第四章1食品生物學(xué)

1、4. 食品生物學(xué),2012.04.16,4. 食品生物學(xué),4.1食品的生物學(xué)特性 4.2食品的生理生化過程和控制 4.3食品酶學(xué) 4.4食品微生物,4.1 食品的生物學(xué)特性,食品的主要來源是有生命的動(dòng)植物及食用菌類，這些來源的食品都有其獨(dú)特的生長(zhǎng)、生理、生化等生物學(xué)特性。此外，不同生物來源的食品還有著許多種生物活性因子，這些都使的食品具有生物學(xué)的特性。,4.1.1 食品中組分的生物學(xué)特性,食品的組分及它們的性質(zhì)是研究食品的核心。 食品主要的組分是碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪及其衍生物和一些無機(jī)物組分。食品中的不同組分都是生物物質(zhì)，有著不同的生物學(xué)功能和生理生化等方面的特性。,4.1.1.1 碳水化

2、合物的生物學(xué)特性,碳水化合物是生物界三大基礎(chǔ)物質(zhì)之一，是自然界中最豐富的有機(jī)物質(zhì)。人類膳食中來自碳水化合物的能量占60%70%。碳水化合物在食品中可作為天然組分、食品添加劑和功能性成分，應(yīng)用廣泛。 食品中最重要的碳水化合物是糖、糊精、淀粉、纖維素、果膠和一些植物膠，它們能被分裂或水解為更小的單位。,淀粉是食物的重要組成部分，還是重要的營(yíng)養(yǎng)素之一。淀粉在食品工業(yè)中應(yīng)用主要有三個(gè)方面：淀粉糊制劑，淀粉膠，水解成葡萄糖、麥芽糖和果糖等制品。 淀粉具有高黏性，常用來增稠食品；淀粉凝膠可被糖或酸改性，被用在制作布丁。,食品中可食用的粗纖維主要是纖維素，在一些酶和微生物的作用下，纖維素可降解成葡萄糖單元。

3、 果膠是存在于植物細(xì)胞壁中的多糖衍生物，可用作食品增稠劑和穩(wěn)定劑。 某些碳水化合物如功能性糖，具有增強(qiáng)免疫力、延緩衰老、降血脂穩(wěn)定血壓、減肥等生理功能。,4.1.1.2 蛋白質(zhì)的生物學(xué)特性,蛋白質(zhì)是一類重要的生物分子物質(zhì)，不同的蛋白質(zhì)具有不同的生理功能。從食品科學(xué)的角度看來，蛋白質(zhì)除了保證食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外，在決定食品的色、香、味及質(zhì)構(gòu)等特征上也起著重要的作用。 蛋白質(zhì)的一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)決定它的生物學(xué)性質(zhì)。,蛋白質(zhì)的生物學(xué)特性是指它的生理功能，如催化作用、運(yùn)輸功能、調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝及防御功能等。 蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的體現(xiàn)者，具有許多方面的生物學(xué)特性。具體有以下幾種作用： 催化作用：物體內(nèi)

4、許多生化反應(yīng)是由酶來的催化的，酶的化學(xué)本質(zhì)就是蛋白質(zhì)。,調(diào)節(jié)作用：調(diào)節(jié)生物體代謝過程的某些激素就是蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)的衍生物。 運(yùn)動(dòng)作用：骨骼肌的收縮及腸道的蠕動(dòng)，大都是和它們所含的某些蛋白質(zhì)（肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白）有關(guān)。 貯存作用：某些蛋白質(zhì)，如乳汁中的酪蛋白、動(dòng)物卵中的卵清蛋白可作為幼體生長(zhǎng)發(fā)育的養(yǎng)料貯存在生物體內(nèi)。,4.1.1.3 食品中脂肪的生物學(xué)特性,脂肪是油、脂肪、類脂的總稱。它作為貯存能源存在于動(dòng)植物體內(nèi)的。99%的植物和動(dòng)物脂類是脂肪酸甘油酯。它所含的熱量是同重量蛋白質(zhì)或碳水化合物的2.25倍。習(xí)慣上稱的脂和油是根椐其在室溫下的物理狀態(tài)而來的 脂：室溫下為固體 油：室溫下為液體,脂肪

5、是組成生物體的重要成分，如磷脂是構(gòu)成生物膜的重要成分。脂類物質(zhì)也可為動(dòng)物機(jī)體提供必需脂肪酸和脂溶性維生素的載體，能促進(jìn)這些脂溶性維生素的吸收。有機(jī)體表面的脂類物質(zhì)有防止機(jī)械損傷與防止熱量散發(fā)等保護(hù)作用。同時(shí)還可以提供熱量和必需脂肪酸、改善食品口味 除了上述三種物質(zhì)，在食品中還含有無機(jī)鹽、礦物質(zhì)、維生素、有機(jī)酸等。這些在食品中的含量雖然不多，但它們所起的作用卻是非常重要的。,4.1.2 一些典型食品的生物學(xué)特性,食品的主要來源是有生命的動(dòng)植物、食用菌及微生物發(fā)酵制品。這些來源的食品都具有其獨(dú)特的生長(zhǎng)、生理、生化等生物學(xué)特性。,4.1.2.1 植物來源食品的生物學(xué)特性,植物來源的食品有很多種，如谷

6、物、蔬菜類、油料作物、及香辛料等。 全球范圍內(nèi)，大約75%的食用蛋白質(zhì)是由谷物直接或間接提供的。與動(dòng)物蛋白相比，谷物蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低，其中最主要的限制氨基酸是賴氨酸。,豆類和油料種子中的蛋白質(zhì)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于谷物。根據(jù)豆類中的營(yíng)養(yǎng)素種類和數(shù)量，可分為兩類：一類以大豆為代表的高蛋白、高脂肪豆類；一類以碳水化合物含量高為特征，如綠豆、赤豆。,蔬菜可提供人體所需的多種維生素和礦物質(zhì)。 植物中還含有很多生理活性物質(zhì)，如生物堿類、酚類化合物、萜類化合物以及大量的天然抗氧化劑，所以植物性食品不僅是人類膳食的主要來源，還含有大量的功能性食品因子，開發(fā)功能性食品有著很重要的意義。,動(dòng)物食品包含了人體所需的諸多營(yíng)

7、養(yǎng)物質(zhì)，飼養(yǎng)的動(dòng)物把大量不合適人類消費(fèi)的植物性粗飼料變?yōu)槿祟愂澄?，如人類不能消化的纖維素等。人類所食用的動(dòng)物性食品主要包括肉、禽、蛋、乳和水產(chǎn)品等。,4.1.2.2 動(dòng)物性食品的生物學(xué)特性,肉制品的生物學(xué)特性,畜禽肉和魚貝肉是人類飲食中極富營(yíng)養(yǎng)的高品質(zhì)蛋白質(zhì)和B族維生素的主要來源，對(duì)膳食營(yíng)養(yǎng)平衡起著重要的作用。肉類也是人體鐵營(yíng)養(yǎng)的主要來源，肉中的鐵不僅易被吸收，而且有助于其他鐵源的吸收。,肉的組成成分因種類、分割部位、年齡、性別等不同而又差異，但肉的成分差異主要在脂肪含量上。 肌肉組織中的蛋白質(zhì)根據(jù)其所在位置分為肌原纖維蛋白、肌漿蛋白和肉基質(zhì)蛋白。畜禽肉蛋白含有人體所需的所有必需氨基酸，并且其

8、比列與人體需要接近，是人體食物中的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。,肉中絕大部脂質(zhì)是脂肪，其余脂質(zhì)主要是膽固醇。動(dòng)物脂肪的脂肪酸組成中主要含有飽和脂肪酸和較少的不飽和脂肪酸。 肉是人類B族維生素的主要食物來源。在肝臟中維生素A、D的含量也很豐富。,可供食用的蛋類很多，包括雞蛋、鴨蛋、鵝蛋等。其中消費(fèi)量最大的是雞蛋。,蛋類的生物學(xué)特性,雞蛋的生物學(xué)特性：雞蛋包括蛋殼、蛋清和卵黃三部分。卵黃和蛋清的成分差別很大，幾乎所有的脂肪都在卵黃里。雞蛋中含有蛋白質(zhì)，蛋清中含蛋白質(zhì)約11%，卵黃中含蛋白質(zhì)約17%；雞蛋中的脂質(zhì)約占12%，糖類物質(zhì)約占1.2%；雞蛋可食部分的灰分含量約占1.1%,并幾乎含有人體所需的所有元素；雞蛋

9、中維生素A、B1、B2、D、E的含量較高，它們都主要存在于卵黃中。,乳的生物學(xué)特性 食品乳的化學(xué)成分包含脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖、灰分。不同動(dòng)物乳的蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)、氨基酸組成各不相同。 牛乳是人類的主要食用乳，牛乳中的蛋白質(zhì)有酪蛋白、乳蛋白和乳球蛋白，其中酪蛋白含量最大。牛乳脂質(zhì)中有97%99%的脂肪，有近1%的磷脂，還有少量游離脂肪酸及固醇物質(zhì)。牛乳中揮發(fā)性脂肪酸的含量特別高，含短鏈脂肪酸較多；牛乳固形物中約含40%的糖類物質(zhì)，其中99.8%以上是乳糖；牛乳約含0.7的灰分，富含維生素B2、維生素A的含量也較高，但維生素B1和維生素D含量不足。,用乳酸桿菌和乳鏈球菌對(duì)牛乳進(jìn)行發(fā)酵可制的酸奶產(chǎn)品。在

10、發(fā)酵過程中乳糖被分解；產(chǎn)物乳酸可作為能源，降低胃的PH，促進(jìn)蛋白質(zhì)的吸收，抑制腸道內(nèi)病原微生物的生長(zhǎng)；發(fā)酵乳中的蛋白質(zhì)變成細(xì)小的凝塊，有利于消化吸收；在發(fā)酵過程中揮發(fā)性、水溶性脂肪酸含量增加，形成部分風(fēng)味物質(zhì)；此外發(fā)酵乳還具有降低膽固醇和抗衰老的作用。,4.1.2.3 食用菌的生物學(xué)特性 食用菌一般是指能形成大型子實(shí)體或菌核的可供人們食用的高等真菌。食用菌的生物學(xué)特點(diǎn)：食用菌無根、莖、葉，不含葉綠素，不能通過光合作用來制造營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，只能靠寄生、共生和腐生的方式來生存；細(xì)胞中儲(chǔ)藏的養(yǎng)料是肝糖和脂肪而不是淀粉；這些食用菌的細(xì)胞壁大多是由甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)和纖維素等物質(zhì)組成。,4.2 食品的生理生化過程

11、和控制,食品的生理生化過程主要包括食品中蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素等生理生化的變化過程。 蛋白質(zhì)是食品的主要成分，它對(duì)食品的生理生化過程有著重要的影響。脂肪是食品中主要的能量物質(zhì)，其中的磷脂成分和某些長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸具有多種生理活性，可作為體內(nèi)一些生理活性物質(zhì)的前提。糖類特別是一些復(fù)合糖的存在對(duì)生理學(xué)功能是必需的。維生素是一類低分子化合物，與人體健康有著密切關(guān)系。,4.2.1 肉制品,4.2.1.1 肉的僵直 屠宰后的動(dòng)物經(jīng)過一定時(shí)間，肉的伸展性逐漸消失，由遲緩變?yōu)榫o張，無光澤，關(guān)節(jié)不活動(dòng)，呈現(xiàn)僵硬狀態(tài)，稱作尸僵。尸僵的肉硬度大，加熱時(shí)不易煮熟，有粗糙感，肉汁流失多，風(fēng)味差，不具備可食

12、肉的特征。,宰后肌肉糖原的酵解 糖酵解作用 肌肉中含有脂肪和糖原，動(dòng)物屠宰后，糖原的含量會(huì)逐漸減少，由于動(dòng)物死后血液循環(huán)停止，供給肌肉的氧氣也就中斷了，其結(jié)果就是促進(jìn)了糖的無氧酵解過程，糖原形成乳酸，肉的pH下降，直至下降到 抑制糖酵解酶的活性為止。,酸性極限pH 一般活體肌肉的pH保持中性，死后由于糖原酵解形成乳酸，肉的pH逐漸下降，一直到阻止糖原酵解酶的活性為止，這個(gè)pH叫極限pH。哺乳動(dòng)物肌肉的極限pH為5.4-5.5。 影響死后肌肉pH下降速度和達(dá)到最低程度的因素有很多，不僅與牲畜的種類、個(gè)體的差異等內(nèi)在因素有關(guān)，而且也受屠宰前是否注射藥物、環(huán)境的溫度等因素的影響。環(huán)境溫度越高pH變化

13、越快。,僵直的過程 動(dòng)物死后僵直的過程大體分為三個(gè)階段：從屠宰后到開始出現(xiàn)僵直現(xiàn)象為止，即肌肉的彈性以非常緩慢的速度降低，叫遲滯期；隨著彈性的逐漸消失出現(xiàn)僵硬階段叫急速期；最后形成延伸性非常小的一種狀態(tài)叫僵直后期。,4.2.1.2 肉的成熟,隨著肌肉中糖原消耗殆盡，ATP大量分解而減少，組織蛋白酶活力急劇增強(qiáng)，肌纖凝蛋白解離為肌凝蛋白酶和肌蛋白，肌纖維松弛，結(jié)締組織被軟化，尸僵緩解，部分蛋白質(zhì)被輕度水解，肉變得柔軟多汁，富有彈性，并有特殊的香味和鮮味，易為人體消化吸收。這種食用性質(zhì)改善的肉叫成熟肉，其變化過程叫肉的成熟。 在成熟過程中肉的性質(zhì)發(fā)生一系列的物理、化學(xué)變化。,成熟肉的物理變化 （1

14、）肉的顏色。肉的固有紅色是由肌紅蛋白的色澤所決定。肉類放置在空氣中一定時(shí)間，顏色會(huì)發(fā)生暗紅色鮮紅色褐色的變化。呈現(xiàn)鮮艷的紅色是由于肌紅蛋白與氧結(jié)合生成了氧合肌紅蛋白，進(jìn)一步強(qiáng)烈的氧化則會(huì)形成褐色的氧化肌紅蛋白。在個(gè)別情況下還出現(xiàn)變綠、變黃等現(xiàn)象。,（2）肉的冰點(diǎn)。肉中水分開始結(jié)冰的溫度叫肉的冰點(diǎn)。由于家畜種類和宰后條件的不同，肉的冰點(diǎn)也不一樣，通常為-0.81.7。 （3）保水性的變化。肉在成熟時(shí)保水性又有回升。保水性的回升和pH變化有關(guān)，隨著解僵，pH逐漸升高，偏離了等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)凈電荷增加，使結(jié)構(gòu)疏松，因而肉的保水性增加。,（4）嫩度的變化。隨著肉成熟的發(fā)展，肉的柔軟性產(chǎn)生顯著的變化。剛屠

15、宰之后的鮮肉的柔軟性最好，而在2晝夜之后達(dá)到最低的程度。貯藏6晝夜之后又重新增加，平均可達(dá)鮮肉的83%。 （5）風(fēng)味的變化。肉在成熟過程中由于蛋白質(zhì)受組織蛋白酶的作用，浸出物質(zhì)中游離的氨基酸含量有所增加。如谷氨酸、精氨酸、亮氨酸等，這些氨基酸都具有增強(qiáng)肉的滋味和香氣的作用。此外肉成熟過程中ATP分解產(chǎn)生IMP，是味質(zhì)增強(qiáng)劑，也有助于提高肉的風(fēng)味。,成熟肉的化學(xué)變化,（1）蛋白質(zhì)水解。肉在成熟過程中，水溶性非蛋白質(zhì)態(tài)含氮化合物會(huì)增加。如家兔背最長(zhǎng)肌在3-4 條件下貯藏7天，增長(zhǎng)到55mol/g肉。 （2）IMP（次黃嘌呤核苷酸）的形成。死后肌肉中的ATP在肌漿中ATP酶作用下迅速轉(zhuǎn)變成ADP，而

16、ADP又在肌激活酶的作用下進(jìn)一步水解成AMP，再由脫氨酶的作用形成IMP。 （3）金屬離子的增減。在成熟肉中，可水提的金屬離子鈉離子和鈣離子增加，鉀離子減少。,4.2.1.3 肉的腐敗變質(zhì),肉的腐敗變質(zhì)是指肉在微生物的作用下發(fā)生的品質(zhì)劣變，最終使肉失去食用價(jià)值。如果說肉的成熟是糖酵解過程，那么肉變質(zhì)時(shí)的變化主要是蛋白質(zhì)和脂肪的水解。肉在自溶酶作用下的蛋白質(zhì)分解過程，叫做肉的自身溶解；由微生物作用引起的蛋白質(zhì)分解過程，叫做肉的腐敗；肉中脂肪的分解過程叫做酸敗。,肌肉組織的腐敗 肌肉組織的腐敗是蛋白質(zhì)在微生物的作用下的分解過程。天然蛋白質(zhì)通常不能被微生物利用，這是因?yàn)樘烊坏鞍踪|(zhì)是高分子膠體粒子，不

17、能通過細(xì)胞膜，因此大多數(shù)微生物都只能在蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物上繁殖生長(zhǎng)，所以肉的成熟或自溶為微生物的繁殖提供了條件。,微生物對(duì)蛋白質(zhì)的腐敗分解，通常是先形成蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物多肽，再水解成氨基酸。多肽常與水形成黏液，附在肉的表面；但與蛋白質(zhì)不同，多肽能溶于水，煮肉時(shí)使肉湯變得黏稠渾濁。,脂肪的氧化與酸敗 屠宰后，肉在貯藏中最易變化的成分之一就是脂肪。脂肪變化最初為脂肪組織本身所含有酶的作用，然后為細(xì)菌產(chǎn)生酶的酸敗作用；此外還有因空氣中的氧而發(fā)生的氧化作用。前者屬于水解反應(yīng)，主要是由脂肪酶催化；后者為氧化作用。,脂肪的氧化酸敗。動(dòng)物油脂中含有很多不飽和脂肪酸，其在光、熱、催化劑作用下可被氧化成過氧化物，產(chǎn)

18、生的過氧化物越多，說明油脂氧化越嚴(yán)重。 脂肪的酸敗可能有兩個(gè)過程：其一是由于微生物產(chǎn)生的酶引起的脂解過程，其二是在空氣中氧、水、光的作用下，發(fā)生水解反應(yīng)和不飽和脂肪酸的自身氧化。脂肪的酸敗如形成醛類物質(zhì)，叫做醛化酸敗，生成酮類物質(zhì)，叫做酮化酸敗。,脂肪的水解 脂肪在水、高溫、酸或堿的 作用下發(fā)生水解，形成三個(gè)分子的脂肪酸和一個(gè)分子的甘油。由于脂肪酸的產(chǎn)生使油脂的酸度增高和熔點(diǎn)增高，產(chǎn)生不良?xì)馕妒怪荒苁秤?。游離脂肪酸的形成，使脂肪酸值提高，在貯藏條件下可作為酸敗的指標(biāo)。水分多、微生物污染嚴(yán)重，在高溫條件下會(huì)使脂肪加速水解。,4.2.1.2 控制方法,加工工藝 原輔料 灌裝封口 殺菌要求 成品冷

19、卻 真空包裝 金屬檢測(cè) 產(chǎn)品保貯 溫度控制,4.2.2 乳制品,4.2.2.1 牛乳在加熱過程中的變化 形狀的變化 形成薄膜。牛乳在40以上加熱時(shí)，表面會(huì)形成薄膜。為防止薄膜的形成可在加熱時(shí)進(jìn)行攪拌。 褐變。牛乳長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)產(chǎn)生褐變。褐變的原因，一般認(rèn)為主要是酪蛋白和乳糖之間發(fā)生了美拉德反應(yīng)。另外，乳糖經(jīng)高溫加熱也產(chǎn)生褐色的焦糖化物。 蒸煮味。牛乳加熱后產(chǎn)生蒸煮味，蒸煮味的程度隨加工處理的程度而異。蒸煮味的程度隨加熱溫度的升高而加強(qiáng)。,各種成分的變化 乳清蛋白的變化。占乳清蛋白大部分的清蛋白與球蛋白對(duì)熱都不穩(wěn)定，牛乳以62-63、30min殺菌時(shí)就會(huì)產(chǎn)生蛋白質(zhì)變性。 酪蛋白的變化。正常牛乳的酪

20、蛋白在低于100的溫度加熱時(shí)化學(xué)性質(zhì)不受影響，140時(shí)開始變性；100長(zhǎng)時(shí)間加熱或在120時(shí)則產(chǎn)生褐變。,乳糖的變化。乳糖在100以上的溫度長(zhǎng)時(shí)間加熱則產(chǎn)生乳酸、乙酸、甲酸等，也產(chǎn)生褐變。 脂肪的變化。牛乳即使在100以上的溫度加熱，脂肪也不起化學(xué)變化。 無機(jī)成分的變化。受影響的無機(jī)成分主要是鈣與磷，在63以上的溫度加熱時(shí)，可溶性的鈣與磷減少。,4.2.2.2 控制方法,酶解作用 脂酶對(duì)鮮乳影響最為突出。因此在5-30應(yīng)避免溫度反復(fù)波動(dòng)，防止脂肪球的破壞。 化學(xué)變化 應(yīng)該避免乳受到陽光暴曬，否則會(huì)導(dǎo)致乳變 味。也應(yīng)避免沖洗水的污染，特別是銅的污染。 物理變化 在低溫條件下原料乳或預(yù)熱乳脂肪會(huì)迅

21、速上浮。通過有規(guī)律的攪拌能避免稀奶油層的形成。,4.2.3 果蔬類,果蔬采后的根本轉(zhuǎn)變是脫離了母體，不能像生長(zhǎng)期那樣吸收水分和養(yǎng)分，一切同化作用停止，但仍然是一個(gè)活的有機(jī)體，其通過消耗自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來維持新陳代謝。并在一系列酶、激素物質(zhì)的作用下產(chǎn)生一系列新的機(jī)能代謝。果蔬采后變現(xiàn)出抑制衰老的耐藏性和抵御病原菌侵染的抗病性，形成其采后生理的特有規(guī)律與特征。,4.2.3.1 成熟與衰老,成熟、完熟和衰老是大多數(shù)果蔬采后有代表性的三個(gè)生命階段。 成熟是果實(shí)生長(zhǎng)的最后階段，含糖增加、硬度下降、葉綠素逐漸消失，此時(shí)可以采收，但不是最佳食用期。成熟分為生理成熟和園藝成熟。 完熟是指果蔬采后在常溫或最佳貯藏

22、條件下，經(jīng)過一定時(shí)間達(dá)到品種本身最佳可食期。 衰老是果蔬采后各種生理變化完后，走向奔潰、死亡的標(biāo)志。乙烯達(dá)最高量。,4.2.3.2 蒸發(fā)作用,蒸發(fā)作用的概念 果蔬采收以后從根部中斷了水分的供給，在其貯藏保鮮過程中由于其本身具有較高的含水量，使果蔬本身和貯藏環(huán)境之間的水蒸氣存在壓力差。水分由果蔬表面向周圍環(huán)境擴(kuò)這一現(xiàn)象叫蒸發(fā)作用。因?yàn)樗值倪^度蒸發(fā)而導(dǎo)致果蔬表面的皺縮現(xiàn)象叫萎蔫。,果蔬內(nèi)水分的蒸發(fā)作用，是維持其生命活動(dòng)的一種正?，F(xiàn)象。水分的蒸發(fā)可以降低果蔬表面的溫度，降低果蔬的脆性，增加表面的韌性，減少機(jī)械損傷，也利于傷口的愈合，這些都有利于果蔬的貯藏保鮮。,影響蒸發(fā)作用的因素 比表面積 比表面

23、積越大，受環(huán)境的影響越大。 表面保護(hù)結(jié)構(gòu) 果蔬在成熟過程不斷形成保護(hù)層，如角質(zhì)層、蠟質(zhì)層，阻止水分的蒸發(fā)。,空氣流動(dòng)速度 空氣流動(dòng)速度大，水分蒸發(fā)快?？諝饬鲃?dòng)帶走空氣中的水分，促進(jìn)水分的蒸發(fā)。 溫度 溫度越高，空氣的飽和濕度越大，從而引起濕度飽和差的增大，水分蒸發(fā)作用就越強(qiáng)。,4.2.3.3 控制方法,抑制蒸發(fā)作用的措施 為了防止果蔬中水分的過度蒸發(fā)，防止萎蔫現(xiàn)象的發(fā)生，提高保鮮效果，在果蔬貯藏保鮮中常采用以下措施： 保持貯藏場(chǎng)所有一定的濕度，通過噴霧、灑水等方法提高庫內(nèi)環(huán)境的濕度。 采用低溫貯藏。 進(jìn)行涂蠟、涂蟲膠及塑料小包裝處理。 盡量減少庫內(nèi)空氣的流動(dòng)，降低通風(fēng)換氣的次數(shù)和時(shí)間。,4.3

24、 食品酶學(xué),酶是由生物活細(xì)胞所產(chǎn)生的、具有高效和專一催化功能的生物大分子。根據(jù)酶的化學(xué)組成，酶分為蛋白質(zhì)酶和核酸酶。 酶學(xué)研究?jī)?nèi)容包括酶在細(xì)胞內(nèi)的生物合成、酶的特性和催化機(jī)制、酶的生產(chǎn)和分離純化、酶的固定化技術(shù)等內(nèi)容。 酶和食品的關(guān)系十分密切，在現(xiàn)代的食品加工生產(chǎn)過程中，酶制劑的使用已經(jīng)非常普遍和不可或缺。,4.3.1 酶學(xué)原理,4.3.1.1 酶的命名和分類 酶的命名主要由兩大體系，即習(xí)慣命名法和系統(tǒng)命名法。如催化脂肪水解的酶習(xí)慣命名為脂肪酶，而系統(tǒng)命名為水解酶。 國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)根據(jù)酶所催化反應(yīng)的類型，把酶分為六大類，即氧化還原酶類、轉(zhuǎn)移酶類、水解酶類、裂合酶類、異構(gòu)酶類和合成酶類。,4.3

25、.1.2 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué),酶反應(yīng)速率的測(cè)定 酶反應(yīng)速率可用單位時(shí)間內(nèi)底物減少量或產(chǎn)物增加量來表示。如果我們以產(chǎn)物生成量(或底物減少量)來對(duì)反應(yīng)時(shí)間作圖，便可以得到如圖3-1所示的曲線圖。,由圖可見，酶催化反應(yīng)僅在最初一段時(shí)間內(nèi)其產(chǎn)物與時(shí)間呈正比關(guān)系，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)速率逐低。,圖3-1 酶反應(yīng)速率曲線,A. 酶活力的測(cè)定,在一定條件下，酶所催化的反應(yīng)速率叫酶活力，即一定時(shí)間內(nèi)底物分解量或產(chǎn)物生成量，用單位數(shù)表示。 酶的比活力是指在固定條件下，每毫克（毫升）酶蛋白（酶液）所具有的酶活力。,B. 酶活力的測(cè)定條件及方法,測(cè)定條件 由于酶促反應(yīng)受許多條件的影響，因此在測(cè)定酶活力時(shí)要盡量使反應(yīng)條件

26、恒定，對(duì)于溫度和pH需要嚴(yán)格控制。 溫度對(duì)酶反應(yīng)的影響非常靈敏，所以在測(cè)定酶反應(yīng)時(shí)必須使溫度保持恒定，一般采用恒溫容器。測(cè)定時(shí)pH也必須保持恒定，通常在溶液中加入緩沖溶液。,測(cè)定方法 分光光度法（spectrophotometry） 熒光法（fluorometry） 同位素法（isotope method） 電化學(xué)方法（electrochemical method） 其他方法：如旋光法、量氣法、量熱法和層析法等,影響酶促反應(yīng)的因素,A. 底物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響,圖3-2 底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響,從該曲線圖可以看出，當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系呈正比關(guān)系，反應(yīng)表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)

27、。然而隨著底物濃度的不斷增加，反應(yīng)速度不再按正比升高，此時(shí)反應(yīng)表現(xiàn)為混合級(jí)反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到相當(dāng)高時(shí)，底物濃度對(duì)反應(yīng)速度影響逐漸變小，最后反應(yīng)速度幾乎與底物濃度無關(guān)，這時(shí)反應(yīng)達(dá)到最大反應(yīng)速度（Vmax），反應(yīng)表現(xiàn)為零級(jí)反應(yīng)。,B. 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,圖3-9 溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響,在不同溫度條件下進(jìn)行某種酶促化學(xué)反應(yīng)，然后將所測(cè)得的酶促反應(yīng)速度相對(duì)于溫度來作圖，即可得到如圖3-9所示的鐘罩形曲線。從該曲線我們可以看出，在較低的溫度范圍內(nèi)，酶促化學(xué)反應(yīng)速度隨溫度升高而增大，但在超過一定溫度后，酶促化學(xué)反應(yīng)速度不見上升反而下降，因此只有在某一溫度條件下，酶促化學(xué)反應(yīng)速度達(dá)到最大值，通常把

28、這個(gè)溫度稱為酶促化學(xué)反應(yīng)的最適溫度(optimum temperature)。在一定條件下每種酶都有其催化反應(yīng)的最適溫度。,C. pH對(duì)反應(yīng)速率的影響,圖3-10 pH對(duì)酶活力的影響,除溫度影響之外，酶的活力還受到環(huán)境pH的影響。通常在一定pH下，酶會(huì)表現(xiàn)出最大活力，而一旦高于或低于此pH，酶活力就會(huì)降低，我們把表現(xiàn)出酶最大活力時(shí)的pH稱為該酶的最適pH，在不同pH條件下進(jìn)行某種酶促化學(xué)反應(yīng)，然后將所測(cè)得的酶促反應(yīng)速度相對(duì)于pH來作圖，即可得到如圖3-10所示的鐘罩形曲線。,D. 激活劑對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響,凡是能提高酶活性的物質(zhì)都稱為激活劑(activator)，而激活劑中大部分是無機(jī)離子或

29、簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物。作為激活劑的金屬離子主要包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+及Fe2+等離子，無機(jī)陰離子主要包括Cl-、Br-、I-、CN-、PO4-等。如Mg2+可以作為多種激酶及合成酶的激活劑，Cl-可以作為唾液淀粉酶的激活劑。,4.3.2 食品級(jí)酶發(fā)酵法生產(chǎn),第二次時(shí)間大戰(zhàn)后，隨著微生物的培養(yǎng)技術(shù)、發(fā)酵工藝和發(fā)酵設(shè)備研究的長(zhǎng)足發(fā)展，酶制劑的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)逐漸發(fā)展起來。1949年，日本人開始采用液體深層培養(yǎng)法生產(chǎn)細(xì)菌-淀粉酶，標(biāo)志著微生物酶的生產(chǎn)進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)化階段。,4.3.2.1 產(chǎn)酶微生物,菌種是發(fā)酵生產(chǎn)酶的重要條件。菌種不僅與產(chǎn)酶種類、產(chǎn)量密切相關(guān)，而且與發(fā)酵條件、工藝

30、等關(guān)系密切。已經(jīng)在自然界中發(fā)現(xiàn)的酶有數(shù)千種，目前投入工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)的酶約有5060種。它們的生產(chǎn)菌種十分廣泛，包括細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌。,4.3.2.2 酶生產(chǎn)的發(fā)酵技術(shù),培養(yǎng)基 培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分是微生物發(fā)酵產(chǎn)酶的原料，主要是碳源、氮源，其次是無機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子和產(chǎn)酶促進(jìn)劑等。,（1）碳源 碳素是構(gòu)成菌體成分的主要元素，也是細(xì)胞貯藏物質(zhì)和生產(chǎn)各種代謝產(chǎn)物的骨架，還是菌體生命活動(dòng)的能量的主要來源。當(dāng)前酶制劑生產(chǎn)上使用的菌種大都是只能利用有機(jī)碳的異養(yǎng)型微生物。有機(jī)碳的主要來源有：農(nóng)副產(chǎn)品中如甘薯、麩皮、玉米、米糠等淀粉質(zhì)原料；此外，以石油產(chǎn)品中1216碳的成分來作碳源，如以某些嗜石油微生物生產(chǎn)蛋

31、白酶、脂酶，均已獲得成功。,不同的細(xì)胞對(duì)各種碳源的利用差異很大，所以在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)根據(jù)不同細(xì)胞的不同要求而選擇合適的碳源。,（2）氮源 氮是生物體內(nèi)各種含氮物質(zhì)，如氨基酸、蛋白質(zhì)、核苷酸、核酸等的組成成分。酶制劑生產(chǎn)中的氮源主要有有機(jī)氮源和無機(jī)氮源兩種，常用的有機(jī)氮源有：豆餅、花生餅、菜籽餅、魚粉、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、多肽、氨基酸等；無機(jī)氮源有：(NH4)2SO4、NH4Cl、NH4NO3、(NH4)3P04、尿素等。 在微生物酶生產(chǎn)培養(yǎng)基中碳源與氮源的比例是隨生產(chǎn)的酶類、生產(chǎn)菌株的性質(zhì)和培養(yǎng)階段的不同而改變的。,（3）無機(jī)鹽 微生物酶生產(chǎn)和其他微生物產(chǎn)品生產(chǎn)一樣，培養(yǎng)基中需要有磷酸鹽及

32、硫、鉀、鈉、鈣、鎂等元素存在。在酶生產(chǎn)中常以磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀等磷酸鹽作為磷源，以硫酸鎂為硫源和鎂源。例如米曲霉淀粉酶生產(chǎn)，添加適量的硝酸鈉以促進(jìn)酶生產(chǎn)。 在天然培養(yǎng)基中，一般微量元素不必另外加入，但也有一些例外。如玉米粉、豆粉為碳源時(shí)，添加100 ppm Co2+和Zn2+，放線菌166蛋白酶活力可增加70%80%。,（4）生長(zhǎng)因子 微生物還需一些微量的像維生素一類的物質(zhì)，才能正常生長(zhǎng)發(fā)育，這類物質(zhì)統(tǒng)稱生長(zhǎng)因子(或生長(zhǎng)素)。其中包括某些氨基酸、維生素、嘌呤或嘧啶等。酶制劑生產(chǎn)中所需的生長(zhǎng)因子，大多是由天然原料提供，如玉米漿、麥芽汁、豆芽汁、酵母膏、麩皮、米糠等。玉米漿中一般含有生長(zhǎng)素32

33、128mg / mL。,（5）產(chǎn)酶促進(jìn)劑 產(chǎn)酶促進(jìn)劑是指在培養(yǎng)基中添加某種少量物質(zhì)，能顯著提高酶的產(chǎn)率，這類物質(zhì)稱為產(chǎn)酶促進(jìn)劑。產(chǎn)酶促進(jìn)劑大體上分為兩種：一是誘導(dǎo)物，二是表面活性劑。表面活性劑，如吐溫80的濃度為0.1 %時(shí)能增加許多酶的產(chǎn)量。表面活性劑能增加細(xì)胞的通透性，處在氣液界面改善了氧的傳遞速度，還可以保護(hù)酶的活性。生產(chǎn)上常采用非離子型表面活性劑，如聚乙二醇、聚乙烯醇衍生物、植酸類、焦糖、羧甲基纖維素、苯乙醇等。,液體深層發(fā)酵過程的控制,發(fā)酵溫度與控制 溫度是影響細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)的重要因素，嚴(yán)格保持菌種生長(zhǎng)繁殖和生物合成所需的最適溫度，對(duì)穩(wěn)定發(fā)酵過程、縮短發(fā)酵周期具有重要意義。不同的

34、微生物有不同的最適生長(zhǎng)溫度，一般細(xì)菌為37 ，霉菌和放線菌為2830 。,發(fā)酵溫度的變化主要隨著微生物代謝反應(yīng)、發(fā)酵中通風(fēng)、攪拌速度的變化而變化的。發(fā)酵初期合成反應(yīng)吸收的熱量大于分解反應(yīng)放出的熱量，發(fā)酵液需要升溫。當(dāng)菌體繁殖旺盛時(shí)，情況則相反，發(fā)酵液溫度就自行上升，加上通風(fēng)攪拌所帶來的熱量，這時(shí)，發(fā)酵液必須降溫，以保持微生物生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)酶所需的適宜溫度。,發(fā)酵過程pH的變換與控制 培養(yǎng)基的pH與細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)酶情況密切相關(guān)，不同種類的微生物，其生長(zhǎng)的最適pH不同。大多數(shù)細(xì)菌的最適pH為6.5-7.5，放線菌的最適pH為7-8。 種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基的pH直接影響酶的產(chǎn)量和質(zhì)量。在發(fā)酵過程

35、中，微生物不斷分解和同化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)排出代謝產(chǎn)物。由于這些產(chǎn)物都與pH有直接關(guān)系，因此發(fā)酵液pH在不斷發(fā)生變化。生產(chǎn)上根據(jù)pH的變化情況常作為生產(chǎn)控制的根據(jù)。,一般來說，培養(yǎng)基成分中碳/氮(C/N)比高，發(fā)酵液傾向于酸性，pH低；C/N低，發(fā)酵液傾向于堿性，pH高。pH的這些變化情況，常常引起細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)酶環(huán)境的變化，對(duì)產(chǎn)酶帶來不利的影響。因此生產(chǎn)中常通過改變培養(yǎng)基的組分和比例來緩沖pH。,發(fā)酵過程中泡沫形成與控制 發(fā)酵中往往產(chǎn)生較多的泡沫。泡沫的存在阻礙了CO2的排除，影響溶氧量，同時(shí)泡沫過多影響補(bǔ)料，也易使發(fā)酵液溢出罐外造成跑料。因此，生產(chǎn)上必須采用消泡措施。一般除了機(jī)械消泡外，還可利用

36、消泡劑。消泡劑主要是一些天然的礦物油類、醇類、脂肪酸類、胺類、酰胺類、醚類、硫酸酯類、金屬皂類、聚硅氧烷和聚硅酮，其中以聚甲基硅氧烷最好。理想的消泡劑，其表面相互作用力應(yīng)低，而且應(yīng)難溶于水，還不能影響氧的傳遞速率和微生物的正常代謝。,溶解氧的調(diào)節(jié)控制 酶是大分子，其合成過程需要大量能量，因而必須供給充足的氧氣，才能使碳源經(jīng)有氧酵解產(chǎn)生大量的ATP。微生物只能利用溶解氧，所以必須不斷的提供無菌空氣，以滿足細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)酶需要。 溶解氧的供給，首先使將無菌空氣通入發(fā)酵罐中，使其中的氧溶解于培養(yǎng)液中，以供細(xì)胞生命活動(dòng)的需要。,4.3.3 酶的分離、純化技術(shù),4.3.3.1 酶的分離、純化程度 酶的分離

37、、純化目的是獲得一定量的、不含雜質(zhì)的酶制品。酶的產(chǎn)量以活力單位表示的，因此在整個(gè)分離過程中必須每一步始終貫穿比活力和總活力的檢測(cè)、比較。,酶的總活力: 總活力 = 酶活力 總體積 (mL)總質(zhì)量 (g) 回收率 (Yield percent) ：回收率是指提純前與提純后酶的總活力之比。它表示提純過程中酶的損失程度，回收率愈高，其損失愈少。 提純倍數(shù)：提純倍數(shù)是指提純前后兩者比活力之比。它表示提純過程中酶純度提高的程度，提純倍數(shù)愈大，提純效果愈佳。,4.3.3.2 酶的抽提,酶的抽提目的在于將盡可能多的酶、盡可能少的雜質(zhì)從原料組織和細(xì)胞中引入溶液，以利于酶的純化。 酶源材料的預(yù)處理 一般對(duì)動(dòng)物材

38、料要先剔除結(jié)締組織和脂肪組織，然后再搗碎；微生物材料在抽提前也需要將菌體發(fā)酵介質(zhì)分離。對(duì)于微生物材料而言，一般胞外酶不存在破碎細(xì)胞問題，而胞內(nèi)酶只能在破碎細(xì)胞后才能釋放出來。,破碎細(xì)胞的方法主要有以下幾種： 機(jī)械 (勻漿) 法 利用機(jī)械力的攪拌、剪切、研碎細(xì)胞。常用的有高速組織搗碎機(jī)，高壓勻漿泵、或直接用研缽研磨等。 超聲波法 超聲波是破碎細(xì)胞或細(xì)胞器的一種有效手段。其基本原理是利用超聲波的機(jī)械振動(dòng)而使細(xì)胞破碎。超聲處理的主要問題是超聲空穴局部過熱引起酶活性喪失，所以超聲振蕩處理的時(shí)間應(yīng)盡可能短，容器周圍以冰浴冷卻處理，盡量減小熱效應(yīng)引起的酶的失活。,酶消化法 利用溶菌酶、蛋白水解酶、糖苷酶對(duì)

39、細(xì)胞膜或細(xì)胞壁的酶解作用，使細(xì)胞崩解破碎。將革蘭氏陽性菌 (如枯草桿菌) 與溶菌酶一起溫育，就能得到易破碎的原生質(zhì)體，用EDTA與革蘭氏陰性菌 (如大腸桿菌) 一起溫育，也可制得相應(yīng)的原生質(zhì)體。 凍融法 生物組織經(jīng)冰凍后，細(xì)胞胞液結(jié)成冰晶，使細(xì)胞壁脹破。凍融法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，普通家用冰箱的冷凍室即可進(jìn)行凍融。,抽提 酶的提取是指在一定條件下，用適當(dāng)?shù)娜軇┨幚砗冈希姑赋浞秩芙獾饺軇┲械倪^程，也稱作酶的抽提。酶提取時(shí)首先應(yīng)根據(jù)酶的結(jié)構(gòu)和溶解性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)娜軇?。大多?shù)酶能溶解于水，可用水或稀酸、稀堿、稀鹽溶液提??；有些酶與脂質(zhì)結(jié)合或含較多的非極性基團(tuán)，則可用有機(jī)溶劑提取。,4.3.3.3 酶的

40、純化,抽提的酶液是否需要進(jìn)一步經(jīng)過純化，要視其應(yīng)用部門的要求。一般工業(yè)的酶，如紡織工業(yè)應(yīng)用淀粉酶脫膠處理，往往采用液體粗酶便可；皮革工業(yè)應(yīng)用的細(xì)菌蛋白酶也是如此。食品工業(yè)應(yīng)用的酶如果粗酶液已達(dá)到食品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，特別是衛(wèi)生指標(biāo)，也無需進(jìn)一步純化。然而，應(yīng)用于醫(yī)藥、化學(xué)試劑級(jí)的酶液必須進(jìn)一步純化。,親和層析法 利用生物體內(nèi)存在的特異性相互作用分子對(duì)而設(shè)計(jì)的層析方法 有機(jī)溶液沉淀法 加入有機(jī)溶劑于酶溶液中產(chǎn)生多種效應(yīng)，這些效應(yīng) 結(jié)合起來，使酶沉淀。 電泳 靠溶質(zhì)在電場(chǎng)移動(dòng)中移動(dòng)速度不同而分離的方法。,4.3.3.4 酶制劑的劑型,酶制劑通常有下列四種劑型：,液體酶制劑,固體粗酶制劑,食品級(jí)固體酶制劑

41、,純酶制劑,液體酶制劑 包括稀酶液和濃縮酶液。一般除去固體雜質(zhì)后，不再純化而直接制成，或加以濃縮而成，一般需要加穩(wěn)定劑。這種酶制劑不穩(wěn)定，且成分復(fù)雜，只用于某些工業(yè)生產(chǎn)。,固體粗酶制劑 發(fā)酵液經(jīng)殺菌后直接濃縮或噴霧干燥制成。有的加入淀粉等填充料，用于工業(yè)生產(chǎn)。有的經(jīng)初步純化后制成，如用于洗滌劑、藥物生產(chǎn)。用于加工或生產(chǎn)某種產(chǎn)品時(shí)，務(wù)須除去起干擾作用的雜酶，才不會(huì)影響質(zhì)量。固體酶制劑適于運(yùn)輸和短期保存，成本也不高。,食品級(jí)固體酶制劑 對(duì)純度要求不一定嚴(yán)格，但強(qiáng)調(diào)安全衛(wèi)生。要嚴(yán)格按照國(guó)家制定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，采用乙醇沉淀提取，然后制成顆粒狀或粉狀。,4.3.4 食品生產(chǎn)中重要的酶,4.3.4.1 蛋白酶

42、蛋白酶是一種重要的工業(yè)酶制劑，能催化蛋白質(zhì)和多肽水解。蛋白酶廣泛存在于動(dòng)物內(nèi)臟、植物莖葉、果實(shí)和微生物中。 蛋白酶是食品工業(yè)中最重要的一類酶。在干酪生產(chǎn)、肉類嫩化和植物蛋白質(zhì)改性中都大量使用蛋白酶。人體消化道中存在的胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶和氨肽酶使人體攝入的蛋白質(zhì)水解成小分子肽和氨基酸。,蛋白酶分類 來源： （1）植物：菠蘿、木瓜、無花果 （2）動(dòng)物：胃、胰蛋白酶、凝乳酶（胃） （3）微生物：1398枯草桿菌、放線菌蛋白酶 最適作用條件： （1）中性蛋白酶：pH68 1398枯草桿菌、3942棲土曲霉蛋白酶 （2）堿性蛋白酶：pH911 2709枯草桿菌蛋白酶 （3）酸性蛋白酶：pH1

43、3 胃蛋白酶 按其水解蛋白質(zhì)的方式不同分為內(nèi)肽酶和外肽酶。,4.3.4.2 溶菌酶,溶菌酶根據(jù)其作用的微生物不同分為兩大類：細(xì)菌細(xì)胞壁溶菌酶和真菌細(xì)胞壁溶菌酶。細(xì)菌細(xì)胞壁溶菌酶又分為兩種，一種作用于-1,4糖苷鍵的細(xì)胞壁溶菌酶，另一種是作用于肽鏈尾端和酰胺部分的細(xì)胞壁溶菌酶。真菌細(xì)胞壁溶菌酶包括酵母菌細(xì)胞壁溶菌酶和霉菌細(xì)胞壁溶菌酶。溶菌酶來源廣泛，可以從動(dòng)物、植物及微生物生物體中提取，其作用機(jī)制也不同。,雞蛋清溶菌酶 雞蛋清溶菌酶是目前研究和應(yīng)用最多的，在雞蛋清中約含有3.5%左右的酶，分子量為14000，其等電點(diǎn)在pH10.8左右，最適效應(yīng)溫度在50，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，pH在1.211.3之間改

44、變時(shí)對(duì)酶結(jié)構(gòu)影響很小，pH在47范圍內(nèi)100處理1min仍有近100%的活力；但在堿性環(huán)境條件下，酶穩(wěn)定性較差。 雞蛋清溶菌酶是由129個(gè)氨基酸殘基組成，維持其穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)有主要有4個(gè)二硫鍵、氫鍵及疏水鍵。,4.4 食品微生物,4.4.1 微生物的分類,微生物,非細(xì)胞生物,原核生物,真核生物,病毒（Virus),朊病毒,細(xì)菌,放線菌,藍(lán)細(xì)菌,支原體,立克次氏體,衣原體,真菌 (Fungi),顯微藻類（algae),酵母菌 霉菌,類病毒,4.4.2 微生物進(jìn)入食品的途徑,土壤 水 空氣 動(dòng)植物體表或體內(nèi) 人 其他途徑,4.4.3 食品工業(yè)中常見的微生物,4.4.3.1 酵母 1、酵母菌屬 例：啤

45、酒酵母 2、裂殖酵母屬 3、假絲酵母屬 例：熱帶假絲酵母 4、球擬酵母屬 5、紅酵母屬 6、擲孢酵母屬,釀酒酵母細(xì)胞結(jié)構(gòu),4.4.3.2 放線菌,對(duì)食品工業(yè)造成污染的放線菌很少，大多數(shù)的放線菌具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，用來生產(chǎn)抗生素類的藥物。例如鏈霉菌屬生產(chǎn)的土霉素、紅霉素和四環(huán)素等。,放線菌菌絲及孢子絲形態(tài),4.4.3.3 霉菌,霉菌具有較強(qiáng)的糖化和蛋白質(zhì)水解能力，常污染食品，引起霉變發(fā)質(zhì)。有些霉菌在食品中生長(zhǎng)可生產(chǎn)毒素，對(duì)人體危害很大。發(fā)酵工業(yè)中也有利用霉菌生產(chǎn)調(diào)味劑、有機(jī)酸等。包括：曲霉屬、紅曲霉屬、毛霉屬、根霉屬、青霉屬、地霉屬等。,4.4.3.4 細(xì)菌,醋酸桿菌屬 是制醋工業(yè)的生產(chǎn)菌株，可使酒、

46、果汁變質(zhì)。 氣單胞菌屬 可引起海產(chǎn)食品的腐敗變質(zhì)。 檸檬酸菌屬 通常存在于蔬菜或新鮮的肉類中引起變質(zhì)。 埃希氏菌屬 其中大腸桿菌是代表種，是食品和飲用水的糞便污染指標(biāo)菌之一。 梭狀芽孢桿菌屬 其中的肉毒梭菌能產(chǎn)生肉毒毒素，引起毒素型食物中毒。,4.4.4 食品制造中的微生物,酒類 酒類的釀造是在諸多微生物的參與下將淀粉原料進(jìn)行發(fā)酵的過程。酒的種類不同，其作用的微生物組成、數(shù)量及釀造工藝各異，從而造就了釀造酒風(fēng)味各異。釀酒過程主要包括： 淀粉糖化 乙醇發(fā)酵 有機(jī)酸的形成 芳香物質(zhì)的形成,醬油 釀造醬油（ fermented soy sauce）：是指以大豆和（或）脫脂大豆（豆粕或豆餅）、小麥和（

47、或）麩皮為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵制成的具有特殊色、香、味的液體調(diào)味品。 按發(fā)酵工藝不同分為兩大類，即高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油和低鹽固態(tài)發(fā)酵醬油。高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油是以大豆和（或）脫脂大豆（豆粕或豆餅）、小麥和（或）小麥粉為原料，經(jīng)蒸煮、曲霉菌制曲后與鹽水混合成稀醪，再經(jīng)微生物發(fā)酵制成的醬油。低鹽固態(tài)發(fā)酵醬油是以大豆及麥麩為原料，經(jīng)蒸煮、曲霉菌制曲后與鹽水混合成固態(tài)醬醅，再經(jīng)微生物發(fā)酵制成的醬油。,釀造醬油多為開放式制曲和釀制，所以在釀制過程中，除接入人工培養(yǎng)的純菌外，尚雜有其它多種微生物。人工培養(yǎng)的純菌主要是水解蛋白質(zhì)能力強(qiáng)的米曲霉。,米曲霉,腐乳,菌種：主要是毛霉屬中的總狀毛霉（M. racemosus）

48、、腐乳毛霉（M.sufu）以及根霉屬中的米根霉、華根霉等。,是以豆腐為原料，經(jīng)微生物酶解而成的特殊發(fā)酵食品。豆腐乳由于各地生產(chǎn)工藝、形狀、大小、配料等不同，故品種較多，風(fēng)味各異。,菌在豆腐塊上生長(zhǎng)時(shí)能分泌多種酶，使豆腐坯中的蛋白質(zhì)分解成氨基酸。淀粉糖化發(fā)酵成醇、酸、酯等。,腐乳毛霉,發(fā)酵乳制品 鮮乳經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用，即可成為具有特殊風(fēng)味的食品，這些食品統(tǒng)稱為發(fā)酵乳制品。 其種類多樣，按作用的主要微生物及其主要代謝產(chǎn)物，可分為三種類型，即酵母菌乳酸發(fā)酵乳制品，如酸乳酒、馬奶酒等；細(xì)菌乳酸發(fā)酵乳制品，如酸乳、酸奶油、奶酪、嗜酸菌乳（含嗜酸乳桿菌）、ABT乳（含嗜酸乳桿菌、兩歧雙歧桿菌和嗜熱鏈球

49、菌）、BRA乳（含嬰兒雙歧桿菌、羅伊氏乳桿菌和嗜酸乳桿菌）等；霉菌乳酸發(fā)酵乳制品，如干酪等。但我國(guó)常見的發(fā)酵乳制品主要是酸乳、酸奶油和奶酪。,嗜熱鏈球菌 (Streptococcus thermophilus）,保加利亞乳桿菌 (Lactobacillus bulgaricus）,嗜酸乳桿菌 (Lactobacillus acidophilus）,4.4.5 食品的腐敗變質(zhì)與微生物,微生物引起食品的腐敗變質(zhì)是指在一定環(huán)境下，由微生物作用而引起食品的化學(xué)組分和感官性狀發(fā)生變化，使食品降低或失去營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和食用價(jià)值的過程。,食品從原料生產(chǎn)加工到成品出廠銷售都要受到不同來源微生物的污染，微生物在食品上

50、生長(zhǎng)繁殖從而引起食品的腐敗變質(zhì)。,4.4.5.1 果蔬的腐敗變質(zhì),果蔬的表皮和表皮外覆蓋著一層蠟質(zhì)物質(zhì)，可以防止微生物的入侵。但當(dāng)果蔬表皮組織受到機(jī)械損傷，微生物會(huì)由此入侵并進(jìn)行繁殖，從而導(dǎo)致果蔬的腐爛變質(zhì)。,高水分含量是果蔬容易引起微生物變質(zhì)的一個(gè)重要 因素，引起水果變質(zhì)的微生物主要是酵母菌、霉菌，而引起蔬菜變質(zhì)的微生物是霉菌、酵母菌和少數(shù)細(xì)菌。,由于微生物的繁殖，果蔬外觀就表現(xiàn)出深色的斑點(diǎn)，組織變得松軟，發(fā)綿和變形，并逐漸變成漿液狀甚至是水液狀，產(chǎn)生了酸味、芳香味和酒味。,4.4.5.2 糧食制品的變質(zhì),糧食制品包括面粉、面條、糕點(diǎn)和一些方便食品。面粉的貯藏水分過高時(shí)，容易造成微生物的生長(zhǎng)

51、繁殖。引起其變質(zhì)的微生物主要是霉菌、酵母和細(xì)菌。面粉變質(zhì)后產(chǎn)生有機(jī)酸發(fā)酵和乙醇發(fā)酵，形成酸敗。糕點(diǎn)食品因?yàn)楹枯^高，糖和油脂含量較多，容易發(fā)生霉變和酸敗。引起糕點(diǎn)變質(zhì)的微生物主要是細(xì)菌和霉菌。如沙門氏菌、大腸桿菌、黃曲霉、毛霉等。糕點(diǎn)變質(zhì)的主要原因是生產(chǎn)原料不符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，制作過程中滅菌不徹底和糕點(diǎn)包裝貯藏不當(dāng)造成的。,4.4.5.3 魚類的腐敗變質(zhì),存在于魚類中的微生物主要由假單胞菌屬、無色桿菌屬、黃桿菌屬、不動(dòng)桿菌素和弧菌屬。淡水中的魚還有產(chǎn)堿桿菌、氣單胞桿菌和短桿菌屬。,一般情況下，魚類比肉類更容易腐敗，因?yàn)轸~類捕獲后不是立即清洗，是帶著更容易腐敗的內(nèi)臟和鰓一道運(yùn)輸。其次魚本身含水量高

52、，組織脆軟，細(xì)菌容易從受傷部位侵入，而魚體表面的黏液又是細(xì)菌良好的培養(yǎng)基，因而造成了魚類死亡后很快發(fā)生了腐敗變質(zhì),4.4.5.4 罐藏食品的腐敗變質(zhì),一般來說，罐藏食品可保存較長(zhǎng)時(shí)間而不發(fā)生腐敗變質(zhì)，但是由于殺菌不徹底或密封不良，也會(huì)遭受微生物的污染而造成罐藏食品的變質(zhì)。 酵母菌 引起罐藏食品變質(zhì)的酵母菌主要是球擬酵母屬、假絲酵母屬和啤酒酵母屬。由于罐頭食品加熱殺菌不充分，或罐頭密封不良而導(dǎo)致了酵母菌殘留于罐內(nèi)，罐藏食品因酵母引起的變質(zhì)多發(fā)生在酸性或高酸性食品，如水果、蔬菜、果醬以及甜煉乳等。酵母菌為兼性厭氧菌，發(fā)酵產(chǎn)生二氧化碳而造成腐敗脹罐。,4.4.5.5 食品變質(zhì)帶來的危害,微生物污染食

53、品不僅導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)，品質(zhì)變差，而且常常引起食源性疾病。食源性疾病是指通過攝食進(jìn)入人體內(nèi)的各種致病因子引起的，通常具有感染性質(zhì)或中毒性質(zhì)的一類疾病的總稱。 食源性疾病發(fā)病特點(diǎn)： 食源性疾病的發(fā)生與攝取某種食物有關(guān)； 發(fā)病潛伏期短，來勢(shì)急劇，呈暴發(fā)性； 所有中毒病人的臨床表現(xiàn)基本相似； 一般無人與人之間的直接傳染。由微生物引起的食源性疾病的病原體主要是細(xì)菌、真菌和病毒。,細(xì)菌引起的食源性疾病,細(xì)菌引起的食源性疾病習(xí)慣稱為細(xì)菌性食物中毒（bacterial food poisoning），是指由于進(jìn)食被細(xì)菌或其細(xì)菌毒素所污染的食物而引起的急性中毒性疾病。其中前者亦稱感染性食物中毒，病原體很多，食品中常見的有沙門氏菌、致病性大腸桿菌、李斯特氏菌、耶爾森氏菌、空腸彎曲菌、志賀氏菌、副溶血性弧菌等；后者則稱毒素性食物中毒，主要由進(jìn)食含有葡萄球菌、肉毒梭菌、產(chǎn)氣莢膜梭狀桿菌和蠟狀芽孢桿菌等細(xì)菌毒素的食物所致。,真菌引起的食源性疾病,真菌引起的食源性疾病常常稱為真菌性食物中毒（fungi food poi