【正文】 食品貯運保鮮學 主講教師：任紅濤 教學目標 ? 了解食品低溫保藏原理； ? 掌握冷藏、凍藏技術的在食品行業(yè)中的應用； ? 掌握速凍調理食品生產工藝。 ? 重點內容： ? 食品低溫保藏原理；冷藏及凍藏技術在食品在如何應用。 第一節(jié) 概述（基礎知識） ? 一、低溫保鮮概述 ? 食品冷凍保藏就是利用低溫保藏食品的過程，即降低食品溫度，并維持低溫水平或冷凍狀態(tài)，以便阻止或延緩它們的腐敗變質，從而達到遠途運輸和短期或長期的貯藏目的。 ? 利用低溫保藏食品是人類在實踐中所取得的成就。炎熱季節(jié)里，人們不僅懂得了可以利用山洞、地窖及井水和泉水降溫，還學會了用天然降溫的方法延緩食品的腐敗變質。這種方法在那些沒有人工制冷的地區(qū)至今仍在使用。 ? 1875年人工制冷的出現(xiàn)，才為大量易腐食品較長期的貯藏、運輸創(chuàng)造了良好條件。于是冷藏庫、冷藏車和冷藏船相繼出現(xiàn)，并成為貯運食物原料和易腐食品的重要手段，從而起到了調劑市場、平衡供銷、合理安排生產、調整加工季節(jié)，并對食品質量起到了保證作用。 ? 魚、肉、禽一類凍制品的出現(xiàn)可追溯到 19世紀下半期。凍魚最初是天然凍結而成，常在冬天冰凍的河面上進行，即使現(xiàn)在，仍然使用。不過，目前基本上都改用人工制冷法。 ? 凍制或速凍蔬菜始銷于 1930年，這是克 伯宰（ Birdseye， Clarence）在特雷勒博士（ Tressler， .）等人協(xié)助下從 1923年開始研究后所取得的成果。最初曾因條件未成熟而受挫，直至 1945年凍制濃縮橙汁出現(xiàn)才獲得成功。 ? 中國冷凍食品的起步較晚，最初只是在一些沿海大城市加工少量產品出口。 1973年以后，北京、上海、青島等地陸續(xù)從日本引進螺旋式速凍裝置，進入 20世紀 80年代后，隨著我國引進速凍設備 (如從瑞典引進的液態(tài)化速凍裝置等 )的不斷增多和國產速凍設備的研制成功，國內速凍食品的品種和產量開始較大幅度地增加。 ? 進入 20世紀 90年代，國內冷凍食品工業(yè)迅速發(fā)展， 1995年我國冷凍食品的總產量約 240萬噸，如果按當時年增長率 20%25%計算，估計目前我國冷凍食品的總產量已達 800l000萬噸。國內冷凍食品發(fā)展較快的有上海、北京、天津等大城市和沿海開放城市。近年來，國內冷凍食品中發(fā)展較快的產品是速凍蔬菜和冷凍調理食品。 表 3— 6 部分國家和地區(qū)冷凍方便食品年人均消費量 單位 :公斤 美國 58 歐盟 日本 臺灣 15 圖 3— 9 世界冷凍食品產品品種結構圖 %%%非油炸類 油炸類 其它? 在特大城市和大城市里，冷凍餡類主食、點心，冷凍調理食品已進入尋常百姓家，成為一口三餐的組成部分。國家統(tǒng)計局經濟景氣監(jiān)測中心1998年中國城市食品消費形態(tài)調查結果表明， 54％的家庭食用速凍主食，最受歡迎的是速凍餃子，選擇率 80％，其他依次為湯圓 57％、包子 33％、餛飩 28％、饅頭／花卷 25％、燒麥 14％和粽子 11％。目前，冷凍食品市場上的主要品種還是米面餡類、點心和水產品、畜禽肉加工產品。 圖 6— 7 2022年速凍食品市場主要品牌市場綜合占有率圖 二 .食品防腐的基本原理 ? 1．食品腐敗變質的過程與原因 ? ? 微生物的作用 ,如金黃色葡萄球菌、變形桿菌等細菌的作用。對于食品的腐敗，微生物的活動是重要的，是微生物利用食品本身的營養(yǎng)成分，在適宜條件下生長繁殖，進行代謝作用的結果。最終使食品的化學性質或物理性質發(fā)生改變，失去原有的或應有的營養(yǎng)價值、組織狀態(tài)以及色、香、味、形。 ? 引起食品腐敗的微生物有細菌、酵母和霉菌，其中以細菌引起的變質最為顯著。 食品變?yōu)榕囵B(yǎng)基 吸收營養(yǎng)物質，并分泌各種酶類，將大分物質分解為小分子物質 硫化氫氨胺氨基酸微生物蛋白質食品 ?????? ??甘油醛脂肪酸微生物脂肪食品 ????? ??氣體醇酸微生物碳水化合物食品 ????? ??? 微生物對食品的腐敗不僅局限于降解作用，許多食物的腐敗，是由于微生物代謝活動中的合成產物引起的，有些微生物能合成色素，引起食物變色；有些微生物具有合成多糖的能力，從而使食品內部或表面產生粘液。 食品種類 標準貯藏條件下腐敗的優(yōu)勢菌 奶與奶制品 鏈球菌屬、乳桿菌屬、微桿菌屬、 G桿菌、芽孢桿菌屬 禽肉 G桿菌、微桿菌屬 香腸、火腿 鏈球菌屬、乳桿菌屬、微桿菌屬 魚蝦 G桿菌、微桿菌屬 貝 G桿菌、微桿菌屬 蔬菜 G桿菌、乳桿菌屬、芽孢桿菌屬 面包 芽孢桿菌屬 鮮肉 G桿菌、微桿菌屬 ? 食物中的各種酶類。特別是有生命的植物性食品與蛋類，具有新陳代謝活動，呼吸作用使其能夠產生呼吸熱，食品溫度上升，增加腐敗的幾率。進行生化反應的速度隨著食品的種類不同，特別是海水魚在適宜的溫度條件下，進行的速度就快。 ? 魚類因本身的組織酶的作用，在相當短的時間內，經過一系列的中間變化，使蛋白質水解為氨基酸和其他的含氮化合物及非含氮化合物，脂肪分解生成游離的脂肪酸，糖原酵解為乳酸。 ? 濕度就是食品中的水分含量，不過這里是指食品中自由水的含量，即水分活性 (Aw)。從表中不難看出，細菌生長要求 Aw較高，霉菌 Aw較低，大多數(shù)新鮮烹飪原料 Aw值較高 ()在標準貯存條件下較易腐敗，一般認為 Aw值在 。 ? 每種微生物都具有一個適合其生長的最適溫度，而且微生物對低溫的反應較差，許多食品腐敗微生物，甚至病原微生物都具有在低于 6℃ 的溫度下生長的能力，在冷凍狀況下，微生物的活動處于停止狀態(tài)，但并不意味著被殺死。 ? 了解了食物腐敗的原理 ,就可采用相應的對策來防止食物的腐敗變質。按照食品貯藏的基本原理可分兩大類 :一是全部或部分殺滅微生物和破壞酶活性的貯藏方法 ,如加熱法、輻射法、紫外線照射法及化學殺菌劑法。二是抑制微生物發(fā)育、酶活性和非酶化學變化的貯藏技術 ,有低溫法、干燥法、酸漬法、糖漬法等。針對食品腐敗原理主要有以下幾種防腐措施：低溫、高溫、低水分、糖鹽漬、酸漬、煙薰、化學防腐劑。 三 .食品冷凍冷藏的生物化學基礎 ? 食品的營養(yǎng)成分可分為有機物質和無機物質。無機物質直接來自于自然界中的水和鹽等物質，而有機物質主要來自于一兩個方面：一個是植物，另一個是動物。 ? 植物性食品主要包括各種谷物、果品和蔬菜；動物性食品主要指家畜肉、禽肉、魚類、蛋類和乳品等。植物性食品在冷藏過程中是有生命的活的物體，靠自身的物質消耗來維持生命的代謝活動，可繼續(xù)完成成熟、衰老、死亡等過程。 ? 動物性食品除鮮蛋為有生命食品外，其他均為無生命食品。無論是有生命食品還是無生命食品，食品自身均進行著一系列的生物化學反應，同時微生物也不斷地對其進行侵染，使食品最終腐爛變質。 ? (plant cell) ? 植物細胞是由細胞壁 (cell wall)、細胞膜(cell membrane)、細胞溶液 (cytosol)、細胞核 (nucleus)、液泡 (vacuoles)、質體(plastid)等構成。其中細胞壁、液泡和質體是植物細胞特有的組成部分，是植物細胞與動物細胞的主要區(qū)別之一。 (Muscle fibre) ? 在形態(tài)上，畜禽肉主要由肌肉組織、脂肪組織、結締組織和骨骼組織等組成，其所占比例分別約為：肌肉組織 50%60%、脂肪組織 20%30%、骨骼組織 13%20% 、結締組織 7%11%。此外，還有比例較少的神經組織和淋巴及血管等。肌肉組織是肉的主要組成部分，可分為橫紋肌、平滑肌和心肌三種。其中橫紋肌是肉的主體，也是加工的主要對象。 ? 肌纖維細胞內有許多微細的肌原纖維 (myofibril)、細胞核、線粒體(mitochondria)和汁液等物質，外面被一層富有彈性的肌纖維膜(sarcolemma)所包裹。 ? 許多肌纖維細胞集合起來形成肌束，肌束的周圍被結締組織的膜所包圍。肌束再集合而形成肌肉，肌肉再被外面的結締組織所包裹，而血管、淋巴和神經組織就分布于這些結締組織中。 ? 平滑肌是構成血管壁和胃腸壁的物質，心肌是構成心臟的物質。它們在肌肉組織中所占的比例很小，但都是由肌纖維細胞構成的。這些肌纖維與橫紋肌的肌纖維比較，僅在細胞和細胞核的形狀方面略有不同。 四 .食品材料的主要化學成分 ? (Proteins) ? 蛋白質是構成一切生命體的重要物質，也是食品冷凍冷藏加工中保存的主要對象。構成蛋白質的基本元素是：碳、氫、氮、氧、硫、磷等物質，有些蛋白質還含有鐵、銅、鋅等元素。 ? 在酸、堿、酶等物質作用下蛋白質可發(fā)生下列水解反應，最終將大分子的蛋白質水解為較小分子的氨基酸： ? 蛋白質 → 多肽 (polypeptide)→ 二肽 (dipeptide) → 氨基酸 ? 蛋白質可分為單純蛋白質（ simple proteins）和結合蛋白質（ eoniugated proteins）。單純蛋白質水解時只能產生氨基酸；而結合蛋白質水解時除產生氨基酸外，還有其他化合物，如糖、磷酸、金屬有機化合物、核酸等。單純蛋白質包括清蛋白（ albumins）、球蛋白（ globulins）、谷蛋白（ glutelins）、醇溶谷蛋白（ prolamines）、組蛋白（ histones）、精蛋白（ spermatines）、硬蛋白（ seleroproteins）等；結合蛋白質包括核蛋白（ nueleoproteins）、磷蛋白（ phosphoproteins）、脂蛋白（ lipoproteins）、糖蛋白（ glyeo－ proteins）、色蛋白（ ehromoproteins）等。 ? 動物肌肉中的蛋白質主要是肌球蛋白（ myosin）和肌動蛋白（ a ctin）。動物皮、骨、結締組織中的蛋白質主要是膠元（ conagen）。它也是一種蛋白質，主要由脯氨酸、經脯氨酸、甘氨酸等組成，膠元受熱分解后產生明膠。動物乳中的蛋白質主要是酪蛋白（ casein）、乳球蛋白（ lactoglobuhns）和脂肪球膜蛋白等組成。 ? 在谷類、豆類等植物性食品中，面粉含有的蛋白質主要是構成面筋的醇溶谷蛋白和谷蛋白以及可溶性的清蛋白和球蛋白等。豆類等油料作物中的蛋白質主要是球蛋白，如大豆球蛋白、豌豆球蛋白等。 蛋白質的主要性質 : ? （ 1）兩性電解質（ amphoteric electrolyte） ? 蛋白質既能和酸作用，又能和堿作用。當溶液在某一特定的 pH值時，蛋白質所帶的正電荷與負電荷恰好相等，蛋白質不顯電性，這時溶液的 pH值稱為該蛋白質的等電點（ IEP）。蛋白質處于等電點時，將失去膠體的穩(wěn)定性而發(fā)生沉淀現(xiàn)象。 ? （ 2）蛋白質的膠凝性質（ gening property） ? 蛋白質的直徑約為 110Onm，其顆粒尺寸在膠體粒子范圍內，是親水化合物。在水溶液中，由于其表面帶有很多極性基團，被具有極性的水分子所包圍，使蛋白質顆粒分散在水溶液中呈溶膠狀態(tài)。包圍蛋白質顆粒的水分子是從有序排列到無序排列逐漸變化的，越靠近蛋白質顆粒的水分子，與其結合力越強，其溶解度、蒸汽壓、冰點等均．顯著下降，而粘度卻顯著上升。 ? 蛋白質在食品中的另一種存在狀態(tài)是凝膠態(tài)，它與蛋白質溶液的溫度有關。當溫度下降時，可由溶膠態(tài)轉變?yōu)槟z態(tài)。溶膠態(tài)可看作是蛋白質顆粒分散在水中的分散體系；而凝膠態(tài)則可看作是水分散在蛋白質中的一種膠體狀態(tài)。 ? （ 3）蛋白質的熱變性（ heat denaturation） ? 當?shù)鞍踪|受不同溫度（加熱或冷凍）和其他因素作用時，蛋白質的構象可發(fā)生變化，使其物理和生物化學性質也隨之變化，這種蛋白質稱為變性蛋白質。變性蛋白質在溶液中溶解度下降，同時也失去了其生理活性功能。在日常生活中，蛋清受熱凝固、毛發(fā)受熱卷曲、肉類解凍后汁液流失等都是蛋白質變性的表現(xiàn)。 （ fats） ? 脂肪在食品中的作用主要是提供熱量， 1g脂肪的發(fā)熱量平均可達 38kJ，約為同等重量的糖和蛋白質發(fā)熱量的 ，是食品中熱量最高的營養(yǎng)素。脂肪主要由甘油和脂肪酸組成，其中也常有少量的色素、脂溶性維生素和抗氧化物質。 ? 脂肪的性質與脂肪酸關系很大，脂肪酸可分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸。脂肪中含有的飽和脂肪酸成分越多，其流動性越差。習慣上稱常溫下呈固態(tài)的脂肪為脂，如多數(shù)動物性脂肪。反之則稱為油，如豆油、花生油、芝麻、油、菜油等各種植物油。 ? 在天然脂肪中，脂肪酸多以偶數(shù)碳原子直鏈形式存在。其中鏈越長，沸點就越高，熔點也有不規(guī)則的增高；雙鍵越多，不飽和程度越高，氧化也越快。陸上動、植物脂肪中以 C18脂肪酸居多， C16脂肪酸次之；水產動物脂肪中以C20和 C22脂肪酸居多；兩棲類、爬行類、鳥類及嚙齒類脂肪中的脂肪酸組成介于水產動物和陸生高等動物之間。 ? 在高等陸生動物脂肪中，脂肪酸主要是軟脂酸、油酸和少量的硬脂酸。哺乳動物乳汁中除軟脂酸和