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      食品防腐變質(zhì)的包裝技術(shù)研究三

      放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-09-15

      濕度

      空氣中的濕度對(duì)于微生物生長(zhǎng)和食品變質(zhì)來講,起著重要的作用,尤其是未經(jīng)包裝的食品。例如把含水量少的脫水食品放在濕度大的地方,食品則易吸潮,表面水分迅速增加。長(zhǎng)江流域梅雨季節(jié),糧食、物品容易發(fā)霉,就是因?yàn)榭諝鉂穸忍螅ㄏ鄬?duì)濕度70% 以上)的緣故。

      Aw值反映了溶液和作用物的水分狀態(tài),而相對(duì)濕度則表示溶液和作用物周圍的空氣狀態(tài)。當(dāng)兩者處于平衡狀態(tài)時(shí),Aw×100就是大氣與作用物平衡后的相對(duì)濕度。每種微生物只能在一定的Aw值范圍內(nèi)生長(zhǎng),但這一范圍的Aw值要受到空氣濕度的影晌。


      1.2 食品腐敗變質(zhì)的化學(xué)過程 

          食品腐敗變質(zhì)的過程實(shí)質(zhì)上是食品中蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪等被污染微生物的分解代謝作用或自身組織酶進(jìn)行的某些生化過程。例如新鮮的肉、魚類的后熟,糧食、水果的呼吸等可以引起食品成分的分解、食品組織潰破和細(xì)胞膜碎裂,為微生物的廣泛侵入與作用提供條件,結(jié)果導(dǎo)致食品的腐敗變質(zhì)。由于食品成分的分解過程和形成的產(chǎn)物十分復(fù)雜,因此建立食品腐敗變質(zhì)的定量檢測(cè)尚有一定的難度。
             ⑴ 食品中蛋白質(zhì)的分解

      肉、魚、禽蛋和豆制品等富含蛋白質(zhì)的食品,主要是以蛋白質(zhì)分解為其腐敗變質(zhì)特征。由微生物引起蛋白質(zhì)食品發(fā)生的變質(zhì),通常稱為腐。╯poilage)。 蛋白質(zhì)在動(dòng)、植物組織酶以及微生物分泌的蛋白酶(protease)和肽鏈內(nèi)切酶(endopetidase)等的作用下,首先水解成多肽,進(jìn)而裂解形成氨基酸。氨基酸通過脫羧基、脫氨基、脫硫等作用進(jìn)一步分解成相應(yīng)的氨、胺類、有機(jī)酸類和各種碳?xì)浠衔,食品即表現(xiàn)出腐敗特征。

             微生物蛋白質(zhì)酶       肽鏈內(nèi)切酶             脫羧基作用、
      食物中蛋白質(zhì)               多肽              氨基酸                     氨十胺十硫化氫等
                 或組織蛋白質(zhì)酶                          脫氨基、脫硫等作用
      蛋白質(zhì)分解后所產(chǎn)生的胺類是堿性含氮化合物質(zhì),如胺、伯胺、仲胺及叔胺等具有揮發(fā)性和特異的臭味。各種不同的氨基酸分解產(chǎn)生的腐敗胺類和其它物質(zhì)各不相同,甘氨酸產(chǎn)生甲胺,鳥氨酸產(chǎn)生腐胺,精氨酸產(chǎn)生色胺進(jìn)而又分解成吲哚,含硫氨基酸分解產(chǎn)生硫化氫和氨、乙硫醇等。這些物質(zhì)都是蛋白質(zhì)腐敗產(chǎn)生的主要臭味物質(zhì)。

      氨基酸的分解   氨基酸通過脫氨基、脫羧基被分解。

          ① 脫氨反應(yīng)

      在氨基酸脫氨反應(yīng)中,通過氧化脫氨生成羧酸和a-酮酸,直接脫氨則生成不飽和脂肪酸,若還原脫氨則生成有機(jī)酸。例如:

      RCH2CHNH2COOH(氨基酸) +  O2   ?   RCH2COCOOH (a-酮酸)+   NH3
      RCH2CHNH2COOH(氨基酸) +  O2   ?   RCOOH (羧酸)+   NH3   +   CO2
      RCH2CHNH2COOH(氨基酸) ?  RCH=CHCOOH (不飽和脂肪酸)+   NH3
      RCH2CHNH2COOH(氨基酸) +  H2   ?   RCH2CH2COOH (有機(jī)酸)+   NH3

          ② 脫羧反應(yīng)

          氨基酸脫羧基生成胺類;有些微生物能脫氨、脫羧同時(shí)進(jìn)行,通過加水分解、氧化和還原等方式生成乙醇、脂肪酸、碳?xì)浠衔锖桶、二氧化碳等。例如?
      CH2NH2COOH (甘氨酸) ?  CH3NH2 (甲胺)+   CO2
      CH2NH2(CH2)2 CHNH2COOH (鳥氨酸) ?  CH2NH2(CH2)2 CH2NH2 (腐胺)+   CO2
      CH2NH2(CH2)3 CHNH2COOH (精氨酸) ?  CH2NH2(CH2)3 CH2NH2 (尸胺)+   CO2
          組氨酸 ?  組胺   +   CO2
      (CH3)2CHCHNH2COOH (纈氨酸) + H2O ?  (CH3)2CH CH2OH(異丁醇)+  NH3   +   CO2
      CH3CHNH2COOH (丙氨酸) + O2 ?  CH3COOH (乙酸)+   NH3   +   CO2
      CH2NH2COOH (甘氨酸)+ H2  ? CH4 (甲烷)+   NH3   +   CO2

             ③  胺的分解

          腐敗中生成的胺類通過細(xì)菌的胺氧化酶被分解,最后生成氨、二氧化碳和水。
      RCH2NH2 (胺 )+ O2 + H2O ?  RCHO   +   H2O2   +   NH3
      過氧化氫通過過氧化氫酶被分解,同時(shí),醛也經(jīng)過酸再分解為二氧化碳和水。
      硫醇的生成
      硫醇是通過含硫化合物的分解而生成的。例如甲硫氨酸被甲硫氨酸脫硫醇脫氨基酶,進(jìn)行如下的分解作用。
      CH3SCH2CHNH2COOH(甲硫氨酸)+ H2O ? CH3SH(甲硫醇)+ NH3 + CH3CH2COCOOH(a-酮酸)

             ④ 甲胺的生成
      魚、貝、肉類的正常成分三甲胺氧化物可被細(xì)菌的三甲胺氧化還原酶還原生成三甲胺。此過程需要有可使細(xì)菌進(jìn)行氧化代謝的物質(zhì)(有機(jī)酸、糖、氨基酸等)作為供氫體。
      (CH3)3NO + NADH  ?  (CH3)3N   +   NAD+

      食品中脂肪的分解

      雖然脂肪發(fā)生變質(zhì)主要是由于化學(xué)作用所引起,但是許多研究表明,它與微生物也有著密切的關(guān)系。脂肪發(fā)生變質(zhì)的特征是產(chǎn)生酸和刺激的“哈喇”氣味。人們一般把脂肪發(fā)生的變質(zhì)稱為酸。╮ancidity)。

      食品中油脂酸敗的化學(xué)反應(yīng),主要是油脂自身氧化過程,其次是加水水解。油脂的自身氧化是一種自由基的氧化反應(yīng);而水解則是在微生物或動(dòng)物組織中的解脂酶作用下,使食物中的中性脂肪分解成甘油和脂肪酸等。但油脂酸敗的化學(xué)反應(yīng)目前仍在研究中,過程較復(fù)雜,有些問題尚待澄清。

             ⑵ 油脂的自身氧化

      油脂的自身氧化是一種自由基(游離基)氧化反應(yīng),其過程主要包括:脂肪酸(RCOOH)在熱、光線或銅、鐵等因素作用下,被活化生成不穩(wěn)定的自由基R· 、H· ,這些自由基與O2生成過氧化物自由基;接著自由基循環(huán)往復(fù)不斷地傳遞生成新的自由基,在這一系列的氧化過程中,生成了氫過氧化物、羰基化合物(如醛類、酮類、低分子脂酸、醇類、酯類等)、羥酸以及脂肪酸聚合物、縮合物(如二聚體、三聚體等)。

      脂肪水解

      脂肪酸敗也包括脂肪的加水分解作用,產(chǎn)生游離脂肪酸、甘油及其不完全分解的產(chǎn)物。如甘油一酯、甘油二酯。

                  微生物的解脂酶等
      食物中脂肪                      脂肪酸   +  甘油   +  其它產(chǎn)物
      脂肪酸可進(jìn)而斷鏈而形成具有不愉快味道的酮類或酮酸;不飽和脂肪酸的不飽和鍵可形成過氧化物;脂肪酸也可再氧化分解成具有特臭的醛類和醛酸,即所渭的“哈喇”氣味。這就是食用油脂和含脂肪豐富的食品發(fā)生酸敗后感官性狀改變的原因。

      脂肪自身氧化以及加水分解所產(chǎn)生的復(fù)雜分解產(chǎn)物,使食用油脂或食品中脂肪帶有若干明顯特征:首先是過氧化值上升,這是脂肪酸敗最早期的指標(biāo);其次是酸度上升,羰基(醛酮)反應(yīng)陽性。脂肪酸敗過程中,由于脂肪酸的分解其固有的碘價(jià)(值)、凝固點(diǎn)(熔點(diǎn))、比重、折光指數(shù)、皂化價(jià)等也必然發(fā)生變化,因而脂肪酸敗所特有的“哈喇”味;肉、魚類食品脂肪的超期氧化變黃;魚類的“油燒”現(xiàn)象等也常常被作為油脂酸敗鑒定中較為實(shí)用的指標(biāo)。

      食品中脂肪及食用油脂的酸敗程度,受脂肪的飽和度、紫外線、氧、水分、天然抗氧化劑以及銅、鐵、鎳離子等觸媒的影響。油脂中脂肪酸不飽和度、油料中動(dòng)植物殘?jiān),均有促進(jìn)油脂酸敗的作用;而油脂的脂肪酸飽和程度、維生素C、E等天然抗氧化物質(zhì)及芳香化合物含量高時(shí),則可減慢氧化和酸敗。
       
              ⑶ 食品中碳水化合物的分解

      食品中的碳水化合物包括纖維素、半纖維素、淀粉、糖元以及雙糖和單糖等。含這些成份較多的食品主要是糧食、蔬菜、水果和糖類及其制品。在微生物及動(dòng)植物組織中的各種酶及其它因素作用下,這些食品組成成分被分解成單糖、醇、醛、酮、羧酸、二氧化碳和水等低級(jí)產(chǎn)物。由微生物引起糖類物質(zhì)發(fā)生的變質(zhì),習(xí)慣上稱為發(fā)酵或酵解(fermentation )。


                   分解糖類的微生物
      碳水化合物                        有機(jī)酸 十 酒精 十 氣體等
      碳水化合物含量高的食品變質(zhì)的主要特征為酸度升高、產(chǎn)氣和稍帶有甜味、醇類氣味等。食品種類不同也表現(xiàn)為糖、醇、醛、酮含量升高或產(chǎn)氣(CO2),有時(shí)常帶有這些產(chǎn)物特有的氣味。水果中果膠可被一種曲霉和多酶梭菌(Cl.multifermentans)所產(chǎn)生的果膠酶分解,并可使含酶較少的新鮮果蔬軟化。 (待續(xù))

       
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