第三章 食品保藏过程中的品质变化 [教学目标] 本章使学生了解冷害发生的机理及其影响因素， 熟悉罐头食品常见的变质现象 及防止措施， 掌握食品发生干耗的原因及其控制措施，汁液流失和蛋白冻结变性的机理及其 影响因素，食品干制过程中的品质变化及其控制。 第一节 食品在低温保藏中的品质变化 一、水分蒸发(干耗) l 食品在低温保藏(包括冷藏和冻藏)过程中，其水分会不断向环境空气蒸发而逐渐减少， 导致重量减轻。这种现象就是水分蒸发，俗称干耗 （一） 干耗的机理 l 干耗是由食品表面与其周围空气之间的水蒸气压差来决定的，压差越大，则单位时间内 的干耗也越大 l 单有水蒸气压差的存在，干耗还不会产生。只有供给足够的热量才能使水蒸发或使冰晶 升华。热量的来源有库外导入的热量、库内照明热、操作人员散发的热量等。其中，库 外导入的热量是最主要的热源，干耗将随库外导入的热量而成正比地增大 l 干耗的过程如下：当食品吸收了蒸发潜热或升华潜热之后，水分即蒸发或者冰晶即升华 形成水蒸气，并且在水蒸气压差的作用下向空气转移，吸收了水分的空气由于密度变轻 而上升，与蒸发器接触，水蒸气即被凝结成霜。脱湿后的空气由于密度变大而下沉，再 与食品接触，重复上述过程。如此循环往复，使食品的水分不断丧失，重量不断降低 （二） 干耗的方式 l 自由干耗是指无包装的食品直接与空气接触时产生的干耗。在此种情况下，由于始终存 在 Pf > Pm的关系，故食品的干耗将持续不断地进行下去 l 包装中的干耗是指包装中存在空气而引起的干耗。由于包装与食品的间隙一般都比较 小，其中的空气吸湿能力有限，且作为冷却面的包装材料的除湿能力也不如冷却设备。 因此，包装中的干耗要比自由干耗小得多。包装中的空隙越小，则干耗越少。如果采用 气密性包装，即可大大地减少干耗 （三）影响干耗的因素 l 库外导入的热量 l 堆跺密度 l 装载量 l 冷藏或冻藏条件 l 空气流速 l 冷库的建筑结构 l 冷库内所使用的冷却设备
第三章 食品保藏过程中的品质变化 [教学目标] 本章使学生了解冷害发生的机理及其影响因素， 熟悉罐头食品常见的变质现象 及防止措施， 掌握食品发生干耗的原因及其控制措施，汁液流失和蛋白冻结变性的机理及其 影响因素，食品干制过程中的品质变化及其控制。 第一节 食品在低温保藏中的品质变化 一、水分蒸发(干耗) l 食品在低温保藏(包括冷藏和冻藏)过程中，其水分会不断向环境空气蒸发而逐渐减少， 导致重量减轻。这种现象就是水分蒸发，俗称干耗 （一） 干耗的机理 l 干耗是由食品表面与其周围空气之间的水蒸气压差来决定的，压差越大，则单位时间内 的干耗也越大 l 单有水蒸气压差的存在，干耗还不会产生。只有供给足够的热量才能使水蒸发或使冰晶 升华。热量的来源有库外导入的热量、库内照明热、操作人员散发的热量等。其中，库 外导入的热量是最主要的热源，干耗将随库外导入的热量而成正比地增大 l 干耗的过程如下：当食品吸收了蒸发潜热或升华潜热之后，水分即蒸发或者冰晶即升华 形成水蒸气，并且在水蒸气压差的作用下向空气转移，吸收了水分的空气由于密度变轻 而上升，与蒸发器接触，水蒸气即被凝结成霜。脱湿后的空气由于密度变大而下沉，再 与食品接触，重复上述过程。如此循环往复，使食品的水分不断丧失，重量不断降低 （二） 干耗的方式 l 自由干耗是指无包装的食品直接与空气接触时产生的干耗。在此种情况下，由于始终存 在 Pf > Pm的关系，故食品的干耗将持续不断地进行下去 l 包装中的干耗是指包装中存在空气而引起的干耗。由于包装与食品的间隙一般都比较 小，其中的空气吸湿能力有限，且作为冷却面的包装材料的除湿能力也不如冷却设备。 因此，包装中的干耗要比自由干耗小得多。包装中的空隙越小，则干耗越少。如果采用 气密性包装，即可大大地减少干耗 （三）影响干耗的因素 l 库外导入的热量 l 堆跺密度 l 装载量 l 冷藏或冻藏条件 l 空气流速 l 冷库的建筑结构 l 冷库内所使用的冷却设备
（四）干耗对食品品质的影响 l 干耗不仅会造成食品的重量损失，而且还会引起明显的外观变化， 如冷藏果蔬的萎蔫及 变色、冷藏肉类的变色等。更为严重的是当冻结食品发生干耗后，由于冰晶升华后在食 品中留下大量缝隙，大大增加了食品与空气接触面积，并且随着干耗的进行，空气将逐 渐深入到食品内部，引起严重的氧化作用， 从而导致褐变的出现及味道和质地的严重劣 化。这种现象也被称为冻结烧(Freeze burn)。食品出现冻结烧后，即已失去食用价值 和商品价值 （五）减少干耗的方法 l 良好的包装 l 冷库温度低且稳定 l 提高冷库的相对湿度 l 修建夹套式冷库 二、汁液的流失 （一）概念 l 冻结食品在冻结时或解冻后，会渐渐流出一些液体来，这就是流失液(drip)。流失液是 由于冻结食品解冻时， 冰晶融解产生的水分没有完全被组织吸收重新回到冻前状态， 其 中有一部分水分就从食品内部分离出来成为流失液。此种现象就称为汁液流失 （二）汁液流失的原因 l 蛋白质、淀粉等大分子在冻结及冻藏过程中发生变性，使其持水力下降，因而融冰水不 能完全被这些大分子吸回，恢复到冻前状态 l 水变成冰晶使食品的组织结构受到机械性损伤，在组织的结合面上留下许多缝隙，那些 未被吸回的水分，连同其他水溶性成分一起，由缝隙流出体外，成为自由流失液。当组 织所受损伤极为轻微时，由于毛细作用的影响，流失液被滞留在组织内部，成为挤压流 失液 （三） 影响因素 l 流失液的多少以及自由流失液与挤压流失液之比受到许多因素的影响， 主要有原料的种 类、冻结前处理、冻结时原料的新鲜度、冻结速度、冻藏时间、冻藏期间对温度的管理 及解冻方法等 l 不同种类的冻结食品的流失液有明显差异。一般地，含水量多及组织脆嫩者流失液多。 比如冻结蔬菜中，叶菜类的流失液比豆类的多，而冻鱼与冻肉相比，前者的流失液多 l 原料鲜度越低则流失液越多。通过对冻结狭鳕鱼的研究发现，狭鳕鱼死后开始冻结的时 间越迟，则蛋白质变性越严重，解冻之后的汁液流失也越多 l 冻藏温度越低或冻藏时间越短则汁液流失少 l 原料冻结前处理对汁液流失也有较大的影响。添加甘油、糖类及硅、磷酸盐时流失液将
（四）干耗对食品品质的影响 l 干耗不仅会造成食品的重量损失，而且还会引起明显的外观变化， 如冷藏果蔬的萎蔫及 变色、冷藏肉类的变色等。更为严重的是当冻结食品发生干耗后，由于冰晶升华后在食 品中留下大量缝隙，大大增加了食品与空气接触面积，并且随着干耗的进行，空气将逐 渐深入到食品内部，引起严重的氧化作用， 从而导致褐变的出现及味道和质地的严重劣 化。这种现象也被称为冻结烧(Freeze burn)。食品出现冻结烧后，即已失去食用价值 和商品价值 （五）减少干耗的方法 l 良好的包装 l 冷库温度低且稳定 l 提高冷库的相对湿度 l 修建夹套式冷库 二、汁液的流失 （一）概念 l 冻结食品在冻结时或解冻后，会渐渐流出一些液体来，这就是流失液(drip)。流失液是 由于冻结食品解冻时， 冰晶融解产生的水分没有完全被组织吸收重新回到冻前状态， 其 中有一部分水分就从食品内部分离出来成为流失液。此种现象就称为汁液流失 （二）汁液流失的原因 l 蛋白质、淀粉等大分子在冻结及冻藏过程中发生变性，使其持水力下降，因而融冰水不 能完全被这些大分子吸回，恢复到冻前状态 l 水变成冰晶使食品的组织结构受到机械性损伤，在组织的结合面上留下许多缝隙，那些 未被吸回的水分，连同其他水溶性成分一起，由缝隙流出体外，成为自由流失液。当组 织所受损伤极为轻微时，由于毛细作用的影响，流失液被滞留在组织内部，成为挤压流 失液 （三） 影响因素 l 流失液的多少以及自由流失液与挤压流失液之比受到许多因素的影响， 主要有原料的种 类、冻结前处理、冻结时原料的新鲜度、冻结速度、冻藏时间、冻藏期间对温度的管理 及解冻方法等 l 不同种类的冻结食品的流失液有明显差异。一般地，含水量多及组织脆嫩者流失液多。 比如冻结蔬菜中，叶菜类的流失液比豆类的多，而冻鱼与冻肉相比，前者的流失液多 l 原料鲜度越低则流失液越多。通过对冻结狭鳕鱼的研究发现，狭鳕鱼死后开始冻结的时 间越迟，则蛋白质变性越严重，解冻之后的汁液流失也越多 l 冻藏温度越低或冻藏时间越短则汁液流失少 l 原料冻结前处理对汁液流失也有较大的影响。添加甘油、糖类及硅、磷酸盐时流失液将
减少，而原料分割得越细小，则流失液越多 （四）防止汁液流失的方法 l 使用新鲜原料 l 快速冻结 l 降低冻藏温度并防止其波动 l 添加磷酸盐、糖类等抗冻剂 三、冷害 l 冷害是由水果和蔬菜组织冰点以上的不适低温造成的伤害 （一）冷害的机理 l Lyons 认为，在低温条件下，生物膜的相转移是冷害的首要原因。冷害温度首先影响细 胞膜，细胞膜主要是蛋白质和脂肪构成的，脂肪在正常状态下呈液态，受冷害后，变成 固态，使细胞膜发生相变。这种低温下细胞膜由液相变为液晶相的反应称作冷害的第一 反应。膜发生相变以后，随着产品在冷害温度下时间的延长，有一系列的变化发生，如 脂质凝固粘度增大，原生质流动减缓或停止。膜的相变引起膜吸附酶活化能增加，加重 代谢中的能负荷，造成细胞的能量短缺。与此同时，膜透过性增大，导致了溶质渗漏及 离子平衡的破坏，导致代谢失调。总之，膜的相变使正常的代谢受阻，刺激乙烯合成并 使呼吸强度增高。如果组织短暂受冷后升温，仍可以恢复正常代谢而不造成损伤，如果 受冷的时间很长，组织崩溃，细胞解体，就会导致冷害症状出现 （二）影响冷害的因素 l 种类及品种 l 成熟度 l 果实大小 l 冷藏温度 l 冷藏时间 l 不饱和脂肪酸含量 （三）冷害的防止方法 l 适温下贮藏 l 温度调节和温度锻炼 l 间歇升温 l 变温处理 l 调节贮藏环境中的气体成分 l 化学处理 四、寒冷收缩 l 这是牛、羊及仔鸡等肉类在冷却过程中常遇到的生化变质现象。如果牛、羊和仔鸡肉等
减少，而原料分割得越细小，则流失液越多 （四）防止汁液流失的方法 l 使用新鲜原料 l 快速冻结 l 降低冻藏温度并防止其波动 l 添加磷酸盐、糖类等抗冻剂 三、冷害 l 冷害是由水果和蔬菜组织冰点以上的不适低温造成的伤害 （一）冷害的机理 l Lyons 认为，在低温条件下，生物膜的相转移是冷害的首要原因。冷害温度首先影响细 胞膜，细胞膜主要是蛋白质和脂肪构成的，脂肪在正常状态下呈液态，受冷害后，变成 固态，使细胞膜发生相变。这种低温下细胞膜由液相变为液晶相的反应称作冷害的第一 反应。膜发生相变以后，随着产品在冷害温度下时间的延长，有一系列的变化发生，如 脂质凝固粘度增大，原生质流动减缓或停止。膜的相变引起膜吸附酶活化能增加，加重 代谢中的能负荷，造成细胞的能量短缺。与此同时，膜透过性增大，导致了溶质渗漏及 离子平衡的破坏，导致代谢失调。总之，膜的相变使正常的代谢受阻，刺激乙烯合成并 使呼吸强度增高。如果组织短暂受冷后升温，仍可以恢复正常代谢而不造成损伤，如果 受冷的时间很长，组织崩溃，细胞解体，就会导致冷害症状出现 （二）影响冷害的因素 l 种类及品种 l 成熟度 l 果实大小 l 冷藏温度 l 冷藏时间 l 不饱和脂肪酸含量 （三）冷害的防止方法 l 适温下贮藏 l 温度调节和温度锻炼 l 间歇升温 l 变温处理 l 调节贮藏环境中的气体成分 l 化学处理 四、寒冷收缩 l 这是牛、羊及仔鸡等肉类在冷却过程中常遇到的生化变质现象。如果牛、羊和仔鸡肉等
在 pH 值尚未降到 5.9～6.2 之前，即在僵直之前，就将其温度降到 10℃以下，肌肉会 发生强烈收缩变硬的现象，这就是寒冷收缩。寒冷收缩与死后僵直等肌肉收缩有显著的 区别，属于异常收缩。它不但更为强烈，而且不可逆。寒冷收缩后的肉类，即使经过专 门的成熟和烹煮，也仍然十分老韧 （一）寒冷收缩的机理 l 关于肌肉寒冷收缩的机理，仍有一些未明之处。但现在一般认为是离子平衡被破坏的结 果。Ca 2+从肌质网体(线粒体)中游离出来后使肌浆中的 Ca 2+浓度大大增加，而此时肌质 网体吸收和贮存 Ca 2+的能力已遭到破坏， 从而使肌质网体与肌浆之间的 Ca 2+平衡被打破， 导致肌肉发生异常收缩 （二）防止寒冷收缩的方法 l 增加冷却前的 ATP 和糖原的分解。可采用的具体措施有；a.将肉类在 15℃下存放几个 小时；b.电刺激，适当的电刺激可以强迫肌肉痉挛，加快肌肉中的生化反应，迅速形成 乳酸使 pH 值下降。比如在 35℃下用 200V，12.5Hz 的交流电刺激肌肉中的生化反应， 迅速形成乳酸使 pH 值在 3～4h 内降到 6.2 以下。电刺激的效果与电压、频率、电刺激 的时间、电刺激的迟早及刺激的部位等因素有关 l 阻止肌肉纤维的收缩。采取的具体措施有：a.用特殊方法悬挂胴体；b.机械拉伸等。目 前尽管采用①a.方法处理肉类正在稳步增加，但电刺激仍然是一种方便、快速、有效地 防止寒冷收缩的方法 l 缓慢降温。在实际冷却操作中，为了防止肉类的寒冷收缩，Bendal 建议，牛和羊胴体 表面肌肉组织下 30 毫米处的温度，至少在死后 14 小时内不应降到 10℃。Buchter 则认 为，对小牛、青年公牛等牛肉应在死后 24 小时以后，才降至 10℃ 五、蛋白质冻结变性 l 含蛋白质的食品如动物肉类、鱼贝类等在冻结贮藏后，其所含蛋白质的 ATPase 活性减 小，肌动球蛋白的溶解性下降，此即所谓的蛋白质冻结变性 （一）蛋白质冻结变性的机理 l 冻结使肌肉中的水溶液的盐浓度升高，离子强度和 pH 值发生变化，使蛋白质因盐析作 用而变性 l 蛋白质中的部分结合水被冻结， 破坏了其胶体体系， 使蛋白质大分子在冰晶的挤压作用 下互相靠拢并聚集起来而变性 （二）影响蛋白质冻结变性的因素 l 冻结及冻藏温度影响 l 盐类、糖类和磷酸盐类的影响 l 脂肪的影响 l 食品冻结前的鲜度也是影响蛋白质冻结变性的重要因素
在 pH 值尚未降到 5.9～6.2 之前，即在僵直之前，就将其温度降到 10℃以下，肌肉会 发生强烈收缩变硬的现象，这就是寒冷收缩。寒冷收缩与死后僵直等肌肉收缩有显著的 区别，属于异常收缩。它不但更为强烈，而且不可逆。寒冷收缩后的肉类，即使经过专 门的成熟和烹煮，也仍然十分老韧 （一）寒冷收缩的机理 l 关于肌肉寒冷收缩的机理，仍有一些未明之处。但现在一般认为是离子平衡被破坏的结 果。Ca 2+从肌质网体(线粒体)中游离出来后使肌浆中的 Ca 2+浓度大大增加，而此时肌质 网体吸收和贮存 Ca 2+的能力已遭到破坏， 从而使肌质网体与肌浆之间的 Ca 2+平衡被打破， 导致肌肉发生异常收缩 （二）防止寒冷收缩的方法 l 增加冷却前的 ATP 和糖原的分解。可采用的具体措施有；a.将肉类在 15℃下存放几个 小时；b.电刺激，适当的电刺激可以强迫肌肉痉挛，加快肌肉中的生化反应，迅速形成 乳酸使 pH 值下降。比如在 35℃下用 200V，12.5Hz 的交流电刺激肌肉中的生化反应， 迅速形成乳酸使 pH 值在 3～4h 内降到 6.2 以下。电刺激的效果与电压、频率、电刺激 的时间、电刺激的迟早及刺激的部位等因素有关 l 阻止肌肉纤维的收缩。采取的具体措施有：a.用特殊方法悬挂胴体；b.机械拉伸等。目 前尽管采用①a.方法处理肉类正在稳步增加，但电刺激仍然是一种方便、快速、有效地 防止寒冷收缩的方法 l 缓慢降温。在实际冷却操作中，为了防止肉类的寒冷收缩，Bendal 建议，牛和羊胴体 表面肌肉组织下 30 毫米处的温度，至少在死后 14 小时内不应降到 10℃。Buchter 则认 为，对小牛、青年公牛等牛肉应在死后 24 小时以后，才降至 10℃ 五、蛋白质冻结变性 l 含蛋白质的食品如动物肉类、鱼贝类等在冻结贮藏后，其所含蛋白质的 ATPase 活性减 小，肌动球蛋白的溶解性下降，此即所谓的蛋白质冻结变性 （一）蛋白质冻结变性的机理 l 冻结使肌肉中的水溶液的盐浓度升高，离子强度和 pH 值发生变化，使蛋白质因盐析作 用而变性 l 蛋白质中的部分结合水被冻结， 破坏了其胶体体系， 使蛋白质大分子在冰晶的挤压作用 下互相靠拢并聚集起来而变性 （二）影响蛋白质冻结变性的因素 l 冻结及冻藏温度影响 l 盐类、糖类和磷酸盐类的影响 l 脂肪的影响 l 食品冻结前的鲜度也是影响蛋白质冻结变性的重要因素
（三）防止蛋白质冻结变性的方法 l 快速冻结、低温贮藏均可有效地防止蛋白质变性 l 在冻结前添加糖类，磷酸盐类，山梨醇，氨酸、天冬氨酸等氨基酸，柠檬酸等有机酸， 氧化三甲胺等物质，均可防止或减轻蛋白质的冻结变性 l 各种糖类防止蛋白质变性的效果除与其浓度有关外， 还与糖的-OH 基数量有关。 一般地， -OH 基较多的糖类，防止蛋白质变性的效果也较好 六、脂肪的酸败 （一）脂肪酸败分类 l 水解酸败是由于酶类等因素的作用而引起的，它在冷藏和冻藏食品中缓慢的进行，使脂 肪逐渐被分解成游离脂肪酸。而游离脂肪酸可作为催化剂，促进脂肪氧化酸败 l 氧化酸败通常是指脂肪自动氧化，此外它还包括酶引起的氧化、风味逆转及乳脂和乳制 品的氧化气味等不同形式。 自动氧化是常见于各种含脂食品加工与贮藏过程中的变质现 象 （二）影响自动氧化的因素 l 脂肪酸的不饱和度 l 食品与光和空气接触面的大小 l 温度 l 铜、铁、钴等金属 l 肌红蛋白及血红蛋白 l 食盐及水分活度等 l 脂肪酸的不饱和程度提高，温度的上升，铜、铁、钴等金属离子和食盐及肌肉色素的存 在，紫外线照射及食品与空气接触面增加等，都会促进脂肪的自动氧化 （三）低温下的食品酸败 l 低温可以推迟酸败，但是不能防止酸败。这是由于脂酶、脂肪氧化酶等在低温下仍具有 一定的活性，因此会引起脂肪缓慢水解，产生游离脂肪酸 l 与水解酸败相比，氧化酸败对冻结食品质量的损害更为严重。发生在冻结食品中的自动 氧化，很可能在冻结前的准备阶段就已开始。因此，在冻藏过程中，只要有氧化存在， 即使没有紫外线的照射，也会继续进行，导致食品变质 l 油烧。当含脂较多的鱼类在长期冻藏过程中，如果没有适当的防护措施， 则会在腹部 等处出现黄色甚至橙红色，这种现象称做油烧(Rusting)。油烧的原因与酸败一样都是 脂肪的自动氧化。两者的区别在于酸败仅有风味异变而无变色现象，而油烧则在引起风 味劣化的同时，伴有变色现象 l 在脂肪氧化酸败进行到一定程度后，如果有氨、胺类、血红素、碱金属氧化物及碱等二 次因子中的任何一种参与作用时，都会导致油烧
（三）防止蛋白质冻结变性的方法 l 快速冻结、低温贮藏均可有效地防止蛋白质变性 l 在冻结前添加糖类，磷酸盐类，山梨醇，氨酸、天冬氨酸等氨基酸，柠檬酸等有机酸， 氧化三甲胺等物质，均可防止或减轻蛋白质的冻结变性 l 各种糖类防止蛋白质变性的效果除与其浓度有关外， 还与糖的-OH 基数量有关。 一般地， -OH 基较多的糖类，防止蛋白质变性的效果也较好 六、脂肪的酸败 （一）脂肪酸败分类 l 水解酸败是由于酶类等因素的作用而引起的，它在冷藏和冻藏食品中缓慢的进行，使脂 肪逐渐被分解成游离脂肪酸。而游离脂肪酸可作为催化剂，促进脂肪氧化酸败 l 氧化酸败通常是指脂肪自动氧化，此外它还包括酶引起的氧化、风味逆转及乳脂和乳制 品的氧化气味等不同形式。 自动氧化是常见于各种含脂食品加工与贮藏过程中的变质现 象 （二）影响自动氧化的因素 l 脂肪酸的不饱和度 l 食品与光和空气接触面的大小 l 温度 l 铜、铁、钴等金属 l 肌红蛋白及血红蛋白 l 食盐及水分活度等 l 脂肪酸的不饱和程度提高，温度的上升，铜、铁、钴等金属离子和食盐及肌肉色素的存 在，紫外线照射及食品与空气接触面增加等，都会促进脂肪的自动氧化 （三）低温下的食品酸败 l 低温可以推迟酸败，但是不能防止酸败。这是由于脂酶、脂肪氧化酶等在低温下仍具有 一定的活性，因此会引起脂肪缓慢水解，产生游离脂肪酸 l 与水解酸败相比，氧化酸败对冻结食品质量的损害更为严重。发生在冻结食品中的自动 氧化，很可能在冻结前的准备阶段就已开始。因此，在冻藏过程中，只要有氧化存在， 即使没有紫外线的照射，也会继续进行，导致食品变质 l 油烧。当含脂较多的鱼类在长期冻藏过程中，如果没有适当的防护措施， 则会在腹部 等处出现黄色甚至橙红色，这种现象称做油烧(Rusting)。油烧的原因与酸败一样都是 脂肪的自动氧化。两者的区别在于酸败仅有风味异变而无变色现象，而油烧则在引起风 味劣化的同时，伴有变色现象 l 在脂肪氧化酸败进行到一定程度后，如果有氨、胺类、血红素、碱金属氧化物及碱等二 次因子中的任何一种参与作用时，都会导致油烧