食品保藏课件 第三章-食品保藏中的品质变化.ppt

第三章 食品保藏过程中的品质变化,教学目标 了解食品在保藏过程中发生的各种品质变化，重点掌握食品发生干耗的原因及其控制措施、汁液流失和蛋白质冻结变性的机理及其影响因素，熟悉食品品质变化的控制措施。,食品在各种保藏过程中，受微生物、酶、氧气、光线等因素的影响，会发生许多不利的物理、化学、生物学及组织学变化，导致其质量下降。食品的品质变化不仅因保藏方法而异，而且与食品种类密切相关。 本章就食品在保藏过程中的一些典型的品质变化作简要介绍。,第一节食品在低温保藏中的品质变化,一、水分蒸发 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。,1干耗的机理 假设单位时间内食品的干耗为W (kg)，其表面积为F()，食品表面的水蒸气分压为pf (Pa)，与食品接触的空气的水蒸气分压为pm (Pa)，那么下列关系式成立： W=F( pf - pm)×9.8 (3-1) 式中，9.8为食品表面的蒸发系数或升华系数，kg/N。 与F都是与食品本身有关的物理特性，因此对于某个食品而言，它们是常数。 这就是说，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。 不过，仅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。,干耗的过程为： 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。,2干耗的方式 食品的干耗有两种方式，即自由干耗与包装中的干耗。 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 pfpm的关系，故食品的干耗将持续不断地进行下去。 包装中的干耗是指因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。,3影响干耗的因素,（1）外界供给的热量，热量越多，干耗速度越快。 冷库内热量的来源主要是库外导入的热量，以及由开门、人的呼吸、库内的照明及各种电动设备等所产生的热量。其中库外导入的热量是主要的，它与干耗的增加几乎成正比的关系。 另外，库内热量的增加还会使库内温度升，高了库内空气的吸湿能力，从而增加食品的干耗。,（2）堆积形状和密度 实践证明，食品的于耗主要发生在货堆的外围部分，其内部由于相对湿度接近饱和，且几乎不与外界发生对流换热，因而干耗极少。以四分之一牛胴体为例，在货堆中的不同位置与其干耗之间的关系见表3 -1,堆垛的密度与食品干耗之关系如图3-1所示。从图中可以看出，堆垛密度越大，则食品干耗越少。但是堆垛密度并不能无限增加，每种食品均有其最大的堆垛密度，这也说明，相同重量的食品具有不同的有效蒸发表面积，因而在其他条件相同时，具有不同的干耗。,（3）冷库的装载量 冷库的装载量与食品干耗之间的关系如图 3-2所示。从图中可以看出，当装载程度为 100%时，牛肉每年的干耗为2%，但是，当装载程度减少为40%时，每年的干耗将达到5%，增加了2.5倍。由此可以看出装载量对干耗的严重影响。,（4）冷藏或冻藏条件,通常，冷藏或冻藏温度越低，空气相对湿度越高及流速越小则食品的干耗也越小。冻藏温度与食品干耗之间的关系如表3-2所示。 从表中可见，在较高温度下冻藏时，耗量将随冻藏时间的延长而加速增加。相对湿度与食品干耗之间的关系如表3-3所示。,（5）空气流速,空气流速的增大会促进冷库墙面、冷却设备和食品之间的湿热交换，加快食品水分的蒸发，因而使干耗增加。但空气流速对于耗的影响会因食品种类而有所差异。 冷库的建筑结构不同对干耗的影响也不同。贮存于单层库中的食品，其干耗比贮存于多,(6)冷库的建筑结构 单层库干耗多层库干耗； 普通库干耗夹套式干耗 （7）冷却设备（方式） 冷风机比冷却排管的干耗大60% （8）其他 如：进入冷库时食品的温度、食品与冷却设备的温差、食品分割程度、食品形状及特性、食品表面蒸发系数。,4.干耗对食品品质的影响,A.干耗造成食品的重量损失; B.冷藏果蔬的萎蔫及变色、冷藏肉类的变色; C. 引起严重冻结烧 当冻结食品发生干耗后，由于冰晶升华在食品中留下大量缝隙，大大增加了食品与空气的接触面积，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。,5减少干耗的方法,良好的包装，如气密性包装或真空包装， 包冰衣， 使冷库温度低且稳定， 提高冷库的相对湿度 修建夹套式冷库 均是有效减少干耗的方法,二、汁液的流失,1概念 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。 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。它是普遍存在于冻结食品中的一种重要变质现象。,流失液有两种类型，一种是自由流失液，即在解冻之后自然流出食品外的液体；另一种是挤压流失液，即在自由流失液流出之后，加上l2kg/cm2的压力而流出的液体。 流失液的主要成分虽然是水，但是其中还包含可溶性蛋白质、无机盐类、维生素及抽提物成分等。上述成分的流失，既使冻品重量减少，又使冻品的风味及营养价值等受到损害。因此，流失液的多少是判断冻结食品质量优劣的主要理化指标之一。,2汁液流失的原因,造成冻结食品汁液流失的原因主要有两个： 其一是蛋白质、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； 其二由于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。,3影响因素,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。 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。,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。 冻藏温度越低或冻藏时间越短则汁液流失少。 在冰点附近的温度范围内冻藏或在冻藏的最初一段时间内汁液流失较多。 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。,解冻方法的影响较为复杂。同一种解冻方法对汁液流失的影响将因食品种类而异， 例如：冻结肉类用低温缓慢解冻比用高温快速解冻时流失 液少。 冻结蔬菜在热水中快速融化比自然缓慢解冻时流失 液少。 冷冻调理食品也是加热快速解冻时流失液少。 冻结水产品则因种类不同而有较大的差异。,4防止汁液流失的方法,以下方法有利于防止或减少汁液流失；使用新鲜原料； 快速冻结； 降低冻藏温度并防止其波动； 添加磷酸盐、糖类等抗冻剂。,三、冷害,冷害是由于水果和蔬菜贮藏在冰点以上的不适低温下造成的组织伤害现象。 大部分起源于热带的水果、蔬菜和观赏园艺作物，在温度低于12.5但高于o会发生生理失调，例如鳄梨、香蕉、菜豆、柑橘类、黄瓜、茄子、芒果、甜瓜、番木瓜、甜椒、菠萝、西葫芦、番茄等。在低于冷害临界温度时，组织不能进行正常的代谢活动，抵抗能力降低，产生多种生理生 化失调，最终导致各种各样冷害症状出现，如产品表面出现凹陷、水浸斑，种子或组织褐变内部组织崩溃，果实着色不均匀或不能正常成熟，产生异味或腐烂等。,需要注意的是，大部分冷害症状在低温环境或冷库内不会立即表现出来，而是当产品在运输到温暖的地方或销售市场时才显现出来。因此，冷害引起的损失往往比预料的更加严重。此外，有些批发市场和大冷库经常将各种果蔬混装在一起，这样就使冷敏产品更加容易产生冷害。 冷害导致产品营养物质的外渗，加剧了病原微生物的侵染，引起产品腐烂，造成严重的经济损失。,1冷害的机理,2影响冷害的因素 (1)种类。热带、亚热带起源的水果、蔬菜类、地下根茎菜类冷敏性高，一般都比较容易遭受冷害，而叶菜类的冷敏性较低。同一品种冷敏性的差异还与栽培地区气候条件有关，温暖地区栽培的产品比冷凉地区栽培的对冷更敏感，夏季生长的比秋季生长的冷敏性更高。 (2)成熟度。不同成熟度的果蔬对冷害的敏感性不同，一般提高产品的成熟度可以降低其冷敏性。 (3)冷藏温度和冷藏时间 。 冷害温度和冷藏时间与果蔬冷害的发生存在内在的相关性，且这种相关性随果蔬的种类等因素而变化。 （4）冷害的程度并不是随温度的降低而增加的。例如某些李桃和葡萄柚类在3或5或7时最易发生冷害，而在其他温度下则不易发生。马铃薯在4时最易发生冷害，而温度高于或低于4时，其对冷害的敏感性均降低。,3冷害的防止方法,(1)适温下贮藏 每种冷敏果蔬都有一个冷害临界温度，低于临界温度，就会有冷害症状出现，如果温度刚刚低于这个临界温度，那么出现冷害症状所需的时间相对要长一些。因此，防止冷害的最好方法是掌握果蔬的冷害临界温度，不要将果蔬置于临界温度以下的环境中。 (2)温度调节和温度锻炼 将果蔬放在略高于冷害临界温度的环境中一段时间，可以增加果蔬的抗冷性。但也有研究表明，有些果蔬在临界温度以下经过短时间的锻炼，然后置于较高的贮藏温度中，可以防止或减轻冷害。这种短期低温能够有效地防止菠萝黑心病和李子果肉的褐变,(3)间歇升温 采后改善冷害对冷敏果蔬影响的另一种方法就是用一次或多次短期升温处理来中断其冷害。有很多报道表明，苹果、柑橘、黄瓜、油桃、番茄和李子等果实用中间升温的方法可增加对冷害的抗性和延长其贮藏寿命。 (4)变温处理 研究表明，采用缓慢降温的方式可以减轻果实的冷害。这种逐步降温的效应与果实的代谢类型有关，只有呼吸高峰型果实才有效果，对非呼吸高峰型的果实，如柠檬和葡萄柚，逐步降温对减轻冷害无效。 (5)调节贮藏环境中的气体咸分 气调是否有减轻冷害的效果还没有一致的结论。气调贮藏减轻冷害症状的效果依赖于果蔬种类、02和C02浓度，甚至与处理时期、处理的持续时间及贮藏温度等都有关系。,四、寒冷收缩,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5.96.2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。,1寒冷收缩的机理,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Ca2+平衡被破坏的结 果。Ca2+从肌质网体（线粒体）中游离出来后使肌浆中的Ca2+浓度大大增加，而此时肌质网 体吸收和贮存Ca2+的能力已遭到破坏，从而使肌质网体与肌浆之间的Ca2+平衡被打破，导致 肌肉发生异常收缩。,2防止寒冷收缩的方法,防止肌肉寒冷收缩，可从下列两个方面来考虑。 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。例如在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34h内降到6.2以下。电剌激的效果与电压、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。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a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。 在实际冷却操作中，为了防止肉类的寒冷收缩，Benda建议，牛和羊胴体表面肌肉组织下30mm处的温度至少在死后14h内不应降到10以下。Buchter则认为，对小牛、青年公牛等牛肉应在死后24h以后，才降至10以下。,五、蛋白质冻结变性,实验证明，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。 1蛋白质冻结变性的机理 目前有两种说法： 其一，由于冻结使肌肉中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； 其二，由于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。,2影响蛋白质冻结变性的因素 (1)冻结及冻藏温度影响 冻结及冻藏温度是影响蛋白质冻结变性的主要因素。 高于共晶点的冻结温度将会引起蛋白质的显著变性，而低于共晶点的冻结温度所引起的变性程度则极小。这主要是由于高于共晶点湿度时的冻结（缓慢冻结）会引起细胞内的盐溶液浓缩，从而促使蛋白质变性。 与冻结温度的影响相比，冻藏温度对蛋白质变性的影响更大。换言之，对同一种动物蛋白质，如果冻藏温度高，即使冻结温度较低，其变性程度也将变大。 一般地，冻藏温度越高，蛋白质越易变性，在接近食品冰点的温度下冻藏时，变性程度最大。图3-6是牛肉汁在-20下冻结后，分别在-1.5、-3、-6、-10及- 20等温度下冻藏时的蛋白质变性情况。从图中看出，蛋白质变性程度随冻藏时间而增加，但这种趋势在低温贮藏时并不明显，而在-1.5或-3等较高温度时，则十分明显。,(2)盐类、糖类和磷酸盐类的影响 实验表明Ca2+、Mg2+等盐类可促进蛋白质的变性，而磷酸盐、甘油、糖类等可减轻蛋白质的变性。 (3)脂肪的影响 将盐溶性蛋白质溶液与亚油酸及亚麻酸混合后，发现蛋白质的溶解性明显下降。 （4）食品冻结前的鲜度也是影响蛋白质冻结变性的重要因素。以鱼类为例，鲜度低的鱼肉的冻结变性速度将明显地快于鲜度高的鱼类。,3防止蛋白质冻结变性的方法,快速冻结、低温贮藏均可有效地防止蛋白质变性。在冻结前添加糖类、磷酸盐类、山梨醇、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。 另外，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数量有关。一般地，-OH较多的糖类，防止蛋白质变性的效果也较好。但是在低温下不溶解的糖类对防止蛋白质的冻结变性没有作用。,六、脂肪的酸败,酸败就是食品脂肪的氧化过程，是引起食品发黏、风味劣变等变质现象的主要原因。 脂肪的酸败有两种类型，即水解酸败和氧化酸败。 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地进行，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。 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、风味劣变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。,1自动氧化的机理 自动氧化是按照游离基连锁反应机制进行的，包括引发、连锁反应及终止等阶段，主要反应如下所示,在自动氧化的引发阶段，由于吸收紫外线、离子辐射和可见光的蓝色部分等短波辐射而活化，氢离子从与不饱和脂肪酸双键相邻处的不稳定亚甲基中脱离，并形成一个游离基。然后在连锁反应中，游离基吸收氧，并与脂肪酸的碳原子反应，形成氢过氧化物。氢过氧化物极易分解产生游离基ROO，该游离基又从不饱和脂肪酸中夺取氢而形成氢过氧化物，使反应连锁进行。随着连锁反应的进行，游离基浓度增大，彼此之间形成稳定的羰基化合物，反应即 终止。,2影响自动氧化的因素,脂肪的自动氧化受到许多因素的影响，诸如脂肪酸的不饱和度，食品与光和空气接触面的 大小，温度，铜、铁、钴等金属，肌红蛋白及血红蛋白，食盐及水分活度等。通常，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。,3低温下的食品酸败,在长期冷冻的肉类、禽类，特别是多脂鱼类中常常可以观察到颜色发黄的现象，并有异味产生。这正是上述食品发生了酸败的结果。 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。 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，只要有氧存在，即使没有紫外线的照射，自动氧化也会继续进行，导致食品变质。 氧化酸败的速度与冻藏温度之间存在密切的关系，如图3-11历示。肥猪肉的冻藏温度越低，则氧化酸败的速度愈慢。当冻藏温度高于-15时，将难以控制肥猪肉在长期贮藏中的氧化酸败。但是降低温度也可能产生相反的影响，比如在-18或更低温度下冻藏的新腌肥猪肉比在较高温度下冻藏者更易氧化酸败。,还应特别指出，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，这种现象称作油烧。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。 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。油烧中的变色机理已初步阐明，已知着色物的母体是脂肪氧化酸败时生成的羰基化合物，但着色物的化学结构尚未确定。,4脂肪酸败与油浇的防止方法,防止脂肪酸败与油烧的最有效方法是真空包装或采用充入惰性气体的包装。在采用充入惰性气体的包装时，如充入的惰性气体是N2，则需置换包装中95%以上的空气；如充入C02，则需达到75%的置换率。另外，包冰衣，使用叔丁基对苯二酚(TBHQ)、a生育酚等抗氧化剂处理等方法，也能有效地控制脂肪的酸败和油烧。,七、蛋黄的凝胶化 Moran发现贮藏于-6下的冷冻蛋黄在解冻后，其黏度远大于未冻结的鲜蛋黄。 蛋黄这种流动性的不可逆变化即所谓的凝胶化。凝胶化将会损害蛋黄的功能性质，例如用凝胶化蛋黄制作的蛋糕的体积小得多。,1凝胶化机理,Moran可能是最早观察到蛋黄凝胶化现象的人。他发现蛋黄出现凝胶化的基本前提是冰晶的生成及冻藏温度低于-6。他还发现带壳蛋即使在-11下过冷7天后，蛋黄的流动性并未受影响。因此，他认为可能是由于冻结使蛋黄中盐浓度增加引起脂蛋白沉淀而导致蛋黄的凝胶化。 我们可将蛋黄凝胶化机理描述为：由于冻结和解冻，低密度脂蛋白颗粒失去其赖以稳定的袁面组分，并诱导低密度脂蛋白的结构重排和凝聚，从而导致了网状凝胶 结构的形成。,2影响凝胶化的因素,蛋黄凝胶化的速度和程度主要取决于冷冻速度、冻藏温度和冻藏时间及解冻速度等因素。 一般地，快速冻结和快速解冻能有效地减轻凝胶化。用-196的液态N2冻结的蛋黄，只要 迅速解冻其流动性要好于-20下冻结的蛋黄，几乎具有与未冻结蛋黄相同的流动性。但是， 当冻藏温度由-6下降到-50时，蛋黄凝胶化速度加快。Powrie发现，在-10和-14 下冻藏的蛋黄，其凝胶化作用在冻藏的前一段时间内十分明显，但随后凝胶化速度将慢下来。,3防止凝胶化的方法,采取以下方法可有效防止蛋黄凝胶化。 (1)添加化学保护剂蛋黄在冻结之前添加10%的蔗糖、半乳糖、葡萄糖及阿拉伯糖等糖类，或添加5%的甘油，既不会使未冷冻蛋黄的黏度发生明显的改变，又可有效地防止凝胶化。加入5%10%的NaCI虽然会使未冻结蛋黄的黏度增加，但能防止凝胶化。 (2)加入某些酶类 添加番木瓜酶或胰蛋白酶等蛋白酶类对蛋黄进行冻前处理，能非常有效地防止凝胶化。但是，由于酶处理后的蛋黄乳化作用下降，因而妨碍了此法在工业上的应用。 (3)均质作用和胶体磨 这两种处理均可减轻凝胶化而不能防止凝胶。,八、冰晶生长和重结晶,在冻藏过程中，未冻结的水分及微小冰晶会有所移动而接近大冰晶并与之结合，或者互相聚合而成大冰晶，但这个过程很缓慢，若冻藏库温度波动则会促进这样的移动，尤其细胞间隙中大冰晶成长即加快，这就是冰晶生长现象。 当冻藏或其流通过程中温度发生较大或较频繁的波动时，冻结食品就会反复冻融，即温度较高时，部分冰点较高的冰晶融化，温度降低时又发生冻结，即所谓的重结晶。 冰晶生长和重结晶会加剧组织的机械损伤，导致产品汁液流失增加。因此，采用低温速冻使食品的水分来不及转移就在原来位置冻结，保持冻藏库温度稳定，添加抗冻蛋白质等均可减少冰晶生长和重结晶给食品质量带来的不良影响。,九、冷冻食品的变色,1冷冻果蔬的变色 苹果、梨、桃及香蕉等水果在冷冻、冷藏及解冻过程中，其切割面将发生褐变。褐变的原因是果实中的单宁物质受多酚氧化酶的作用而生成褐色物质所致。褐变的发生必须要有多酚氧化酶、单宁等酚类物质及02共同存在，缺一不可。02可来自空气，也可自过氧化物的分解； 要防止水果的褐变，可通过烫漂、盐水、糖溶液、亚硫酸盐水溶液等处理来破坏酶的活性，或真空包装以隔绝空气。 蔬菜在冷冻、冷藏及解冻过程中的变色主要是由叶绿素、类胡萝卜素等色素的变化而引起的，其中尤以绿色蔬菜的黄变更为常见。变色速度与贮藏温度有密切的关系，例如菜花的变色在-18下贮藏时要经过2个月后才可观察到，在-12下贮藏时，变色速度将快3.6倍，而在-7下时则快10.7倍。 采用烫漂、真空包装、调节pH值及添加护色剂等方法可以防止或减轻蔬菜的变色。,2禽类在冻藏中的变色,在冻结家禽中可能出现的变色现象有以下几种： 由于放血不彻底，使表皮变红； 表皮破损后，渗出的淋巴液使禽体表皮呈现褐色斑点；由于表层形成大冰晶，使入射光线穿透皮肤，从而呈现出暗红色的肌肉色素； 受冻结的破坏，骨骼细胞释放出血红蛋白，氧化后变成褐色； 由于发生冻结烧而使禽体表面出现灰黄斑点。 防止冻禽变色的方法有快速冻结，采用低且稳定的温度和尽可能高的相对湿度进行冻藏，用不透气的材料紧缩包装或真空包装等。,3肉类的变色,肉类在冻藏过程中，其色泽会发生从紫红色一亮红色一褐色的变化。这是由于肌蛋白和血红蛋白被氧化，生成了变性肌红蛩白和变性血红蛋白所致。 变性肌红蛋白的形成受到以下因素的影响：胶体作用；空气中氧气的氧化作用；已溶解在肌肉组织内部的氧由于自身酶的作用或微生物的呼吸而减少，使氧合肌红蛋白还原成不稳定的肌红蛋白，而肌红蛋白很快被空气中的氧所氧化，形成变性肌红蛋白。 此外，当肉类受到微生物的破坏时，其产物可与肌红蛋白化合，或者使肌红蛋白分解，产生绿色、黄色等颜色。,4鱼贝类在冻藏中的变色,由于鱼贝类自身成分方面的特殊性，加上酶氧化作用、微生物生长等因素的影响，使得鱼贝类在冻藏过程中发生诸多的变色现象。,(1)红肉鱼的褐变 红肉鱼在冻藏过程中，也会发生如肉类一样的褐变，其原因也相同。 红肉鱼的褐变程度与变性肌红蛋白的生成量有一定的关系，当变性肌红蛋白量占总肌红蛋白量的50%以下时，鱼肉之颜色尚不变褐，但当变性肌红蛋白量超过70%时，则表现出明显的褐变。 红肉鱼的褐变速度受到温度、pH值、氧分压、共存的盐类及不饱和脂肪酸等因素的影响，其中温度的影响尤为显著。尾藤氏对金枪鱼的褐变与温度之间的关系进行过研究，结果如图3-12所示。从图中可知，将金枪鱼贮藏在-35以下的温度时，变性肌红蛋白的产生几乎可以完全停止。 防止红肉鱼褐变的方法有采用-35以下低温贮藏， 真空包装，包冰衣并使用抗氧化剂。,(2)白肉鱼的褐变 含脂少的白肉鱼如鳕鱼等在冻藏中也常发生褐变，其原因是美拉德反应，即羰一氨反应。 白肉鱼的褐变受到温度、pH、水分含量及某些金属离 子等因素的影响。一般地，温度每升高10，褐变速度将 提高23倍。pH值对褐变反应有明显的影响，当pH在7.89.2范围内时，随pH值的增加，褐变速度加快，而在中性及酸性条件下，褐变反应将受到抑制。铜和铁能促进褐变，且Fe3+比Fe2+吏有效，而Al3+则可阻碍褐变反应的进行。 防止白肉鱼褐变的方法是选择新鲜度高的鱼进行冻结，并贮存在较低的温度下。 用S02或亚硫酸盐处理，也能有效地防止白肉鱼的褐变，但由于食用安全性问题，S02或亚硫酸盐处理已被许多国家禁止使用。,(3)旗鱼的绿变 旗鱼在冻藏中，连接于皮和腹腔的肌肉会出现绿色，有时还伴有恶臭味，这种现象就称为旗鱼的绿变。绿变的原因是由于细菌繁殖使鱼肉蛋白质分解产生H2S，H2S与肌肉中的肌红蛋白和血红蛋白等化合产生绿色的硫肌红蛋白和硫血红蛋白所致。天野氏发现，当鱼肉中的HzS浓度达到(12) mglOOg时，就可能形成绿色肉。而此种HzS浓度与鱼体初期腐败相当。 除旗鱼外，其他鱼类如蓝枪鱼、白枪鱼、付金枪鱼、青鲨、狭鳞庸鲽、青鲽等也会发生绿变。绿变主要发生在背部、体侧部及腹部靠近皮肤的血合肉中，血液对绿变有促进作用。 防止旗鱼绿变的方法是，确保冻结前原料鱼之鲜度，冻结之前去掉内脏；捕获之后立即放血，快速冻结及低温冻藏。,(4)红色鱼的褪色和冷冻贝类的红变 鲑、鳟类的红色在冻藏过程中会逐渐褪去。其原因是鱼肉中红色类胡萝卜素的虾黄质的异构化及氧化。可加入丁基羟基茴香醚(BHA)，二丁基 羟基甲苯(BHT)等抗氧化剂或采用真空包装来防止。 另外，有些双壳贝类如牡蛎在冷冻中或解冻后会变成红色，其原因是由于牡蛎在贮藏过程中仍在进行自身消化，使其消化管发生组织崩坏，作为饵料被摄入的涡鞭毛藻体中的红色类胡萝卜素蛋白质复合体流出而引起。,(5)虾类的黑变 虾类在冷藏过程中，在其头部、胸甲、尾节等处会逐渐出现黑点甚至黑斑，此即所谓的黑变。黑变将严重影响虾类的商品价值。 黑变的原因是酪氨酸酶或酚酶将酪氨酸氧化成类黑精。据实验测定的结果，在甲壳类动物的头部、关节、胸甲、胃肠、生殖腺、体液等处均存在酪氨酸酶，因而这些地方容易出现黑变。 实验还发现，虾类的黑变与其新鲜度有密切的关系。新鲜虾类的酚酶无活性或者活性极低，因此不会发生黑变。如果虾类鲜度下降，则酚酶活性增大，引起虾类黑变。,酚酶的活性与温度、Cu+及pH值等因素有很大的关系。Bailey指出，在60以下的温度 放置时，酶活性随温度的升高而升高。Simpson发现酚酶在60放置30min后迅速失活，而 酚酶一多巴反应的最佳温度为45。Cu+对酚酶的活性是专一性的，如果以其他的离子代替 Cu+，则酚酶的活性丧失。当Cu+与酚酶的物质的量之比为1：1.25时，酚酶的活性最大。 Simpson等人还指出，当pH在6.57.5之间时酚酶的活性最强，在pH为8.0时，酚酶最稳 定，但在酸性环境中，酚酶很不稳定。,防止虾类黑变的方法有：先进行适当的热处理以使酚酶失活，再冻结；除去虾类的头部、内脏、外壳及体液等并洗净后再冻结；使用硫脲、半胱氨酸、酒石酸及其钠盐、草酸及其钠盐等的溶液浸泡处理也有一定的效果。 亚硫酸氢钠曾经被广泛用来防止虾类的黑变。但是由于肌肉中残存过多的S02会引起消费者严重的过敏性反应，加速虾类在贮藏过程中甲醛的形成，已逐渐被禁止使用。 Mcevily发现，4一己基间苯二酚具有较好的防止黑变的效果，5×10-6 mg/kg的4一己基间苯二酚与1. 25X10-2 mg/kg的NaHS03的防黑变效果相当，且在肌肉中的残存量极低(任何情况下都不超过3×10-6 g/kg)，可作为NaHS03的替代品。 另外用壳聚糖溶液处理也能有效地防止虾类的黑变。 采用真空包装或采用含抗氧化剂的水包冰衣也是防止虾类黑变的常用方法。,(6)脂肪参与的变色 含较多的不饱和脂肪的冷冻食品如冷冻鱼贝类在长期贮藏时，会因发生油烧而产生黄褐色、红褐色的变色。有关变色的机理及防止方法等情况可参阅本章“脂肪 氧化酸败”中的有关内容。,十、冷冻食品营养价值的变化,食品的整个冷冻过程包括预处理、冷冻、冻藏及解冻等环节，不同的环节对食品营养价值产生的影响是不同的。已有证据证实，食品的营养物质中，蛋白质、脂质和碳水化合物的营养价值在冷冻过程中并无明显变化，变化较明显的营养物质是维生素及矿物质，特别是维生素C和B族维生素。,1在预处理中食品营养价值的变化 无论是动物性食品还是植物性食品，在冻结前短时间存放都不会影响其营养价值。但延长存放时间，尤其是延长在高温下存放的时间，将会引起维生素C和B族维生素的较大损失。 蔬菜在冻前的热烫处理中将失去相当数量的水溶性维生素。 在热烫过程中发生的维生素等营养成分的损失是由沥滤而不是由化学降解引起的。因此， 蒸汽烫漂时营养成分的损失要小于热水烫漂。,2在冷冻及冻藏过程中营养成分的损失 研究表明，在冷冻过程中，除了猪肉及抱子甘蓝等食品的维生素有明显减少外，大多数蔬菜及动物食品的维生素在冷冻过程中无明显变化。但在冻藏过程中，食品的维生素将会大量地损失掉。损失的程度取决于食品种类、预处理方法、包装材料、包装方法及冻藏方法等因素。 实验表明，烫漂过的蔬菜在冻藏过程中的维生素C、维生素B1及维生素B2等的损失通常比未烫漂者的损失要少。 贮藏温度对维生素C的降解速率有很大的影响。实验数据表明，青豆、花椰菜、豌豆和 菠菜等在-18-7的温度范围内每升高10，会使维生素C的降解速率增加620倍，而对某些桃、树莓及草莓等水果，在-18-7的温度范围内每升高10，维生素C的降解速率将增加3070倍。 动物性食品在冻藏过程中除维生素B6的损失较多外，其他B族维生素的损失并不大。 另外，有少数的实验结果表明，食品冻藏过程中温度的波动对维生素的损失并无明显影响，尽管此种情形将会使食品的计液流失增加，贮藏期缩短。,3食品在解冻过程中营养素的损失 解冻对水果、蔬菜和动物食品中维生素含量的影响很小甚至微不足道。但是，如果解冻后食品的流失液被废弃，则会造成大量的水溶性营养素的损失。 4在整个冷冻加工过程中食品营养素的损失 水果在冷藏过程中维生素的损失与水果的种类、品种、是否加糖（或糖水）、果汁浓缩程度及包装情况等有密切的关系。而蔬菜的维生素损失主要是烫漂和长期的冷藏引起的。,动物性食品在冷藏过程中维生素B1、维生素B2及维生素B6的变化较明显，其他B族维生素的变化较少。动物性食品维生素的损失主要是发生在冻藏和解冻过程中。 第二节 食品在罐藏中的品质变化,罐头食品的变质现象包含罐内食品的变质及罐头容器（主要是金属容器）的变质两个方面。 罐内食品常见的变质 有微生物引起的胀罐、平盖酸坏、硫臭腐败及发霉等（详见前述） 以及蛋白质热变性、变色及营养价值的破坏等，这些变质现象因罐头食品种类及加工方法等而异。 罐头容器的变质 主要有罐壁腐蚀及变色等现象。,一、罐内食品的变质,1变色 (1)褐变 红烧鱼、肉罐头等在加热杀菌及贮藏过程中容易发生褐变。引起褐变的原因与引起白肉鱼在低温贮藏中的褐变的原因相同，都是美拉德反应。其差别在于罐头食品加工时温度更高，且在配料时加入糖类及酱油等，因而美拉德反应更易进行。 (2)蟹肉的青变 蟹肉在加热杀菌时，可观察到其肩肉及棒肉的两端或者血淋巴凝固的部分出现青斑。实际上蟹肉的颜色可能是从淡蓝色到蓝黑色等各种颜色。引起蟹肉青变的原因有诸多解释，一般认为与血蓝蛋白有关。至于变色的机理，认为是来源于血蓝蛋白的铜催化产生了蓝色色素，或认为血清蛋白的蛋白质部分参与了变色等，目前尚不能确定。,通常大龄蟹、鲜度差及放血不充分的蟹易发生青变。 防止蟹肉青变的方法有： 采用新鲜原料；充分洗涤放血；充分煮熟以破坏氧化酶的作用；煮熟后立即将蟹肉浸入稀有机酸溶液或铝盐或锌盐溶液中；采用分离凝固 法，即利用蟹肉蛋白质的热凝固温度(5560)和血蓝蛋白的热凝固温度(70)之差，先在55下加热蟹肉，使其肌肉蛋白质轻度凝固，然后漂洗蟹肉以去掉未凝固的血蓝蛋白，再在78100下加热使蟹肌肉蛋白质完全凝固。,(3)长鳍金枪鱼的绿变 蒸煮以长鳍金枪鱼力原料的罐头时，常可发现鱼体的一部分或全部变成青绿色，同时还伴有甲壳类臭的特殊臭味，此现象即长鳍金枪鱼的绿变。这种变色在其他金枪鱼类中也会发生。 关于变色的机理，小泉等人作过深入的研究。他们发现氧化三甲胺含量高的金枪鱼蒸煮后易出现绿色，而且在质量好的鱼肉中加入氧化三甲胺并加热时，也会出现典型的绿色肉。他们还进一步确定了由肌红蛋白、氧化三甲胺及半胱氨酸组成的反应体系加热后产生的类似胆绿蛋白的绿色色素是引起长鳍金枪鱼绿变的原因。 另外，实验表明，绿变与鱼肉中氧化三甲胺的含量之间有相关性。当鱼肉中N-氧化三甲胺的含量低于(78) mg100g时，蒸煮后不产生绿色；而当鱼肉中N-氧化三甲胺含量高于13mg100g时，蒸煮后极易变成绿色。,(4)牡蛎罐头的黄变 水煮牡蛎罐头长时间在室温下贮藏时，肉会变成橙黄色。这是由于牡蛎内脏中的类胡萝卜素溶解于组织中的脂肪内，转移到肌肉中而引起。在低温下贮藏即可有效地抑制此种变色。 (5)黑变 以虾、蟹、乌贼、蛤蜊、牡蛎、金枪鱼等为原料生产的罐头易在罐头内部或内容物中出现黑色的变色。玉米、禽类等罐头也可发生此类黑变。引起此类黑变的原因是加热（或微生物）使蛋白质分解产生H。S，H2S与罐内壁涂层露出的金属离子化合形成黑色硫化物。碱性条件将促进该反应的进行。 为了防止黑变，可采用C-瓷漆罐，阻止H2S与金属接触；或在内容物中加入醋酸、柠檬酸等适当的有机酸使之呈现酸性。,2蛋白质的热变性 (1)肌原纤维蛋白质的热变性肌原纤维蛋白质在加热时，肽链即作热运动，结合能量较低的氢键、疏水键等断开，成为所谓的展开状态。此时，蛋白质表面电荷状态改变，使其溶解度下降。同时，切下的侧链一部分在分子内再结合，一部分与其他分子的侧链结合而引起分子的凝聚，从而使蛋白质的黏度、保水率、流动双折射值、沉降系数及浊度发生变化。上述变化即为蛋白质的热变性。蛋白质在加热过程中产生的保水率及黏度变化分别如图3-13和图3-14所示。,蛋白质的热变性与食品种类和加热温度有密切的关系，如表3-13所示。由表中数据可知， 鱼类肌肉蛋白质更易发生热变性。例如在35下加热时，鲤鱼的肌动球蛋白Ca-ATPa。e变性 速度常数为兔子的26倍。而鱼类的肌肉蛋白质的热变性速度也存在明显的种类差异。通常鱼 类的肌肉蛋白质的热稳定性为热带性鱼类温带性鱼类寒带性鱼类深海性鱼类。这说明鱼 类肌肉蛋白质的热变性与其栖息的水温有密切的关系，此关系如图3-15所示。,肌肉蛋白质的热变性速度与其是否经历过冻结和冻藏有关，Yumiko等人指出，鲤鱼肌肉在加热前经过冻结和冻藏后，其肌原纤维蛋白质的热变性速度将加快，且冻藏时间越长，热变性速度越快。他们还认为，肌球蛋白分子的杆部比头部更难发生热变性。 肌肉蛋白质的热变性速度还与pH值有关。图3 16表示了远东拟沙丁鱼肌原纤维蛋白热变性与pH值的关系。从中可以看到，肌原纤维蛋白在中性条件下的热变性速度比在酸性或碱性条件下慢得多。但是不同种类的动物蛋白质，其热变性受pH值的影响是不同的。比如鲣和金枪鱼等的肌原纤维蛋白质在酸性条件下的热变性速度很小，而狭鳕的肌原纤维蛋白质即使在中性条件下，其热变性速度也很快。另外pH值与肌肉蛋白质的热变性的关系还要受温度的影响，如图3-17所示。从图中可看出，随着加热温度的升高，与保水率最低值相对应的pH值向碱性方向移动。其原因在于随加热温度升高，蛋白质的酸性基团逐渐减少，而碱性基团数量逐渐增加。特别是酸性基团数量在40以上的温度下加热时，将迅速减少，在70时减少了原有的三分之二,有关肌原纤维蛋白质热变性的防止方法可参看蛋白质冷冻变性的防止方法。 (2)结缔组织蛋白质的热变性胶原