)的狀態(tài)下進行的貯藏。一般凍藏的溫度范圍為-12～-30℃，常用的溫度為-18℃。凍藏適合于食品物料的長期貯藏。其貯藏期從十幾天到幾百天。供食品物料凍藏用的冷庫一般被稱為低溫（冷）庫。2、降低水分活性在微生物和酶類導(dǎo)致的食品腐敗過程中，水的存在是必要因素。水分多的食品容易腐敗，水分少的食品不易腐敗。食品的貯藏性與水分多少有直接關(guān)系。食品中水分由結(jié)合水和游離水構(gòu)成，與食品的貯藏性有密切關(guān)系的是游離水。游離水可自由進行分子熱運動，并具有溶劑機能，因此必須減少游離水含量才可以提高食品的貯藏性。減少游離水含量，就是要提高溶質(zhì)的相對濃度。食品中游離水狀況可從aw值反映出，游離水含量越多，aw值越高。食品中的大多微生物都只有在較高的aw值才能迅速生長，當(dāng)aw值低于0.95時大多導(dǎo)致食品變質(zhì)腐敗的微生物的生長均可受阻。微生物對aw值耐受性的強弱次序是：霉菌>酵母菌>細(xì)菌。因此即使是aw值較低的食品，如肉干和臘肉，仍然容易霉變。水分活性值（aw）被廣泛地應(yīng)用于說明食物的穩(wěn)定性和微生物繁殖的可能性，以及能引起食品品質(zhì)變化的化學(xué)、酶及物理的變化情況。表2-4列出了能引起食物中毒的微生物及食物腐敗菌的最低aw值。在引起食物中毒的細(xì)菌中，金黃色葡萄球菌的耐受力最強。在有氧存在的條件下，當(dāng)aw值低至0.86時仍有繁殖能力，而在真空包裝的食品中，aw值只低于0.91。表2-4低水分活性與微生物的繁殖微生物最低aw值SPP假單胞菌屬大腸桿菌SPP乳酸桿菌產(chǎn)毒素的肉毒桿菌產(chǎn)氣莢膜桿菌沙門氏菌李斯特氏菌金黃色釀膿葡萄球菌（厭氧）SPP桿菌（厭氧）SPP桿菌（需氧）SPP細(xì)球菌屬金黃色釀膿葡萄球菌（需氧）大多數(shù)酵母與霉菌約0.95約0.95約0.95約0.94約0.94約0.93約0.92約0.90約0.90約0.89約0.86約0.85約0.83aw值大于0.96的食品易腐，貯存的必要條件是低溫；aw值低于0.96的食品較易貯存，低于0.90則即在常溫下也可較長期貯存。含水量72～75%的食品是微生物的最佳營養(yǎng)基，濕潤的肉表aw值較高而宜于沾染的微生物生長，如果貯存階段逐步干燥，則可抑制其生長而有助于產(chǎn)品保存。如表2-5所示，食品的可貯性與其水分活度值，即aw值緊密相關(guān)，一般來講，aw值越低產(chǎn)品越易于貯存。當(dāng)然微生物對aw值的敏感性還取界決于諸多因素，如環(huán)境溫度、有無保濕劑等。在食品工藝及食用特性要求范圍盡可能降低水分活性，有助于延長食品保存期。目前降低食品水分活性的方法主要是干燥脫水，其次濃縮或結(jié)晶脫水、腌漬（鹽腌或糖漬）、添加水分活性調(diào)節(jié)劑、有低溫凍結(jié)等，也可在一定范圍降低食品水分活性。干燥（風(fēng)干、日曬、烘烤等）是降低食品aw最為快速而有效的方法，中間水分食品多采用此法為主要防腐手段。食品干燥是一個復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程。干燥的目的不僅僅是將食品的水分降低到一定水平，達到干藏的水分活性要求，又要求食品品質(zhì)變化最小，有時還要改善食品質(zhì)量，以及滿足其他工業(yè)特性的需求。食品干燥方法有曬干與風(fēng)干等自然干燥方法，但更多采用的是人工干燥，如廂式干燥、窯房式干燥、隧道式干燥、輸送式干燥、輸送帶式干燥、滾筒干燥、流化床干燥、噴霧干燥、冷凍干燥等。添加aw值調(diào)節(jié)劑，包括食鹽、糖、脂肪、磷酸鹽、檸檬酸鹽、醋酸鹽、甘油、乳蛋白等均可不同程度降低食品aw值（見表2-6），其中食鹽的作用最強，糖次之，甘油最差。只有一個例外是添加甘油降低aw值以抑制金黃色葡萄球菌的作用比添加食鹽更強。由于不同添加劑在食品中的添加量是有限的，例如食鹽受咸味所限，添加量一般不超過3%，因此應(yīng)用于降低產(chǎn)品aw值的作用范圍也就不能隨心所欲。凍結(jié)貯存食品的重要機理也在于降低其aw值，以鮮肉為例，在–1℃時，aw值為0.99，而在–10℃、–20℃和–30℃時，aw值分別降至0.907、0.823和0.746。傳統(tǒng)的食品腌制法的實質(zhì)也是通過提高產(chǎn)品中的滲透壓，降低水分活度，達到抑制微生物繁殖的目的，與此同時也可改善產(chǎn)品風(fēng)味。表2-5食品aw值與可貯性肉品aw值(變動范圍)貯存條件鮮肉0.99（0.99～0.98）冷藏可貯（-1～1℃）蒸煮香腸（法蘭克福腸）0.97（0.96～0.93）冷藏可貯（2～4℃）燙香腸（肝腸、血腸）0.96（0.93～0.97）冷藏可貯（2～4℃）醬鹵肉0.96（0.98～0.94）冷藏可貯（2～8℃）發(fā)酵香腸0.91（0.95～0.72）常溫可貯（<25℃）中式臘腸0.84（0.75～0.86）常溫可貯腌臘肉0.80（0.86～0.72）常溫可貯生熏火腿（中式）（西式）0.80（0.86～0.75）0.92（0.96～0.88）常溫可貯常溫可貯干食品（肉干）（肉松）0.68（0.65～0.84）0.65（0.62～0.76）常溫可貯常溫可貯表2-6幾種添加劑不同添加量對降低食品aw值的作用添加劑0.1%1%2%3%10%50%食鹽0.00060.00620.01240.186聚磷酸鹽0.00060.0061檸檬酸鈉0.00050.0047抗壞血酸0.00040.00410.09葡萄糖酸內(nèi)脂0.00040.004醋酸鈉0.00040.0037丙三醇0.00030.0030.0060.0150.03葡萄糖0.00020.0024乳糖0.00020.00220.00440.066蔗糖0.00020.00190.0026乳蛋白0.00010.00130.00120.039脂肪0.00010.000620.0190.0060.0313、熱處理熱處理是食品加工與保藏中用于改善食品品質(zhì)、延長食品貯藏期最重要的處理方法之一。食品工業(yè)中的熱處理有不同的方式和工藝，不同種類的熱處理所達到的主要目的和作用也有不同，但熱處理過程對微生物、酶和食品成分的作用以及傳熱的原理和規(guī)律卻有相同和相近之處，其作用和效果見表2-7。一般食品的加熱溫度設(shè)定為72℃以上，如果提高溫度，可以縮短加熱時間，但是細(xì)菌死亡與加熱前的細(xì)菌數(shù)、添加劑和其他各種條件都有關(guān)系。如果熱加工至食品中心溫度達70℃，盡管耐熱性芽孢菌仍能殘存，但致病菌已基本完全死亡。此時產(chǎn)品外觀、氣味和味道等感官質(zhì)量保持在最佳狀態(tài)。這時結(jié)合以適當(dāng)?shù)母稍锩撍?、煙熏、真空包裝、冷卻貯藏等措施，則產(chǎn)品已具備可貯性。在高溫高壓加工的罐頭食品中，高溫殺菌成為防腐的唯一作用因素。熱加工至中心溫度120℃以上，僅數(shù)分鐘即可殺滅包括耐熱性芽孢桿菌在內(nèi)的所有微生物，產(chǎn)品室溫保質(zhì)期1年以上。與此同時，食品的感官質(zhì)量和營養(yǎng)特性或多或少要受到損害。盡管如此，加工溫度越高，產(chǎn)品可貯性越佳（表2-8），充分熱加工溫度對于保證食品安全性和可貯性是極為重要的。表2-7蒸煮香腸加工各工序微生物狀況加工工序香腸中心溫度（℃）總菌數(shù)（個/g）充填時的香腸餡182.6×107預(yù)干燥結(jié)束時293×107煙熏結(jié)束時412.6×107蒸煮初期5610760分鐘蒸煮結(jié)束時702.2×10475分鐘蒸煮后71.51.5×10490分鐘蒸煮后72104水中急冷后544.4×103表2-8食品加工溫度與產(chǎn)品可貯性肉制品加工溫度（中心溫度℃）可貯性蒸煮香腸70～75℃冷卻可貯，2～4℃，≤20天預(yù)煮香腸75～80℃冷卻可貯，4～8℃，≤25天高溫火腿腸115～120℃非制冷可貯，≤6個月罐頭（軟罐、硬罐）80～95℃非制冷可貯，5℃，≤6個月100～110℃非制冷可貯，15℃，≤1年121℃，5min非制冷可貯，25℃，≤1年121℃，15min非制冷可貯，40℃，≤4年食品工業(yè)中的熱處理類型和方法主要有：（1）工業(yè)烹飪。通常有煮、燜（燉）、烘（焙）、炸（煎）、烤等，通常是為了提高食品的感官質(zhì)量。（2）熱燙。又稱燙漂、殺青、預(yù)煮。主要是破壞或鈍化酶類，防止食品加工和保藏中由酶引起的食品色、香、味和營養(yǎng)成分的損失。主要用于蔬菜和水果冷凍、干燥、罐藏加工的前處理工序。（3）熱擠壓。也稱為擠壓蒸煮，結(jié)合了混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等幾種單元操作的過程。（4）熱殺菌。是以殺滅微生物為主要目的熱處理形式，根據(jù)要殺滅微生物的種類不同可分為巴氏殺菌（Pasteurisation）和商業(yè)殺菌（Sterilization）。相對于商業(yè)殺菌而言，巴氏殺菌是一種較溫和的殺菌形式，巴氏殺菌的處理溫度通常在100℃以下，典型的巴氏殺菌的條件是62.8℃、30min.，達到同樣的巴氏殺菌效果，可以有不同的溫度、時間組合。巴氏殺菌可使食品中的酶失活，并破壞食品中熱敏性的微生物和致病菌。巴氏殺菌的目的及其產(chǎn)品的貯藏期主要取決于殺菌條件、食品成分（pH值）和包裝情況。對低酸性食品（pH＞4.6），其主要目的是殺滅致病菌，而對于酸性食品，還包括殺滅腐敗菌和鈍化酶。商業(yè)殺菌一般又稱為殺菌，是一種較強烈的熱處理形式，通常是將食品加熱到較高的溫度并維持一段時間以達到殺死所有致病菌、腐敗菌和絕大部分微生物，使殺菌后的食品符合貨架期的要求。當(dāng)然這種熱處理形式一般也能鈍化酶，但它同樣對食品的營養(yǎng)成分破壞也較大。殺菌后食品通常也并非達到完全無菌，只是殺菌后食品中不含致病菌，殘存的處于休眠狀態(tài)的非致病菌在正常的食品貯藏條件下不能生長繁殖，這種無菌程度被稱為“商業(yè)無菌（Commer-ciallysterilization）“，也就是說它是一種部分無菌（Particallysterile）。商業(yè)殺菌是以殺死食品中的致病菌和腐敗變質(zhì)的微生物為準(zhǔn)，是殺菌后的食品符合安全衛(wèi)生要求、具有一定的貯藏期。很明顯，這種效果只是密封在容器內(nèi)的食品才能獲得（防止殺菌后的食品再污染）。將食品先密封于容器內(nèi)再殺菌處理是通常罐頭的加工形式，而將超高溫瞬時（UHT）殺菌后的食品在無菌的條件下進行包裝，則是無菌包裝。從殺菌時微生物被殺死的難易程度看，細(xì)菌的芽孢具有更高的耐熱性，它通常較營養(yǎng)細(xì)胞難被殺死。另一方面，專性好氧菌的芽孢較兼性和專性厭氧菌的芽孢容易被殺死。殺菌后食品所處的密封容器中的氧的含量通常較低，這在一定程度上也能阻止微生物繁殖，防止食品腐敗。在考慮確定具體的殺菌條件時，通常以某種具有代表性的微生物殺菌的對象，通過這種對象菌的死亡情況反映殺菌的程度。4、真空與氣調(diào)包裝大多腐敗菌均屬好氧菌，生長代謝需氧一般從環(huán)境大氣中吸取，大氣中氧含量約為20%。食品中含氧的多少也就同樣影響殘存微生物的生長代謝。對此可通過反映其氧化還原能力的Eh值作為判定食品中氧存在的多少。氧殘存越多，Eh值越高，對食品的保存越不利。Eh值越低，有害微生物生長繁殖的機會也越小。食品生產(chǎn)上降低Eh值的主要方法是真空法，例如香腸加工中的真空絞制、斬拌，真空充填灌裝，鹽水火腿等加工中的真空滾揉，罐頭制品的真空封罐等，均是脫氧作用；成品的真空包裝，脫氧劑包裝或氣調(diào)包裝（CO2,N2單獨或混合）均可起到脫氧和/或阻氧作用，是食品加工中簡易而有效的防腐法。加工中添加抗壞血酸、維生素E、硝酸鹽或亞硝酸鹽，以及其他抗氧劑也在一定程度上有助于降低Eh值和增強食品抗氧化能力。在過去的10年中，真空包裝與氣調(diào)包裝得到了迅速發(fā)展。在真空或充氮包裝中，由于缺氧，可以阻止微生物的生長。當(dāng)然，一些厭癢微生物仍可以繼續(xù)繁殖，但它們一般繁殖較慢，對食品質(zhì)量影響很小。例如，真空包裝的生肉會由于乳酸菌等微生物的緩慢繁殖而變質(zhì)，但它并不產(chǎn)生令人不快的氣味。相反，在空氣中，具有氧化作用的微生物可產(chǎn)生令人不快的細(xì)胞外多糖，并且最終產(chǎn)生胺和其他具有不愉快氣味的代謝產(chǎn)物。在氣調(diào)包裝中，二氧化碳濃度的增加也具有上述降低氧濃度的效果，而且二氧化碳本身就有特殊的殺菌作用，充當(dāng)一個“可流動的防腐劑”，因而效果更佳。5、酸化極低的pH值可以抑制絕大多數(shù)可引起食物中毒和食品腐敗的微生物的生長，見表2-9。pH值為4.5時是一個臨界點，當(dāng)?shù)陀?.5時，一般認(rèn)為產(chǎn)氣莢膜芽孢桿菌不能夠在食品中生長。在pH值低于4.2時，多數(shù)能引起食物腐敗的微生物會被有效地抑制。但一些耐酸細(xì)菌，如乳酸菌、酵母菌和霉菌可在pH值低于3的條件下生長。表2-9微生物生長的最低pH值微生物可生長的最低pH值產(chǎn)毒素的肉毒桿菌產(chǎn)氣莢膜桿菌金黃色釀膿葡萄球菌李斯特氏菌大多數(shù)桿菌大腸桿菌沙門氏菌乳酸菌大多酵母與霉菌約4.5約4.5約4.5約4.4約4.1約4.0約4.1約3.4約1.8宜于微生物生長的較適pH值是6.5，當(dāng)食品內(nèi)pH值降至一定酸度，即可比在堿性環(huán)境下更能有效抑制、甚至殺滅不利微生物。微生物適應(yīng)的pH值范圍是6.5～9.0。表2-10是根據(jù)aw和pH值對食品可貯性進行的分類，及其所需的貯存溫度條件。表2-10根據(jù)aw和pH值分類食品及其所需的貯存溫度條件食品類型pH或/和aw值所需的貯存溫度條件極易腐敗類pH>5.2,aw>0.95≤+5℃易腐敗類pH5.2～5.0≤+10℃aw0.95～0.91pH≤5.2,aw≤0.95易貯存類pH<5.0常溫下可貯aw<0.91在食品感官特性容許范圍內(nèi)降低其pH值是有效的防腐法。通過加酸（如肉凍腸、荷蘭獵腸）或發(fā)酵（如發(fā)酵香腸、生熏火腿）可降低食品pH值而防腐。肉和食品中最常使用的是乳酸，但乳酸抑菌作用相對較弱。幾種常用的酸按其抑菌強度大小依次排列為：苯甲酸>山梨酸>丙酸>醋酸>乳酸。但實際生產(chǎn)中可添加于食品中的酸很少，常用的如乳酸、抗壞血酸等。根據(jù)食品pH值可將其分為三類，即低酸度食品（pH>4.5），中酸度食品（pH<4.5～4.0）和高酸度食品（pH<4.0）。食品均屬pH>4.5的食品，大多在pH5.8～6.2范圍，pH值的可調(diào)度極為有限，如何通過微調(diào)其pH值而有效抑制微生物，延長產(chǎn)品保存期就顯得尤為重要。如果在降低pH值的同時又輔以調(diào)節(jié)aw值，則可發(fā)揮較佳共效作用。例如色拉迷（Salami）等發(fā)酵食品，發(fā)酵成熟的過程同時伴隨aw值降低，以及益生菌優(yōu)勢菌群的共效抑菌作用。6、防腐劑的應(yīng)用防腐劑的應(yīng)用屬于化學(xué)保藏法。食品防腐劑主要是通過抑制食品中微生物的生長起到防腐作用。當(dāng)然，有的食品防腐劑在某種程度上能使被抑制的微生物失活，或通過其他方式起到防腐作用。食品防腐劑主要用來防止食品在貯存、運輸、銷售、消費過程中的腐敗變質(zhì)。它可以保證食品有較長的貨架期，同時保證食品能夠方便地貯存在家中而不致腐敗變質(zhì)，從而避免經(jīng)濟上的損失。因此，食品防腐劑的主要作用是對付那些引起食品腐敗的各種微生物。而且食品防腐劑對于抑制被污染食品中具有致病或產(chǎn)毒能力的微生物亦有一定的作用，因而，食品防腐劑也可避免食物中毒的發(fā)生。一般而言，酸具有很強的防腐作用。實際上，大多數(shù)有效且廣泛使用的防腐劑都是各種酸：一些弱親脂性的有機酸，如山梨酸、蘋果酸和丙酸鹽；無機酸，如亞硫酸鹽，亞硝酸鹽。并且這些防腐劑在低pH值下較之在高pH值條件下更為有效。其中，只有尼泊金酯在pH接近中性時仍具有有效的抗菌作用。表2-11列出了目前廣泛使用的主要的食品防腐劑。表2-11廣泛使用的食品防腐劑防腐劑使用范圍弱的親脂性的有機酸與酯山梨酸苯甲酸苯甲酸酯（如甲酯、丙酯）丙酸奶酪、蛋糕、調(diào)味品、糖漿腌菜、軟飲料、調(diào)味品鹵制的魚類制品面包、蛋糕、奶酪有機酸乳酸、檸檬酸、蘋果酸醋酸低H值的醬油蛋黃醬、調(diào)味品、飲料、水果汁無機酸磷酸、鹽酸無機陰離子亞硫酸鹽亞硝酸鹽水果干、葡萄酒、肉（香腸）肉制品抗菌素乳鏈球菌素乳酪、罐裝食品、軟質(zhì)水果、低溫肉制品適量衛(wèi)生安全的防腐劑的添加有助于改善食品可貯性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，食品加工研究與實踐對此早已予以了充分肯定。例如肉制品中可常用是硝鹽類和山梨酸鹽類作防腐劑。硝酸鈉、硝酸鉀和亞硝酸鈉是食品中應(yīng)用歷史最長而應(yīng)用最廣的添加劑，除在可賦予產(chǎn)品良好的外觀色澤外，還具出色的抑菌防腐功能，也同時具有增香和抗脂肪酸敗的作用。盡管近代研究揭示了亞硝酸鹽殘留可能導(dǎo)致的致畸致癌性，食品加工業(yè)至今仍未找到另一更為衛(wèi)生安全而又能發(fā)揮硝鹽類諸多功能、更為高效的替代物?，F(xiàn)代食品加工業(yè)的原則是嚴(yán)格控制其添加量和使用范圍，盡可能少而又能達必需的發(fā)色、防腐、增香等作用。例如NaNO2添加量20～40ppm足以滿足發(fā)色所需，30～50ppm增香，可發(fā)揮防腐功能則需60～150ppm，控制在此范圍，食品的衛(wèi)生安全性完全可得到保證。山梨酸和山梨酸鉀是具良好抑菌防腐功能而又衛(wèi)生安全的添加劑，已在各國廣為應(yīng)用。一些國家將其作為食品通用型防腐劑，最大使用量0.1～0.2%。德國等地則作為干香腸、腌臘生制品的防霉劑，以5～10%溶液外浸使用。對涉及面廣，具一定副作用的硝鹽類等防腐添加劑，嚴(yán)格的加工管理和產(chǎn)品檢測體系尤為必要。食品生產(chǎn)上在嚴(yán)格限制其使用的同時已在積極開發(fā)可起部分替代，或協(xié)同作用以減少其用量的安全防腐劑。例如食用酸鹽類（乳酸鈉）、乳酸菌素類（尼生素Nisin）等因其良好的安全性和防腐性而應(yīng)用日益廣泛。此外磷酸鹽類，抗壞血酸鹽類也可與其他添加劑起到協(xié)同防腐效能。食品加工中的煙熏，除達上色、增香、改善產(chǎn)品感官質(zhì)量外，其主要作用還在于防腐。煙熏防腐的機理是熏煙中含有可發(fā)揮抑菌作用的醛、酸、酚類化合物，且加工中煙熏工藝同時伴有表面干燥和熱作用，所發(fā)揮的防腐效能特別顯著。對于中間水分產(chǎn)品（IMF），例如臘腸、火腿、腌臘肉等傳統(tǒng)食品，煙熏是一即傳統(tǒng)又現(xiàn)代的高效防腐防霉法。煙熏工藝的衛(wèi)生安全性不容忽視，熏煙中含有的3.4-苯并芘等化合物具致癌性，特別是煙熏物燃燒溫度高于400℃時利于有害物苯并芘及其他環(huán)烴的形成。加工中應(yīng)盡可能將其降低到最低程度。有效方法是實際燃燒溫度不高于350℃，并采用間接煙熏法，通過煙發(fā)生器生煙，分離過濾在進入熏制室，同時選擇優(yōu)質(zhì)煙熏料。7、其他（1）乳化奶油、人造奶油和含脂肪食品，它們是脂肪與水的乳液。細(xì)斬拌的肉糜型香腸形成乳化結(jié)構(gòu)。這種乳液或乳化結(jié)構(gòu)使他們具有一定的防腐性能。如果加工乳液或乳化肉糜時能保持清潔的環(huán)境，那么乳液或乳化肉糜中所含有的微細(xì)小滴便不會被微生物污染，而且微生物進入微細(xì)小滴的途徑又被周圍的脂膜液體所阻擋。因此，這種食品的防腐性能主要取決于加工過程的衛(wèi)生條件和乳化結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。當(dāng)然，也可使用適當(dāng)?shù)姆栏瘎┻M行防腐。（2）發(fā)酵發(fā)酵香腸、發(fā)酵火腿、面包、豆腐乳及干酪、酸乳加工，釀酒、制醬、腌酸菜、制泡菜和豆豉及其他調(diào)味品等都應(yīng)用了發(fā)酵工藝。食品發(fā)酵在改善產(chǎn)品感官、營養(yǎng)和食用特性的同時，可從以下幾方面延長食品保存性：①發(fā)酵產(chǎn)酸，降低食品pH值（如泡菜）；②發(fā)酵產(chǎn)醇，乙醇可抑制甚至殺滅微生物生長（如醪糟）；③發(fā)酵產(chǎn)生抗菌素，如Nisin等，對特定微生物具抑制作用（如發(fā)酵火腿）；④發(fā)酵形成微結(jié)構(gòu)，具有一定抑菌作用（如面包和發(fā)酵香腸）。（3）幅照食品幅照（Foodirradiation）是利用射線照射食品（包括原材料），延遲新鮮食物某些生理過程（如發(fā)芽、成熟）的發(fā)展，或?qū)κ称愤M行殺蟲、消毒、滅菌、防霉等處理，達到延長保鮮時間，穩(wěn)定、提高食品質(zhì)量的目的。目前廣為應(yīng)用的輻照方法是采用以60Co為輻照源的輻照裝置，我國批準(zhǔn)允許輻照的食品有豆類、谷類及其制品，干果果脯，熟畜禽肉，冷凍分割禽肉，干香料，方便面固體湯料，新鮮水果蔬菜等。（4）微波處理微波技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，主要是用于食品干燥，其次是發(fā)酵、膨化、解凍、殺菌、滅蟲及滅酶。采用微波裝置對食品進行滅菌處理口服液、純凈水、半干食品等，以延長產(chǎn)品保存期。第三章柵欄技術(shù)及其防腐保質(zhì)的基本原理一、前言優(yōu)質(zhì)食品應(yīng)具備微生物穩(wěn)定性、衛(wèi)生安全性、良好的感官特性和富于營養(yǎng)性。無論是在傳統(tǒng)食品還是新型食品中，都采用了各種不同的盡可能保持這些特性的防腐保質(zhì)方法，包括傳統(tǒng)的腌制、干燥、煙熏、發(fā)酵等方法，或現(xiàn)代的速凍、脫氧包裝、氣調(diào)包裝、添加微生物制劑、輻照等方法?，F(xiàn)今可用于食品防腐保質(zhì)的方法有多種多樣，但按其基本原理采用的主要方法僅為高溫或低溫、調(diào)節(jié)酸度、降低水分活度、脫氧、添加防腐劑等少數(shù)幾類?？蓪⒚恳活惙椒醋魇鞘称贩栏Ｙ|(zhì)的一個因子（Factor）。例如干燥以降低水分活度為aw因子，低溫冷卻為t因子，添加防腐劑或煙熏為Pres.因子等。食品的微生物穩(wěn)定性、衛(wèi)生安全性、以及總的質(zhì)量特性取決于產(chǎn)品內(nèi)不同抑菌、防腐和保質(zhì)因子的相互作用。Leistner（1978）將這些因子比擬為“柵欄”（Hurdles），將這些因子在食品內(nèi)的相互影響稱之為柵欄效應(yīng)（HurdleEffect），將通過不同的柵欄效應(yīng)而達到有效抑菌、防腐、保質(zhì)的目的作用命名為柵欄技術(shù)（HurdleTechnology）。Leistner等在對食品加工防腐保質(zhì)長期研究和總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出了柵欄效應(yīng)和柵欄技術(shù)的概念，又通過二十余年的研究和應(yīng)用使柵欄技術(shù)理論不斷豐富和完善。至今柵欄技作為現(xiàn)代防腐保質(zhì)技術(shù)已在食品領(lǐng)域得到廣泛認(rèn)同，其應(yīng)用首先是在非制冷可貯食品（耐貯存食品SSP）的改進與加工優(yōu)化方面，并逐步深入到與食品相關(guān)的產(chǎn)品特性分析、產(chǎn)品質(zhì)量改進、加工工藝優(yōu)化、新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品可貯性預(yù)測等各個方面。無論在工業(yè)國或是發(fā)展中國家，柵欄技術(shù)在食品加工及其防腐保鮮中發(fā)揮著越來越重要的作用。二、柵欄效應(yīng)食品的微生物穩(wěn)定性、衛(wèi)生安全性、以及總的質(zhì)量特性取決于產(chǎn)品加工所采用的防腐保質(zhì)方法，包括傳統(tǒng)的腌制、干燥、煙熏、發(fā)酵等方法，或現(xiàn)代的速凍、脫氧包裝、氣調(diào)包裝、添加微生物制劑、輻照等方法?，F(xiàn)今可用于食品防腐保質(zhì)的方法有多種多樣，但按其基本原理大致可分為溫度調(diào)節(jié)（高溫或低溫）、酸度調(diào)節(jié)（酸化或鹼化）、降低水分活度、降低氧化還原值、添加防腐劑、優(yōu)勢菌群作用、壓力調(diào)節(jié)、輔照、微結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)、物理加工法、特型包裝等11大類?？蓪⒚恳活惙椒醋魇鞘称贩栏Ｙ|(zhì)的一個因子（Factor）。例如干燥以降低水分活度為aw因子，高溫殺菌為F因子，低溫冷卻為t因子，自然或添加發(fā)酵菌發(fā)揮乳酸菌等有益性優(yōu)勢菌群作用為c.f.因子，添加防腐劑或煙熏為Pres.因子等?，F(xiàn)今已確認(rèn)的防腐保質(zhì)因子類型及采用的響應(yīng)的方法如表3-1所示。Leistner將各種防腐保質(zhì)因子比擬為有效抑制腐敗菌和病原菌生長繁殖，阻止不利因素對食品質(zhì)量的影響，從而保證食品的微生物穩(wěn)定性、衛(wèi)生安全性以及總的質(zhì)量特性的“柵欄”（Hurdles）。一種安全、可貯、優(yōu)質(zhì)的食品，是產(chǎn)品內(nèi)不同抑菌、防腐和保質(zhì)的柵欄因子（HurdleFactors）的相互作用的結(jié)果。如果這些柵欄不足以有效抑菌防腐，也就是說食品內(nèi)柵欄過少或強度太弱（高度太低），食品在加工或貯藏過程中不利微生物已成功逾越了這些柵欄，則產(chǎn)品為不可貯食品，很快腐敗變質(zhì)。因此食品的可貯與不可貯以及質(zhì)量的優(yōu)與劣取決于這些柵欄因子在食品內(nèi)的相互影響，即是取決于柵欄效應(yīng)（HurdleEffect）的作用結(jié)果。Leistner（1978）提出了柵欄效應(yīng)（HurdleEffect）的概念，并通過圖１對柵欄效應(yīng)的基本原理予以簡要描述。圖１例舉了8個例子，以描述食品中不同柵欄數(shù)量及不同強度間的作用模式。例1（No.1）是理論化柵欄效應(yīng)模式。某－食品內(nèi)共含具同等強度和6個柵欄因子，殘存的微生物最終未能逾越這些柵欄，因此該食品是可貯和衛(wèi)生安全的。例2則較為貼近實際食品真實狀況。中起主要作用的柵欄因子是aw（干燥脫水、添加aw值調(diào)節(jié)劑）和Pres.（亞硝酸鹽等防腐劑），5個柵欄因子互作已能保證食品的可貯性。表3-1食品主要防腐保質(zhì)方法及其防腐保質(zhì)柵欄分類類型防腐保質(zhì)柵欄相應(yīng)的方法1F或t高溫?zé)峒庸?、處理，或低溫冷卻、凍結(jié)2pH高酸度（鹼化）或低酸度（酸化）3aw降低水分活度（干燥脫水或添加水分活度調(diào)節(jié)劑）4Eh高氧化還原值（充氧）或低氧化還原值（真空脫氧，二氧化碳、氮氣等氣調(diào)阻氧或添加抗氧劑）5Pres.添加防腐劑（有機酸、乳酸鹽、醋酸鹽、山梨酸鹽、抗壞血酸鹽、異抗壞血酸鹽、葡萄糖醛酸內(nèi)脂、磷酸鹽、丙二醇、聯(lián)二苯、殼二糖、游離脂肪酸、碳酸、甘油月桂酸脂，螯合物、美拉德反應(yīng)生成物、乙醇、香辛料、亞硝酸鹽、硝酸鹽、臭氧、次氯酸鹽、匹馬菌素、乳桿菌素Nisin等）或煙熏。6c.f.自然或添加發(fā)酵菌發(fā)揮乳酸菌等有益性優(yōu)勢菌群作用7特型包裝活性包裝、無菌包裝、涂膜包裝等壓力高壓或低壓輻照紫外、微波、放射性輻照等物理加工法阻抗熱處理、高電場脈沖、高頻能量、振動磁場、熒光滅活、超生處理等微結(jié)構(gòu)乳化法、固態(tài)發(fā)酵等如果食品內(nèi)初始菌量很低，例如無菌包裝生產(chǎn)的冷卻鮮肉肉，則只需少數(shù)柵欄因子即可有效抑菌防腐。這就是例3的情形，反之，如果衛(wèi)生條件惡劣等造成高初始菌量如例4，或食品富含營養(yǎng)導(dǎo)致微生物具有較強生長勢能，如例5，產(chǎn)品內(nèi)的柵欄因子就不足以有效抑菌防腐，必須增強柵欄因子強度或增加新的抑菌因子。圖1柵欄效應(yīng)機理模式圖例6是一些經(jīng)過加熱處理的不完全殺菌食品內(nèi)的情況，這時細(xì)菌芽胞尚未受到致死性損害，但已喪失了活力，因而較少而作用強度較低的柵欄就能起到有效抑制作用，然而食品的穩(wěn)定性還與加工和貯藏密切相關(guān)。如果食品在加工或貯藏時逐漸干燥，則aw柵欄隨時間推延而作用強度增強，于是產(chǎn)品微生物穩(wěn)定性逐步改善，而有的產(chǎn)品中的柵欄又可能隨時間推延逐漸減弱，例如聽裝的腌肉制品在在貯存過程中其亞硝酸鹽的消失導(dǎo)致Pres.柵欄的抑菌效能不復(fù)存在。在不同食品中,其微生物穩(wěn)定性是通過加工及貯存階段各柵欄因子之間以不同順序作用來達到的,例7是研究得出的發(fā)酵香腸中柵欄效應(yīng)順序圖。食品中各柵欄因子之間具協(xié)同作用，簡言之，兩個或兩個以上因子的作用強于這些因子單獨作用的累加，例8（No.8）所表明的即是這種協(xié)作用的例子。2、柵欄因子的防腐保質(zhì)機理（1）微生物特性①微生物的內(nèi)平衡食品防腐中值得注意的一個重要現(xiàn)象是微生物的內(nèi)平衡（Homeostasis）。內(nèi)平衡是微生物處于正常狀態(tài)下內(nèi)部環(huán)境的統(tǒng)一和穩(wěn)定，例如，無論是對高等細(xì)菌或一般微生物，將內(nèi)部環(huán)境pH值自我調(diào)節(jié)，使之處于相對小變化范圍，是保持其活性的先決條件。如果其內(nèi)環(huán)境，即內(nèi)部平衡被食品中防腐因子（柵欄）所破壞，微生物就會失去生長繁殖能力，在其內(nèi)環(huán)境重建之前，微生長將處于停滯期，甚至死亡。因此，食品防腐就是通過臨時或永久性打破微生長的內(nèi)平衡而達到。微生物在進化過程中已形成在一定范圍或多或少的迅速反應(yīng)機制（例如在食品內(nèi)的反滲調(diào)節(jié)以平衡不利的水分活度），這一功能可使微生物即使在外部環(huán)境發(fā)生極不利變化的情況下，也能保持重要生理系統(tǒng)的運作、平衡和不受擾亂。在大多食品中，微生物正以自動平衡調(diào)節(jié)式運作以適應(yīng)通過加工防腐工藝施以的環(huán)境應(yīng)激。因此食品加工防腐上最值得推薦的有效工藝是盡可能克服微生物形成的各種抵御特殊環(huán)境應(yīng)激的內(nèi)平衡機制。被破壞的內(nèi)環(huán)境的修復(fù)需要更多的能量，因此能量提供的限制阻止了微生物的修復(fù)機制，使得防腐保質(zhì)柵欄因子間的協(xié)同效應(yīng)成為可能。微生物修復(fù)內(nèi)環(huán)境時能量的限制可通過無氧條件（例如食品的真空或氣調(diào)包裝）等所導(dǎo)致。因此低aw值、低pH值、和低Eh值之間具協(xié)同作用性。類似的微生物及其微生物菌群內(nèi)環(huán)境的擾亂為食品防腐技術(shù)的進步提供了有吸引力的和邏輯上的可能。②微生物的代謝衰竭在實際生產(chǎn)中具重要意義的另一個重要現(xiàn)象是微生物的代謝衰竭（meta-bolicexhaustion），微生物的代謝衰竭可導(dǎo)致食品的“自動殺菌”。這一現(xiàn)象在許多年前首先被觀察到，這就是熱加工至中心溫度95℃，再通過添加不同量的食鹽和脂肪調(diào)節(jié)aW值的中溫肉制品肝腸（liversausage）。對可貯性肝腸產(chǎn)品進行肉毒梭狀芽孢桿菌接種實驗，在37℃條件下貯存，結(jié)果熱加工后仍殘存的桿菌芽孢逐漸死亡。梭狀芽和桿菌的這種在產(chǎn)品貯存階段因代謝衰竭而逐步死亡的現(xiàn)象，在耐貯存肉制品（SSP：shelf-stableproduct），特別是以熱加工作為主要抑菌防腐因子的F-SSP產(chǎn)品經(jīng)常被觀察到。最相似的說明是經(jīng)熱加工后仍殘存在食品內(nèi)的細(xì)菌芽孢在不利環(huán)境下仍易增殖，而營養(yǎng)菌在同等條件下較難繁殖。但產(chǎn)品貯藏期內(nèi)由殘存芽孢增殖形成的新芽孢或營養(yǎng)細(xì)胞逐死亡。因此通過柵欄因子有效互作而使產(chǎn)品可貯性極佳的柵欄技術(shù)食品（hurdle-technologyfoods），尤其是非制冷可貯的食品，在貯藏時殘存的芽孢菌逐漸減少。對中國傳統(tǒng)肉干制品的研究也證實了這一微生物的代謝衰竭現(xiàn)象的普遍存在。將優(yōu)質(zhì)可貯的肉干成品接種上葡萄球菌、沙門氏菌或酵母菌，非制冷貯藏條件下接種菌迅速減少，尤其是aw值接近于細(xì)菌不利生長值的產(chǎn)品，接種菌下降度更快。拉丁美洲的研究者在對pH、aw、Pres.（山梨酸鹽）等柵欄互作保鮮的高水分水果產(chǎn)品也觀察到這一現(xiàn)象，非冷貯藏階段通過中溫?zé)崽幚砣詺埓娴母鞣N細(xì)菌、酵母和霉菌迅速減少。對微生物的代謝衰竭現(xiàn)象中的解釋是：不能夠繼續(xù)生長的營養(yǎng)性細(xì)菌將死亡。如果穩(wěn)定性接近于微生物生長限，提高貯藏溫度，有抗菌物質(zhì)的存在，細(xì)菌通過熱處理等方式受到尚不致命的損害，則細(xì)菌死亡速度更快。顯而易見，在可貯性柵欄技術(shù)食品內(nèi)各種殘存菌都在通過每一個可能的修復(fù)機制調(diào)節(jié)其內(nèi)環(huán)境，以試圖在不利的外界環(huán)境條件下生存，為此必然耗盡能量而衰竭死亡。這也可說是食品的自動式殺菌。因此對于具微生物穩(wěn)定性的具自動殺菌性的柵欄技術(shù)食品在貯藏期間，尤其是常溫下貯藏，更具衛(wèi)生安全性。典型例子是發(fā)酵香腸，非致冷常溫貯藏時發(fā)酵后仍殘存的沙門氏菌迅速死亡，而冷藏時反而易于長時間殘留而導(dǎo)致危害。另一熟知的例子是蛋黃醬，冷藏時沙門氏菌比常溫貯藏更易殘存。在人造黃油中接種上李司特菌，此菌因代謝衰竭而死亡的速度比較是：25℃貯藏時比7℃時快；產(chǎn)品pH值4.25時比pH4.3快,pH6.0又比pH4.3快；乳化細(xì)度高的比細(xì)度低的快；無氧比有氧快。該研究再次證實了食品中的柵欄越多，微生物代謝衰竭越迅速。這很可能是微生物在受到較多柵欄阻礙，處于應(yīng)激條件時需增加能量消耗以調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境之故。③微生物的應(yīng)激反應(yīng)柵欄技術(shù)食品成功的一個限制因素很可能是微生物的應(yīng)激反應(yīng)。在應(yīng)激狀態(tài)下某些可產(chǎn)生抗應(yīng)激蛋白（stressshockprotein）細(xì)菌變得對環(huán)境條件（例如高溫）更強的抵抗力或更強的毒性。保護性抗應(yīng)激蛋白是細(xì)菌在熱、pH、aw、乙醇等不利環(huán)境，或者處于饑餓狀態(tài)的誘導(dǎo)下產(chǎn)生。細(xì)菌的這一應(yīng)激反應(yīng)有可能影響食品的防腐性，且為應(yīng)用柵欄技術(shù)防腐保質(zhì)帶來問題。另一方面，如果細(xì)菌同時面臨多種應(yīng)激條件，合成有助于幫助細(xì)菌應(yīng)付不利環(huán)境的抗應(yīng)激蛋白的基因活性將處于更為艱難的狀態(tài)。在同時應(yīng)付多種應(yīng)激時細(xì)菌需合成數(shù)倍，至少是多得多的抗應(yīng)激蛋白，因而需耗用更多的能量，這也就促使細(xì)菌代謝衰竭[8]。因此食品的靶共效防腐就可通過阻止影響柵欄技術(shù)食品微生物穩(wěn)定性和衛(wèi)生安全性的細(xì)菌的抗應(yīng)激蛋白的形成而實現(xiàn)。（2）互作效應(yīng)①多靶共效防腐食品的多靶共效防腐將是食品防腐根本而有效的最終目標(biāo)。柵欄技術(shù)應(yīng)用于食品防腐，其可能性不僅僅是根據(jù)食品內(nèi)不同柵欄所發(fā)揮的累加作用，而進一步是這些柵欄因子的交互作用與協(xié)同效應(yīng)性。如果某一食品內(nèi)的不同柵欄是有效針對微生物細(xì)胞內(nèi)不同目標(biāo)，既不同靶子，例如是針對細(xì)胞膜、DNA或酶系統(tǒng)、以及針對pH、aw或Eh等內(nèi)環(huán)境條件，從數(shù)方面打破其內(nèi)環(huán)境平衡，使細(xì)菌抗應(yīng)激蛋白的形成更為困難，則可實現(xiàn)有效的柵欄交互作用。因此在食品內(nèi)應(yīng)用不同強度和緩和的防腐柵欄，通過這些柵欄的互作效應(yīng)使食品達到微生物穩(wěn)定性，比應(yīng)用單一而高強度柵欄更為有效，更益于食品防腐保質(zhì)，這就是建立與柵欄技術(shù)之上的“多靶共效防腐”技術(shù)。在多靶效應(yīng)上醫(yī)學(xué)領(lǐng)域早已走在前列，例證之一對殺菌劑殺菌機理的研究。至少已有12類殺菌劑對微生物細(xì)胞的多靶效應(yīng)作用被揭示。細(xì)胞膜常常是受到進攻的第一個靶子，使細(xì)菌變得前窗百孔甚至四分五裂，同時殺菌劑又可阻止酶、蛋白質(zhì)和DNA等的合成。多靶效應(yīng)性藥劑已在抗細(xì)菌性傳染?。ㄈ绮际蠗U菌?。┖筒《拘詡魅静。ㄈ绨滩。┥系玫匠晒?yīng)用。其原理在食品微生物學(xué)及食品防腐保質(zhì)上大有啟迪。②柵欄因子的天平式效應(yīng)近年的研究表明，各種食品內(nèi)都有其不同的柵欄共同作用，達到一種保證微生物穩(wěn)定性的平衡。這一平衡如同天平式一樣，那怕是其中一個柵欄發(fā)生微小變化，都可對食品總的達到微生物穩(wěn)定性的平衡產(chǎn)生影響。例如對于肉制品的安全可靠性條件是：F值0.3或0.4,aw0.975或0.970,pH值6.4或6.2，Eh可時高時低。這些柵欄相互作用達到一平衡狀態(tài)，其中天平一端是柵欄作用結(jié)果，另一端是產(chǎn)品可貯性。柵欄作用端某一柵欄的小小提高或降低，都會使天平的另一端產(chǎn)品在可貯或不可貯性上變化。如何使這些對食品微生物穩(wěn)定性影響的因素數(shù)量化，或許會成為當(dāng)前富有競爭性的研究領(lǐng)域。對食品中F，aw，pH和Eh等各柵欄微調(diào)的實現(xiàn)，可能在實際生產(chǎn)中產(chǎn)生重大成果和顯著效益。對于實現(xiàn)食品生產(chǎn)的天平式控制，需食品加工工藝學(xué)家和微生物學(xué)家的密切合作，例如在使用添加劑提高食品中抑制微生物生長的柵欄時，工藝學(xué)家必須判斷此法從毒理學(xué)，感官質(zhì)量，營養(yǎng)特性及飲食習(xí)慣上考慮是否可行。如象HAMMER和WIRTH（1984）所從事的工作，他們研究了多種添加劑對肉制品aW有影響后認(rèn)為，肝香腸的aW可通過添加脂肪（約30%）和食鹽（1.6～2.0%）而調(diào)節(jié)到低于0.96，這一添加量是可接受的[21]。而微生物學(xué)家則要考慮，對某一食品中，各柵欄應(yīng)達怎樣的高度，才能保證其微生物穩(wěn)定性。如象ECHOMAM和LEISTNER（1984）對工業(yè)化生產(chǎn)蒸煮香腸飲罐頭的研究，以及LUCKE（1984）對小型加工廠生產(chǎn)的肉罐頭制品的研究就是為此目的。經(jīng)過他們的研究得出，在室溫下貯藏時這類罐頭制品達到可貯的柵欄相互作用條件是F大于0.4，aw小于0.97（如果產(chǎn)品中加入了亞硝酸鹽防腐）或aw小于0.96（未加亞硝酸鹽），pH小于6.5，以及Eh應(yīng)在很低的值（但乃未數(shù)量化）。③柵欄的魔方式因子效應(yīng)從理論和實踐的觀點出發(fā)，應(yīng)用柵欄技術(shù)對經(jīng)加熱處理生產(chǎn)的肉制品的F，aw和Eh柵欄進行調(diào)節(jié)，是最有現(xiàn)實意義的，這樣可生產(chǎn)出經(jīng)中熱處理而可非冷保存的耐貯存產(chǎn)品（SSP產(chǎn)品）。這一觀點最初是由Fox和Lonein（1982）提出的，Leistner（1986）將其發(fā)展比擬為“魔方式控制”。德國最常見的蒸煮香腸罐頭就是以此為原理生產(chǎn)。這類產(chǎn)品只經(jīng)過中熱處理（F值約為0.4），能有效抑制所有營養(yǎng)性微生物的活性，而對細(xì)菌芽胞尚未造成致命性損傷，但這些受損的桿菌芽胞再發(fā)芽的繁殖力減小，只需通過aW和pH兩道柵欄已能將其抑制，而無損于肉制品的感觀質(zhì)量，當(dāng)然Eh值，即有效含氧量也是影響產(chǎn)品的微生物穩(wěn)定性因素，當(dāng)Eh值低時，不僅好氣菌，甚至兼性厭氧菌也不會很好的生長，因此在Eh值很低的情況下，一些aw耐受性高，在實驗室培養(yǎng)基上中度有氧條件下，aw為0.86時仍生長的桿菌，在香腸中aw為0.97～0.96時可受到抑制?；谘趸€原值（Eh）對肉制品中好氣性芽胞桿菌起到重要的抑制作用。pH柵欄因子，以及與pH直接或間接相關(guān)的F，aw和Eh因子，如魔方式變幻構(gòu)成了肉制品的微生物穩(wěn)定性，這4個因素通常是食品的必需柵欄，每一柵欄的變化均如同魔方變幻對整體產(chǎn)生重大影響（圖3）。根據(jù)魔方式控制原理設(shè)計肉品生產(chǎn)，調(diào)節(jié)控制其最佳的柵欄因子，就需要可靠的有關(guān)其F，aw，pH和Eh的數(shù)量化資料。（3）柵欄效應(yīng)與食品總質(zhì)量從柵欄技術(shù)概念上理解食品防腐技術(shù)，似乎僅側(cè)重于保證食品的微生物穩(wěn)性，然而柵欄技術(shù)還與食品的總質(zhì)量密切相關(guān)。正如動物或植物細(xì)胞胞脂質(zhì)氧化受大量正負(fù)性內(nèi)在和外在因素景響結(jié)果一樣。柵欄技術(shù)不僅僅適用于保證食品衛(wèi)生安全性，也保證其總質(zhì)量。有的柵欄，例如在美拉德產(chǎn)品中的美拉德反應(yīng)，就對產(chǎn)品的可貯性和質(zhì)量都具重要性。食品中可能存在的柵欄將影響其可貯性，感觀質(zhì)量，營養(yǎng)性，工藝特性和經(jīng)濟效益。當(dāng)然，存在的柵欄對產(chǎn)品的總質(zhì)量可能是正影響，也可能是負(fù)影響，同一柵欄強度不同對產(chǎn)品的作用也可能是相反的。例如t（低溫冷藏）作為水果的防腐保質(zhì)柵欄時，過快過低有損于水果質(zhì)量，而和緩冷卻則有利。又如在發(fā)酵香腸中，pH值需降至一定限度才能有效抑制腐敗菌，但過低則對感觀質(zhì)量不利。為保證產(chǎn)品總質(zhì)量，柵欄及其強度應(yīng)調(diào)控在最佳范圍。（4）柵欄作用交互作用序列性在圖1所舉的8個例子中，No.1至例No.7，各種情況下的柵欄序列是相互獨立不固定。但在某些食品，如象在生熏火腿和發(fā)酵香腸中，其柵欄序列則是按一定程序固定不變的，在這些肉制品生產(chǎn)和貯藏的各階段，各柵欄相繼發(fā)揮作用或消失。例8（No.8）是Leistner（1986）作出的生熏火腿柵欄作用序列圖（見圖1）。熏腿可貯性的必要條件是：初始菌數(shù)少，pH低于6，加工開始的溫度低于5℃，在用腌制劑（含鹽量4.5%）腌制前，低溫是主要柵欄，隨后鹽逐滲透火腿內(nèi)使aw降至0.96以下，然后進步發(fā)酵成熟和煙熏，通過酶解使產(chǎn)品生特有風(fēng)味。而發(fā)酵香腸（薩拉米香腸）的柵欄序列要復(fù)雜得多。在這類產(chǎn)品的生產(chǎn)中，柵欄分別按圖中的序列發(fā)生作用，某一階段，某一柵欄能最有效的抑制使產(chǎn)品腐敗的微生物（沙門氏桿菌，肉毒桿菌，金色葡萄球菌）以及其他導(dǎo)致食物中毒的細(xì)菌，酵母菌和霉菌的繁殖，同時又能有利于對香腸的風(fēng)味和可貯性起重要作用的競爭性菌落（乳酸桿菌，非致病性葡萄球菌）的生長。圖1例7即是Leistner（1986）所繪的色拉迷發(fā)酵香腸作用序列圖。色拉迷加工及貯存中柵欄及其交互效應(yīng)圖示，清楚地表明了抑制腐敗菌和病原菌，同時又容許所選擇的有益菌（乳酸菌）生長的柵欄順序。色拉米香腸早期發(fā)酵階段最重要的抑菌柵欄是Pres.（亞硝酸鹽、食鹽），未抑制菌的生長耗氧，又使Eh值逐漸下降，利于好氧菌的抑制和乳酸菌的生長，于是c.f.柵欄繼Eh之后發(fā)生作用，乳酸菌不斷增多，產(chǎn)酸導(dǎo)致酸化，pH柵欄強度隨之上升。對長期發(fā)酵加工生產(chǎn)的色拉米香腸，隨Eh和pH柵欄增強，亞硝酸鹽逐漸耗盡，乳酸菌漸減，Pres.和c.f.柵欄隨時間推移而減弱，唯aw柵欄始終呈增強態(tài)勢，因此是長期發(fā)酵香腸最重要的防腐抑菌柵欄。由于色拉米香腸柵欄作用順序的揭示，其加工控制、工藝優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量改善已成為可能．其它發(fā)酵食品（干酪等）也很可能存在持異的柵欄順序，對這些順序的揭示以指導(dǎo)生產(chǎn)成為富有挑戰(zhàn)性的研究項目。三、柵欄技術(shù)以上通過微生物內(nèi)平衡、應(yīng)激反應(yīng)、代謝衰竭和多靶共效防腐，以及柵欄因子的天平式和魔方式效應(yīng)等模式，從不同角度概述了柵欄因子的防腐保質(zhì)機理。Leistner指出，柵欄效應(yīng)是食品防腐保質(zhì)的根本所在，不同的食品有獨特的抑菌防腐柵欄的相互作用，兩個或兩個以上柵欄的作用不僅僅是其單一柵欄作用的累加。食品的可貯性可通過二個或更多個柵欄因子的相互作用而得到保證，這些因子中任一單一的存在不足以抑制腐敗性微生物或產(chǎn)毒性微生物。對一種可貯而優(yōu)質(zhì)的食品，其中F、t、aw、pH、Pres.等柵欄因子的復(fù)雜交互作用控制著微生物腐敗、產(chǎn)毒或有益發(fā)酵，這些因子互作對食品的聯(lián)合防腐保質(zhì)保持作用，Leistner等將其名命為柵欄技術(shù)，或稱為障礙技術(shù)（HurdleTechnology）。柵欄效應(yīng)簡明扼要闡明了食品防腐保質(zhì)機理。柵欄技術(shù)不僅僅是包括了實用的食品防腐機理保鮮方法，更涉及復(fù)雜的食品加工工藝和新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計，這一技術(shù)的關(guān)鍵點之一，是以揭示食品內(nèi)保證其優(yōu)質(zhì)可貯的柵欄因子及其因子間的互作效應(yīng)為基礎(chǔ)，按照柵欄效應(yīng)原理，根據(jù)現(xiàn)有加工條件采用相應(yīng)方法，盡可能改善產(chǎn)品感觀和營養(yǎng)特性，延長保存期，保證衛(wèi)生安全性，獲取較佳經(jīng)濟效益。優(yōu)質(zhì)食品應(yīng)具備高營養(yǎng)性，衛(wèi)生安全性和可貯性。衛(wèi)生安全性意味著這一食品不含有害物，不會導(dǎo)致食品中毒；可貯性是指在所要求的貯存期內(nèi)不會腐敗變質(zhì)。防腐保鮮是食品加工的主要目的之一。防腐保鮮技術(shù)貫穿于不同的加工工藝，通過加工以保證產(chǎn)品特有感官及營養(yǎng)特性、可貯性和衛(wèi)生安全性。導(dǎo)致食品腐敗的原因有物理性也有化學(xué)性，但最主要的是微生物性，當(dāng)微生物在食品內(nèi)大量生長，增殖至較高量時食品即腐敗變質(zhì)。肉和食品介于其高蛋白及較高水分特性而易于腐敗，尤其是在其貯存過程中易腐敗變質(zhì)而失去食用價值。導(dǎo)致食品腐敗的微生物在食品中具極強增殖勢能。在食品中通過工藝設(shè)置的F、t，aw，pH，Eh，c.f.和Pres.等防腐保質(zhì)柵欄因子的作用，即是有效針對與宜于微生物生長較高pH值、較濕環(huán)境、較熱溫度等條件。主要