引起食品变质腐败的主要因素及其作用
第一章
第一章 引起食品变质腐败的主要因素及其作用
问题一
什么是食品的变质？
问题二
食品变质腐败有哪些现象？
问题三
引起食品变质腐败的主要原因是什么？
§1. 食品的腐败变质
民以食为天，食品是人类生存的物质基础，它提供给人类所需要的各种营养和能量。人们每天必须摄入一定数量的食品用以维持生命和身体健康。
食品易受到外来的和内在的因素作用而发生变质腐败，每年由于食品的腐败变质引起的浪费是十分惊人的。
§1. 食品的腐败变质
感官品质的下降
营养价值的损失
安全性的降低。
食品表面的微生物
食品内部的酶
空气中的氧
……
腐败、不能食用
发霉的豆瓣
腐败的禽肉
腐烂的苹果
酸败的食用油
举例——食品在保藏过程中的变质
蛋白质的分解
导致鱼、肉、蛋类食品的腐败变质；
脂肪的氧化
导致坚果的“走油”、咸鱼、冻肉“哈喇”味；
淀粉的老化
导致糕点的“回生”；
果蔬的呼吸、蒸发、后熟
导致过熟、萎蔫、组织软化、品质下降；
……
§1. 食品的腐败变质
§.定义
食品的腐败变质是指食品受到各种内外因素的影响，造成其原有化学性质或物理性质发生变化，降低或失去其营养价值和商品价值的过程。
控制品质的下降
防止腐败的发生
§.按照变质可能性将原料分类
极易腐败原料（1天~2周）
肉类和大多数水果和部分蔬菜；
中等腐败性原料（2周~2月）
柑橘、苹果和大多数块根类蔬菜。
稳定的原料（2~8月）
粮食谷物、种子和无生命的原料如糖、淀粉和盐等。
§2. 食品腐败变质的主要原因
生物学因素
化学因素
物理因素
其他
环境污染、农/兽药残留、滥用添加剂和包装材料等。
微生物
啮齿动物
害虫
食品腐败变质
温度
水分
光照
氧化
酶类
§生物学因素
§.微生物
微生物广泛分布于自然界，食品中不可避免的会受到一定类型和数量的微生物的污染，造成食品的腐败与变质。而且，由微生物污染所引起的食品腐败变质是最为重要和普遍的。
引起食品腐败变质的微生物主要是细菌、酵母菌、霉菌。
微生物引起食品变质的特点
食品种类不同，引起变质的微生物种类不同；
环境条件不同，变质快慢程度不同；
食品成分发生变化的同时，产生毒素或致病。
部分食品腐败类型和引起腐败的微生物
乳杆菌属、明串珠菌属、醋杆菌属
失去风味
浓缩桔汁
假单胞菌属、产碱菌属
变黏、产生异味
家禽
假单胞菌属、微球菌属、乳杆菌属 明串珠菌属
变酸、变黏、产生异味、变绿色
新鲜肉
根霉属、欧文氏杆菌属 、葡萄孢属、黑曲霉 、假单胞菌属
软腐病、炭疽病、青霉病、黑霉菌腐烂
新鲜果蔬
产气肠杆菌、酵母属 接合酵母属 玫瑰色微球菌 、曲霉属 、青霉属
产生粘液发酵呈粉红色发霉
糖浆
沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、变形杆菌、黄曲霉、毛霉、青霉、镰刀霉
霉变和酸败
糕点
微 生 物
腐败类型
食 品
§生物学因素
§.害虫和啮齿动物
危害性
增加食品的贮藏损耗，污染食品，甚至传染疾病。
害虫：
种类繁多，分布广，躯体小，体色暗，繁殖快，适应性强。
主要有甲虫类、蛾类、蟑螂类、螨类。
啮齿动物：
对食品危害最大的啮齿动物是老鼠。
§ 化学因素
酶的作用
酶促褐变、呼吸作用、……
非酶化学反应
非酶褐变
氧化作用
脂肪、色素、维生素等的氧化。
淀粉老化
与包装容器发生的化学反应
……
§.酶的作用
酶是生物体内的一种特殊蛋白，具有高度的催化活性；
与食品变质有关的酶类：
脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、氧化酶等。
酶对食品质量的影响
多酚氧化酶催化酚类物质氧化，引起褐色聚合物的形成 。
果胶酶促使果蔬植物中的果胶物质分解，使组织软化。
脂肪氧化酶催化脂肪氧化，导致食品产生异味。
抗坏血酸氧化酶催化抗坏血酸氧化，导致营养素的损失。
……
a.酶促褐变
定义
在酚酶的作用下，使果蔬中的酚类物质氧化而呈现褐色，这种现象称为酶促褐变。
酶促褐变的机制
酶促褐变是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果。
酶促褐变发生的必要条件：
适当的酚类底物、多酚氧化酶和氧。
b.呼吸作用
呼吸作用是在酶的参与下进行的一种缓慢的氧化过程，使食品中复杂的有机物质被分解成简单的有机物质，并放出热量。
有氧呼吸
消耗营养物质，
产生呼吸热 → 温度↑ → 呼吸作用↑→加速衰老
无氧呼吸
消耗营养物质→产生有害物质→机体中毒→加速劣变
§.非酶化学反应
定义
在食品贮藏与加工过程中，常发生与酶无关的褐变作用，称为非酶褐变。
非酶褐变的机制
基本上已知有三种类型的机制在起作用：
羰氨反应褐变作用
焦糖化褐变作用
抗坏血酸氧化褐变作用
a.非酶褐变
a.非酶褐变
羰氨反应褐变作用(美拉德反应)
羰氨反应是食品中的氨基与羰基经缩合、聚合生成黑色素(也叫类黑精)和某些风味物质的反应 。
影响羰氨反应的因子
基质的浓度和水分
pH值
温度
褐变抑制剂
a.非酶褐变
焦糖化褐变作用
是指糖类受高温（150℃至200℃）影响发生降解作用，降解后的物质经聚合、缩合生成粘稠状的黑色物质（焦糖或酱色）的过程。
抗坏血酸褐变作用
是指抗坏血酸自动氧化分解为糠醛和CO2，而糠醛与氨基化合物又可发生羰氨反应。
非酶褐变对食品的影响
颜色变化；
营养物质损失：氨基酸、还原糖和抗坏血酸。
c.氧化作用
脂肪的酸败
游离脂肪酸被氧化，生成过氧化物，过氧化物继续分解产生有刺激的“哈喇”味 ；
油脂在酶的作用下分解为甘油和脂肪酸，游离脂肪酸进一步氧化，甘油也被氧化产生异味物质。
油脂酸败的影响因素
温度、光照、氧气分压、水分、金属离子、脂氧合酶等。
维生素的降解、色素的氧化也导致食品的色泽、风味和营养价值降低。
自动氧化过程
脂肪水解过程
d.淀粉的老化
淀粉老化的机理
在淀粉粒中，淀粉分子彼此排列得非常紧密，即β-淀粉；
淀粉粒与水共同加热——糊化，称为α-淀粉；
在30℃以下温度时，α-化的淀粉部分恢复为β-淀粉。即产生了淀粉的老化。
影响淀粉老化的因素
水分、温度、pH值、淀粉分子形态、糊化条件和共存物质。
e.与包装容器发生的化学反应
罐头内壁的电化学腐蚀
阳极：Fe → Fe2++2e
阳极：Fe → Fe2++2e
阳极：Fe → Fe2++2e
阴极：2H+2e→H2↑
阴极：2H+2e→H2↑
阴极：2H+2e→H2↑
花青素与金属罐壁的反应、含硫蛋白质与锡、铁反应发生变色。
§ 物理因素
物理因素是促进微生物生长繁殖、诱发或加快食品发生化学反应而引起变质的外在原因。
主要因素有：
温度
水分
光
氧气
机械损伤
§ 物理因素
温度
微生物的生长、酶促反应、化学反应等无不受到温度的制约。
根据范特霍夫（Van’t Hoff）规则,温度与食品成分的热破坏反应速率以及微生物生长速率的关系均可以用温度系数表示：
k(t+10)、kt分别表示在(t+10) ℃和t℃时的反应速率常数。
由阿雷尼乌斯(Arrhenius)方程可知：
E:活化能；R:气体常数；
T:热力学温度；A:频率因子。
T的微小变化可导致k的较大改变。
温度对微生物的影响
细菌休眠
－18
水结冰；普通微生物停止生长
0
嗜冷菌适度生长，个别致病菌生长
4-10
大多数微生物生长迟缓
10-16
大多数细菌、酵母和霉菌生长旺盛
16-38
牛奶30分钟巴氏杀菌，杀死所有主要致病菌（芽孢菌除外）
60-77
嗜热菌生长
66-82
杀死细菌、酵母和霉菌的生长细胞
82-93
海平面的纯水沸腾温度；很快杀死营养细胞，但不包括芽孢
100
蒸汽在60—80分钟内杀死绝大多数微生物包括芽孢
110
蒸汽在30—40分钟内杀死绝大多数微生物包括芽孢
116
蒸汽在15—20分钟内杀死绝大多数微生物包括芽孢
121
对微生物的影响
温度℃）
§.物理因素
水分
水分与微生物生长关系密切，多数化学反应、酶促生化反应必须在水中进行。
水分的蒸发使鲜活食品的外观萎缩，鲜嫩度下降。
光
脂肪的氧化、色素的褪色、蛋白质的凝固等均会因光线的照射而促进反应。
氧气
氧直接参与氧化反应对食品的营养成分、色泽、风味造成损失，同时还是需氧菌生长的必须条件。
机械损伤
小结
食品原料属生物材料，导致食品变质腐败的原因错综复杂，有生物学、化学和物理因素，也可以分为：
食品内部原因
酶引起的、自身生命活动引起的、食品成分间相互化学反应、食品成分的逸散等。
食品外部原因
污染微生物引起的、环境条件（温度、光、氧气）引起的、机械损伤、外源污染物等
其中主要原因可归纳为：
微生物污染、酶促生化反应、非酶化学反应。
第一章思考题
什么是食品的变质？
常见食品的变质主要由哪些因素引起？
试述引起食品腐败变质的生物学因素及其特性。
试述引起食品腐败变质的化学因素及其特性。
温度、水分和pH值对食品腐败变质有何影响？
