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食品防腐技术
食品防腐技术综述
食品的腐败变质主要是由于食品中的酶以及微生物的作用,使食品中的营养物质分解或氧化而引起的。
因此,食品腐败变质的控制就是要针对引起腐败变质的各种因素,采取不同的方法或方法组合,杀死腐败微生物或抑制其在食品中的生长繁殖,从而达到延长食品货架期的目的。
1 食品的防腐保藏
食品保藏是从生产到消费过程的重要环节,如果保藏不当就会腐败变质,造成重大的经济损失,还会危及消费者的健康和生命安全。
另外也是调节不同地区、不同季节以及各种环境条件下都能吃到营养可口的食物的重要手段和措施。
食品保藏的原理就是围绕着防止微生物污染、杀灭或抑制微生物生长繁殖以及延缓食品自身组织酶的分解作用,采用物理学、化学和生物学方法,使食品在尽可能长的时间内保持其原有的营养价值、色、香、味及良好的感官性状。
防止微生物的污染,就需要对食品进行必要的包装,使食品与外界环境隔绝,并在贮藏中始终保持其完整和密封性。
因此食品的保藏与食品的包装也是紧密联系的。
1.1食品防腐保藏技术
⑴ 食品的低温保藏
食品在低温下,本身酶活性及化学反应得到延缓,食品中残存微生物生长繁殖速度大大降低或完全被抑制,因此食品的低温保藏可以防止或减缓食品的变质,在一定的期限内,可较好地保持食品的品质。
目前在食品制造、贮藏和运输系统中,都普遍采用人工制冷的方式来保持食品的质量。
使食品原料或制品从生产到消费的全过程中,始终保持低温,这种保持低温的方式或工具称为冷链。
其中包括制冷系统、冷却或冷冻系统、冷库、冷藏车船以及冷冻销售系统等。
另外,冷却和冷冻不仅可以延长食品货架期,也和某些食品的制造过程结合起来,达到改变食品性能和功能的目的。
例如,冷饮、冰淇淋制品、冻结浓缩、冻结干燥、冻结粉碎等,都已普遍得到应用。
近年来,在我国方便食品体系中,冷冻方便食品也日渐普及。
低温保藏一般可分为冷藏和冷冻两种方式。
前者无冻结过程,新鲜果蔬类和短期贮藏的食品常用此法。
后者要将保藏物降温到冰点以下,使水部分或全部呈冻结状态,动物性食品常用此法。
① 食品的冷藏
一般的冷藏是指在不冻结状态下的低温贮藏。
病原菌和腐败菌大多为中温菌,其最适生长温度为20℃~40℃,在10℃以下大多数微生物便难于生长繁殖;-10℃以下仅有少数嗜冷性微生物还能活动;-18℃以下几乎所有的微生物不再发育。
因此,低温保藏只有在-18℃以下才是较为安全的。
低温下食品内原有的酶的活性大大降低,大多数酶的适宜活动温度为30℃~40℃,温度维持在10℃以下,酶的活性将受到很大程度的抑制,因此冷藏可延缓食品的变质。
冷藏的温度一般设定在-1℃~10℃范围内,冷藏也只能是食品贮藏的短期行为(一般为数天或数周)。
另外,在最低生长温度时,微生物生长非常缓慢,但它们仍在进行生命活动。
如霉菌中的侧孢霉属(Sportrichum)、枝孢属(Cladosporium)在-6.7℃还能生长;青霉属和丛梗孢霉属的最低生长温度为4℃;细菌中假单孢菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属、微球菌属等在-4℃~7.5℃下生长;酵母菌中,一种红色酵母在–34℃冰冻温度时仍能缓慢发育。
对于动物性食品,冷藏温度越低越好,但对新鲜的蔬菜水果来讲,如温度过低,则将引起果蔬的生理机能障碍而受到冷害(冻伤)。
因此应按其特性采用适当的低温,并且还应结合环境的湿度和空气成分进行调节(见后面的--食品的气调保藏法)。
水果、蔬菜收获后,仍保持着呼吸作用等生命活动,不断地产生热量,并伴随着水分的蒸发散失,从而引起新鲜度的降低,因此在不致造成细胞冷害的范围内,也应尽可能降低其贮藏温度。
湿度高虽可抑制水分的散失,但高湿度也容易引起微生物的繁殖,故湿度一般保持在85%-95%为宜。
还应说明的是食品的具体的贮存期限,还与食品的卫生状况、果蔬的种类、受损程度以及保存的温度、湿度、气体成分等因素有关,不可一概而论。
表9-5列举了部分食品的低温贮藏条件和贮存期限。
② 食品的冷冻保藏
食品在冰点以上时,只能做较短期的保藏,较长期保藏需在-18℃以下冷冻贮藏。
当食品中的微生物处于冰冻时,细胞内游离水形成冰晶体,失去了可利用的水分,水分活性Aw值降低,渗透压提高,细胞内细胞质因浓缩而增大粘性,引起pH值和胶体状态的改变,从而使微生物的活动受到抑制,甚至死亡;微生物细胞内的水结为冰晶,冰晶体对细胞也有机械性损伤作用,也直接导致部分微生物的裂解死亡。
食品在冻结过程中,不仅损伤微生物细胞,鲜肉类、果蔬等生鲜食品的细胞也同样受到损伤,致使其品质下降。
食品冻结后,其质量是否优良,受冻结时生成冰晶的形状、大小与分布状态的影响很大。
如肉类在缓慢冻结中,冰晶先在溶液浓度较低的肌细胞外生成,结晶核数量少,冰晶生长大,损伤细胞膜,使细胞破裂,解冻时细胞质液外流而形成渗出液,导致肉类营养、水分和鲜味流失,口感降低。
同时肌细胞的水分透过细胞膜形成冰晶,肌细胞脱水萎缩,解冻时细胞不可能完全恢复原状。
果蔬等植物食品因含水分较高,结冰率更大,更易受物理损伤而使风味受到损失。
冻结时冰晶的大小与通过最大冰晶生成带的时间有关。
肉、鱼等食品通常在-1℃至-5℃的温度范围为其最大冰晶生成带。
冻结速度越快,形成的晶核多,冰晶越小,且均匀分布于细胞内,不致损伤细胞组织,解冻后复原情况也较好。
因此快速冻结有利于保持食品(尤其是生鲜食品)的品质。
所谓快速冻结即速冻,不同的书籍中其说法不一,并无严格的定义。
通常指的是食品在30分钟内冻结到所设定的温度(-20℃);或以30分钟左右通过最大冰晶生成带(-5℃~-1℃)为准。
如以生成冰晶的大小为准,生成的冰晶大小在70um以下者称为速冻。
不过因食品种类不同,受冰晶的影响也不同,故很难有统一的标准。
肉的冻结速度是指在单位时间内,肉体由表面伸展向内部的冻结速度(即结冰层厚度,以厘米表示)。
一般可分为:
冻结速度为0.1~1cm/hr,称为缓慢冻结;冻结速度为1~5 cm/hr,称为中速冻结;冻结速度为5~20cm/hr,称为快速冻结。
实践证明对中度厚度的半片猪肉在20小时内由0℃~4℃冻结到-18℃,冻结质量是好的。
对大多数食品来说,冻结速度在2~5 cm/hr即可避免质量的下降。
肉类中的蛋白质在冻结时会引起酶活性、溶解性、粘度、凝胶形成力、起泡性等一系列变化。
一般来说,冻结速度越慢,冻结的最终温度越低,蛋白质变性的程度也越大。
防止动物性蛋白质的冻结变性,对于食品的价值及原料品质的保持有重要的意义,
低温对果蔬中的脂氧合酶和儿茶酚氧化酶等氧化还原活性较难抑制,这也是绿色果蔬褐变的主要原因。
解冻后,冷冻对组织的损伤使氧化还原酶活性提高,更易发生褐变现象。
因此若对水果、蔬菜冷冻,在冻结处理前往往要先行杀酶。
通常用热水或蒸汽作短时间的热烫处理,即可使酶失活。
表列举了部分食品的低温冻藏条件和贮存期限。
各种食品的冻藏条件及贮存期限
品 名 结冰温度 ℃ 冻藏温度 ℃ 相对湿度 % 保藏期限
奶 油 -2.2 -23~-29 80~85 1 年
加糖奶酪 — -26 — 数 月
冰 淇 淋 — -26 — 数 月
脱 脂 乳 — -26 — 短 期
冻结鸡蛋 -0.45~-0.6 -18~-23 90~95 1年以上
冻 结 鱼 -1.0 -18~-23 90~95 8~10月
猪 油 — -18 90~95 12~14月
冻结牛肉 -1.7 -18~-23 90~95 9~18月
冻结猪肉 -1.7 -18~-23 90~95 4~12月
冻结羊肉 -1.7 -18~-23 90~95 8~10月
冻结兔肉 — -18~-23 — 6月以内
冻结果实 — -18~-23 — 6~12月
冻结蔬菜 — -18~-23 — 2~6 月
三 明 治 — -15~-18 95~100 5~6 月
③ 解冻
解冻是冻结的逆过程。
通常是冻品表面先升温解冻,并与冻品中心保持一定的温度梯度。
由于各种原因,解冻后的食品并不一定能恢复到冻结前的状态。
冻结食品解冻时,冰晶升温而溶解,食品物料因冰晶溶解而软化,微生物和酶开始活跃。
因此解冻过程的设计要尽可能避免因解冻而可能遭受损失。
对不同的食品,应采取不同的解冻方式。
通常是在流动的冷空气、水、盐水、水冰混合物等作为解冻媒体进行解冻,温度控制在0℃~10℃为好,可防止食品在过高温度下造成微生物和酶的活动,防止水分的蒸发。
对于即食食品的解冻,可以用高温快速加热。
用微波解冻是较好的解冻方法,能量在冻品内外同时发生,解冻时间短,渗出液少,可以保持解冻品的优良品质。
冻结状态良好的肉类,在缓慢解冻时,融解的水分再度被肉质所吸收,滴落液较少,肉质可基本恢复至原来的状态。
对于冻结状态较差的肉类,在解冻时产生的滴落液较多,肉的重量损失较多,肉中部分可溶性物质也随之损失,肉的质量降低。
⑵ 食品的气调保藏 (CA Controlled atmosphere storing)
气调保藏是指用阻气性材料将食品密封于一个改变了气体的环境中,从而抑制腐败微生物的生长繁殖及生化活性,达到延长食品货架期的目的。
① 气调保藏的原理
果蔬的变质主要是由于果蔬的呼吸和蒸发、微生物生长、食品成分的氧化或褐变等作用,而这些作用与食品贮藏的环境气体有密切的关系,如氧气、二氧化碳、氮气、水分和温度等。
如果能控制食品贮藏环境气体的组成,如增加环境气体中CO2 、N2比例,降低O2比例,控制食品变质的因素,可达到延长食品保鲜或保藏期的目的。
气调保藏可以降低果蔬的呼吸强度;降低果蔬对乙烯作用的敏感性;延长叶绿素的寿命;减慢果胶的变化;减轻果蔬组织在冷害温度下积累乙醛、醇等有毒物质,从而减轻冷害;抑制食品微生物的活动;防止虫害;抑制或延缓其它不良变化。
因此,气调保藏特别适合于鲜肉、果蔬的保鲜,另外还可用于谷物、鸡蛋、肉类、鱼产品等的保鲜或保藏。
一般来说,果蔬在贮藏中希望尽可能降低气体成分中的氧气分压,但是如果氧气浓度降得过低,体内有机物就不能形成好气性分解,从而会引起有害于品质的厌氧性发酵。
所以,当降低氧气的浓度时,应以不致造成厌氧性呼吸障碍为度。
提高环境中二氧化碳的浓度可降低果蔬成熟反应(蛋白质、色素的合成)的速度,抑制微生物和某些酶(如琥珀酸脱酶、细胞色素氧化酶)的活动,抑制叶绿素的分解,改变各种糖的比例,从而良好地保持新鲜蔬菜和水果的品质。
但若二氧化碳浓度过高,将造成正常呼吸的生理障碍,反而缩短贮藏时间。
各种蔬菜水果的最适二氧化碳浓度均有所差别,一般水果为2%-3%,蔬菜为2.5%~5.5%,同时也都受到氧气浓度和环境温度的影响。
氧浓度过低或二氧化碳浓度过高都可能会引起果蔬的异常代谢,从而使组织受到伤害。
表9-6列出了各种蔬菜、水果气调贮藏的工艺条件。
② 气调保藏的方法
根据气体调节原理可将气调贮藏分为MA(Modified atmosphere)和CA(Controlled atmosphere)两种。
前者指用改良的气体建立气调系统,在以后贮藏期间不再调整;后者指在贮藏期间,气体的浓度一直控制在某一恒定的值或范围内,这种方法效果更为确切。
要想控制食品的贮藏气体环境,则必须将食品封闭在一定的容器或包装内。
如气调库、气调车、气调垛、气调袋(即CAP,或MAP)、涂膜保鲜、真空包装和充气包装等。
各种蔬菜、水果气调贮藏的工艺条件
品 名 气 体 成 分 温度 ℃ 品 名 气 体 成 分 温度 ℃
氧 % 二氧化碳 % 氧 % 二氧化碳 %
苹 果 3 2~8 0~8 桔 3~5 2~4 6.5
洋 葱 2~3 0~2 12~14 番 茄 3~10 5~10 9.0
香 蕉 5~10 5~10 0 黄 瓜 3~16 5 13
草 莓 3~5 5~10 0 莴 苣 3~5 2~3 0~1
桃 子 2 4~5 0 蘑 菇 3~5 3~10 0~1
葡 萄
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