食品變質腐敗的抑制

——食品保藏基本原理第二章第二章食品變質腐敗的抑制第二章食品變質腐敗的抑制

——食品保藏基本原理問題一食品保藏的基本原理是什么？問題二如何利用溫度、水分活度、pH值等條件抑制食品的變質？問題三什么是柵欄技術，在食品保藏中有何作用？第二章食品變質腐敗的抑制概述

造成食品敗壞的原因很復雜，往往是生物的，化學的，物理的等多種因素綜合作用的結果。在諸多因素中，起主導作用的首先是有害微生物，其次是酶促生化反應以及非酶的化學反應。因此，食品腐敗變質的控制就是采取不同的方法或方法組合，殺滅或抑制微生物生長繁殖，鈍化酶的活性，延緩化學反應，達到延長食品貨架期的目的。第二章食品變質腐敗的抑制食品保藏的基本原理制生停止食品中一切生命活動和生化反應，殺滅微生物，破壞酶的活性。（無生機原理）抑生抑制微生物和食品的生命活動及生化反應，延緩食品的腐敗變質；（假死原理）促生促進生物體的生命活動，借助有益菌的發酵作用防止食品腐敗變質。（不完全生機原理）

維持生物體最低的生命活動。（生機原理）

第二章食品變質腐敗的抑制假死原理/生機原理無生機原理假死原理概述基于保藏原理的基本手段抑制微生物活動的保藏方法冷凍、干制、腌制、防腐劑……利用發酵原理的保藏方法發酵、腌制……運用無菌原理的保藏方法加熱、罐藏、輻射保藏、無菌包裝……維持食品最低生命活動的保藏法冷藏、氣調保鮮……不完全生機原理可控因素：溫度、水分、pH值、氧氣等。第二章食品變質腐敗的抑制§1.溫度對食品變質腐敗的抑制作用§1.1.溫度與微生物的關系§1.1.1高溫對微生物的殺滅作用（1）微生物的耐熱性細菌種類最低生長溫度/℃最適生長溫度/℃最高生長溫度/℃嗜熱菌中溫性菌低溫性菌嗜冷菌30～405～15－5～5－10～－550～7030～4525～3012～1570

～9045～5530～3515～25產芽孢菌>非芽孢菌芽孢>營養細胞嗜熱菌芽孢>厭氧菌芽孢>需氧菌芽孢耐熱程度：第二章食品變質腐敗的抑制§1.1.1高溫對微生物的殺滅作用(2)微生物高溫死亡的原因加熱使微生物細胞內蛋白質凝固而死亡;加熱對微生物有致毒作用;加熱使微生物體內脂類物質的性質發生變化。第二章食品變質腐敗的抑制（3）影響微生物耐熱性的因素a.微生物本身的特性污染的種類、污染的數量、生理狀態與所處的環境。b.食品成分酸度、水分活度、脂肪、鹽、糖、蛋白質、植物殺菌素。c.熱處理條件溫度、時間第二章食品變質腐敗的抑制（3）影響微生物耐熱性的因素a.微生物本身的特性污染的種類：各種微生物的耐熱性各有不同。嗜熱菌芽孢的耐熱性最強污染的數量：初始活菌數越多，全部殺滅所需的時間就越長。生理狀態與所處的環境穩定生長期的營養細胞>對數生長期的營養細胞成熟的芽孢>未成熟的芽孢較高溫度下培養的微生物耐熱性較強第二章食品變質腐敗的抑制b.食品成分的因素酸度：pH值偏離中性的程度越大，耐熱性越低；高酸性

3.7酸性中酸性

低酸性4.55.0pH

3.7高酸性酸性5.0中酸性

低酸性低酸性酸性4.5pH值對殺菌效果的影響第二章食品變質腐敗的抑制b.食品成分的因素pH對食品中芽孢菌耐熱性的影響第二章食品變質腐敗的抑制酸度pH值食品種類常見腐敗菌殺菌要求低酸性>5.0蝦、蟹、貝類、禽、牛肉、豬肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆嗜熱菌、嗜溫厭氧菌、嗜溫兼性厭氧菌高溫殺菌105~121℃中酸性4.5~5.0蔬菜肉類混合制品、湯類、面條、無花果酸性3.7~4.5荔枝、龍眼、櫻桃、蘋果、枇杷、草莓、番茄醬、各類果汁非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌沸水或100℃以下介質中殺菌高酸性<3.7菠蘿、杏、葡萄、檸檬、果醬、果凍、酸泡菜、檸檬汁等酵母、霉菌食品的酸度對微生物耐熱性的影響第二章食品變質腐敗的抑制b.食品成分的因素水分活度：細菌芽孢在低水分活度時有更高的耐熱性。殺滅肉毒桿菌在干熱條件下121℃需120min，濕熱條件下121℃，4～10min即可。食品介質熱致死溫度/℃奶油全乳脫脂乳乳清肉湯7369656361脂肪：脂肪含量高則細菌的耐熱性會增強。加熱時間為10min，埃希桿菌在不同介質中的熱致死溫度如右表所示。

第二章食品變質腐敗的抑制b.食品成分的因素鹽：低濃度食鹽對微生物有保護作用，而高濃度食鹽（>5%）則對微生物的抵抗力有削弱作用。糖：糖的濃度越高，越難以殺死食品中的微生物。注意：高濃度糖液對微生物有抑制作用。第二章食品變質腐敗的抑制b.食品成分的因素蛋白質：食品介質中有蛋白質存在時，對微生物有保護作用。植物殺菌素：有些植物的汁液以及它們分泌的揮發性物質對微生物有抑制或殺滅作用。如辣椒、大蒜、洋蔥、芹菜、芥末、花椒等。第二章食品變質腐敗的抑制c.熱處理條件溫度、時間微生物的致死時間隨殺菌溫度的提高而成指數關系縮短。溫度↑蛋白質凝固速度↑微生物的耐熱性↓第二章食品變質腐敗的抑制（4）微生物的耐熱性的表示方法不同的微生物對熱的耐受能力不一樣，但高溫對微生物數量減少的影響存在一個相似的可預測的變化模型，這就是微生物的耐熱特性曲線。并由此派生出相關的耐熱特性參數。a.熱力致死速率曲線

D值、TRT值b.熱力致死時間曲線

TDT值、Z值、F值c.仿熱力致死時間曲線第二章食品變質腐敗的抑制a.加熱時間與微生物致死率的關系在某一熱處理溫度下，單位時間內，微生物被殺滅的比例是恒定的。式中：N—

殘存微生物的濃度（單位容積的數量）

τ

—

熱處理時間k

—

反應速率常數對上式積分，設τ=0時，某種微生物殘存數量為N0，則：微生物熱致死反應的一級反應動力學方程第二章食品變質腐敗的抑制a.加熱時間與微生物致死率的關系

——熱力致死速率曲線方程：τ＝D（lgN0－lgN）D值：指數遞減時間(decimalreductiontime)在一定的環境和熱力致死溫度條件下，殺滅某種微生物90%的菌數所需要的時間。τ(min)4D101100102103104105熱力致死速率曲線DND2D3D第二章食品變質腐敗的抑制討論：D值反映微生物的抗熱能力；D值的大小取決于直線的斜率，與原始菌數無關；D值與加熱溫度、菌種及環境的性質有關；D值的計算：表達：DtD110=5表示：在110℃條件下，殺滅90%的某種微生物需要5分鐘。第二章食品變質腐敗的抑制部分食品中常見腐敗菌的D值第二章食品變質腐敗的抑制熱力指數遞減時間若原始菌數為104，由熱力致死速率曲線方程：

τ＝D（lgN0－lgN）可知：第二章食品變質腐敗的抑制

TRT值，時間屬性，與初始菌數無關。熱力指數遞減時間TRT值(ThermalReductionTime)：在某一加熱溫度下，使某種微生物的數量減少到10-n時所需要的時間。

TRTn＝D（lg10n

－lg100）＝nDTRT6=10表示：

在某一致死溫度下，原始菌數減少到百萬分之一，需要10分鐘。菌數減少到10-n表示殘存菌數出現的概率。第二章食品變質腐敗的抑制105110115120101102100t（℃）τ熱力致死時間曲線(min)TDT值：

(ThermalDeathTime)

在某一恒定溫度下，將某種微生物活菌全部殺死所需要的最短加熱時間。方程：

t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）Z其中：τ和τ′分別代表

t和t0溫度下的TDT值。

TDT值，時間屬性，與初始菌數有關。熱力致死時間b.加熱溫度與微生物致死率的關系

——熱力致死時間曲線第二章食品變質腐敗的抑制b.加熱溫度與微生物致死率的關系

——熱力致死時間曲線性質Z值表示微生物耐熱性的強弱；不同的微生物有不同的Z值，同一種微生物只有在相同的環境條件下才有相同的Z值；Z值(耐熱性常數)：熱力致死時間降低一個對數循環，致死溫度升高的度數。t（℃）105110115120101102100τZ熱力致死時間曲線(min)用Z值可以估算任意溫度下的致死時間。方程Z值，溫度屬性，與微生物種類及環境條件有關。t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）第二章食品變質腐敗的抑制b.加熱溫度與微生物致死率的關系

——熱力致死時間曲線TDT曲線與環境條件有關，與微生物數量有關，與微生物的種類有關。TDT曲線可用以比較不同的溫度-時間組合的殺菌強度。例：在121℃條件下，用1min恰好將某食品中的某種菌全部殺滅；現改用110℃、10min處理，問能否達到原定的殺菌目標？設Z=10℃

，由

τ＝τ’·10（t0－t）/Z

得τ=10×10(110-121)/10=0.79min＜1min

說明未能全部殺滅細菌。110℃下達到殺菌目標的時間？第二章食品變質腐敗的抑制b.加熱溫度與微生物致死率的關系

——熱力致死時間曲線由t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）當t0＝121℃（取標準溫度）F值是標準溫度下的TDT值,也稱殺菌效率值。t（℃）105110115120101102100τZ熱力致死時間曲線(min)第二章食品變質腐敗的抑制關于F值的討論表達：，當t0=121℃,Z=10時，可直接以F0表示。F值：在一定的標準致死溫度條件下，殺滅一定濃度的某種微生物所需要的加熱時間。當Z值相同時，F值越大者耐熱性越強。F值表示殺菌強度，隨微生物和食品的種類不同而異，一般必須通過試驗測定。對于低酸性食品，一般取

t0=121℃，Z=10℃對于酸性食品，一般取

t0=100℃，Z=8℃第二章食品變質腐敗的抑制關于TDT值與TRT值的討論TDT值只能在和試驗時的原始菌條件相一致時才適用；TRT值可作為確定殺菌工藝條件的依據；TRTn＝nD當n→∞時，TRTn→TDT，TRT值解決了殺菌終點問題。在實際的殺菌操作中，若n足夠大，則殘存菌數就足夠小，可以把達到某種可接受的安全“殺菌程度”定為殺菌終點。例：12D——美國要求最低肉毒桿菌致死溫時；對P.A.3679的殺菌強度則要求達到5D即可。F0=nD121n的確定與原始菌數有關第二章食品變質腐敗的抑制c.D值、Z值和F值三者之間的關系

——仿熱力致死時間曲線由于TDT值與初始活菌數有關，應用起來不方便，以D值取代TDT值，得到以下方程：t1－t2＝Z（lgD2

－lgD1）102101105110115120t（℃）100DZ仿熱力致死時間曲線(min)第二章食品變質腐敗的抑制c.D值、Z值和F值之間的關系

D與Z的關系：

lg（D2/D1

）＝（t1-t2）/Z（1）

F與Z的關系：

F＝τ·10（t-121）/Z

（2）

F.D.Z之間的關系：當n→∞時，TRTn→τ，τ≈n·D，則：

F＝n·D·10（t-121）/Z

（3）第二章食品變質腐敗的抑制小結：

微生物耐熱特性的表示方法熱力致死速率曲線

τ＝D（lgN0－lgN），TRTn=nD熱力致死時間曲線

t0－t＝Z（lgτ－lgτ′）

τ＝F·10（121－t）/Z仿熱力致死時間曲線

t1－t2＝Z（lgD2

－lgD1）

D值、Z值和F值之間的關系

F＝n·D·10（t-121）/Z

重要參數：D值TDT值Z值F值TRT值第二章食品變質腐敗的抑制§1.1.2.低溫對微生物的抑制作用（1）低溫和微生物的關系嗜冷菌嗜溫菌嗜熱菌都有一定的正常生長繁殖的溫度范圍。當T最低

＜T＜T最適時，微生物活力下降；當T＝T最低時，新陳代謝減弱，呈休眠狀態；當T＜T最低時，生命活動停止，出現死亡。

微生物的耐冷性球菌類>G－桿菌；酵母菌、霉菌>細菌第二章食品變質腐敗的抑制（2）微生物低溫損傷的原因溫度下降酶的活性減弱；破壞了各種生化反應的協調一致性；冰晶體改變了細胞內外的性狀；冰晶體對微生物細胞的機械損傷。微生物活力下降或死亡第二章食品變質腐敗的抑制（3）影響微生物低溫損傷的因素a.溫度b.降溫速度c.水分存在的狀態d.過冷狀態e.外部條件f.貯藏期g.交替凍結和解凍第二章食品變質腐敗的抑制（3）影響微生物低溫損傷的因素產毒菌腐敗菌1-生長迅速區段2-某些菌緩慢生長區段3-停止生長區段4-緩慢死亡，但很少全死區段食品緩慢腐敗區注意：低溫不是有效的殺菌措施。a.溫度溫度越低，微生物的活動能力也越低。第二章食品變質腐敗的抑制注意：低溫可起到抑制微生物生長和促使部分微生物死亡的作用。但在低溫下，其死亡速度比在高溫下要緩慢得多。一般認為，低溫只是阻止微生物繁殖，不能徹底殺死微生物，一旦溫度升高，微生物的繁殖也逐漸恢復。第二章食品變質腐敗的抑制（3）影響微生物低溫損傷的因素b.降溫速度凍結前，降溫越迅速，微生物的死亡率越高；凍結點以下，緩凍將導致剩余微生物的大量死亡，而速凍對微生物的致死效果較差。c.水分存在的狀態結合水分含量高，微生物在低溫下的穩定性相應提高；為什么？第二章食品變質腐敗的抑制（3）影響微生物低溫損傷的因素d.過冷狀態急速冷卻時，水分有可能迅速轉為過冷狀態而避免結晶。對微生物有保護作用。e.外部條件高水分、低pH值、紫外線等可促進微生物低溫損傷，糖、鹽、蛋白質等介質對微生物有保護作用。時間/d活菌數/%

-8℃時神靈桿菌細胞的死亡情況

1—過冷介質2—冰凍介質第二章食品變質腐敗的抑制（3）影響微生物低溫損傷的因素f.貯藏期微生物的數量隨低溫貯藏期的延長而減少。g.交替凍結和解凍可加速微生物的損傷或死亡。第二章食品變質腐敗的抑制§1.2.

溫度與酶的關系§1.2.1.高溫對酶的鈍化作用及酶的熱變性⑴最適溫度隨著溫度的升高，酶催化反應加速；同時，溫度的升高，酶受熱變性而失活，導致反應速度減慢。綜合兩個方面的結果,得到最適溫度區。大多數酶在30~40℃范圍內顯示最大活性。酶催化反應速率和酶失活速度與溫度的關系均可以用溫度系數表示。溫度－酶活力曲線第二章食品變質腐敗的抑制§1.2.

溫度與酶的關系§1.2.1.高溫對酶的鈍化作用及酶的熱變性⑵酶的熱穩定性可以用酶的熱失活曲線及相應的D值、Z值、F值來描述酶的耐熱性。例：已知過氧化物酶熱失活溫度系數Q10＝2.5由得：Z＝26過氧化物酶的熱失活時間曲線1.過氧化物酶2.細菌芽孢Z酶>Z菌第二章食品變質腐敗的抑制討論高溫對酶活的損害程度低于細菌芽孢。采用高溫短時殺菌時，酶的鈍化將成為首要的問題。酶鈍化程度有時也被用做食品殺菌的測定指標。（如：乳堿性磷酸酶、植物過氧化物酶）過氧化物酶的熱失活時間曲線1.過氧化物酶2.細菌芽孢第二章食品變質腐敗的抑制⑶影響酶熱穩定性的因素a.酶的種類酶的分子愈大和結構愈復雜，它對高溫就愈敏感。b.溫度當溫度超過40℃后，酶將迅速失活；當溫度超過最適溫度后，酶催化反應速率急劇降低。溫度對酶穩定性的影響溫度對酶催化反應速度的影響

lgk

T-1／K-1酶受熱破壞的最低溫度點第二章食品變質腐敗的抑制酶的熱失活反應甜玉米中的過氧化物酶在88℃下的失活曲線殘余活力（對數值）加熱時間/sCA段代表酶的熱不穩定部分的失活BD段代表酶的熱穩定部分的失活酶活力的再生與酶的熱穩定部分難以鈍化有關。第二章食品變質腐敗的抑制⑶影響酶熱穩定性的因素c.

加熱速率加熱速率愈快，熱處理后酶活力再生的愈多。d.pH值大多數酶的最適pH值在4.5～8范圍內，超出這一范圍，酶的熱穩定性降低。食品pH值Z值失活條件茄子5.0311.8117.2℃，加熱6s櫻桃3.466.877.2℃，加熱6s不同來源的氧化酶的耐熱性第二章食品變質腐敗的抑制⑶影響酶熱穩定性的因素e.水分含量食品水分含量愈低，其中的酶對熱的耐性愈高。f.食品成分蛋白質、脂肪、碳水化合物等都可能會影響酶的耐熱性。溫度/℃游離油酸/mg1.水分23%2.水分17%3.水分10%脂酶在不同溫度下的熱失活與水分之關系第二章食品變質腐敗的抑制§1.2.2低溫對酶活性的抑制作用在一定范圍內，酶活性隨溫度的下降而降低低溫下，酶作用的效果因原料而異；食品中酶活性的溫度系數大約為2~3。

注意：低溫可抑制酶的活性，但不能使其鈍化；酶的濃度效果可能導致催化反應速度加快。解凍時,酶活可能會驟然增強。溫度/℃反應速度溫度對酶活性的影響第二章食品變質腐敗的抑制小結：溫度對酶活性的影響高溫對酶活性的影響當溫度高于酶的最適溫度范圍時，升溫可使酶失活；酶的耐熱性可以用酶熱失活曲線及相應的D值、Z值、F值來描述。且Z酶>Z菌。影響酶熱穩定性的因素：酶的種類、溫度、加熱速率、pH值、水分含量、食品成分低溫對酶活性的影響在一定溫度范圍內，酶活性隨溫度的下降而降低；一般的冷藏和凍藏不能完全抑制酶的活性。第二章食品變質腐敗的抑制§1.3.溫度與其他變質因素的關系低溫對反應速度的影響溫度降低，反應物質分子的碰撞速度減緩，反應速度受到抑制。低溫對呼吸作用的影響溫度降低，果蔬呼吸作用減弱，可延長保藏期。低溫下的水分蒸發作用溫度越低，冷藏果蔬的蒸騰量越小。溫度系數越高，低溫保藏的效果就越顯著。濃度效果與溫度效果呈負相關；對某些食品會產生低溫冷害。§1.3.1.低溫對變質因素的抑制作用應考慮低溫冷害問題P42第二章食品變質腐敗的抑制§1.3.2.高溫對食品品質的影響色澤風味變化脂肪氧化、美拉德反應營養素變化氨基酸損失、維生素（VC、VB1、VD、泛酸）的損失。其他變化蛋白質變性、淀粉糊化、蔬菜和水果軟化。破壞食品中的嫌忌成分，如禽類蛋白中的抗生物素蛋白、豆科植物中的胰蛋白酶抑制素。第二章食品變質腐敗的抑制§2.水分活度對食品變質腐敗的抑制作用食品的腐敗變質與食品中水分含量具有一定的關系。但僅僅依據食品中的水分含量還不足以預言食品的穩定性。如：花生油0.6％（干基含水量）時可變質，淀粉20％

（干基含水量）不易變質。鮮肉與咸肉、鮮菜與咸菜的水分含量相差不多，保藏效果差別很大。為什么？第二章食品變質腐敗的抑制§2.水分活度對食品變質腐敗的抑制作用微生物生長繁殖只能利用游離水；生化反應需要的是游離水；水與食品的非水成分之間結合的強度不同，以水分含量作為衡量腐敗變質的指標是不可靠的。食品中的水分結合水游離水物理化學結合水化學結合水表面濕潤水毛細管水第二章食品變質腐敗的抑制§2.1.1.水分活度（Aw）食品在密閉容器內測得的蒸汽壓(p)與同溫下測得的純水蒸汽壓(p0)之比。描述為：Aw在數值上等于食品所處環境的平衡相對濕度。結合水的蒸汽壓遠低于游離水的蒸汽壓；食品中結合水的含量越高，水分活度就越低。§2.1有關水分活度的基本概念Aw值的范圍在0～1之間。第二章食品變質腐敗的抑制Aw值隨T的升高成正比例升高，且含水量越低，溫度對Aw的影響越大。§2.1.1.水分活度（Aw）溫度與Aw的關系：§2.1有關水分活度的基本概念T：熱力學溫度，R：氣體常數，ΔH：食品含水量下的等量吸收熱（可以用純水的汽化潛熱表示）。(Clausius-Clapeyron方程)（溫度范圍：2～40℃）詳見教材P23第二章食品變質腐敗的抑制§2.1.2水分吸濕等溫線在恒定溫度下，食品水分含量與其水分活度之間的關系由水分吸附等溫線反映。Ⅰ區：結合水（0～0.25）；Ⅱ區：多層水（0.25

～0.8

）A－單分子層結合水，

B－多分子層結合水；Ⅲ區：游離態水（0.8～0.99）。區域Ⅰ、Ⅱ的水僅占生鮮食品總含水量的5％左右，而區域Ⅲ占95％左右。ⅢAB水分含量（g水/g干物質）AW0.20.50.81.00

水分吸附等溫線詳見教材P24第二章食品變質腐敗的抑制部分食品的水分活度值

Aw食品＞0.98鮮肉、鮮魚、鮮奶、鮮奶油、新鮮果蔬、果汁0.98～0.93蒸煮腸類、蒸煮火腿、部分加工奶酪、濃縮奶、面包0.93～0.85干香腸、發酵香腸、牛肉干、生腌火腿、切達干酪、甜煉乳0.85～0.60甜點、干果、果醬、果凍、咸魚、某些干酪＜0.60方便面、糖果和巧克力制品、餅干、休閑食品、干制蔬菜第二章食品變質腐敗的抑制§2.2.水分活度與微生物的關系

§2.2.1.微生物生長與水分活度微生物類群最低Aw范圍微生物種類最低Aw值大多數細菌大多數酵母菌大多數霉菌0.99～0.900.94～0.880.94～0.73嗜鹽性細菌嗜干霉菌耐高滲酵母0.750.650.60霉菌是導致干制品變質的常見菌降低水分活度，使食品的Aw值低于微生物生長所需最低水分活度極限值時，微生物的生長繁殖就會受到抑制。第二章食品變質腐敗的抑制§2.2.1.微生物生長與水分活度水分活度與微生物增殖率的關系1.30℃金黃色葡萄球菌2.30℃紐波特沙門氏菌3.30℃梅氏弧菌微生物的生長發育在不同水分活度下存在明顯差異。不同微生物對水分活度變化的敏感性有差異。第二章食品變質腐敗的抑制§2.2.2.微生物的耐熱性與水分活度實驗結果表明：降低水分活度，可以抑制微生物的生長繁殖，同時也使微生物的耐熱性增加（AW為0.2～0.4之間最高)。注意：干制過程雖是加熱過程，但是它并不能代替殺菌。脫水食品并非無菌。水分活度/Aw細菌芽孢在110℃的D值與水分活度的關系1.肉毒梭菌E型2.嗜熱脂肪芽孢桿菌lgD/min營養成分、pH、氧氣分壓、二氧化碳濃度、溫度和抑制物等環境因素愈不利于生長，微生物生長的最低AW值愈高。第二章食品變質腐敗的抑制§2.2.3.細菌芽孢及其毒素與水分活度微生物在不同的生長階段，所需的水分活度閾值也不一樣。芽孢梭菌發芽生長的最低Aw為0.96，而要形成芽孢的Aw在0.98以上。黃曲霉菌生長最低Aw為0.78～0.80，而產黃曲霉毒素最低Aw為0.83—0.87。

產毒菌的產毒量一般隨水分活度的降低而減少。食品中的產毒菌在干制前如果沒有產生毒素，干制后也不會產毒；如果在干制前已經產毒，干制過程將很難破壞這些毒素。第二章食品變質腐敗的抑制§2.3.

水分活度與酶的關系每一種酶都存在一個最小水分活度；水分活度在中等偏上范圍內增加，酶活性增加，減小Aw則會抑制酶的活性；當食品中水分不足以形成單分子吸附層時，酶活受到完全的抑制；參見P26圖2－1525℃下脂酶活性與Aw之關系第二章食品變質腐敗的抑制§2.3.

水分活度與酶的關系水分活度對磨碎大麥芽和2％卵磷脂混合物中卵磷脂的酶催化水解速率的影響

注意：干制食品中的酶并沒有完全失活，僅靠減小AW值來抑制酶對干制品品質的影響并不十分有效。第二章食品變質腐敗的抑制§2.4.

水分活度與其他變質因素的關系水分活度與氧化作用的關系水分活度低于單分子層水分時，脂質極易遭受氧化酸敗；水分活度增加到0.30~0.50時，脂肪自動氧化速率減小；水分活度為0.75時，脂肪氧化速度逐漸加快；當水分活度大于0.80后，氧化速度將有所下降。參見P26圖2－1737℃下豬肉的脂質氧化與Aw的關系第二章食品變質腐敗的抑制§2.4.

水分活度與其他變質因素的關系水分活度與非酶褐變（Maillard反應）的關系

Aw<0.6

或Aw>0.9

時，反應速度減小；

0.6<Aw<0.9

時，反應速度存在峰值；

Aw=0

或Aw=1

時，非酶褐變停止。非酶褐變速度與水分活度的關系第二章食品變質腐敗的抑制§2.4.

水分活度與其他變質因素的關系降低水分活度可以延緩維生素的降解淀粉的老化蛋白質的變性色素的分解芳香物質的變化第二章食品變質腐敗的抑制小結水分活度與微生物AW↓→水溶液濃度↑→

滲透壓↑→細胞質壁分離、蛋白質失水變性；水分活度與酶的活性AW↓→

底物難以移動到酶的活動中心→

酶活性↓水分活度與其他變質因素AW↓→

游離水↓→

化學反應速度↓延緩生化反應速度。抑制微生物的生長發育。控制酶促反應。降低水分活度的方法:去除水分(干制)

提高滲透壓（腌制、糖制、濃縮等）

控制水分狀態（速凍）第二章食品變質腐敗的抑制§3.pH對食品變質腐敗的抑制作用§3.1.pH與微生物的關系微生物細胞膜帶有一定的電荷，環境的H＋濃度改變可導致細胞膜上電荷性質的改變，從而影響其新陳代謝的正常進行。當pH偏離中性范圍，微生物酶系統的催化能力減弱或消失。強酸強堿均可引起微生物的蛋白質和核酸水解。適宜的pH值微生物迅速生長繁殖偏離生長的pH值生長繁殖受到抑制為什么？第二章食品變質腐敗的抑制§3.pH對食品變質腐敗的抑制作用大多數細菌（尤其是病原菌）易在中性或微堿性環境中生長繁殖；霉菌、酵母菌一般能在酸性環境中生長繁殖。微生物生長發育程度與pH的關系教材P27表2-7第二章食品變質腐敗的抑制§3.2.pH與酶的關系在某一狹窄的pH范圍內，酶表現出最大活性。

——酶的最適pH值酶在等電點附近的pH條件下熱穩定性最高。pH－酶活力曲線pH酶活力→完全穩定區8911127654310可逆失活區立即失活區01246最適pH第二章食品變質腐敗的抑制部分食品的典型pH值pH范圍食品pHpH范圍食品pH低酸pH7.0-5.5鮮奶紅肉火腿蔬菜罐頭禽肉魚類蝦類黃油馬鈴薯大米面包6.3-6.55.4-6.25.9-6.15.4-6.45.6-6.46.6-6.86.8-7.06.1-6.45.6-6.26.0-6.75.3-5.8中酸pH5.5-4.5發酵蔬菜鄉村奶酪香蕉青豆3.9-5.14.54.5-5.24.6-5.5酸pH4.5-3.7

蛋黃醬蕃茄3.0-4.14.0高酸pH<3.7泡菜罐頭檸檬類水果蘋果3.5-3.93.0-3.52.9-3.3第二章食品變質腐敗的抑制§4.電離輻射對食品變質腐敗的抑制作用§4.1.

基本概念輻射指以電磁波形式傳遞能量的一種方式。輻射類型低頻輻射線（ν

<1015Hz

）高頻輻射線激發輻射（ν：1015～1018Hz）電離輻射（ν

>1018Hz）微波、紅外線紫外線、X射線、γ射線第二章食品變質腐敗的抑制§4.1.

基本概念放射性同位素原子中質子數相同而中子數不同的元素叫同位素，原子核不穩定的同位素叫放射性同位素。放射性衰變放射性同位素自發地從不穩定的元素變成穩定同位素的轉變過程。不穩定的原子核自發轉變的過程伴隨著射線的放出。大多數同位素放射出的射線有：α、β、γ、x射線。第二章食品變質腐敗的抑制§4.1.

基本概念輻射的計量單位放射線能量1個電子在真空中通過1V電位差所需要的能量為1電子伏特（eV）。1eV=1.6×10-19J吸收劑量表示單位質量被輻照物質吸收的輻射能量。戈瑞（Gy)、拉德（rad)1Gy=100rad=1J/kg第二章食品變質腐敗的抑制第二章食品變質腐敗的抑制§4.1.

基本概念輻射的計量單位放射線能量1個電子在真空中通過1V電位差所需要的能量為1電子伏特（eV）。1eV=1.6×10-19J吸收劑量表示單位質量被輻照物質吸收的輻射能量。劑量單位：戈瑞（Gy)、拉德（rad)1千克被照射物吸收電離輻射的能量為1焦耳時稱為1Gy。1Gy=100rad=1J/kg第二章食品變質腐敗的抑制§4.2.

電離輻射與微生物的關系§4.2.1.電離輻射的殺菌作用輻射對微生物的直接作用過程微生物被照射分子的離子化DNA損傷代謝異常細胞組織死亡輻射對微生物的間接作用過程被激活的水分子或電離的游離基與微生物體內的活性物質相互作用，而使細胞生理機能受到影響。直接擊中學說彌散學說第二章食品變質腐敗的抑制§4.2.1電離輻射的殺菌作用微生物的抗輻射能力可以用Dm值表示。即：使活菌數減少90％所需的輻射劑量。輻照下肉毒桿菌的致死曲線Dm=4第二章食品變質腐敗的抑制§4.2.2.影響輻射殺菌的因素使用同一種輻射源，在相同的輻射劑量下，影響輻射殺菌效果的因素有：a.微生物的種類與菌齡b.最初污染菌數c.介質的組成d.氧氣e.食品的物理狀態第二章食品變質腐敗的抑制§4.2.2.影響輻射殺菌的因素使用同一種輻射源，在相同的輻射劑量下，影響輻射殺菌效果的因素有：a.微生物的種類與菌齡不同的微生物對輻射的敏感性差異很大。（與微生物的耐熱性相似，但也有例外P30。）緩慢生長期的抗輻射能力最強，對數生長期的抗輻射能力最弱。b.最初污染菌數污染菌數越多，輻射殺菌效果越差。第二章食品變質腐敗的抑制§4.2.2.影響輻射殺菌的因素但是，一般含水量高的食品不宜直接采用輻射殺菌。c.介質的組成富含蛋白質的介質能增強微生物的抗輻射性；在含水量高的介質中，微生物對輻射更敏感。d.氧氣氧的存在增強了殺菌效果，也增加了氧化作用，應加以綜合考慮。e.食品的物理狀態在接近常溫范圍內，溫度對殺菌效果影響不大；在凍結狀態下，微生物抗輻射能力增強。第二章食品變質腐敗的抑制§4.3電離輻射與酶的關系輻射破壞了蛋白質的構象，可導致酶喪失活性。酶的耐輻射性酶活性降低90％的輻射劑量值的變化稱為酶分解單位用DE表示。酶存在的環境對輻照效應有保護作用。使酶完全失活的劑量可能產生不安全因素。酶的輻射失活曲線第二章食品變質腐敗的抑制§4.3電離輻射與酶的關系影響酶的抗輻射性的因素：酶的種類、濃度與純度、水分活度、溫度、pH、氧氣等。影響因素變化酶的輻射敏感性水分活度溫度氧氣酶的濃度酶的純度環境條件越復雜，酶的輻射敏感性越差。第二章食品變質腐敗的抑制§5.其他因素對食品變質腐敗的抑制作用高壓、滲透壓、煙熏、氣體成分、發酵、包裝等均有抑制食品腐敗變質的作用。第二章食品變質腐敗的抑制§5.其他因素對食品變質腐敗的抑制作用§5.1.高壓以100～1000Mpa的高壓作用于食品：微生物的生理活動遭到破壞，甚至發生不可逆變化而致死。蛋白質變性，酶的內部分子結構和活性部位上的構象均發生變化，導致酶的失活。第二章食品變質腐敗的抑制§5.其他因素對食品變質腐敗的抑制作用§5.2.滲透壓純水鹽水半透膜（a）滲透純水鹽水h滲透壓（b）滲透平衡溶液濃度越高，滲透壓越大。第二章食品變質腐敗的抑制§5.其他因素對食品變質腐敗的抑制作用§5.2.滲透壓滲透壓與微生物的關系等滲溶液：Ｃ外＝Ｃ內；Ｐ外＝Ｐ內，微生物生長最適宜的環境低滲溶液：Ｃ外＜Ｃ內；Ｐ外＜Ｐ內，微生物細胞吸水發生膨脹高滲溶液：Ｃ外＞Ｃ內；Ｐ外＞Ｐ內，細胞原生質脫水緊縮，導致細胞質壁分離第二章食品變質腐敗的抑制§5.其他因素對食品變質腐敗的抑制作用§5.3.煙熏食品的煙熏是在腌制的基礎上，利用木材不完全燃燒時產生的煙氣熏制食品的方法。熏煙的主要化學成分：其中：酚、醛、有機酸、醇、羰基化合物、烴等。酚、醛、有機酸類化合物具有較強的殺菌作用。第二章食品變質腐敗的抑制§5.其他因素對食品變質腐敗的抑制作用§5.4.氣體成分正常情況下的空氣成分：調節氣體成分：（如降低O2和增加CO2濃度）降低呼吸強度，延緩果蔬的后熟；減少營養成分的損失；減輕果蔬的生理病害；抑制好氧菌的生長繁殖；防止老鼠和昆蟲的危害。氮78.08%、氧20.96%、二氧化碳0.03%、其他氣體1％第二章食品變質腐敗的抑制§5.其他因素對食品變質腐敗的抑制作用§5.5.發酵利用益生菌的乳酸發酵、酒精發酵、醋酸發酵作用；發酵產物可降低pH值，抑制有害微生物生長。§5.6.包裝與環境隔絕，防止生物學因素引起的食品變質。隔絕氧氣，遮蔽光線，防止化學因素引起的食品變質。隔濕性包裝，防止物理因素引起的食品變質防止機械損傷、防偽防盜等。第二章食品變質腐敗的抑制打破內平衡6.

柵欄技術（HurdleTechnology）沒有任何一種單一的保藏措施是完美無缺的，必須采用綜合保藏技術。目前保藏研究的主要理論依據是柵欄因子理論。腐敗菌和病原菌柵欄因子柵欄因子柵欄因子保持食品品質抑制腐敗與產毒第二章食品變質腐敗的抑制§6柵欄技術§6.1.柵欄技術的概念：通過聯合控制多種阻礙微生物生長的因素，以減少食品腐敗，保證食品衛生與安全性的技術措施。§6.2.柵欄因子能擾亂微生物內平衡機制的加工技術；常用的柵欄因子：高溫處理（F）、低溫冷藏（t）、酸化（pH）、低水分活度（Aw）、降低氧化還原電勢（Eh）、添加防腐劑（Pres）、競爭性菌群（c·f）等。此外，還有輻射、超高壓處理、微波、超聲波、紫外線、酶制劑、保鮮膜等。第二章食品變質腐敗的抑制§6.3.柵欄技術與微生物的內平衡微生物的內平衡是微生物處于正常狀態下內部環境的穩定和統一，并且具有一定的自我調節能力，只有其內環境處于穩定的狀態下，微生物才能生長繁殖。柵欄因子針對微生物細胞中的不同目標進行攻擊，如細胞膜、酶系統、pH值、水分活性值、氧化還原電位等，這樣就可以從多個方面打破微生物的內平衡，而實現柵欄因子的交互效應。多靶保藏技術第二章食品變質腐敗的抑制§6.4.柵欄效應（HurdlesEffect）把柵欄因子及其交互作用，形成微生物不能逾越的柵欄之效果稱為柵欄效應。交互效應：多個柵欄因子協同作用的抑菌效果大于多個因子單獨作用效果的累加。柵欄效應與柵欄因子的種類、強度及作用順序有關。柵欄技術食品（HTF）當柵欄因子中任何單一因素均不足以抑制腐敗菌或產毒菌時，貨架壽命是通過兩個或兩個以上的柵欄因子得以延長的食品。第二章食品變質腐敗的抑制

柵欄技術示意圖§6.5.柵欄技術舉例第二章食品變質腐敗的抑制§6.6.應注意的幾點問題不一定每個柵欄因子都起作用，且作用于同一食品的柵欄因子有主次之分。產品中原始菌數較少時，只需少量柵欄因子（或較低強度）即可控制腐敗的發生。對于每種食品可利用的柵欄因子有很多，應通過科學分析和經驗積累，準確把握其中的關鍵因子。相同數量的柵欄因子，以同樣的強度作用于不同的食品，其柵欄效應可能不一樣。作用于食品的各柵欄因子的強度不是一成不變的。某些食品中柵欄因子的作用順序是固定的。各柵欄因子應科學合理的搭配組合，并使其強度控制在最佳的范圍。第二章食品變質腐敗的抑制柵欄技術內涵的擴展初始的柵欄技術主要是針對控制由微生物引起的食品腐敗變質，然而僅僅考慮控制微生物而不顧及食品質量的保藏方法是不完善的。因此實際上柵欄因子的作用不僅局限于控制微生物引起的腐敗變質，也可延伸到抑制酶的活性

、改善食品品質、延長貨架期等方面。第二章食品變質腐敗的抑制§6.7.柵欄技術的應用用于食品控制評估食品的穩定性預測食品的貨架壽命用于食品設計有助于設計節能型加工工藝減少防腐劑的使用改進感官品質，提高經濟效益。第二章食品變質腐敗的抑制柵欄技術在鹽漬蔬菜加工中的應用在低鹽化鹽漬蔬菜的加工中,主要控制：水分活度(Aw)：添加降水分性劑—