学习食品的低温保鲜技术

任务五　学习食品的低温保鲜技术

课前准备

【学习目标】

本项目主要介绍禽、肉类食品的低温保鲜技术。通过对本项目的学习，学生能够充分认识食品腐败的原因及腐败过程，了解低温对酶及微生物的作用，掌握食品低温保鲜的原理及方法，熟悉禽肉在低温贮藏过程中的变化及控制措施。

【导入案例】

制冷技术发展的历史

在史前时期，人类已经发现在食物缺少的季节里，如果把猎物保存在冰冷的地窖里或埋在雪里，就能保存更长的时间。在中国，早在先秦时代就已经懂得了采冰、储冰技术。希伯来人、古希腊人和古罗马人把大量的雪埋在储藏室下面的坑中，然后用木板和稻草来隔热，古埃及人在土制的罐子里装满开水，并把这些罐子放在上面，这样用罐子抵挡夜里的冷空气。在古印度，蒸发制冷技术也得到了应用。当一种流体快速蒸发时，它迅速膨胀，升起的蒸汽分子的动能迅速增加，而增加的能量来自于周围的环境，周围环境的温度因此而降低。在中世纪时期，冷却食物是通过在水中加入某种化学物质像硝酸钠或硝酸钾，而使温度降低，1550年记载冷却酒就是通过这种方法。这就是制冷工艺的起源。

在法国，冷饮是在1660年开始流行的。人们用装有溶解的硝石的长颈瓶在水里旋转来使水冷却。这个方法可以产生非常低的温度并且可以结冰。在17世纪末，带冰的酒和结冻的果汁在法国社会已非常流行。

第一次记载的人工制冷是在1784年，威廉库伦在格拉斯哥大学做了证明。库伦让乙基醚蒸汽进入一个部分真空的容器，但是他并没有把这种结果用于任何实际的目的。

在1799年冰第一次被用作商业目的，从纽约市的街道运河运往卡洛林南部的查尔斯顿市，但遗憾的是没有足够的冰来装运。英格兰人Frederick Tuder和Nathaniel Wyeth看到了制冰行业的巨大商机，并且在18世纪上半叶，通过自己的努力革新了这个行业。Tudor主要从事热带地区运冰，他尝试着安装隔热材料和修建冰房，从而使冰的融化量从66%减少到8%。Wyeth发明了一种切出相同冰块的方法，既快速又便捷，从而使制冰业发生了革命性的变化，同时也减少了仓储业、运输业和销售业由于管理技术所造成的损失。

在1805年，一名美国发明者Oliver Evans设计了第一个用蒸汽代替液体的制冷系统，但Evans从来没有制造出这种机器。不过一名美国的内科医生John. Gorrie制造了一个相似的制冷机器。

在1842年，佛罗里达医院的这名美国内科医生John. Gorrie为了给黄热病患者治疗，他设计和制造了一台空气冷却装置给病房降温。他的基本原理是:压缩一种气体，通过盘管使它冷却，然后膨胀时其温度进一步降低，这也就是今天用得最多的制冷器。后来John. Gorrie停止仅在医院的实践，长期的深入到制冰实验中，在1851年获得关于机械制冰的第一项专利。

商业制冷起源于1856年，一名美国商人Alexander.C.Twinning最先开创。不久，一名澳大利亚人James Harrison检验了Gorrie和Twinning所用的制冷机并把蒸汽压缩式制冷机介绍给了酿造和肉类食品公司。

在1895年，法国的Fridinad.Garre发明了一种更加复杂的制冷系统。不像以前的压缩机用空气做制冷剂，Garre的设备用快速蒸发的氨做制冷剂(氨比水液化时的温度低，因此可吸收更多的热量)。Garre的制冷机得到了广泛应用，并且蒸汽压缩式制冷至今仍是应用最广泛的制冷方法。但是当时这种制冷机成本高，体积大，系统复杂，再加上氨制冷机有毒性，因此阻碍了这种制冷机在家庭中的普遍应用。许多家庭的冰柜仍使用当地制冷工厂提供的冰块。

从1840年开始，运输牛奶和黄油用到了空调汽车。到1860年，制冷技术主要运用在海产品和日常用品的冷藏运输上。1876年密歇根州底特律市的一名叫J.B.Sutherland的人获得了人工制冷汽车专利。他设计了一种带有冰室的绝热汽车。空气从顶部流通过来，通过冰室，利用重力然后在汽车内循环。在1867年，伊利诺斯州的Parker Earle制造了第一辆用来运输水果的空调汽车，通过伊利诺斯州中央铁路运送草莓。每个箱子里装100磅冰和200夸脱草莓。直到1949年Fred Jones发明了一种顶置式制冷装置，并获得了专利。

1870年，在纽约的布鲁克林镇，S.Liebmanns的太阳酿造公司开始使用吸收式机械，这是美国北部酿造业广泛运用制冷机械的一个开端。在18世纪70年代，商业制冷在啤酒厂中占主要的地位。到了1891年，几乎所有的啤酒厂都装配有制冷机器。

天然冰供应本身已经发展为一个行业，许多公司都跻身该行业，导致价格下降。并且冷藏用冰已经非常普遍，到了1879年，在美国有35家商业制冰厂，10年之后就超过了200家，到了1909年达2 000家。所有因制冰废弃的池塘不再安全，甚至Thoreaus Walden池塘，1847年每天有1 000吨的冰从那里抽取。

但是，随着时间推移，冰不仅作为冷藏的代名词，也变成了健康问题。《热与冷》的合著者Bern Nagengast说:“好资源越来越难找到了。到了1890年，由于污染物和污水的排放，天然冰成了一个问题。”这个问题首先出现在酿造行业，然后是肉食和乳制品公司。由机械制冰产生的机械制冷为这个问题的解决提供了方法。卡尔保罗在1895年为生产液态空气制定了一个大型的计划，用6年时间发明了一种使液态的纯氧从液态空气中分离出来的方法，这导致大量的公司都转而开始使用氧气(例如，在钢铁制造业)。虽然肉食品厂、啤酒厂接受制冷技术要慢，但最后他们也都采用了制冷技术。1914年，美国几乎所有的肉联厂都安装了制冷机械的氨压缩机系统，每天的制冷能力超过90 000吨。尽管制冷有其固有的优势，但本身也存在问题。制冷剂，像二氧化硫和氯甲烷可以使人致死。氨一旦泄漏，也同样具有强烈的毒性。直到1920年，Frigidaire公司开发了几种人工合成制冷剂氟氯甲烷或CFCS，制冷工程师才找到可接受的替代品，这就是众所周知的氟利昂。在化学上，氟利昂是甲烷(CH ₄)里的4个氢原子被两个氯原子和两个氟原子所代替，分子量较大，无臭无毒。此后，制冰业、酿造业和肉品行业是制冷发展的主要受益者。在金属制造业中，机械制冷可帮助成形。纺织业把制冷用于丝光处理、漂白、染色。同样，制冷在造纸厂、制药厂、肥皂厂、胶水厂、明胶厂、医学、花卉保鲜、饮食行业都有广泛应用。

问题:

1.制冷技术是怎样一步步发展起来的?

2.制冷技术的原理是什么?

教学内容

子任务一　学习低温保鲜技术在食品保鲜中的应用

一、低温贮藏的基本原理

低温贮藏的原理:就是把食品冷冻加工，食品的生化反应的速度大大减慢，使食品在较长时间内贮藏而不变质。

(一)动物性食品与植物性食品

在冷藏方面的区别表现在:

(1)动物性食品的腐败变质，主要是由于微生物的生命活动和食品中的酶所进行的生物化学反应所造成的。动物性食品没有生命力，如畜、禽、鱼等动物性食品，在贮藏时它们的生物体与构成它们的细胞都死亡了，故不能控制引起食品变质的酶的作用，也不能抵抗引起食品腐败的微生物的作用，因此对细菌的抵抗力不大，细菌一旦染上去，很快就会繁殖起来，造成食品的腐败。

如果把动物性食品放在低温(－18℃以下)条件下，则微生物和酶对食品的作用就变得很微小了。当食品－18℃冻结时，生成的冰结晶使微生物细胞受到破坏，则微生物丧失活力而不能繁殖，酶的反应受到严重抑制，食品的化学变化就会变慢，因此它就可以作较长时间的贮藏而不会腐败变质。这就是食品的冷藏原理。

(2)对于植物性食品腐烂的原因是呼吸作用的影响，如水果、蔬菜在采摘后贮藏时，虽然不再继续生长，但它们仍是一个有生命力的有机体，即仍然还有生命，具有呼吸作用，而呼吸作用能抵抗细菌的入侵。象呼吸过程中的氧化作用，能够把微生物分泌的水解酶氧化而变成无害物质，使水果、蔬菜的细胞不受毒害，从而阻止微生物的侵入。因此，它们能控制机体内酶的作用，并对引起腐败、发酵的外界微生物的侵入有一定的抵抗能力。但另一方面，由于它们是个活体，要进行呼吸，同时它们与采摘前不同的是不能再从母株上得到水分及其他营养物质，只能消耗其体内的物质而逐渐衰老变成死体。

因此，要长期贮藏植物性食品，就必须维持它们的活体状态，同时又要减弱它们的呼吸作用。而低温能够减弱水果、蔬菜类的呼吸作用，延长贮藏期限。但温度又不能过低，温度过低会引起植物性食品生理病害，甚至冻死。因此，冻藏温度应该选择在接近冰点但又不致使植物发生冻死现象的温度。但速冻蔬菜也在不断兴起，以出口为主。如能同时调节空气中的成分(氧、二氧化碳、水分)，就能取得良好的效果。

综上所述，防止食品的腐败，对动物性食品来说，主要是降低温度防止微生物的活动和生物化学变化;对植物性食品来说，主要保持恰当的温度(因品种不同而异)，控制好水果、蔬菜的呼吸作用。这样就能达到保持食品质量的良好效果。

(二)低温对食品原料的影响

1.低温对动物性食品原料的影响

如果把动物性食品放在低温(－18℃以下)条件下，则微生物和酶对食品的破坏作用减弱。当食品－18℃冻结时，生成的冰结晶使微生物细胞受到破坏，则微生物丧失活力而不能繁殖，酶的反应受到严重抑制，食品的化学变化就会变慢，因此它就可以作较长时间的贮藏而不会腐败变质。

2.低温对植物性食品原料的影响

水果、蔬菜在采摘后贮藏时，一方面，生长过程停止，但它们仍是一个有生命力的有机体，呼吸作用仍在继续，而呼吸作用能抵抗细菌的入侵。另一方面，呼吸作用能消耗其体内的物质而逐渐衰老变成死体，同时营养价值降低。

(三)微生物对温度的适应性

温度是影响微生物生长的最重要因素之一。在一定温度范围内，机体的代谢活动与生长繁殖随着温度的上升而增加，当温度上升到一定程度，开始对机体产生不利的影响，如再继续升高，则细胞功能急剧下降以至死亡。与其他生物一样，任何微生物的生长温度尽管有高有低，但总有最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度这三个重要指标，这就是生长温度的三个基本点。根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为三个类型:

1.低温型的微生物

又称嗜冷微生物，可在较低的温度下生长。它们常分布在地球两极地区的水域和土壤中，即使在其微小的液态水间歇中也有微生物的存在。常见的产碱杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、微球菌属等常使冷藏食品腐败变质。有些肉类上的霉菌在零下10℃仍能生长，如芽枝霉;荧光极毛菌可在零下4℃生长，并造成冷冻食品变质腐败。

低温也能抑制微生物的生长。在0℃以下，菌体内的水分冻结，生化反应无法进行而停止生长。有些微生物在冰点下就会死亡，主要原因是细胞内水分变成了冰晶，造成细胞脱水或细胞膜的物理损伤。因此，生产上常用低温保藏食品，各种食品的保藏温度不同，分为寒冷温度、冷藏温度和冻藏温度。

2.中温型的微生物

绝大多数微生物属于这一类。最适生长温度在20℃～40℃之间，最低生长温度10℃～20℃，最高生长温度40℃～45℃。它们又可分为嗜室温和嗜体温性微生物。嗜体温性微生物多为人及温血动物的病原菌，它们生长的极限温度范围在10℃～45℃，最适生长温度与其宿主体温相近，在35℃～40℃之间，人体寄生菌为37℃左右。引起人和动物疾病的病原微生物、发酵工业应用的微生物菌种以及导致食品原料和成品腐败变质的微生物，都属于这一类群的微生物。因此，它与食品工业的关系密切。

3.高温型微生物

它们适于在45℃～50℃以上的温度中生长，在自然界中的分布仅局限于某些地区，如温泉、日照充足的土壤表层、堆肥、发酵饲料等腐烂有机物中，如堆肥中温度可达60℃～70℃。能在55℃～70℃中生长的微生物有芽孢杆菌属(Bacillus)、温泉中的细菌、链球菌属和乳杆菌属。有的可在近于100℃的高温中生长。这类高温型的微生物，给罐头工业、发酵工业等带来了一定难度。

(四)低温与微生物

1.低温对微生物的影响

大多数酶都有其最适作用温度区间。温度降低，会导致微生物细胞内酶活性下降，减慢生化反应速度，从而抑制微生物生长，且由于降温时，各种反应按照各自的温度系数(Q₁₀)减慢，改变了原生化反应的协调性，从而破坏了微生物细胞内的新陈代谢。微生物对低温的敏感性较差，绝大多数微生物处于最低生长温度时，新陈代谢活动已经降低到最低的程度，呈休眠状态。实践证明，随温度的降低微生物的繁殖活动减慢;温度升高，微生物的分裂时间缩短，繁殖速度加快，在冻结的情况下，微生物的繁殖相当缓慢。对于中温微生物，最宜繁殖的温度为25℃～37℃，繁殖开始变慢的温度为10℃，繁殖相当慢的温度为0℃～4.5℃，生长繁殖基本被控制的温度为－1℃～－5℃。

(1)在低温下，由于食品内部的汁液冻结膨胀，破坏了它的细胞壁和原生质之间的关系，使生理过程失常而停止活动。

(2)低温并不能完全杀灭细菌，而只是延缓细菌的活动和繁殖，一旦温度升高，存活的细菌就会重新活动繁殖，使食品腐败变质。

(3)食品在低温流通中的温度要保持相对稳定。

(4)食品冻结时附在食品表面的或内部的微生物也会发生冻结，食品的水分被冻结，当温度降到冰点以下时，食品中水分被束缚，降低了水分活度，且冰晶体的形成还会使微生物细胞的原生质或胶体脱水，并造成其细胞的机械性破坏。温度降低引起的细胞内原生质粘度增加、胶体吸水性下降、蛋白质分散度改变和不可逆的蛋白质凝固等，也都会对微生物造成严重的损害，使其丧失活性。

2.微生物对低温的抵抗力

(1)微生物对低温抵抗能力强，低温一般只能抑制其生长繁殖，很少致死作用。不同微生物对低温有不同的抵抗力，因菌种、菌龄、培养基、污染量和冻结等条件不同而有所不同，嗜冷荧光菌在0℃以下也能繁殖，结核杆菌在液氮中－196℃，10小时也不死亡。细菌芽孢和霉菌孢子可在－190℃下存活半年。

(2)冻结食品贮藏时间越长，微生物死亡率越高。

(3)微生物在冻结和解冻反复交替过程中，死亡率较大，细菌在培养环境中的pH值越接近中性，细菌死亡率较小。

(五)低温与呼吸作用

温度系数是指食品温度每上升10℃，其化学反应速度增加的倍数。用Q₁₀表示。如Q₁₀= 2～3表示食品温度上升10℃，其化学反应速度增加的2～3倍或食品温度每下降10℃，其化学反应速度减少1/2～1/3倍。

1.低温与呼吸速度

在0℃～35℃范围内，温度低，Q₁₀减少，呼吸速度减弱，对果蔬贮藏有利。超过40℃，果蔬中的酶被破坏，呼吸停止。

2.低温与呼吸高峰

在低温下，呼吸速率减弱，就可推迟有呼吸高峰型果蔬的呼吸高峰的到来，降低呼吸高峰的峰值。推迟呼吸高峰是果蔬贮藏的重要方法。

3.低温与呼吸强度

呼吸作用的强弱称为呼吸强度。

(1)绿叶菜类的呼吸强度比果实类的强;同类的南方果蔬的呼吸强度比北方的强;早熟的果蔬的呼吸强度比晚熟的强。

(2)低温时，呼吸强度减弱，抑制了呼吸作用，能使植物性食品耐藏性加强。

(3)果蔬受机械创伤后，呼吸强度增大。受微生物污染的果蔬，要靠呼吸作用来抵抗微生物的侵入，因此呼吸强度增强。

二、学习食品的冷却

(一)食品的冷却

冷却是指食品的降温过程，是将食品的品温降低到接近食品的冰点，但不冻结。它是延长食品贮藏期的一种广泛采用的方法，有些冻结食品在冻前也先要进行冷却。

(二)食品冷却的目的

抑制微生物的活动和繁殖或抑制果蔬的呼吸作用，使食品保持原有的色、香、味、形及营养成分不变。对动物性食品可以抑制蛋白质分解酶的作用，抑制微生物的生长繁殖，甚至可以使部分细菌因迅速降温而休克死亡。肉在低温下冷却，其色泽、风味、嫩度较好，提高了品质。冷却肉与冻结肉相比，无因冰晶物理变化所导致的肉品质的变化及蛋白质的变性。对于果蔬原料，能够排除呼吸热和田间热，抑制呼吸作用，延长保鲜期。

(三)食品的冷却方法

食品冷却的方法常用的有冷风冷却、冷水冷却、碎冰冷却、真空冷却等，人们根据食品的种类及冷却要求的不同，选择其适用的冷却方法。

1.冷风冷却

冷风冷却是利用流动的冷空气使被冷却食品的温度下降，它是—种使用范围最广的冷却方法。一般食品冷却时所采用的冷风温度不低于食品的冻结点，以免食品发生冻结。对某些易受冷害的食品如香蕉、柠檬、番茄等宜采用较高的冷风温度。

由于国外冷却肉的销售量不断扩大，食肉的冷风冷却装置使用普遍。冷风由冷却室顶上的风道口吹出。从上而下，肉挂在吊钩上，并列放置，互有间隔，前后错开，冷风从这些间隙中流过，使食肉快速冷却。

冷风冷却法的效果主要取决于冷空气的温度、相对湿度和流速。冷却室内的相对湿度对不同种类的食品(特别是有无包装)的影响是不一样的。冷却室内的冷风流速一般为0.5～3m/s。冷风冷却时通常把被冷却的食品放在金属传送带上，可连续作业。

冷风冷却的缺点是，当冷却室的空气相对湿度低的时候，被冷却食品的干耗较大。为了避免冷却室的空气相对湿度过低，冷却装置的蒸发器和室内空气的温度差尽可能小些，一般以5℃～9℃为宜，这样蒸发器就必须有足够大的冷却面积。

2.冷水冷却

用冷水喷淋在食品上进行冷却的方法称为冷水冷却法。也有采用浸渍式的，即将食品直接浸在冷水中冷却，并用搅拌器不断地搅拌冷水。水温应尽可能维持在0℃左右，冷却特点是冷却速度快。

冷水冷却的主要缺点是，食品容易受到微生物污染。比如用冷水冷却家禽，如果有一个禽体染有沙门氏菌，就会通过冷水传染给其他禽体。因此，对循环使用的冷水应进行连续过滤，使用杀菌剂，并且要及时更换清洁的水。

3.碎冰冷却

这是目前鱼类冷却最广的方法。用碎冰冷却鱼体时，冰与鱼体直接接触，冰在融化时从鱼体吸收热量而使鱼体冷却。冷却速度较慢，而且鱼体温度达不到0℃。鱼体冷却速度与鱼的品种、大小有关系。

从保鲜要求来看，冷库设备冷却用的冰最好是机制冰，冰块大小要均匀，以便增大鱼体与冰块的接触表面，加快冷却速度，同时也可避免鱼体变形和机械损伤。用海水冰冷却鱼类比淡水冰好，因海水冰融点比淡水冰低(－1℃)，并有较强的抑制酶活性的作用，用海水冰保藏的鱼类可不失去天然色泽和硬度。海水冰可在渔船出海过程中在船上自行产生，有片状、柱状、雪花状等多种。用冰冷却的鱼不能长期保藏，一般为8～10天，最多不超过13～14天。用防腐冰或抗菌素冰可延长冷却鱼的贮藏期。例如用次氯酸钠冰冷却鱼，可保藏17～18天。用冰冷却鱼类，一般以箱或桶为容器。先在容器底部放5～10cm的碎冰，然后将鱼均匀而紧密地排列在冰层上。后在排列的鱼层上均匀地撒一层冰再放一层鱼。

4.真空冷却

真空冷却又叫减压冷却，它的原理是水分在不同的压力下沸点不同。食品表面的水分在1℃的低温下迅速汽化，每千克水变成水蒸气时要吸收热量。这样可使食品的温度迅速下降，而且水分蒸发量很少。

真空冷却主要用于蔬菜的快速冷却，收获后的蔬菜经过挑选、整理，放入打孔的纸板或纤维板箱内，然后推进真空冷却槽，关闭槽门后，开动真空泵和制冷机。当真空冷气槽的压力降低时，蔬菜表面的水分迅速汽化，吸收热量，使蔬菜的温度迅速下降，而且水分蒸发量很少，不会影响蔬菜新鲜饱满的外观。

真空冷却法的优点是冷却速度快，缺点是投资大，操作成本高，小规模生产时不经济。国外一般都是用在离冷库较远的蔬菜产地，在大量收获后的运输途中使用。

表3－1　　冷却方法的使用

(四)冷却过程中的热交换

1.冷却过程中的热交换是指食品将本身的热量传给周围介质，使食品的温度降低，这个交换过程就是冷却过程中的热交换。

2.冷却过程中的热交换方式:传导、对流、辐射。

3.影响冷却过程中的热交换的因素:

(1)与食品的导热系数成正比;

(2)与食品的形状和散热面积有关，散热面积越大，热量传递越大;

(3)与食品和介质的温度差有关，温差越大，热量传递越快;

(4)冷却介质的放热系数越小，热量传递越慢。

(五)食品冷却时的各种变化

1.水分蒸发(干耗)

食品品质下降，重量减轻，造成损失。当食品中的水分减少后，不但造成重量损失(俗称干耗)，而且使水果、蔬菜类食品失去新鲜饱满的外观，当减重达到56%时，水果、蔬菜会出现明显的凋萎现象。肉类食品在冷却贮藏中也会因水分蒸发而发生干耗，同时肉的表面收缩、硬化，形成干燥皮膜，肉色也有变化。鸡蛋在冷却贮藏中，因水分蒸发而造成气室增大。

肉类水分蒸发的量与冷却贮藏室的空气温度、湿度及流速有关，还与肉的种类、体表面积的大小、表面形状、脂肪含量等有关。一般是低温高湿的条件:品温约0℃～1℃，湿度为80%～90%时重量损失较小。但是在可提供蒸发潜热的条件下，干耗就比较明显。

2.冷害

果蔬生理机能受到障碍，温度一般要求在10℃左右。

表3－2　　果蔬冷害的界限温度和症状

3.移臭(串味)

羊肉、牛奶、茶叶等有异味食品放在一起产生相互串味的现象叫移臭，要防止移臭，要求包装食品，冰箱分格抽屉放置，开发使用除臭剂。

4.生理作用

水果、蔬菜在收获后仍是有生命的活体。为了运输和贮存的便利，一般在收获时尚未完全成熟，因此收获后还有个后熟过程。在冷却贮藏过程中，水果、蔬菜的呼吸作用和后熟作用仍能继续进行，体内所含的成分也在不断发生变化。例如淀粉和糖的比例，糖和酸的比例，果胶物质的变化，维生素C的减少等，还可看到香味、颜色、硬度的变化。

5.成熟作用

刚屠宰的动物的肉是柔软的，并且具有很高的持水性，经过一段时间的放置，肉质会变得粗硬，持水性也大为降低。继续延长放置的时间，则粗硬的肉又变成柔软的肉，持水性也有所恢复，而且，风味也有极大的改善。这一系列的变化过程，是从生活着的动物体肌肉转化成为被人食用的肉的过程，这实际上是动物体死后，体内继续进行着的一系列生物化学变化和物理化学变化的结果。由于这种变化，使肉类变得柔嫩，并具有特殊的鲜香风味。肉的这种变化过程被称之为肉的成熟，它是一种受人们欢迎的变化。在冷却贮藏的条件下，肉类在低温下缓慢地进行着成熟作用，一级可在0℃～1℃的温度下进行。对猪、家禽等成熟作用就不十分强调，而对牛、绵羊、野禽等成熟作用就十分重要，它对于肉质软化与风味增加有显著的效果，去除膻味，提高了它们的商品价值。

6.寒冷收缩

宰后的牛肉在短时间内快速冷却，肌肉会发生显著收缩，以后即使经过成熟过程，肉质也不会十分软化，影响品质，这种现象叫寒冷收缩。一般来说，快速容易发生寒冷收缩，以牛、羊肉明显。

子任务二　食品的冷链保鲜技术

一、食品的冷藏保鲜技术

(一)冷藏

冷藏是将易腐食品预冷后，在略高于冰点的温度下贮藏的食品保鲜方法。冷藏保鲜的原理为:用低温冷藏食品抑制微生物生长，降低酶的活性，保存食品的风味、营养素以及食品原有的性质和新鲜度。食品冷藏能延缓食品变质速度并保持其新鲜度，但保藏期较短。冷藏水果和蔬菜等植物性食品时，保藏期可达几个月;冷藏肉、禽、乳和水产等动物性食品时，保藏期一般为一星期左右。

(二)冷藏工艺

贮藏温度、空气的相对湿度和流速是冷藏的重要条件因素。在实际应用中，这三者的具体条件是随着食品种类的不同、贮藏期的长短以及食品是否包装而确定的。

1.贮藏温度

贮藏温度，特别是食品本身的温度，是最重要的因素，对于水果、蔬菜、带壳蛋一般以接近冰点为佳。但热带和亚热带果蔬有各自的最低贮藏温度。例如香蕉、菠萝、柠檬、青番茄、黄瓜、茄子的最低贮藏温度分别为13℃、7℃、12℃、12℃、7℃和7℃，低于此温度，则出现低温伤害，如产生病斑，内部变色，外皮腐烂直至全部溃烂。

2.空气的相对湿度

空气湿度过高，易使低温食品的表面产生冷凝水，可能因此引起果蔬霉烂或肉禽发粘长霉;相对湿度过低则水分蒸发快，造成食品表面干缩，带壳蛋气室增大，重量减轻。

3.空气流速

在冷库中，应强制通风，使循环中的空气带走果蔬的呼吸热，并保持冷库各部的温度均匀一致。空气流速过低达不到上述目的，过高又加快食品的水分蒸发，尤其是相对湿度较低时影响更大。如将食品用透气率低的材料包装，则空气的流速和相对湿度对果蔬的水分蒸发都无影响。

(三)机械冷藏

机械冷藏是指在具有良好隔热性能的贮藏场所(机械冷藏库)内，借助机械冷凝系统的作用，将库内的热空气传送到库外，使库内温度降低并保持一定相对湿度的贮藏方式。

机械冷藏不受气候条件的影响，可终年维持库内需要的低温，是当今世界上应用最广泛的新鲜果蔬贮藏方式。机械冷藏库主要由制冷机和冷藏库组成。冷藏库要求有良好的隔热性、防潮性及抽气系统和一定的湿度环境。

机械制冷是利用气化温度很低的制冷剂气化，来吸收贮藏环境中的热量，使库温迅速下降。制冷系统是冷藏库最重要的系统。以靠制冷剂气化而吸热为工作原理的机械称为冷冻机，压缩式冷冻机，包括四部分:压缩机、蒸发器、冷凝器、调节阀。

二、食品的冻藏保鲜技术

(一)冻藏的目的

食品的冻结就是利用现代冻结技术，在尽可能短的时间内，将食品的温度降低到它的冻结点(冰点)以下的温度，冻结保藏就是将食品冻结后，并在保持食品冻结状态下进行贮藏的方法。

冻结，是指将食品中的水分，绝大部分转变成冰，而冷却是食品中的水分温度逐渐降低，不转变成冰的过程。常用的贮藏温度一般是－18℃～－20℃。

食品冻结的目的:温度降低到冻结点以下，使微生物无法进行生命活动，生化反应速度减慢，使食品在冻结状态下，达到长期贮存，贮藏期可达1年。冻藏食品的种类有果蔬、果汁、肉、禽、水产品等，另外还包括一些预制食品，如速冻蔬菜、水饺、汤圆、冰淇淋等。由于食品的水变成冰，能使食品肌肉组织被破坏，引起部分蛋白质变性。

(二)冻结过程

任何水溶液的冰点都低于纯水的冰点0℃，这一自然现象称为冰点降低。降低的程度取决于溶质的性质和浓度。新鲜食品中的水分一般占80%，最高达95%以上。水中溶有糖、酸、矿物质以及胶体物质，所以食品的冰点均在0℃以下。冻结过程是食品中水分不断冻结成冰的过程。

(1)冰结点:食品中所含的水分结成冰的温度称为冰结点。

(2)过冷:液体温度降至稍微低于冰结点以下，造成液体温度降低的现象称为过冷现象。过冷现象是使食品产生冰结晶的先决条件。

(3)冰结晶:食品中所含的水分结成冰，使食品的温度降低的过程。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与之结合，或者互相聚合而成大冰晶。

图3－1　冰结晶的形成

(三)食品的结晶率

是指低于其结冰点以下的某一温度时，食品中结冰的水分量与食品中全部水分量的比值成为食品结冰率。食品在－18℃以下的结冰率为90%。

(四)最大冰结晶生成带

1.最大冰结晶生成带

食品中大量水形成冰结晶的温度范围，称为冰结晶的最大生成带。在食品的冻结过程中，要尽可能使食品的温度尽快通过最大冰结晶生成带，降至－12℃以下。

2.最大冰结晶生成带对冻结食品的质量影响

(1)为了保证冻结食品质量，必须采用快速冻结。通过最大冰结晶生成带的时间越短，食品质量越好。

(2)肉鱼中的蛋白质，发生冻结变性速度最快的温度区间为－2℃～－3℃，恰好处在最大冰结晶生成带内。为了减轻肌球蛋白变性，应该快速通过最大冰结晶生成带。

(3)对于α淀粉，发生冻结变性速度最快的温度区间为－1℃～－5℃，恰好处在最大冰结晶生成带内。为了减轻α淀粉变性，应该快速通过最大冰结晶生成带。

(4)一些微生物在－1℃～－5℃，仍能继续生长发育。为抑制微生物的生长发育，应该快速通过最大冰结晶生成带。

表3－3　　食品冷藏和冻藏的比较

三、食品冷链技术

(一)食品冷藏链

食品冷藏链是指易腐食品在生产、贮藏、运输、销售、甚至消费前的各个环节中始终处于规定的低温环境下，以保证食品质量、减少食品损耗的一项系统工程。食品冷藏链是一种低温条件下的物流现象。它是以冷冻工艺为基础，以制冷技术为手段。

(二)食品冷藏链的分类

(1)按食品从加工到消费所经过的时间顺序分为:

图3－2　食品的冷链加工

(2)冷藏链中各环节的装置:

图3－3　冷链保鲜中的装置分类

(3)食品冷藏链的结构:

图3－4　食品冷链加工图

四、分析食品在低温贮藏过程中的变化

(一)食品的干缩损耗

食品在冷藏和冻藏过程中，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。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。食品出现冻结烧后，即已失去食用价值和商品价值。

减少干耗的方法有:

(1)减少外界热量的传入;

(2)选用大的冻藏间;

(3)减少库内空气温度与冷却排管之间温差;

(4)减少冻藏食品与空气接触的面积;

(5)提高冻藏间的装载率;

(6)合理地降低冻藏温度;

(7)合理安排冻藏食品存放位置;

(8)保持冷库建筑结构的良好状态。

(二)汁液的流失

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。

低温保藏过程中发生汁液流失的原因有:

(1)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;

(2)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。

(三)寒冷收缩

寒冷收缩是牛、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。

(四)蛋白质冻结变性

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。

防止蛋白质冻结变性的方法:

(1)快速冻结、低温贮藏均可有效地防止蛋白质变性;

(2)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;

(3)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。

(五)脂肪的酸败

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。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。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。低温可以推迟酸败，但是不能防止酸败。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、碱金属氧化物等都会导致油烧。

(六)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，这就是重结晶现象。

(七)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O₂共同存在，缺一不可。

2.蔬菜的变色

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。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。

3.禽类在冻藏中的变色

肉类在冻藏过程中，其色泽会发生从紫红色→亮红色→褐色的变化。这是由于肌红蛋白和血红蛋白被氧化，生成了变性肌红蛋白和变性血红蛋白所致。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。

4.鱼贝类在冻藏中的变色

鱼、贝类在冻藏中的变色有:红肉鱼的褐变、白肉鱼的褐变、旗鱼的绿变、红色鱼的褪色和冷冻贝类的红变、虾类的黑变。

关键术语

腐败低温保鲜酶冷却冷藏冻结冻藏干耗冷害寒冷收缩变色

课后训练

学以致用

一、讨论分析题

1.为什么低温能够延长食品的保藏期?

2.低温对微生物有哪些影响?

3.什么是食品的冷却保藏?冷却的方法有哪些?

4.什么是食品的冻结保藏?冻结的方法有哪些?

5.食品在低温保藏过程中的变化有哪些?如何防止?

二、案例分析题

某超市冷柜中的速冻饺子、汤圆等食品竟粘成一团，许多冷冻食品表面发黑、食品袋里有大量的冰霜。经调查发现，超市冰柜没有执行“冷处理”食品的控温标准，许多食品在储藏过程中因冰柜温度升高而解冻，冷冻食品经常“化了再冻”。

问题:

1.冷冻食品应在什么条件下贮藏?

2.速冻食品的发粘及结冰的原因是什么?怎样避免这种情况的发生?

3.冷冻食品“化了再冻”对其品质有何影响?

知识拓展

现代中国肉食品行业竞争冷链至关重要

如今，人们的肉类产品消费结构发生明显变化，冷鲜肉后来居上，形成了“热鲜肉广天下，冷冻肉争天下，冷鲜肉甲天下”的局面。而冷鲜肉在保证食品鲜美品质的同时，对生产厂家的冷链技术及产业链条整合能力也提出了更高要求。

肉类冷链包括冷冻加工、冷冻储藏、冷藏运输、冷藏销售四个重要环节。冷冻加工环节不仅要求产品本身低温，还要求加工环境低温，以有效抑制环境中微生物的繁殖。冷冻储藏环节除了对温度有严格要求之外，对环境中的湿度也有严格要求。许多业内专家也表示，冷链物流已经成为现代中国肉食品行业竞争和建立产业新格局的一个关键因素。

“冷链是体现肉制品企业实力的一道高门槛，不仅需要巨大的资金投入，更需要时间和经验的积累”，有关业内人士认为。

虽然，我国目前的冷链物流还处于起步阶段，发展面临的瓶颈和问题很多，到目前为止，我国仍有大约90%的肉类产品还是在没有冷链保证的情况下运销，肉类食品行业冷链技术缺乏。但是我国已经认识到发展冷链物流产业的重要，所以正不断营造产业发展氛围，完善产业发展环境，建立健全规章制度，旨在推动冷链物流产业得以健康有序地发展，最终形成完整的产业链条。