课件：食品微生物 (2).ppt

第八章 微生物与食品腐败变质,第五节 食品保藏中的防腐与杀菌措施,主要内容：,1、食品低温抑菌保藏 2、食品加热灭菌保藏 3、食品的高渗透压保藏 4、食品的防腐保藏 5、食品的辐射保藏,一、食品低温抑菌保藏,特点：温度越低，保藏期越长。,低温对微生物的影响：,降低酶活性。大多数微生物活动降低、休眠，甚至死亡。少数微生物仍能生长。 细胞内水分转变为冰晶体,引起细胞脱水,而不能存活。 细胞内形成的冰晶对微生物细胞产生机械性的伤害。 注意 ： 微生物不同，反应不同 冷冻速度不同，反应不同 冷冻和解冻交替，比一直冷冻更易死亡。 环境条件不同，反应不同：pH低、水分多，死亡快；糖 、盐、蛋白质、脂肪含量高则死亡慢。,冷藏温度：（ 0 - 7 ）（常用4-8） 嗜冷微生物能缓慢生长，多数病原菌不能生长 ，保藏有效期较短。,冷藏：是在010 条件下保藏食品。,1、冷藏,贮藏食品：肉、禽蛋、乳品、果蔬等。,贮藏期一般为几天到几月不等。,冻藏温度：低于0（常用-18） 可以阻止所有微生物的生长，可进行长期贮藏，但对食品品质有影响。,2、冷冻保藏,冷冻是先将食品冻结，而后在能保持冻结状态的温度下贮藏的保藏方法。常用冻藏温度为-12-23，贮藏期可达数月至数年。,低温保藏与食品结构 食品冷冻是一个过程，当温度降至 -1-5，称冰晶生成带。若冷冻速度过慢，胞外水相外于冰点而胞内水相未达冰点的时间则越长，从而细胞失水严重，新鲜食品的组织细胞就会相应破坏严重。,2、冷冻保藏,在冷冻工业中要求迅速降温冻结食品，以最短的时间通过冰晶生成带，避免上述现象发生，即急速冷冻。,3、与低温保藏有关的微生物,细菌芽孢对冷冻及冻藏抗性最强，冷冻保藏后约有90%的芽孢仍可存活。 真菌的孢子抗冻力较强，干燥的黄曲霉分生孢子速冻和解冻后存活率可达75%。 酵母菌和G细菌的抗冻力较强， G细菌的抗冻力较弱。,二、食品加热灭菌保藏,概念 热杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理形式，是最常用的延长食品保存期的加工保藏方法。,机理： 在高温作用下微生物体内的酶、脂质体和细胞膜被破坏，原生质构造中呈现不均一状态，以致蛋白质凝固，细胞内停止因而死亡。,各种微生物的耐热性各有不同，同一菌种，其耐热性也因菌株而异，正处于生长繁殖的微生物营养细胞的耐热性较它的芽孢弱。 各种芽孢菌的耐热性也不尽相同，厌氧菌芽孢的耐热性较需氧菌芽孢强，嗜热菌的芽孢耐热性最强。 微生物的耐热性，与一定容积中所存在的微生物的数量有关。 微生物的种类及数量取决于原料的状况（来源及储运过程）、工厂的环境卫生、车间卫生、机器设备和工器具的卫生、生产操作工艺条件、操作人员个人卫生等因素。,加热灭菌保藏的影响因素：,1、食品的巴氏消毒,常用的三种热灭菌方法：,2、食品的高温灭菌,3、超高温瞬时灭菌,1、食品的巴氏消毒,条件：6263 30min， 71 15min， 8090 1min。,目的：杀死食品中致腐微生物的营养体。,应用范围：牛奶、果汁、啤酒、酱油、食醋等。,巴氏消毒法(pasteurization) 用于牛奶、啤酒、果酒和酱油等不能进行高温灭菌的液体的一种消毒方法，其主要目的是杀死其中无芽孢的病原菌(如牛奶中的结核杆菌或沙门氏菌)，而又不影响它们的风味。巴氏消毒法是一种低温消毒法，具体的处理温度和时间各有不同。,2、食品的高温灭菌,煮沸消毒法（常压灭菌法）： 条件：100，加热10-30min。 效果：可杀死全部细菌、真菌，不能杀死孢子。 应用范围：酸性较低的罐头、果酱等食品。,高温灭菌指灭菌温度在100121 范围内的灭菌。,高温灭菌分为：常压灭菌法和加压蒸汽灭菌法。,加压蒸汽灭菌法： 条件：121 （压力1kg/cm2），5-20min， 或115，35min。 效果：可杀死全部细菌，大多数孢子。 应用范围:肉类、蔬菜、奶制品灭菌。,3、超高温瞬时灭菌,超高温瞬时灭菌是指通过130150 加热数秒钟进行的灭菌。,连续加压蒸汽灭菌法： 条件：135-140，5-15s 效果：可基本达到无菌 应用范围：发酵工厂培养基及液态食品奶、果汁、蔬菜汁灭菌。,三、食品的高渗透压保藏,高浓度的盐或糖降低了食品的水分活性；高浓度的Na+和Cl-，对微生物及其酶类也具有毒害和破坏作用，并且使溶液易形成缺氧环境，因此提高了食品的渗透压，可抑制微生物的生长和繁殖，防止食品腐败。 耐高渗微生物主要有：高度嗜盐细菌（盐杆菌属、小球菌属）、中等嗜盐细菌（假单胞菌属、芽孢杆菌属等）、低等嗜盐细菌（黄杆菌属、无色杆菌属等）、耐糖细菌（肠膜状明串珠菌）、耐高糖酵母（蜂蜜酵母、鲁氏酵母等）、耐高渗的霉菌（青霉属、曲霉属等），这些是我们食品保藏的重点。,常用的两种高渗透压保藏方法：,盐腌保藏和糖渍保藏,1、盐腌保藏,1、盐腌保藏,盐浓度达到8%10%可以抑制多数杆菌生长，15%时可抑制球菌。 当盐浓度1825%时通常可完全阻止微生物生长，起到保藏效果。,应用范围：咸鱼、咸肉、咸蛋、咸菜等。,2、糖渍保藏,糖渍保藏是利用高浓度的糖液抑制微生物生长繁殖。,与食品盐相比，蔗糖必须比食品盐用量大4倍以上的浓度，才能达到与食盐相同的效果。 含50%的糖液可以抑制绝大部多数酵母和细菌生长，65%70%的糖液可以抑制多种霉菌，70%80%的糖液能抑制几乎所有的微生物生长。,应用范围：甜炼乳、果脯、蜜饯、果酱等,三、食品的防腐保藏,食品防腐剂：具有抑制或杀死微生物的作用，并可用于食品防腐保藏的化学物质称。防腐剂可分为杀菌剂和抑菌剂。,食品化学保藏：就是在食品生产和储运过程中适当采用化学制品来提高食品的耐藏性和尽可能保持食品原有品质的一种方法，也就是防止食品变质和延长保质期（shelf-life）。,概念：,抑菌剂在使用限量范围内，其抑菌作用主要是通过改变微生物生长曲线(见图7-1)，使微生物的生长繁殖停止在缓慢繁殖的适应期，即图中的AB段，而不进入急剧增殖的对数期，即图中的CD段，从而延长微生物繁殖一代所需要的时间，即起到所谓的“静菌作用”。,抑菌剂,杀菌剂和抑菌剂的最大区别是，杀菌剂在其使用限量范围内能通过一定的化学作用杀死微生物，使之不能侵染食品，造成食品变质。 杀菌剂按其灭菌特性可分为三类：氧化型杀菌剂、还原型杀菌剂和其它杀菌剂。,杀菌剂,食品防腐剂应具备的条件：,（1）本身应该经过充分的毒理学鉴定，证明在使用限量范围内对人体无害； （2）对食品的营养成分不应有破坏作用，也不应影响食品的质量及风味； （3）添加于食品后能被分析鉴定出来。 （4）少量使用就有效； （5）不会与生产设备和包装容器等发生不良化学反应； （6）热敏性不能太强，否则受热易分解失效； （7）大量使用时不污染环境等。,1、山梨酸及其盐类,山梨酸又名花揪酸，为无色针状或白色粉末状结晶，无臭或稍有刺激臭，耐光耐热，但在空气中长期放置易被氧化变色，防腐效果也有所降低。山梨酸难溶于水而易溶于乙醇等有机溶剂。山梨酸钾极易溶于水，也易溶于高浓度蔗糖和食盐溶液，因而在生产上被广泛使用。,山梨酸和山梨酸钾的作用机理,- 损害微生物细胞中脱氢酶系统； - 使分子中的共轭双键氧化，产生分解和重排。 - 主要目标菌：霉菌、酵母菌及其他好气性菌 - 不能抑制：芽孢形成厌氧菌、嗜酸乳杆菌。,注意：在有少量霉菌存在的介质中，山梨酸和山梨酸钾表现出抑菌作用，甚至还会表现出杀菌效力。但霉菌污染严重时，它们会被霉菌作为营养物摄取，不仅没有抑菌作用，相反会促进食品的腐败变质。,山梨酸和山梨酸钾的作用条件,山梨酸和山梨酸钾属于酸型防腐剂，以未解离的分子起抑菌作用，其防腐效果随pH值降低而增强，但适宜的pH值范围比苯甲酸广，以pH值6的介质中使用为宜。,山梨酸（钾）使用范围和使用量,山梨酸是一种不饱和脂肪酸，能在人体内参与正常的代谢活动，最后被氧化成CO2和H2O，故国际上公认其为无害的食品防腐剂。山梨酸的ADI值（每日允许摄入量，Acceptable daily intake）为025mg/kg。,用量均以山梨酸计，1g山梨酸钾相当于0.752g山梨酸,2、丙酸及其盐类,作为食品防腐剂使用的丙酸盐通常是丙酸钠和丙酸钙，两者均为白色的结晶颗粒或结晶性粉末，无臭或略有异臭，易溶于水。,丙酸为无色透明液体，有刺激性气味， 可与水混溶。,丙酸是食品中的正常成分，也是人体代谢的中间产物，丙酸盐不存在毒性问题，故ADI无需作特殊规定。丙酸已广泛用于面包、糕点、果冻、酱油、醋、豆制品等的防霉。在以上食品中，丙酸盐（以丙酸计）的最大使用量为2.5g/kg。,丙酸盐作用条件：,属酸性防腐剂，在pH值较低的介质中抑菌作用强（最低抑菌浓度在pH值5.0时为0.01%，在pH值6.5时为0.5%）。丙酸盐对霉菌，需氧芽孢杆菌或革兰氏阴性杆菌有较强的抑制作用，对引起食品发粘的菌类如枯草杆菌抑菌效果好，对防止黄曲霉毒素的产生有特效，但是对酵母菌几乎无效。根据这一特性，丙酸盐常用于面包和糕点的防霉。,3、SO2和亚硫酸盐,亚硫酸及其盐类: 亚硫酸是强还原剂，具有漂白和抗氧化作用。 作用： 减少植物组织中的氧气，抑制褐变反应。 抑制氧化酶的活性，比如多酚氧化酶。 可与有色物质作用而漂白，比如花青素、胡萝卜素等用于苹果、马铃薯、果脯原料等。 用于防止非酶褐变，如藕、土豆片等。 可以强烈抑制霉菌、好气性细菌，对酵母的作用稍差一些。,亚硫酸对微生物的抑制效果与其存在状态有关，亚硫酸分子在防腐上最有效。亚硫酸盐易溶于水，溶于水后产生亚硫酸而起杀菌防腐作用。由于使用方便而在生产中比较多用。常用的亚硫酸盐有亚硫酸氢钠（NaHSO3）、无水亚硫酸钠（Na2SO3）、焦亚硫酸钠（Na2S2O5）和低亚硫酸钠（Na2S2O4）。燃烧硫磺熏蒸可以生成亚硫酸，也同样起到杀菌防腐作用。,亚硫酸的杀菌作用机理,亚硫酸的杀菌作用机理是消耗食品中的O2，使好气性微生物因缺氧而致死，并能抑制某些微生物生理活动中酶的活性（主要是破坏蛋白质中的二硫键） 。 亚硫酸对细菌的杀灭作用强，对酵母菌的作用弱。,亚硫酸的杀菌作用条件,亚硫酸属于酸性防腐剂，以其未解离的分子起杀菌作用。 影响因素： pH: pH值3.5时，不电离，效果佳 浓度和温度：越高作用越强。 水溶液放置过程中易分解逸散SO2而降低效果，建议现用现配。,亚硫酸的杀菌使用范围和使用量,SO2的ADI值为00.7mg/kg。亚硫酸及其盐类主要用于葡萄酒和果酒的防腐，最大使用量以SO2计为0.25g/kg，产品中SO2的残留量不得超过0.05g/kg。,4、硝酸盐和亚硝酸盐,硝酸盐和亚硝酸盐是肉制品中常用的添加剂，主要作用在于使肉制品呈现鲜艳的红色。此外还有防腐作用，可抑制引起肉类变质的微生物生长，尤其是对梭状肉毒芽孢杆菌等耐热性芽孢的发芽有很强的抑制作用；还有抗氧化和增进风味的作用。,硝酸盐包括硝酸钠和硝酸钾，亚硝酸盐包括亚硝酸钠和亚硝酸钾，以硝酸钠和亚硝酸钠在生产中比较常用。硝酸钠和亚硝酸钠为无色、无臭结晶或结晶性粉末，味咸并且稍有苦味，有吸湿性，易溶于水。,硝酸盐和亚硝酸盐使用范围和使用量,硝酸盐和亚硝酸盐的毒性都比较强，以亚硝酸盐的毒性更强，是一种剧药（注：药物学中将毒性较强的物质称为剧药）。所以其使用范围和用量都有比较严格的限制。硝酸盐和亚硝酸盐的ADI分别为05mg/kg和00.2mg/kg。,5、乳酸菌素,天然有机防腐剂也称天然防腐剂，是由生物体分泌或者体内存在的具有抑菌作用的物质，经人工提取或者加工而成为食品防腐剂。,乳酸菌素属天然防腐剂中的一种。,乳酸链球菌素又称乳酸菌肽（Nisin），是由乳酸链球菌产生的一种多肽物质（C143H230N42O37S7），商品名称为乳酸链球菌制剂，由乙醇结晶制得。该产品对革兰氏阳性菌有抑制作用，可用于乳制品和肉制品的抑菌防腐。对革兰氏阴性菌、霉菌和酵母菌一般无抑制作用。,乳酸链球菌素的安全性高，ADI为33,000IU/kg。用于罐装食品、植物蛋白食品防腐的最大用量为0.2g/kg，乳制品和肉制品的最大用量为0.5g/kg。一般用量控制在2.5100mg/kg。,应用范围：罐头、果蔬、肉、鱼、乳等。,五、食品的辐射保藏,食品的辐射保藏是是利用射线照射食品，灭菌、杀虫，抑制鲜活食品的生命活动，从而达到防霉、防腐、延长食品货架期目的的一种食品保藏方法。,食品辐射的特点：,1）“冷杀菌”，对食品品质无影响； 2）射线穿透力强，具有良好的保鲜效果； 3）辐照处理食品能耗低； 4）对环境的污染小。,食品辐射分为下列三类： 低剂量辐照、中等剂量辐照、大剂量辐照,食品辐射的基本原理,食品辐照时，射线把能量或电荷传递给食品以及食品上的微生物和昆虫，引起的各种效应会造成它们体内的酶钝化和各种损伤会迅速影响其整个生命过程，导致代谢、生长异常、损伤扩大直至生命死亡。而食品则不同，除了鲜活食品之外均不存在着生命活动，鲜活食品的新陈代谢也处在缓慢的阶段，辐射所产生的影响是进一步延缓了它们后熟的进程，符合储藏的需要。,影响辐射保藏的因素,1、照射量及其单位,照射量（Exposure）是用来量度X射线或g射线在空气中电离能力的物理量，其单位为伦琴（R）。,2. 吸收剂量、剂量率及其单位,被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收量，其单位为拉德(rad)或戈瑞(Gy)。,3.食品中微生物的种类,水分含量低时