【正文】 生命的植物性食品與蛋類，具有新陳代謝活動(dòng)，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。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。 ? 利用低溫保藏食品是人類在實(shí)踐中所取得的成就。 表 3— 6 部分國(guó)家和地區(qū)冷凍方便食品年人均消費(fèi)量 單位 :公斤 美國(guó) 58 歐盟 日本 臺(tái)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。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。 ? 許多肌纖維細(xì)胞集合起來(lái)形成肌束，肌束的周圍被結(jié)締組織的膜所包圍。 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。習(xí)慣上稱常溫下呈固態(tài)的脂肪為脂，如多數(shù)動(dòng)物性脂肪。 （ Sugar） ? 糖的主要組成元素是碳、氫、氧。有酶的存在，生物物質(zhì)能在常溫常壓下以極高的速度和很強(qiáng)的專一性進(jìn)行。結(jié)合水對(duì)蛋白質(zhì)等物質(zhì)具有很強(qiáng)的保護(hù)作用，對(duì)食品的色、香、味及口感影響很大。當(dāng)食品解凍后，隨著溫度的升高，仍保持活性的酶將重新活躍起來(lái)，加速食品的變質(zhì)。純水在一個(gè)大氣壓下的冰點(diǎn)是(即 O℃ ），但在一般情況下，純水只有被冷卻到低于 O℃ 的某一溫度時(shí)才開始凍結(jié)。我們這里討論的是由水和一種或幾種物質(zhì)組成的液態(tài)溶液，且將水稱為溶劑 (solvent），將其他物質(zhì)稱為溶質(zhì) (solute)。 ? 當(dāng)溫度低于初始溫度后，部分水結(jié)成冰。若和生長(zhǎng)細(xì)胞相比，細(xì)菌和霉菌芽孢中的水分含量就比較低，而其中結(jié)合水分的含量就比較高，因而它們?cè)诘蜏叵碌姆€(wěn)定性也就相應(yīng)地較高。 ? 冰晶對(duì)食品材料微觀結(jié)構(gòu)的影響，食品組織材料的凍結(jié)過程可能造成食品材料微觀結(jié)構(gòu)的重大變化，其改變的程度主要取決于冰晶生長(zhǎng)的位置，而這又取決于凍結(jié)速率和食品組織的水滲透率。因?yàn)榇蠖鄶?shù)需凍結(jié)保存的食品含水量均較大，所以 Tg′就成為食品聚合物科學(xué)中研究應(yīng)用較多的一個(gè)物理量。微凍是將食品品溫降到比其品溫低 23℃ 并在此溫度下貯藏的一種保鮮方法。就這樣，只要有溫差存在，食品的溫度就繼續(xù)下降。 ? 一間冷藏室內(nèi)放過具有強(qiáng)烈氣味的物質(zhì)后，在室內(nèi)留下的強(qiáng)烈氣味會(huì)串給接下來(lái)放入的食品。魚類在冷卻時(shí)也有細(xì)菌繁殖，因?yàn)楦街隰~體的水中細(xì)菌，如極毛桿菌、無(wú)芽孢桿菌、弧菌等都是低溫細(xì)菌。水變成水蒸氣時(shí)要吸收 2264kJ/kg的汽化熱、這些汽化熱使蔬菜本身的溫度迅速出常溫下降到 1℃ 。 ? 凍結(jié)鱈魚肉的海綿化，就是由于鱈魚肉的體液中含有較多的氮?dú)猓S著水分凍結(jié)的進(jìn)行成為游離的氮?dú)?，其體積迅速膨脹產(chǎn)生的壓力將未凍結(jié)的水分?jǐn)D出細(xì)胞外，在細(xì)胞外形成冰結(jié)晶所致。 ? 導(dǎo)熱系數(shù)還受含脂量的影響，含脂量大，導(dǎo)熱系數(shù)小。 ? 冰晶生成時(shí)，無(wú)機(jī)鹽濃縮， 鹽析作用 或鹽類直接作用可使蛋白質(zhì)變性。大麻哈魚中的裂頭絳蟲的幼蟲在15℃ 下 5d死亡。 ? 凍結(jié)阻止了細(xì)菌的生長(zhǎng)、繁殖，但由于細(xì)菌產(chǎn)生的酶還有活性，盡管活性很小可還有作用，它使生化過程仍緩慢進(jìn)行，降低了食品的品質(zhì)，所以凍結(jié)食品的貯藏仍有一定期限。食品中的水分不是純水，是含有有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)的溶液，這些物質(zhì)包括鹽類、糖類、酸類及水溶性蛋白質(zhì)、維生素和微量氣體等。例如食品在吹風(fēng)冷庫(kù)中凍結(jié)，其凍結(jié)速度為 ，屬慢速凍結(jié)；食品在吹風(fēng)凍結(jié)裝置中凍結(jié)，其凍結(jié)速度為 ,屬中速凍結(jié)；食品在流態(tài)化凍結(jié)裝置中凍結(jié)，凍結(jié)速度為 510cm/h，在液氮凍結(jié)裝置中凍結(jié)，凍結(jié)速度為 10100cm/h，均屬于快速凍結(jié)。凍結(jié)食品的干耗主要是由于食品表面的冰結(jié)晶直接升華而造成的。 四 .食品凍藏時(shí)的化學(xué)變化 ? ? 食品中的蛋白質(zhì)在凍結(jié)過程中會(huì)發(fā)生凍結(jié)變性，在凍藏過程中，因凍藏溫度的變動(dòng)和冰結(jié)晶的長(zhǎng)大，會(huì)增加蛋白質(zhì)的凍結(jié)變性程度。 ? 魚類在凍藏過程中，脂類發(fā)生變化的產(chǎn)物中還存在有毒物質(zhì)，例如丙二醛等，對(duì)人體健康有害。所以正確掌握蔬菜燙漂的溫度和時(shí)間，是保證速凍蔬菜在凍藏中不變顏色的重要環(huán)節(jié)。黑變的發(fā)生與蝦的鮮度有很大關(guān)系。此現(xiàn)象目前除注意凍結(jié)前的鮮度保持外，別無(wú)他法防止。因此，為了防止凍結(jié)金槍魚肉的變色，凍藏溫度至少要在 35℃ 以下，如果采用 60℃ 的超低溫冷庫(kù)，保色效果更佳。 當(dāng)植物細(xì)胞凍結(jié)時(shí)，細(xì)胞壁就會(huì)脹破， 在氧化酶的作用下，果蔬類食品容易發(fā)生褐變。它們?cè)谥负土字傅淖饔孟滤?，產(chǎn)生游離脂肪酸。 ? 可采用加包裝或鍍冰衣的方法，預(yù)防干耗。 ? 為了減少凍藏過程中因冰結(jié)晶的長(zhǎng)大給凍結(jié)食品的品質(zhì)帶來(lái)的不良影響，可從二個(gè)方面采取措施來(lái)加以防止： ? ① 采用快速深溫凍結(jié)方式，使食品中 90％的水分在凍結(jié)過程中來(lái)不及移動(dòng)，就在原位置變成微細(xì)的冰結(jié)晶，其大小、分布都較均勻。時(shí)間以小時(shí)為單位，距離以厘米為單位，凍結(jié)速度 v的單位為 cm/h。晶核數(shù)越多，生成的冰晶體就越細(xì)小。 ? 食品在 10℃ 時(shí)大部分水已凍結(jié)成冰，剩下的溶液濃度增高，水分活性降低，細(xì)菌不能繁殖。 ? 肌紅蛋白中鐵離子的價(jià)態(tài)和與氧結(jié)合的位置是導(dǎo)致其顏色變化的根本原因。 ? ③細(xì)胞內(nèi)成分有差異，特別是大分子蛋白質(zhì)、碳水化合物等含量及分布上有不同。K，冰的導(dǎo)熱系數(shù)為 ? 如在采用溫度較低的液氮凍結(jié)時(shí)，產(chǎn)品較厚時(shí)，所產(chǎn)生的龜裂就是內(nèi)壓造成的。 碎冰冷卻 ? 冰價(jià)格便宜、無(wú)害，便于攜帶和儲(chǔ)藏。 普通淀粉（ β ） 20%直鏈淀粉和 80％支鏈淀粉 適當(dāng)溫度下，在水中溶脹 糊狀溶液（ α ） 淀粉分子間的氫鍵斷開、水分子與淀粉形成氫鍵，形成膠體溶液 淀粉的 β化（淀粉的老化） 低溫條件下，α淀粉的分子又自動(dòng)排列，形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子 ? 老化的淀粉不易為淀粉酶作用，所以也不易被人消化吸收。 ? 在低于界限溫度的環(huán)境中放置一段時(shí)間冷害才能顯現(xiàn)，癥狀出現(xiàn)最早的品種是香蕉，像黃瓜、茄子一般則需要 1014d的時(shí)間。在 tˊ時(shí)間時(shí)，食品內(nèi)部的溫度分布為SˊAˊBˊCˊ ? 分別稱為冷卻食品、凍結(jié)食品、微凍食品和冷涼食品。結(jié)晶過程是在某一確定的溫度 Th（稱為凝固溫度或熔融溫度）下進(jìn)行的，在此過程中，物質(zhì)放出相變潛熱，相變前后的體積 V、熵 S都發(fā)生非連續(xù)性變化。 ? 均相成核溫度 Th要比異相成核溫度 Thet低，即 Th Thet Tm。速凍時(shí)食品在對(duì)細(xì)胞威脅性最大的溫度范圍內(nèi)停留的時(shí)間甚短，同時(shí)溫度迅速下降到 18℃ 以下，能及時(shí)終止細(xì)胞內(nèi)酶的反應(yīng)和延緩膠質(zhì)體的變性，故微生物的死亡率也相應(yīng)降低。因此，凍結(jié)過程的傳熱條件要比融化過程好得多，在融化過程中，很難達(dá)到高的復(fù)溫速率。對(duì)于非均勻成核，所要求的過冷度比均勻成核要小得多。面粉的主要成分是面筋、蛋自質(zhì)、淀粉、脂肪和其他多糖等。一般最大反應(yīng)速度所對(duì)應(yīng)的溫度均不超過 60℃ 。 ? 自由水也稱為游離水，主要包括食品組織毛細(xì)孔內(nèi)或遠(yuǎn)離極性基團(tuán)能夠自由移動(dòng)、容易結(jié)冰、能溶解溶質(zhì)的水。 (vitamin） ? 維生素雖是食品中的微量有機(jī)物質(zhì)，但其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值卻不可低估。 ? 脂肪變質(zhì)的另一原因是脂肪酸鏈中不飽和鍵被空氣中的氧氣所氧化，生成過氧化物（ peroxide）。 （ 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(yíng)養(yǎng)素。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。此外，還有比例較少的神經(jīng)組織和淋巴及血管等。 ? 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)。 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(guó)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(guó)產(chǎn)速凍設(shè)備的研制成功，國(guó)內(nèi)速凍食品的品種和產(chǎn)量開始較大幅度地增加。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。 ? 進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代，國(guó)內(nèi)冷凍食品工業(yè)迅速發(fā)展， 1995年我國(guó)冷凍食品的總產(chǎn)量約 240萬(wàn)噸，如果按當(dāng)時(shí)年增長(zhǎng)率 20%25%計(jì)算，估計(jì)目前我國(guó)冷凍食品的總產(chǎn)量已達(dá) 800l000萬(wàn)噸。從表中不難看出，細(xì)菌生長(zhǎng)要求 Aw較高，霉菌 Aw較低，大多數(shù)新鮮烹飪?cè)?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 。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。動(dòng)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。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)。過氧化物繼續(xù)分解產(chǎn)生具有刺激性氣味的醛、酮或酸等物質(zhì)。維生素是人體生理過程以及蛋白質(zhì)、脂肪、糖等代謝過程中不可缺少的成分，除了極少數(shù)幾種維生素外，人體是不能合成維生素的，只能從食品中獲取。自由水在動(dòng)物細(xì)胞中含量較少，而在某些植物細(xì)胞中含量卻較高。當(dāng)溫度高于 60℃ 時(shí)，絕大多數(shù)酶的活性急劇下降。其中的氣相有空氣、水蒸氣和多種揮發(fā)物；其中的固相有結(jié)晶的、非結(jié)晶的。對(duì)于體積較大的水，一般均具有異相成核的條件，因此只要溫度比 0℃ 稍低幾度就能形成冰晶核。 七 .食品材料的凍結(jié)特性和凍結(jié)率 ? 食品的凍結(jié)過程和純水不同。 ? 一般情況下，食品速凍過程中微生物的死亡數(shù)僅為原菌數(shù)的 50%左右。均相成核需要很高的過冷度，異相成核需要較低的過冷度。在玻璃化過程中，物質(zhì)不放出潛熱，不發(fā)生一級(jí)相變，即其比體積 v和熵 S是連續(xù)變化。一般可根據(jù)食品的種類、性質(zhì)、貯藏期、用途等的不同，選擇其適宜的溫度范圍。 （串味） ? 有強(qiáng)烈香味或臭味的食品，與其他食品放在一起冷卻貯藏，這香味或臭味就會(huì)傳給其他食品。 ? 水分含量在 30％ 60％的淀粉最容易老化，含水量在 10％以下的干燥狀態(tài)及在大量水中的淀粉都不易老化。 ? 防止干耗。在食品通過 1一 5℃ 最大冰晶生成帶時(shí)，膨脹壓曲線升高達(dá)到最大值。h由于存在這些差異，所以在同樣速凍條件下，冰晶的生成量、位置、形狀均不同，造成的機(jī)械損傷及膠體的損傷程度亦不同。 4 生物和微生物的變化 ? ? 生物是指小生物，如昆蟲、寄生蟲之類，經(jīng)過凍結(jié)都會(huì)死亡。所以 10℃ 對(duì)凍結(jié)食品來(lái)說是最高的溫度界限。 ? 緩慢凍結(jié)時(shí)，晶核形成放出的熱量不能及時(shí)被除去，過冷卻度小并接近凍結(jié)點(diǎn)，對(duì)晶核的形成十分不利，晶核數(shù)少且生成的冰晶體大。 R. Plank把食品凍結(jié)速度分為三類：快速凍結(jié) v 5～ 20cm/h，中速凍結(jié) v =1～ 5cm /h，慢速凍結(jié) v=～ 1m/h。 同時(shí)由于凍結(jié)終溫低，提高了食品的凍結(jié)率，使食品中殘留的液相減少，從而減少凍結(jié)貯藏中冰結(jié)晶的長(zhǎng)大。 ? 食品包裝時(shí)，內(nèi)包裝材料要盡量緊貼凍品，如果兩者之間有空氣間隙，水蒸氣蒸發(fā)、冰晶升華仍可能在包裝袋內(nèi)發(fā)生，參見圖 51。魚類的脂肪酸大多為不飽和脂肪酸，特別是一些多脂魚，如鯡魚、鯖魚，其高度不飽和脂肪酸的含量更多，主要分布在皮下靠近側(cè)線的暗色肉中，即使在很低的溫度下也保持液體狀態(tài)。所以蔬菜在速凍前一般要將原料進(jìn)行燙漂處理，破壞過氧化酶，使速凍蔬菜在凍藏中不變色。 ④ 蝦的黑變 ? 蝦類在凍結(jié)貯藏中，其頭、胸、足、關(guān)節(jié)及尾部常會(huì)發(fā)生黑變，出現(xiàn)黑的斑點(diǎn)或黑箍，使商品價(jià)值下降。 ? ⑦ 紅色魚的退色 ? 含有紅色表皮色素的魚類，在凍結(jié)貯藏過程中常可見到退色現(xiàn)象，如紅娘魚、帶紋紅鲉等。芋類和水果因凍結(jié)造成細(xì)胞破壞而出現(xiàn)的褐變現(xiàn)象與此類似。蔬菜在熱水中燙漂時(shí)間過長(zhǎng)，蔬菜中的有機(jī)酸溶入水中使其變成酸性的水，會(huì)促進(jìn)發(fā)生上述變色反應(yīng)。脂肪酸敗并非是油燒，只有當(dāng)與蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物共存時(shí)，脂類氧化產(chǎn)生的羧基與氨基反應(yīng)，脂類氧化產(chǎn)生的游離基與含氮化合物反應(yīng)，氧化脂類互相反應(yīng)，其結(jié)果使冷凍魚發(fā)生油燒，產(chǎn)生褐變。凍品表面的水蒸氣壓 pf高于包裝袋內(nèi)側(cè)的水蒸氣壓 pa2，水蒸氣就從凍品表面向此空氣間隙移動(dòng)，并在包裝材料的內(nèi)側(cè)凝結(jié)成霜，其結(jié)果使包裝袋內(nèi)凍結(jié)食品表面仍會(huì)干燥。 ? 食品在冷卻、凍結(jié)、凍藏的過程中都會(huì)發(fā)生干耗，因凍藏期限最長(zhǎng)，干耗問題也更為突出。 ? 目前國(guó)內(nèi)使用的各種食品凍結(jié)裝置，由于性能不同，其凍結(jié)速度有很大差異，一般范圍為 。 ? ? 純水通常在大氣壓下溫度降至 0℃ 就開始結(jié)冰，0℃ 稱為水的冰點(diǎn)或凍結(jié)點(diǎn)。為防止酶及物理變化，凍結(jié)食品的品溫必須低于 18℃ 。豬肉中的旋毛蟲的幼蟲在15℃ 下