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实验三食品化学保藏一、实验目的1.通过此实验了解食品化学保藏原理，掌握食品防腐剂、抗氧化剂、保鲜剂的使用方法，熟悉各种常用食品防腐剂、抗氧化剂、保鲜剂应用技术及食品在化学保藏过程中发生的品质变化。
2.要求学生了解冷鲜肉的生产工艺，掌握在冷却过程中化学防腐剂、保鲜剂的使用方法；3.要求学生掌握苹果的化学涂膜保藏及苹果的品质变化规律。
二、实验原理使用防腐剂、保鲜剂保藏食品，其原理各不相同，食品防腐剂对微生物的抑制作用是通过影响细胞亚结构而实现的，这些亚结构包括细胞壁、细胞膜、与代谢有关的酶、蛋自质合成系统及遗传物质。
三、材料与试剂1 材料：猪肉、苹果2 试剂：苯甲酸钠、山梨酸钾、脱氢醋酸钠、黄原胶、海藻酸钠。
四、仪器设备天平、案板、刀、盆、小包装袋、冰箱等。
•原料→预处理→加入防腐剂或保鲜剂处理→放置→检测指标• 1. 肉的化学保鲜•肉切分成1cm2小块，配制0.1%浓度的黄原胶溶液，喷洒在肉表面包装。
配制0 %、0.4%、0.8%、1.2%浓度的苯甲酸钠、脱氢醋酸钠、山梨酸钾溶液，喷洒在肉表面包装，冷藏（4℃左右），每24小时进行抽样分析检测，分析指标有感官分析（气味、•首先将30、40、50、60g的生姜洗净，切成小块，加入100ml50%的乙醇溶液，用料理机粉碎打浆，用5层纱布过滤，用水定容至1000ml，加入10g海藻酸钠，加热溶解，然后将苹果浸没于保鲜液中3分钟，并翻滚，使之涂膜均匀，晾干，后包装，室温下保藏。
每24小时进行抽样分析，分析指标有糖度、硬度、感官分析。
• 1.为何有机酸类防腐剂在酸性环境下效果较好？• 2.如何使用各种防腐剂、保鲜剂、抗氧化剂，发挥它们的协同效应？。
1.化学保藏的概念：食品化学保藏就是在食品生产和储运过程中利用化学制剂来提高食品的耐藏性和尽可能保持原有品质的一种方法，也就是防止食品变质和延长保质期。
2.化学制品：指成分明确，结构清楚，从化学工业中生产出来的制品。
3.用于食品保藏的化学制品，主要有三大类：防腐剂，抗氧化剂，保鲜剂。
防腐剂：能抑制微生物生长，延续食品腐败变质；抗氧化剂：能阻止或延缓食品中成分被氧化的物质。
保鲜剂：可以杀死导致腐败的微生物。
4.化学保藏原理：在食品中添加化学防腐剂和抗氧化剂来抑制微生物的生长和推迟化学反应的发生，从而到达保藏的目的。
特点：①在有限时间内才能保持食品原来的品质状态，属于暂时性保藏；②只有在食品未被细菌严重污染的情况下才有效，抗氧化剂也是如此；③化学保藏并不能改善低质食品的品质。
第二节食品添加剂及其使用1.概念：食品添加剂是为改善食品色、香、味等品质，以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化合物质或者天然物质。
2.食品添加剂与食品配料的区别食品配料：食品配料指的是公认的、安全的可食用物质，指用于生产制备某种食品并在成品中出现的任何物质，但不包括食品添加剂。
配料在用于加工食品时用量相对比较大，一般在3%以上。
3.食品防腐剂：从广义上讲，凡是能抑制微生物的生长活动，延缓食品腐败变质或生物代谢的制品都是食品防腐剂，有时也称抗菌剂。
、分为杀菌剂和抑菌剂。
脂溶性的抗氧化剂：BHA：丁基羟基茴香醚；BHT：二丁基羟基甲苯；TBHQ：叔丁基对苯二酚。
水溶性的抗氧化剂：抗坏血酸：茶多酚。
苯甲酸及其盐：苯甲酸和苯甲酸盐又称为安息香酸，在酸性条件下，对霉菌、酵母和细菌均有抑制作用，但对产酸菌作用较弱。
抑菌的最适pH值为2.5～4.0，一般以低于pH 值4.5～5.0为宜。
微生物代谢产物：微生物在生长时能产生一些影响其他微生物生长的物质——抗菌素。
目前我国食品防腐剂标准只允许乳酸链球菌素、纳他霉素等用于食品的防腐。
二、脱水结合水（束缚水）：化学结合水、吸附结合水、结构结合水、渗透压结合水。
1.食品化学保藏及其特点食品的化学保藏技术是食品科学研究中的一个重要领域，有悠久的历史；腌制、糖渍、酸渍和烟熏都可算是化学保藏方法；将人工化学制品应用于食品保藏：始于20世纪初，1906年可用于食品的化学品已达12种，随着化学工业和食品科学的发展，天然提取的和化学合成的食品保藏剂逐渐增多，食品化学保藏技术不断取得进展，成为食品保藏不可缺少的一部分。
1.1 食品化学保藏的定义与任务食品化学保藏(定义)：是指在食品生产和贮运过程中使用化学制品(食品添加剂)提高食品的耐藏性和尽可能保持其原有品质的措施。
主要任务：保持品质和延长保藏时间。
食品的变质腐败不一定都与微生物有关，氧化和自溶酶的作用都会引起食品变质腐败，食品化学保藏剂就涉及防腐剂、杀菌剂和抗氧化剂等。
食品中添加少量的化学品后就能在室温条件下延缓食品的腐败变质；与其它食品保藏方法(罐藏、冷冻保藏、干制)相比，具有简便而又经济的特点；许多化学制品须控制用量，通常只能控制或延缓微生物生长或只能在短时间内延缓食品的化学变化，属于暂时性或辅助性的保藏方法；化学制品的安全性问题：1.2 食品化学保藏的特点添加到食品中的化学制品在用量上受到限制(安全问题、对食品风味的不良影响)；不是全能的，只能在一定时期内防止食品变质；化学保藏剂添加的时机要掌握，时机不当就起不到预期的作用；1.3 食品化学保藏的应用限制2.食品防腐剂(Food Preservatives)食品防腐剂应具备的条件、食品防腐剂的抑菌机理、食品抑菌剂的种类、特性与使用、常用的化学防腐剂、常用的生物防腐剂食品防腐剂(Food Preservatives)广义：凡是能抑制微生物生长活动，延缓食品腐败变质或生物代谢化学制品或生物代谢制品。
狭义：凡是能抑制微生物生长活动，但不一定杀死微生物，却能延缓食品腐败变质或生物代谢的化学制品或生物代谢制品。
抗微生物的作用程度：抑菌剂(狭义的防腐剂)、杀菌剂、杀菌剂、抑菌剂2.1食品防腐剂应具备的条件基本条件：卫生安全：对人体无毒害使用有效：控制作用范围和使用量不破坏食品的固有品质：其他要求：少量使用就能达到防腐要求不会与生产设备和包装容器等发生不良化学反应具有一定的耐热能力对使用的人员无害大量使用时不污染环境2.2 食品防腐剂的抑菌机理氧化型杀菌剂：强氧化作用过氧化物(H2O2)：产生具有强氧化能力的新生态氧[O]氯制剂(Cl2、HClO)：释放有效氯[OCl]还原型杀菌剂：消耗食品中的氧、破坏酶活性以及蛋白质中的二硫键，如H2SO3。
醇类：使蛋白质脱水变性凝固，75%乙醇杀菌，低浓度(>15%)的乙醇则抑菌；有机酸类：改变膜的透性，阻碍微生物细胞的呼吸系统和营养物质的输送；3、食品抑菌剂的种类、特性与使用常用的化学抑菌(防腐)剂、常用的生物抑菌(防腐)剂、常用的化学抑菌(防腐)剂3、1常用的化学抑菌(防腐)剂我国常用的化学合成抑菌防腐剂有：苯甲酸、对羟基苯甲酸酯、山梨酸及其钾盐、丙酸及其盐、脱氢醋酸及其盐类还有无机防腐剂：亚硫酸及其盐类，硝酸盐和亚硝酸盐a.苯甲酸及其钠盐苯甲酸(钠)，又称安息香酸(钠)，1875年Salkowski发现苯甲酸及其钠盐有抑制微生物生长繁殖的作用。
抑菌机理：阻碍微生物细胞的呼吸系统(TCA循环)，并阻碍细胞膜的正常生理作用。
溶解性：苯甲酸溶于酒精和乙醚，难溶于水；苯甲酸钠溶于水，20℃时溶解度610g/L;抑菌作用：广谱抑菌剂，在pH2.5-4.0时具有显著的抑菌效果，pH>5.4则失去对大多数霉菌和酵母菌的抑制作用，起作用的是苯甲酸（未解离的分子）。
安全性：相对较安全，每日允许摄入量(ADI)0-5mg/kg体重使用量：酱油、食醋、果酱、果汁饮料：1.0g/kg;碳酸饮料：0.2g/kg低盐酱菜、酱类、蜜饯：0.5g/kgb.对羟基苯甲酸酯对羟基苯甲酸酯，又称泊尼金酯。
目前在食品中使用的有对羟基苯甲酸乙酯、丙酯、异丙酯、丁酯和异丁酯。
对羟基苯甲酸酯，对呈白色晶体，稍有涩味，无嗅、无吸湿性，对光和热稳定。
抑菌机理：抑制呼吸系统和电子传递酶系统的活性、破坏细胞膜结构。
溶解性：微溶于水，而易溶于乙醇和丙二醇；抑菌作用：广谱抑菌剂，未解离的分子起作用。
对霉菌和酵母菌作用较强，对细菌中革兰氏阴性杆菌和乳酸菌作用较弱。
受pH影响较小，在pH4-8范围内适用,在pH5.5时效果最好；抑菌性质稳定。
安全性：毒性低于苯甲酸，ADI:0-10 mg/kg体重(FAO/WHO)使用量：酱油、酱菜：0.1g/kg;碳酸饮料：0.2g/kg糕点馅：0.5g/kg效果强于苯甲酸和山梨酸c.山梨酸及其钾盐Gooding于1964年发现山梨酸对微生物的抑制作用。
抑菌机理：抑制微生物尤其是霉菌细胞内脱氢酶系统活性；并与酶系统中的巯基结合，使多种酶失活；使分子中的共轭双键氧化，产生分解和重排。
特性：山梨酸钾白色粉末或晶体，略带刺激性气味，对光热稳定溶解性：山梨酸难溶于水，微溶于乙醇；山梨酸钾易溶于水、乙醇，20℃时水中溶解度67.8g; 抑菌作用：对霉菌、酵母和好气性细菌有明显抑制作用，但对于能形成芽孢的厌氧菌和嗜酸乳杆菌的抑制作用甚微。
pH低于5-6时效果最佳。
酸性防腐剂，以未解离的分子起作用，其防腐效果随pH值降低而增强。
安全性：属无毒害防腐剂，ADI:0-25mg/kg体重(FAO/WHO)使用量：鱼、肉、蛋、禽制品中最大使用量：0.071g/kg;葡萄酒、果酒：0.6g/kg.使用时注意事项：易被加热时产生的水蒸汽带出，应注意加热时间；对人体皮肤和粘膜有刺激性；对霉菌污染严重的食品不仅没有抑菌作用，还会促使食品腐败变质。
d.丙酸及其盐丙酸盐书脂肪酸盐类抑菌剂，常用的有丙酸钠和丙酸钙；抑菌谱：属于酸性防腐剂，对霉菌、需氧芽孢杆菌或革兰氏阴性杆菌有较强的抑制作用；对防止黄曲霉毒素的产生有特效；对酵母菌几乎无效；对引起食品发粘的菌类如枯草芽孢杆菌抑菌效果较好。
一般用于面包、糕点、干酪等制品；安全性：丙酸盐类是一类安全的防腐剂，日本规定的最大用量为5g/Kg。
e、脱氢醋酸和脱氢醋酸钠特点：易溶于乙醇等有机溶剂而难溶于水，多以其钠盐作防腐剂。
毒性低，对热稳定；适应pH范围较宽，但以酸性介质中抑菌效果较好。
抑菌谱：对霉菌和酵母菌作用较强，对细菌的作用较差。
脱氢醋酸钠是乳制品的主要防腐剂。
抑菌机理：其三羰基甲烷结构与金属离子发生螯合作用，从而以损害微生物的酶系统起防腐作用。
使用量：干酪、奶油和人造奶油：＜0.61g/kgf、无机防腐剂亚硫酸及其盐类：特点：强还原剂，具有杀菌防腐作用，还有漂白和氧化作用。
酸性防腐剂。
杀菌机理：消耗食品中的O2，使好气性微生物因缺氧而致死，并能抑制某些酶的活性。
起作用的是亚硫酸。
抑菌谱：对细菌作用强，对酵母菌的作用弱。
影响因素：浓度、温度、微生物的种类、pH值。
pH值小于3时，效果最佳。
用途：主要用于葡萄酒和果酒的防腐。
最大使用量为0.25g/kg，其ADI值为0～0.7mg/kg。
硝酸盐和亚硝酸盐特点：在肉制品中广泛使用。
具有防腐性、抗氧化和增进风味的作用抑菌谱：梭状肉毒芽孢杆菌等耐热性芽孢的发芽有很强的抑制作用安全性：都有毒，亚硝酸毒性更强。
致癌性。
使用量：亚硝酸盐最大用量0.15g/kg。
硝酸盐最大用量0.5g/kg.3、2常用的生物抑菌(防腐)剂微生物代谢产物: 乳酸链球菌素、纳他霉素酶类：溶菌酶植物中的天然抗菌物质：植物抗毒素类、酚类、有机酸类和精油类动物中的天然产物：甲壳素和壳聚糖a、微生物代谢产物:乳酸链球菌素：商品名称Nisin(尼生素).是乳酸链球菌产生的一种多肽，由34个氨基酸组成。
活性分子为二聚体、四聚体;商品Nisin为白色粉末，略带咸味(含有食盐50%);溶解度：随pH上升而下降，pH2.5时溶解度120g/L，pH5.0时为40g/L,在中性或碱性条件下几乎不溶。
稳定性：在pH2.0使可经过115.6℃杀菌而不失活，在pH4.0时在水溶液中加热则分解。
在pH6.5-6.8抗菌效果最好，但在该范围内经过杀菌，其90%的活性丧失。
抗菌活性：能有效抑制G+细菌(如肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌、溶血链球菌及李斯特菌)，尤其对产生孢子的G+菌、枯草芽孢杆菌及嗜热脂肪芽孢杆菌等有很强的抑制作用；对G-菌、霉菌和酵母的作用较差。
适用范围：罐装食品、植物蛋白食品以及乳、肉制品。
用量：罐装食品、植物蛋白饮料：0.2g/Kg乳、肉制品：0.5g/kg安全性：ADI：33000 IU/kg体重纳他霉素(Natamycin)呈白色或奶黄色结晶性粉末。
几乎无嗅无味。
溶解性：几乎不溶于水、高级醇、醚、酯，微溶于甲醇，溶于冰醋酸和二甲基亚砜。
分子量665.75，C33H47NO13抗菌活性：可用于防霉。
喷在食品表面，有良好的抗霉效果适用范围：GB2760规定：奶酪、肉制品、肉糖、西式火腿、广式月饼、糕点表面、果汁原浆表面、易发霉食品、加工器皿表面，用200-300mg/kg悬浮液喷雾或浸泡，残留量<10mg/kg。
安全性：ADI：0-0.3mg/kg体重b、酶类：溶菌酶(Lysozyme)1907年发现溶菌因子，1922年命名为溶菌酶；溶菌酶(Lysozyme)又称N-乙酰胞壁质糖水解酶，属碱性蛋白酶，分子量14380，pI10.5-11.0，最适pH5-9；稳定性：溶菌酶是一种化学性质非常稳定的蛋白质，pH在1.2-11.3范围内剧烈变化时期结构几乎不变，在酸性条件(pH4-7)下，溶菌酶对热较稳定；在碱性条件下，溶菌酶的热稳定性较差，高温处理会降低酶活性；安全性：是无毒性的蛋白质，可用于各种食品的防腐，与其它防腐剂配合使用效果更好。
c、植物中的天然抗菌物质：植物抗毒素类、酚类、有机酸类、精油类低分子量、广谱抗菌化合物，植物受到微生物侵染时诱导产生的，现在已经用细胞培养技术来生产。
异黄酮类、几丁质酶等简单酚类和酚酸类、羟基肉桂酸衍生物类和类黄酮类。
香辛料中的酚类物质，有广谱抗菌能力。
柠檬酸、琥珀酸、苹果酸和酒石酸等，影响细胞膜、代谢酶、蛋白质合成；部分有机酸及其衍生物已作为食品防腐剂香辛料中的羟基化合物、萜类，葱、蒜、韭菜中的含硫化合物等。
从鼠尾草、迷迭香、藏茴香、丁香和普通麝香草中提取的精油，对大肠杆菌等有较好的抑制作用。
d、动物中的天然抗菌物质：甲壳素和壳聚糖（脱乙酰甲壳素）是从蟹壳和虾壳中提取的一类粘多糖。
不溶于水，溶于盐酸和醋酸，易成膜，是优良的果蔬天然保鲜剂。
经过改性后成的膜具有较低的透水性和对气体的选择透过性，可以防止水分散失，又可调节气体浓度和比例，对果蔬的生命活动有抑制作用，薄膜具有防霉抑菌作用。
4、食品杀菌剂4.1氧化型杀菌剂：氧化型杀菌剂包括过氧化物和氯制剂；在食品加工和保藏中常用的有：过氧化氢、过氧乙酸、Cl2、漂白粉(精)、O3；a、氧化型杀菌剂：过氧化氢（具有很强的杀菌作用）过氧化氢(H2O2)，是活泼氧化剂，易分解成水和新生态氧；杀菌作用：3%的H2O2只需几分钟就能杀死一般细菌；0.1%的H2O2在60min可以杀死大肠杆菌、伤寒杆菌、金黄色葡萄球菌；1%的浓度在数小时内可杀死细菌芽孢；安全性：低毒杀菌剂适用范围：部分食品和器皿的消毒。
