【正文】 食品貯運(yùn)保鮮學(xué) 主講教師：任紅濤 教學(xué)目標(biāo) ? 了解食品低溫保藏原理； ? 掌握冷藏、凍藏技術(shù)的在食品行業(yè)中的應(yīng)用； ? 掌握速凍調(diào)理食品生產(chǎn)工藝。 ? 重點(diǎn)內(nèi)容： ? 食品低溫保藏原理；冷藏及凍藏技術(shù)在食品在如何應(yīng)用。 第一節(jié) 概述（基礎(chǔ)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(zhì)，從而達(dá)到遠(yuǎn)途運(yùn)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(shí)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(xué)會了用天然降溫的方法延緩食品的腐敗變質(zhì)。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(yùn)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(yùn)食物原料和易腐食品的重要手段，從而起到了調(diào)劑市場、平衡供銷、合理安排生產(chǎn)、調(diào)整加工季節(jié)，并對食品質(zhì)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(jì)下半期。凍魚最初是天然凍結(jié)而成，常在冬天冰凍的河面上進(jìn)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(chǎn)品出口。 1973年以后，北京、上海、青島等地陸續(xù)從日本引進(jìn)螺旋式速凍裝置，進(jìn)入 20世紀(jì) 80年代后，隨著我國引進(jìn)速凍設(shè)備 (如從瑞典引進(jìn)的液態(tài)化速凍裝置等 )的不斷增多和國產(chǎn)速凍設(shè)備的研制成功，國內(nèi)速凍食品的品種和產(chǎn)量開始較大幅度地增加。 ? 進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代，國內(nèi)冷凍食品工業(yè)迅速發(fā)展， 1995年我國冷凍食品的總產(chǎn)量約 240萬噸，如果按當(dāng)時年增長率 20%25%計算，估計目前我國冷凍食品的總產(chǎn)量已達(dá) 800l000萬噸。國內(nèi)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(nèi)冷凍食品中發(fā)展較快的產(chǎn)品是速凍蔬菜和冷凍調(diào)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(fèi)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(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)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(diǎn)心，冷凍調(diào)理食品已進(jìn)入尋常百姓家，成為一口三餐的組成部分。國家統(tǒng)計局經(jīng)濟(jì)景氣監(jiān)測中心1998年中國城市食品消費(fèi)形態(tài)調(diào)查結(jié)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(diǎn)心和水產(chǎn)品、畜禽肉加工產(chǎn)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(zhì)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(xì)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(jìn)行代謝作用的結(jié)果。最終使食品的化學(xué)性質(zhì)或物理性質(zhì)發(fā)生改變，失去原有的或應(yīng)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(xì)菌、酵母和霉菌，其中以細(xì)菌引起的變質(zhì)最為顯著。 食品變?yōu)榕囵B(yǎng)基 吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并分泌各種酶類，將大分物質(zhì)分解為小分子物質(zhì) 硫化氫氨胺氨基酸微生物蛋白質(zhì)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(chǎn)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(nèi)部或表面產(chǎn)生粘液。 食品種類 標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)生呼吸熱，食品溫度上升，增加腐敗的幾率。進(jìn)行生化反應(yīng)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(jìn)行的速度就快。 ? 魚類因本身的組織酶的作用，在相當(dāng)短的時間內(nèi)，經(jīng)過一系列的中間變化，使蛋白質(zhì)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(xì)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(biāo)準(zhǔn)貯存條件下較易腐敗，一般認(rèn)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(yīng)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?fàn)顟B(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(yīng)的對策來防止食物的腐敗變質(zhì)。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(xué)殺菌劑法。二是抑制微生物發(fā)育、酶活性和非酶化學(xué)變化的貯藏技術(shù) ,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(xué)防腐劑。 三 .食品冷凍冷藏的生物化學(xué)基礎(chǔ) ? 食品的營養(yǎng)成分可分為有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)。無機(jī)物質(zhì)直接來自于自然界中的水和鹽等物質(zhì)，而有機(jī)物質(zhì)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(zhì)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(jìn)行著一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，同時微生物也不斷地對其進(jìn)行侵染，使食品最終腐爛變質(zhì)。 ? (plant cell) ? 植物細(xì)胞是由細(xì)胞壁 (cell wall)、細(xì)胞膜(cell membrane)、細(xì)胞溶液 (cytosol)、細(xì)胞核 (nucleus)、液泡 (vacuoles)、質(zhì)體(plastid)等構(gòu)成。其中細(xì)胞壁、液泡和質(zhì)體是植物細(xì)胞特有的組成部分，是植物細(xì)胞與動物細(xì)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(jié)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(jié)締組織 7%11%。此外，還有比例較少的神經(jīng)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(xì)胞內(nèi)有許多微細(xì)的肌原纖維 (myofibril)、細(xì)胞核、線粒體(mitochondria)和汁液等物質(zhì)，外面被一層富有彈性的肌纖維膜(sarcolemma)所包裹。 ? 許多肌纖維細(xì)胞集合起來形成肌束，肌束的周圍被結(jié)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(jié)締組織所包裹，而血管、淋巴和神經(jīng)組織就分布于這些結(jié)締組織中。 ? 平滑肌是構(gòu)成血管壁和胃腸壁的物質(zhì)，心肌是構(gòu)成心臟的物質(zhì)。它們在肌肉組織中所占的比例很小，但都是由肌纖維細(xì)胞構(gòu)成的。這些肌纖維與橫紋肌的肌纖維比較，僅在細(xì)胞和細(xì)胞核的形狀方面略有不同。 四 .食品材料的主要化學(xué)成分 ? (Proteins) ? 蛋白質(zhì)是構(gòu)成一切生命體的重要物質(zhì)，也是食品冷凍冷藏加工中保存的主要對象。構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本元素是：碳、氫、氮、氧、硫、磷等物質(zhì)，有些蛋白質(zhì)還含有鐵、銅、鋅等元素。 ? 在酸、堿、酶等物質(zhì)作用下蛋白質(zhì)可發(fā)生下列水解反應(yīng)，最終將大分子的蛋白質(zhì)水解為較小分子的氨基酸： ? 蛋白質(zhì) → 多肽 (polypeptide)→ 二肽 (dipeptide) → 氨基酸 ? 蛋白質(zhì)可分為單純蛋白質(zhì)（ simple proteins）和結(jié)合蛋白質(zhì)（ eoniugated proteins）。單純蛋白質(zhì)水解時只能產(chǎn)生氨基酸；而結(jié)合蛋白質(zhì)水解時除產(chǎn)生氨基酸外，還有其他化合物，如糖、磷酸、金屬有機(jī)化合物、核酸等。單純蛋白質(zhì)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(jié)合蛋白質(zhì)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(zhì)主要是肌球蛋白（ myosin）和肌動蛋白（ a ctin）。動物皮、骨、結(jié)締組織中的蛋白質(zhì)主要是膠元（ conagen）。它也是一種蛋白質(zhì)，主要由脯氨酸、經(jīng)脯氨酸、甘氨酸等組成，膠元受熱分解后產(chǎn)生明膠。動物乳中的蛋白質(zhì)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(zhì)主要是構(gòu)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(zhì)主要是球蛋白，如大豆球蛋白、豌豆球蛋白等。 蛋白質(zhì)的主要性質(zhì) : ? （ 1）兩性電解質(zhì)（ amphoteric electrolyte） ? 蛋白質(zhì)既能和酸作用，又能和堿作用。當(dāng)溶液在某一特定的 pH值時，蛋白質(zhì)所帶的正電荷與負(fù)電荷恰好相等，蛋白質(zhì)不顯電性，這時溶液的 pH值稱為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（ IEP）。蛋白質(zhì)處于等電點(diǎn)時，將失去膠體的穩(wěn)定性而發(fā)生沉淀現(xiàn)象。 ? （ 2）蛋白質(zhì)的膠凝性質(zhì)（ gening property） ? 蛋白質(zhì)的直徑約為 110Onm，其顆粒尺寸在膠體粒子范圍內(nèi)，是親水化合物。在水溶液中，由于其表面帶有很多極性基團(tuán)，被具有極性的水分子所包圍，使蛋白質(zhì)顆粒分散在水溶液中呈溶膠狀態(tài)。包圍蛋白質(zhì)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(zhì)顆粒的水分子，與其結(jié)合力越強(qiáng)，其溶解度、蒸汽壓、冰點(diǎn)等均．顯著下降，而粘度卻顯著上升。 ? 蛋白質(zhì)在食品中的另一種存在狀態(tài)是凝膠態(tài)，它與蛋白質(zhì)溶液的溫度有關(guān)。當(dāng)溫度下降時，可由溶膠態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài)。溶膠態(tài)可看作是蛋白質(zhì)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(zhì)中的一種膠體狀態(tài)。 ? （ 3）蛋白質(zhì)的熱變性（ heat denaturation） ? 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)受不同溫度（加熱或冷凍）和其他因素作用時，蛋白質(zhì)的構(gòu)象可發(fā)生變化，使其物理和生物化學(xué)性質(zhì)也隨之變化，這種蛋白質(zhì)稱為變性蛋白質(zhì)。變性蛋白質(zhì)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(zhì)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(dá) 38kJ，約為同等重量的糖和蛋白質(zhì)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(zhì)。 ? 脂肪的性質(zhì)與脂肪酸關(guān)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(xí)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(diǎn)就越高，熔點(diǎn)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(chǎn)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(chǎn)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