【正文】 ? 一般來說，宰后 10h內，肉溫降低到 8℃ 以下，容易發(fā)生寒冷收縮。這種變化進行得非常嚴重時，就被人們稱之為“油燒”。另外，冷藏庫還具有一些特有的臭味，俗稱冷臭，這種冷臭也會串給冷卻食品。一般來講，產地在熱帶、亞熱帶的果蔬容易發(fā)生冷害 。 ?食品的溫度下降 ，且表面水分會有所蒸發(fā) 三 .食品冷卻時的變化 ? 肉類水分蒸發(fā)的量與冷卻室內的溫度、濕度及流速有密切關系，還與肉的種類、單位質量表面積的大小、表面形狀、脂肪含量等有關。此時，食品表面與冷卻室內空氣之間仍有溫差 θSθr存在，上述熱量傳遞過程繼續(xù)進行。兩者都以冷涼稱呼，但溫度的幅度不同，前者溫度幅度僅為 2℃ ，后者卻有10℃ 溫度范圍。肉類在冷卻貯藏的過程中，在低溫下進行成熟作用，使肉的色澤、風味、柔軟度都變好，增加了商品價值。 ? 另一方面，水果、蔬菜的冷卻應及時進行，以 除去田間熱 ，使呼吸作用自摘收后就處于較低水平，以保持水果、蔬菜的品質。因為人們已習慣將融化物質在冷卻過程中不發(fā)生結晶的無機物質稱為玻璃 (glass)，所以后來逐漸擴大地將其他非晶態(tài)均稱為玻璃態(tài)（ glassy）。 ? 另一方面，如果熱量傳遞過程比水分滲透過程快，細胞內的水來不及滲透出來而被過冷形成冰晶。根據機理成核可分為均相成核(homogeneous nucleation)和異相成核（ heterogeneneous nucleation）兩類。貯藏初期（也即最初數周內），微生物減少的量最大，其后它的死亡率下降。 ? 因為緩凍時一般食品溫度常長時間處于 8～ 12℃ ，并形成量少粒大的冰晶體，對細胞產生機械性破壞作用，還促進蛋白質變性，以致微生物死亡率相應增加。 ? 食品在凍結點與共晶點之間的任意溫度下，其水分凍結的比例稱凍結率 (w0)，以質量分數表示，其近似值可用下式計算： ? ( 為食品凍結點溫度，為食品凍結點以下的實測溫度 ) ?? /10 fw ?? f? ?八 .影響微生物低溫致死的因素 ? ? 在冰點左右，特別在冰點以上，微生物仍然具有一定的生長繁殖能力，雖只有部分能適應低溫的微生物和嗜冷菌逐漸增長，但最后也會導致食品變質。冰的比熱容只有水的一半，熱導率卻為水的 4倍，導溫系數為水的 。 ? ΔT f =T f0 Tf=Kfms (Kf為凝固點降低常數 ) ? 現以含鹽 (NaCl)的水溶液為例，說明凍結過程中溶液的溫度和濃度的變化關系。 ? 非均勻成核，又稱異相成核，是指水在塵埃、容器表面及其他異相表面等處形成晶核。在過程abc中，水以釋放顯熱的方式降溫；當過冷到點 c時，由于冰晶開始形成，釋放的相變潛熱使樣品的溫度迅速地回升到 0℃ ，即過程 cd；在過程 de中，水在平衡的條件下，繼續(xù)析出冰晶，不斷釋放大量固化潛熱。 ? 面包中主要是面粉(wheat flour)和水，并含有少量的空氣、食鹽、糖、酵母和發(fā)酵的醇。例如，在食品凍結時，當溫度降至 15℃ 時，有時會呈現其催化反應速度比高溫時快的現象，其原因是在這個溫度區(qū)間，食品中的水分有80%變成了冰，而未凍結溶液的基質濃度和酶濃度都相應增加的結果。一般來講，在 040℃ 范圍內，溫度每升高 10K ,反應速度將增加 12倍。動物性食品是它們生長繁殖的最好材料，而植物性食品只有在受到物理損傷或處于衰老階段時，才易被微生物所利用。食品中的水分可分為自由水和結合水。 (mineral） ? 食品中除了構成水分和有機物質的 C、 H、 O、 N四種元素以外，其他元素統稱為礦物質。果膠物質只能被人體部分吸收。糖也是參與人體重要代謝過程的主要物質。脂肪酸在酶的一系列催化作用下可生成 β酮酸，脫羧后成為具有苦味及臭味的酮類。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。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。 ? （ 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。動物皮、骨、結締組織中的蛋白質主要是膠元（ conagen）。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。 (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%。 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。 ? 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。 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。 ? 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。 ? 1875年人工制冷的出現，才為大量易腐食品較長期的貯藏、運輸創(chuàng)造了良好條件。 ? 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。凍魚最初是天然凍結而成，常在冬天冰凍的河面上進行，即使現在，仍然使用。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。 ? 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。 ? 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。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。其中橫紋肌是肉的主體，也是加工的主要對象。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。 ? 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。 ? 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。哺乳動物乳汁中除軟脂酸和油酸外，往往還有相當比例的短鏈脂肪酸（ C4C10）。脂肪氧化也稱為脂肪酸敗（ rancidity），脂肪酸敗不但使脂肪失去營養(yǎng)，而且也產生毒性。糊化后的淀粉稱為 α淀粉，在適宜的溫度下長期存放， α淀粉會發(fā)生老化(retrogradation )，老化是膠體溶液中淀粉分子重新聚集與結晶的過程。冷凍冷藏對維生素的破壞較小。鈣、鎂、磷、鈉、鉀、氯、硫為常量元素，鐵、鋅、銅、碘、錳、鉬、鈷、硒、鉻、鎳、錫、硅、氟、釩等為微量元素。 ? 結合水包圍在蛋白質和糖分子周圍，形成穩(wěn)定的水化層。溫度對微生物的生長繁殖影響很大。 ? 而溫度降低時，酶的活性也逐漸減弱。 ? 有氧呼吸的實質是在酶的催化下消耗自身能量的氧化過程，使其中的糖類和有機物質分解為 CO2和 H20 ,同時放出大量的熱。如新鮮面包中少量的淀粉是晶狀的，隨著存放時間的增長，其晶狀的數量也要增多。 ? 冰晶的成核 (nucleation)過程主要由熱力學條件決定，而冰晶的生長過程主要由動力學條件決定。 ? 兩種或多種物質均勻混合，而且彼此呈分子狀態(tài)分布的物質均可稱為溶液 (solution)。 ? 上述討論的是在一般的降溫速率時所發(fā)生的均勻凍結情況。由于食品是由多元組分所組成的，因而實際上并不出現明顯的“凍結平臺”。 ? 稍低于生長溫度或凍結溫度進對微生物的威脅性最大，一般為 0℃ ，尤以 2℃ 5℃ 為最甚，此時微生物的活動就會受到抑制或幾乎全部死亡。 ? ? 急速冷卻時，如果水分能迅速轉化成過冷狀態(tài)，避免結晶并成為固態(tài)玻璃質體，這就有可能避免因介質內水分結冰所遭受到的破壞作用。 ? ? 理論上認為交替凍結和解凍將加速微生物的死亡，實際上效果并不顯著。在系統內部各點，均相成核的幾率都是一樣的。有一些被稱為增稠劑的食品添加劑，如瓊脂、明膠等，能改善食品的物理性質、增加食品的粘稠性，賦與食品以柔滑適口性。 ? 把聚合物的冷卻過程分為三個區(qū)域，即液態(tài)區(qū)、橡膠區(qū)和玻璃態(tài)區(qū)。應當強調指出，果蔬類植物性食品的冷卻溫度不能低于發(fā)生冷害的界限溫度，否則會使果蔬正常的生理機能受到障礙，出現冷害。對于冷卻食品溫度來說，活體食品和非活體食品均可采用；對于其他溫度范圍，只能以非活體食品作為對象。如圖 23所示，我們把食品分成S、 A、 B、 C、 D及相對稱于 D面的 S A B C1幾個面來考慮，由于食品溫度 θ0高于冷卻室內空氣的溫度，即有 Δθ=θ0θr存在，熱量就從食品表面?zhèn)鹘o冷卻室空氣，食品表面溫度下降為， A面與表面 S之間又存在溫差 θ0θs，熱量就從 A面向表面 s傳遞， A面的溫度下降為 θA。 ? ? 在冷卻貯藏時，有些水果、蔬菜的品溫雖然在凍結點以上，但當貯藏溫度低于某一界限溫度時，果蔬正常的生理機能遇到障礙，失去平衡，這稱為冷害。例如洋蔥與蘋果放在一起冷藏，蔥的臭味就會傳到蘋果上去。在冷卻貯藏過程中，水果、蔬菜的呼吸作用、后熟作用仍在繼續(xù)進行，體內各種成分也不斷發(fā)生變化，例如淀粉和糖的比例，糖酸比，維生素 C的含量等等，同時還可以看到顏色、硬度等的變化。 8．微生物的繁殖 ? 在冷卻時，當果蔬漸漸 衰老 或者 有傷口 時，霉菌就會在此繁殖。 四 .食品冷卻方法與設備 ? 食品冷卻方法有冷風冷卻、冷水冷卻、碎冰冷卻、真空冷卻等。 ? 冰分為 淡水冰 和 海水冰 。 ? 冰的溫度每下降 1℃ ，其體積收縮 ％ ％。 ? 食品厚度厚、含水率高、表面溫度下降松快時易產生龜裂?！?)，即 冰的比熱容是水的 1/2。K，因此，冰的導熱系數是水的 4倍。一般流失液量的多少與含水率有關，含水量多，流失液量亦多。 ? ? 速凍中的蛋白質變性是造成動物性食品品質 (尤其是風味 )下降的主要原因，這是由于肌動球蛋白凝固變性所致。由于魚死后肉中核酸系物質反應生成核糖，然后和氨化合物反應產生褐變。牛肉、豬肉中寄生的無鉤絳蟲、有鉤絳蟲等的胞囊在凍結時都會死亡。 ? 引起食品腐敗變質的微生物有 細菌、霉菌和酵母 ，其中與食品腐敗和食物中毒關系最大的是 細菌 。 ? 國際冷凍協會（ IIR）建議為防止微生物繁殖，凍結食品必須在 12℃ 以下貯藏。食品是具有復雜組成的物質，其形成的晶核屬于非均一晶核。快速凍結時，晶核形成放出的熱量及時被除去，過冷卻度大，當超過 A點后晶核大量形成，而且冰晶生長有限，生成大量細小的冰晶體。 ? 第二階段是食品溫度達到凍結點后，食品中大部分水分凍結成冰， 水轉變成冰過程中放出的相變潛熱通常是顯熱的 5060倍 ，食品凍結過程中絕大部分的熱量是在第二階段放出的，溫度降不下來，曲線出現平坦段。 ? 國際冷凍協會 ( IIR )委員會對食品凍結速度所作的定義如下：食品表面與溫度中心點間的最短距離與食品表面溫度達到0℃ 后，食品溫度中心點降至比凍結點低 10℃ 所需時間之比，該比值即食品凍結速度。 小冰晶的表面張力大，其水蒸氣壓要比大冰晶的水蒸氣壓高 。 ? ② 凍結貯藏室的溫度要盡量低，并要保持穩(wěn)定、少變動， 特別要避免 18℃ 以上的溫度變動。冷卻并減濕后的空氣因密度增大而向下運動，當遇到凍結食品時，因水蒸氣壓差的存在，食品表面的冰結晶繼續(xù)向空氣中升華。 經過冷卻器冷卻、減濕后的冷空氣流經包裝袋時，包裝袋內側的空氣被冷卻，水蒸氣壓 pa2下降。 ? 鈣、鎂等水溶性鹽類 會促進魚肉蛋白質凍結變性，而磷酸鹽、糖類、甘油等可減少魚肉蛋白質的凍結變性。 ? 魚類在凍藏過程中，脂肪酸往往因冰晶的壓力由內部轉移到表層中，因此很容易在空氣中氧的作用下發(fā)生自動氧化，產生酸敗臭。③凍藏室要防止氨的泄漏，因為環(huán)境中有氨會加速冷凍魚的油燒。如果燙漂的溫度與時間不夠，過氧化酶失活不完全，綠色蔬菜在凍藏過程中會變成黃褐色；如果燙漂時間過長，綠色蔬菜也會發(fā)生黃褐變，這是因為蔬菜葉子中含有葉綠素而呈綠色，當葉綠素變成脫鎂葉綠素時，葉子就會失去綠色而呈黃褐色，酸性條件會促進這個變化。當魚類死后，因肌肉中供氧終止，肌紅蛋白與氧分離成還原型狀態(tài)，呈暗紅色。產生黑變的原因主要是氧化酶（酚酶或酚氧化酶）使酪氨酸氧化，生成黑色素所致。鱈魚死后，魚肉中的核酸系物質反應生成核糖，然后與氨化合物反應，以 N配糖體、紫外光吸收物質、熒光物質作為中間體，最終聚合生成褐色的類黑精，使鱈魚肉發(fā)生褐變。這種退色受光的影響很大