【文章內(nèi)容簡介】 ，此時(shí)微生物的活動就會受到抑制或幾乎全部死亡。溫度冷卻到 20℃ 25℃ 時(shí)，微生物細(xì)胞內(nèi)所有酶的反應(yīng)實(shí)際上幾乎全部停止，并且還延緩了細(xì)胞內(nèi)膠質(zhì)體的變性，因而此時(shí)微生物的死亡比在 8℃ 10℃ 時(shí)就緩慢得多。 ? 食品凍結(jié)前，降溫愈速，微生物的死亡率也愈大。這是因?yàn)檠杆俳禍剡^程中，微生物細(xì)胞內(nèi)新陳代謝時(shí)原來協(xié)調(diào)一致的各種生化反應(yīng)未能及時(shí)迅速重新調(diào)整，并和溫度變化情況相適應(yīng)所致。食品凍結(jié)時(shí)情況恰好相反，緩凍將導(dǎo)致大量微生物死亡，而速凍則相反。 ? 因?yàn)榫弮鰰r(shí)一般食品溫度常長時(shí)間處于 8～ 12℃ ，并形成量少粒大的冰晶體，對細(xì)胞產(chǎn)生機(jī)械性破壞作用，還促進(jìn)蛋白質(zhì)變性，以致微生物死亡率相應(yīng)增加。速凍時(shí)食品在對細(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。 ? 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。 ? ? 急速冷卻時(shí)，如果水分能迅速轉(zhuǎn)化成過冷狀態(tài)，避免結(jié)晶并成為固態(tài)玻璃質(zhì)體，這就有可能避免因介質(zhì)內(nèi)水分結(jié)冰所遭受到的破壞作用。類似這樣的現(xiàn)象在微生物細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)凍結(jié)時(shí)就有出現(xiàn)的可能，當(dāng)它含有大量結(jié)合水分時(shí)，介質(zhì)極易進(jìn)入過冷狀態(tài)，不再形成冰晶體，這將有利于保持細(xì)胞內(nèi)膠質(zhì)體的穩(wěn)定性。若和生長細(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，因而它們在低溫下的穩(wěn)定性也就相應(yīng)地較高。 ? ? 高水分和低 pH值的介質(zhì)會加速微生物的死亡，而糖、鹽、蛋白質(zhì)、膠體、脂肪對微生物有保護(hù)作用。 ? ? 低溫貯藏時(shí)微生物數(shù)一般總是隨著貯存期的增加而有所減少；但是貯藏溫度愈低，減少的量愈少，有時(shí)甚至于沒有減少。貯藏初期（也即最初數(shù)周內(nèi)），微生物減少的量最大，其后它的死亡率下降。一般來說，貯藏一年后微生物死亡數(shù)將達(dá)原菌數(shù)的 60%90%以上。在酸性水果和酸性食品中微生物數(shù)的下降比在低酸性食品中更多。 ? ? 理論上認(rèn)為交替凍結(jié)和解凍將加速微生物的死亡，實(shí)際上效果并不顯著。 ? 凍制食品并非無菌，因而就可能含有病原菌，如肉毒桿菌、金黃色葡萄球菌、腸球菌、溶血性鏈球菌、沙門氏菌等。 九 .水和溶液的結(jié)晶理論 ? 液體的結(jié)晶 (crystallization )由兩個(gè)過程組成，一是晶核形成過程 (nucleation)；另一是晶體 ? 生長的過程 (crystal propagation)，這兩個(gè)過程均是由吉布斯自由能驅(qū)動，和過冷度(undercooling、 subcooling)有密切關(guān)系。 ? 在液體中產(chǎn)生穩(wěn)定的固態(tài)核的過程稱為成核過程。成核只能是在溫度低于融點(diǎn)溫度 Tm的條件下才能產(chǎn)生。根據(jù)機(jī)理成核可分為均相成核(homogeneous nucleation)和異相成核（ heterogeneneous nucleation）兩類。 ? 均相成核溫度 Th要比異相成核溫度 Thet低，即 Th Thet Tm。均相成核需要很高的過冷度，異相成核需要較低的過冷度。在系統(tǒng)內(nèi)部各點(diǎn)，均相成核的幾率都是一樣的。異相成核又稱為非均勻成核，指水在塵埃、異相雜質(zhì)、容器表面及其他異相表面等外形成晶核。 ? 冰晶對食品材料微觀結(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的位置，而這又取決于凍結(jié)速率和食品組織的水滲透率。 ? 對于食品組織，在慢速凍結(jié)、過冷度較小的情況下，冰晶在細(xì)胞外形成，即細(xì)胞處于富含冰的基質(zhì)中。由于細(xì)胞外冰晶增多，胞外溶液濃度升高，細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓差增大，細(xì)胞內(nèi)的水分不斷穿過細(xì)胞膜向外滲透，以至細(xì)胞收縮，過分脫水；如果水的滲透率很高，細(xì)胞壁可能被撕裂和折損， 在解凍過程中又會發(fā)生失水 (drip loss) 。 ? 另一方面，如果熱量傳遞過程比水分滲透過程快，細(xì)胞內(nèi)的水來不及滲透出來而被過冷形成冰晶。這樣，細(xì)胞內(nèi)外均形成數(shù)量多而體積小的冰晶。細(xì)胞內(nèi)冰晶的形成以及在融化過程中冰晶的再結(jié)晶都是造成細(xì)胞破裂、食品品質(zhì)下降的原因。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(zhì)、增加食品的粘稠性，賦與食品以柔滑適口性。在冷凍食品中，利用這些增稠劑的吸附水分的作用，可作為穩(wěn)定劑 (stabilizer)，能降低冰晶的線生長速率。 十 .食品材料的玻璃化 ? 當(dāng)溫度降低時(shí)，液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，可以有兩種不同的狀態(tài)： 晶態(tài)和非晶態(tài) 。在非晶態(tài)固體材料中， 原子、離子或分子的排列是無規(guī)則 的。非晶態(tài)材料主要有 金屬、無機(jī)物和有機(jī)物 三大類。因?yàn)槿藗円蚜?xí)慣將融化物質(zhì)在冷卻過程中不發(fā)生結(jié)晶的無機(jī)物質(zhì)稱為玻璃 (glass)，所以后來逐漸擴(kuò)大地將其他非晶態(tài)均稱為玻璃態(tài)（ glassy）。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。在玻璃化過程中，物質(zhì)不放出潛熱，不發(fā)生一級相變，即其比體積 v和熵 S是連續(xù)變化。 ? 把聚合物的冷卻過程分為三個(gè)區(qū)域，即液態(tài)區(qū)、橡膠區(qū)和玻璃態(tài)區(qū)。在食品聚合物科學(xué)理論中，根據(jù)食品材料含水量的多少，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有兩種定義：對于低水分食品（ LMF，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 20%），其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度一般大于 0℃ ，稱為 Tg；對于高水分或中等水分食品 (HMF，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 20%)，除了對極小的樣品，降溫速率不可能達(dá)到很高，因此一般不能實(shí)現(xiàn)完全玻璃化，此時(shí)．玻璃化轉(zhuǎn)變溫度指的是最大凍結(jié)濃縮溶液發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度，定義為 Tg′。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。 第二節(jié) 食品的冷加工 一、概論 ? 冷卻是將食品的品溫降低到接近食品的冰點(diǎn)但不凍結(jié)的一種冷加工方法，它是延長食品貯藏期的一種被廣泛采用的方法。 ? 冷卻的主要對象是植物性食品，由于水果、蔬菜等植物性食品都是有生命的有機(jī)體，在貯藏過程中還在 進(jìn)行呼吸作用，放出呼吸熱 ，使其自身溫度升高而加快衰老過程，因此必須冷卻來除去呼吸熱而延長其貯藏期。 ? 另一方面，水果、蔬菜的冷卻應(yīng)及時(shí)進(jìn)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(zhì)。對于草莓、葡萄、櫻桃、生菜、胡蘿卜等品種，摘收后早一天冷卻處理，往往可以延長貯藏期半個(gè)月至一個(gè)月。 ? 馬鈴薯、洋蔥等品種由于收獲前生長在地下，收獲時(shí)容易破皮、碰傷，因此需要在常溫下養(yǎng)好傷后再進(jìn)行冷卻貯藏。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)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(jī)能受到障礙，出現(xiàn)冷害。 ? 冷卻也是短期保存肉類的有效手段。肉類的冷卻是將肉類冷卻到冰點(diǎn)以上的溫度，一般為 04℃ 。由于在此溫度下，酶的分解作用、微生物的生長繁殖及干耗、氧化作用等均未被充分抑制，因此冷卻肉只能貯藏 二周左右 的時(shí)間。 ? 如果想作較長期的貯藏，必須把肉類凍結(jié)，使溫度降到 18℃ ，才能有效地抑制酶、非酶及微生物的作用。肉類在冷卻貯藏的過程中，在低溫下進(jìn)行成熟作用，使肉的色澤、風(fēng)味、柔軟度都變好，增加了商品價(jià)值。 ? 分別稱為冷卻食品、凍結(jié)食品、微凍食品和冷涼食品。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。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。 ? 名稱 冷卻食品 凍結(jié)食品 半凍結(jié)食品 冷涼食品（ 1） 冷涼食品（ 2） ? 品溫范圍 /℃ 015 12~30 2~3 1~1 5~5 ? 備注 冷卻但未凍結(jié) 凍結(jié)堅(jiān)硬 稍微凍結(jié) 參照解釋 參照解釋 ? 微凍食品以前我國也稱做半凍結(jié)食品，近幾年基本上統(tǒng)一為微凍食品。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。與冷卻方法相比較，微凍的保鮮期是冷卻的 。 ? 冷涼食品 (1)在歐美是指冷卻狀態(tài)的食品，而冷涼食品 (2)是近年日本的水產(chǎn)公司以冷凍食品的名稱市售的食品。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。前者的代表性商品是從澳洲進(jìn)口的冷凍牛肉，后者的例子是魚店販賣的剛解凍的鯨魚肉或半解凍的稍硬的魚肉等。 二 .食品在冷卻過程中的熱量傳遞 ? 我們把平板狀食品放入溫度為 θr的冷卻室內(nèi)，剛放進(jìn)去時(shí)，時(shí)間t=0，食品內(nèi)部各處溫度都是 θ0。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(gè)面來考慮，由于食品溫度 θ0高于冷卻室內(nèi)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。此時(shí)， B面與 A面之間又存在溫差 θ0θA，依此類推，由于食品表面失去熱量和食品內(nèi)部熱量的傳遞，經(jīng)過時(shí)間 t后，食品內(nèi)部溫度的分布變成 SABC此時(shí)，食品表面與冷卻室內(nèi)空氣之間仍有溫差 θSθr存在，上述熱量傳遞過程繼續(xù)進(jìn)行。在 tˊ時(shí)間時(shí)，食品內(nèi)部的溫度分布為SˊAˊBˊCˊ就這樣，只要有溫差存在，食品的溫度就繼續(xù)下降。 ? 1．水分蒸發(fā) ? 當(dāng)食品中的水分減少后，不但造成重量損失 (俗稱 干耗 )，而且會使 果蔬類食品失去新鮮、飽滿的外觀 ，當(dāng)減重達(dá)到 5%時(shí)，果蔬會出現(xiàn)明顯的萎凋現(xiàn)象， 肉類食品也會出現(xiàn)肉的表面收縮、硬化，形成干燥皮膜，肉色也有變化 。為了減少食品冷卻時(shí)的水分蒸發(fā)作用，要根據(jù)它們各自的水分蒸發(fā)持性，控制其適宜的濕度和低溫條件。 ?食品的溫度下降 ，且表面水分會有所蒸發(fā) 三 .食品冷卻時(shí)的變化 ? 肉類水分蒸發(fā)的量與冷卻室內(nèi)的溫度、濕度及流速有密切關(guān)系，還與肉的種類、單位質(zhì)量表面積的大小、表面形狀、脂肪含量等有關(guān)。 ? 一般是 低溫、高濕 的條件如品溫約 01℃ ，濕度為 80％ 90％ 時(shí)質(zhì)量損失較小。 ? 空氣中實(shí)際所含水蒸汽密度和同溫度下飽和水蒸汽密度的百分比值，叫做空氣的“ 相對濕度 ”。 ? ? 在冷卻貯藏時(shí)，有些水果、蔬菜的品溫雖然在凍結(jié)點(diǎn)以上，但當(dāng)貯藏溫度低于某一界限溫度時(shí)，果蔬正常的生理機(jī)能遇到障礙，失去平衡，這稱為冷害。 ? 冷害癥狀隨品種的不同而各不相同，最明顯的癥狀是表皮出現(xiàn)軟化斑點(diǎn)和核周圍肉質(zhì)變色 ，像 西瓜表面凹斑、鴨梨的黑心病、馬鈴薯的發(fā)甜 等。 ? 另有一些水果、蔬菜，在外觀上看不出冷害的癥狀，但冷藏后再放到常溫中，就喪失了 正常的促進(jìn)成熟作用 的能力，這也是冷害的一種。 ? 例如香蕉，如放入低于 11. 7℃ 的冷藏室內(nèi)一段時(shí)間，拿出冷藏室后表皮變黑成腐爛狀，俗稱“見風(fēng)黑”。而生香蕉的成熟作用能力則已完全失去。一般來講，產(chǎn)地在熱帶、亞熱帶的果蔬容易發(fā)生冷害 。 ? 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。 （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，這香味或臭味就會傳給其他食品。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。這樣，食品原有的風(fēng)味就會發(fā)生變化，使品質(zhì)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)烈氣味會串給接下來放入的食品。如放入洋蔥后，雖然洋蔥已出庫，但其氣味會串給隨后放入的蘋果。 ? 要避免上述二種情況，就要求在管理上做到專庫專用，或在一種食品出庫后嚴(yán)格消毒和除味。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。 ? ? 水果、蔬菜在收獲后仍是有生命的活體。為了運(yùn)輸和貯存上的便利，果蔬一般在收獲時(shí)尚未完全成熟，因此收獲后還有一個(gè)后熟過程。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(jìn)行，體內(nèi)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(shí)還可以看到顏色、硬度等的變化。 5．成熟作用 剛屠宰的動物肉 柔軟，且具有很高的持水性 放置一段時(shí)間 肉質(zhì)粗硬，持水性大大下降 動物肉 繼續(xù)放置一段時(shí)間 動物肉 肉質(zhì)柔軟，持水性回升，風(fēng)味也有極大改善 ? 在冷卻條件下，肉類在低溫下緩慢地進(jìn)行著成熟作用，一般可在 01℃ 的溫度下進(jìn)行。 ? 由于動物的種類不同，成熟作用的表現(xiàn)也不同。對豬、家禽等，就不十分強(qiáng)調(diào)成熟作用，而對牛、綿羊、野禽等，成熟作用則十分重要，它對于肉質(zhì)軟化與風(fēng)味增加有顯著的效果，提高了它們的商品價(jià)值。 ? 冷卻貯藏過程中，食品中所含的油脂會發(fā)生水解、脂肪酸的氧化、聚合等復(fù)雜的變化，其反應(yīng)生