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食品加工与保藏原理 第八章 食品的腌渍、发酵 和烟熏处理. 参考文献 (美) N. W. DESROIER，J. N. DESROIER 著，黄琼华等译， 食品保藏技术 ，北京：中国食品出版社，1989.9 郑继舜，杨昌举编著， 食品储藏原理与应用 ，北京：中国财政经济出版社，1989.4 袁惠新，陆振曦，吕季章等编著， 食品加工与保藏技术 ，北京：化学工业出版社，2000.2 曾庆孝主编，芮汉明，李汴生副主编， 食品加工与保藏原理 ，北京：化学工业出版社，2002.11. 食品的腌渍 食品的发酵 食品的烟熏. 第一节 食品的腌渍.
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食品加工与保藏原理 第八章 食品的腌渍、发酵 和烟熏处理
参考文献 • (美)N. W. DESROIER，J. N. DESROIER著，黄琼华等译，食品保藏技术，北京：中国食品出版社，1989.9 • 郑继舜，杨昌举编著，食品储藏原理与应用，北京：中国财政经济出版社，1989.4 • 袁惠新，陆振曦，吕季章等编著，食品加工与保藏技术，北京：化学工业出版社，2000.2 • 曾庆孝主编，芮汉明，李汴生副主编，食品加工与保藏原理，北京：化学工业出版社，2002.11
食品的腌渍 食品的发酵 食品的烟熏
让食盐或糖渗入食品组织内，降低其水分活度，提高其渗透压，或通过微生物的正常发酵降低食品的pH值，从而抑制腐败菌的生长，防止食品的腐败变质，获得更好的感官品质，并延长保质期的储藏方法称为腌渍保藏。 盐腌的过程称为腌制；糖腌的过程称为糖渍。
盐腌的制品有腌菜、腌肉、腌禽蛋等。 糖腌的制品糖渍品(preserves)主要有蜜饯类和果酱类。
腌菜即果蔬腌制品(pickles)，可分为两大类：发酵性和非发酵性的腌制品。 发酵性腌制品的特点就是腌制时食盐用量较低，腌渍过程中有显著的乳酸发酵，并用醋液或糖醋香料液浸渍。产品有四川泡菜、酸黄瓜、酸萝卜、荞头等。 非发酵性腌制品的特点就是腌制时食盐用量较高，使乳酸发酵完全受到抑制或只能极其轻微地进行，其间还加用香料，这类产品可再分成三类：① 腌菜(干态、半干态和湿态的盐腌制品)；② 酱菜(加用甜酱或咸酱的盐腌制品)；③ 糟制品(腌制时还加用了米酒糟或米糠)。产品有咸白菜、腌雪菜、酱瓜、什锦菜、榨菜等。
腌肉(curing)包括鱼、肉类腌制品。长期以来人们就把腌制作为鱼肉类食品的重要保藏手段。常见的产品有咸猪肉、咸牛肉、咸鱼、金华火腿、风肉、腊肉、板鸭等。 腌禽蛋即用盐水浸泡或含盐泥土粘制，并添加石灰、纯碱等辅料的方法制得的产品，主要有咸鸡蛋、咸鸭蛋和皮蛋。
蜜饯类又分为蜜饯、果脯和凉果。 蜜饯是以鲜果坯经糖或蜜渍煮制，不经烘干或半干性的制品。蜜饯含糖量较低(一般在60%以下)，含水量较大(一般在25%以上)。 果脯是鲜果坯经糖或蜜渍煮制，烘干(或晒干)而成的制品。果脯含糖量较高(一般在65%以上)，含水量较低(一般在20%以下)。 凉果是将果坯用糖、蜂蜜和其它多种辅料一起腌渍后，再经日晒干制而成。
果酱类又分为果酱、果泥和果冻等。 果品糖制后并不保持果实或果块原料形状的制品，统称为果酱。果酱一般含糖60%~70%。 筛滤后的果肉浆液，加或不加食糖、果汁和香料，煮制成质地均匀的半固态制品即为果泥。果泥中不加或加少量糖，加或不加香料制成的比较稀薄的制品常称为沙司。由果泥干燥成皮革状的制品称为果丹皮。 果冻是将果汁和糖浓缩到冷却呈能凝胶状的制品。
一、食品腌渍过程的扩散与渗透作用 (一) 腌渍的保藏原理 1、溶液浓度与微生物的关系 溶液的浓度及含义 (2) 溶液浓度的测定方法 (3) 溶液浓度与微生物的关系
溶液是两种或两种以上物质均匀混合且呈分子(或离子)分散状态的物态体系。可分为气态、液态、固态溶液三种。通常所谓溶液多是指液态溶液而言。 在液态溶液中常把液体称为溶剂，而把溶解在液体中的气体或固体称为溶质。溶液的浓度就是单位体积的溶液中溶有的物质(溶质)重量，可以用容积、重量或摩尔浓度来表示。
溶液的浓度通常可以用密度法来测定，即用密度计测定。 • 盐水的浓度常用波美密度计(Baume‘或°Be’)测定；糖水的浓度则用糖度计(Sacchrometer)、波林糖度计(Balling)或白利糖度计(Brix)测定。 • 相对密度是任何溶液的质量和同容积水的质量的比值，它随温度变化而变化，因此测定时必须校正温度，故上面所提到的波美密度计、三种糖度计使用时必须在校正温度的条件下进行。 • 我国现多用在15℃标准温度下标刻的“合理”密度计。所谓“合理”即它的0°Be‘和15℃时水的密度相当，66°Be’和浓硫酸的密度1.8429相当，而食盐浓度为10%时，它的标度正好为10°Be‘，因此在0~10°Be'间等分成十格，每格大致相当于1%食盐溶液。
根据微生物细胞所处在溶液浓度的不同，可把环境溶液分成三种类型，即等渗溶液(Isotonic)、低渗溶液(Hypotonic)和高渗溶液(Hypertonic)。 在低渗溶液中，外界溶液的水分会穿过微生物的细胞壁并通过细胞膜向细保内渗透，渗透的结果使微生物的细胞呈膨胀状态，如果内压过大，就会导致原生质胀裂(Plasmoptsis)，微生物无法生长繁殖。 在高渗溶液中，微生物细胞内的水分会透过原生质膜向外界溶液渗透，其结果是细胞的原生质脱水产生质壁分离(Plasmolysis)。质壁分离的结果使细胞变形，微生物的生长活动受到抑制，脱水严重时还会造成微生物死亡。
2、盐在腌渍中的作用 • (1) 食盐溶液的防腐机理 • 食盐溶液对微生物细胞具有脱水作用； • 食盐溶液对微生物具有生理毒害作用； • 食盐溶液对微生物酶活力有影响； • 食盐溶液可降低微生物环境的水分活度； • 食盐的加入使溶液中氧气浓度下降。
(2) 不同微生物对食盐溶液的耐受力 一般来说，盐液浓度在1%以下时，微生物的生理活动不会受到任何影响。当浓度为1%~3%时，大多数微生物就会受到暂时性抑制。当浓度达到6%~8%时，大肠杆菌、沙门氏菌和肉毒杆菌停止生长。当浓度超过10%后，大多数杆菌便不再生长。球菌在盐液浓度达到15%时被抑制，其中葡萄球菌则要在浓度达到20%时，才能被杀死。酵母在10%的盐液中仍能生长，霉菌必须在盐液浓度达到20%~25%时才能被抑制。
蔬菜腌制过程中，几种微生物所能忍受的最高的食盐溶液的浓度如下： Bact. brassicae fermentati (乳酸菌) 12% Bact. cueumeris fermentati (乳酸菌) 13% Bact. aderholdi fermentati (乳酸菌) 8% Bact. coli (大肠杆菌) 6% Bact. amylobacter fermentati (丁酸菌) 8% Bact. proteus vulgare (变形杆菌) 10% Bact. botulinus (肉毒杆菌) 6%
(3) 腌制食品和食盐质量之间的关系 食盐因其来源不同可分为海盐、湖盐、池盐、井盐、矿盐等，食盐的主要成分为NaCl，不过常常还含有一些杂质，包括有CaCl2、MgCl2、FeCl3及CaSO4、MgSO4、KCl等，还有部分CaSO4和CaCO3等。 食盐质量参考GB546-2000
3、糖在腌渍中的作用 • 糖溶液的防腐机理 • 食糖溶液产生高渗透压； • 食糖溶液可以降低环境的水分活度； • 食糖使溶液中氧气浓度降低。
(2) 不同微生物对食糖溶液的耐受力 浓度为1%~10%的糖溶液实质上会促进某些菌种的生长，浓度达到50%时会阻止大多数细菌的生长，而要抑制酵母和霉菌的生长，则要求其浓度达到65%~85%。一般为了达到保藏食品的目的，糖液的浓度至少要达到50%~70%，以70%~75%为最适宜。 在同样百分浓度下葡萄糖、果糖溶液的抑菌效果要比乳糖、蔗糖好。 相对分子质量 例如：抑制食品中葡萄球菌需要的葡萄糖浓度为40%~50%，而蔗糖则为60%~70%。
(3) 食糖质量与腌渍食品的关系 我国食糖来源主要是甘蔗糖和甜菜糖。食糖中常常会混有微生物，即使是精制糖中也会存在少量。这些微生物的存在会引起某些食品的腐败变质，尤其是在糖溶液浓度低到20%~30%时最易发生。
(二) 食品腌渍过程的扩散与渗透作用 1、腌渍中的扩散渗透 (1) 扩散 扩散是分子或微粒在不规则热运动下浓度均匀化的过程。扩散的推动力就是渗透压。
物质在扩散过程中，其扩散量和通过的面积及浓度梯度成正比，扩散方程式可写为： 式中： Q ── 物质扩散量 D ── 扩散系数(随溶质及溶剂的种类而异) F ── 扩散通过的面积 ── 浓度梯度(C ── 浓度， X ── 间距) t──扩散时间
扩散速度方程： 扩散系数D： 扩散系数的含义是指单位浓度梯度时，扩散物质通过单位截面积的扩散速度。
假设扩散物质的粒子为球形时，扩散系数D的表达式可以写成：假设扩散物质的粒子为球形时，扩散系数D的表达式可以写成： 式中： D ── 扩散系数，在单位浓度梯度的影响下，单位时间内通过单位面积的溶质量 R ── 气体常数(8.314J·K-1·mol-1) T ── 绝对温度(K) N ── 阿伏加德罗常数(6.023×1023) r ── 溶质微粒(球形)直径，应比溶剂分子大，并且只适用于球形分子(m) h──介质粘度(Pa·s)
前式中的R、N、π均为常数，令K0＝R/6Nπ，则上式可简写为：前式中的R、N、π均为常数，令K0＝R/6Nπ，则上式可简写为： 温度(T)越高，粒子的直径(r)越小，介质的粘度(h)越低，则扩散系数(D)就越大。 在其它条件(浓度梯度和面积)相同的情况下，扩散系数增大，物质的扩散速度和扩散量也就增大。 由此可见食盐和不同糖类在腌渍食品的过程中，其扩散速度是各不相同的。
例如，不同糖类在溶液中的扩散速度可比较如下：葡萄糖＞蔗糖＞饴糖中的糊精(5.21∶3.80∶1.00)。例如，不同糖类在溶液中的扩散速度可比较如下：葡萄糖＞蔗糖＞饴糖中的糊精(5.21∶3.80∶1.00)。 • 另外它们的扩散速度还随温度升高而增大，这是由于温度增加，分子运动加快，溶剂粘度降低，溶质分容易从溶剂分子间通过的缘故。 • 一般来说，温度每增加1℃，各种物质在水溶液中的扩散系数平均增加2.6%(2%~3.5%)。
溶剂 高浓度溶液 低浓度溶液 2. 渗透 渗透就是溶剂从低浓度溶液经过半透膜向高浓度溶液扩散的过程。参见图8-1 半透膜 溶液液面 原始液面 液面差 图8-1
半透膜就是只允许溶剂(或小分子)通过而不允许溶质(或大分子)通过的膜。 细胞膜就属于半透膜。 从热力学观点来看，溶剂只从外逸趋势较大的区域(蒸气压高)向外逸趋势较小的区域(蒸气压低)转移，由于半透膜孔眼非常小，所以对液体溶液而言，溶剂分子只能以蒸气状态(分子状态)迅速地从低浓度溶液中经半透膜孔眼向高浓度溶液内转移。
高浓度溶液浓度越高，两边液面高度差越大，低浓度液面上承受的压力P也就越大。在高浓度溶液的液面上施加一定压力，若这个压力值等于由于形成液面高度差而使低浓度溶液液面承受的压力P，则会阻止水分子向浓溶液内渗透，并使得液面高度差下降，直至形成的液面高度差消失，所施加的这个压力就是渗透压。高浓度溶液浓度越高，两边液面高度差越大，低浓度液面上承受的压力P也就越大。在高浓度溶液的液面上施加一定压力，若这个压力值等于由于形成液面高度差而使低浓度溶液液面承受的压力P，则会阻止水分子向浓溶液内渗透，并使得液面高度差下降，直至形成的液面高度差消失，所施加的这个压力就是渗透压。 渗透压取决于溶液溶质的浓度，和溶质的数量无关。
渗透压可用下式计算： • P＝9.81rh • 式中： • P ── 清水液面承受的液柱压力 • 9.81 ── 重力加速度g的取值 • r── 溶液密度(指渗入清水后形成的溶液) • h ── 溶液液面和清水液面的高度差)
范特·荷夫(Van't·Hoff)经研究推导出稀溶液(接近理想溶液)的渗透压值计算公式如下：范特·荷夫(Van't·Hoff)经研究推导出稀溶液(接近理想溶液)的渗透压值计算公式如下： • P＝CRT • 式中： • P ── 溶液的渗透压(kN·m-2) • C ── 溶质摩尔浓度(mol·L-1) • R ── 气体常数(8.29×10-3kN·m·mol-1·K-1) • T ── 绝对温度(K)
若将许多物质特别是NaCl分子会离解成离子的因素考虑在内，前式还可进一步改为：若将许多物质特别是NaCl分子会离解成离子的因素考虑在内，前式还可进一步改为： • P＝iCRT • 式中： • i ── 包括物质离解因素在内的等渗系数(物质全部解离时i＝2)
布尔(БУПП)又根据溶质和溶剂的某些特性再进一步将范特·荷夫公式改变成下式： • P＝(r1/100W)CRT • 式中： • P── 渗透压(kN·m-2) • r1── 溶剂的密度(kg·m-3或g·L-1) • R ── 气体常数(8.29×10-3kN·m·mol-1·K-1) • T ── 绝对温度(K) • C ── 溶液浓度(100g或kg溶剂中溶质的g数或kg数) • W ── 溶质相对分子质量(g或kg)
渗透压和温度及浓度成正比，因此为了加快腌渍过程，应尽可能在高温度(T)和高浓度溶液(C)的条件下进行。渗透压和温度及浓度成正比，因此为了加快腌渍过程，应尽可能在高温度(T)和高浓度溶液(C)的条件下进行。 • 渗透速度还和溶剂密度r1及溶质相对分子质量W有一定关系。但溶剂密度对腌渍过程影响不大。溶质相对分子质量则是对腌渍过程有一定影响，溶质的相对分子质量越大，需用的溶质重量也就越大。若溶质能离解为离子，则用量显然可以减少些。
3. 扩散、渗透平衡 食品腌渍过程实际上是扩散和渗透相结合的过程。这是一个动态平衡过程，其根本动力就是由于浓度差的存在，当浓度差逐渐降低直至消失时，扩散和渗透过程就达到平衡。
二、食品的腌渍工艺与控制 • (一) 食品的腌制 • 干腌法 • 湿腌法 • 动脉或肌肉注射腌制法 • 混合腌制法
干腌法 干腌法的优点是设备简单，操作方便，用盐量较少，腌制品含水量低， 利于储藏，同时食品营养成分流失较少(肉腌制时蛋白质流失量为0.3%~0.5%)。其缺点是食盐撒布难以均匀而影响了食品内部盐分的均匀分布，失重大，味太咸，色泽较差(加用硝酸纳可改善)，而且由于盐卤不能完全浸没原料，使得肉、禽、鱼暴露在空气中的部分容易引起油烧现象，蔬菜则会出现生醭和发酵等劣变。
湿腌法 湿腌法的优点是食品原料完全浸没在浓度一致的盐溶液中，既能保证原料组织中的盐分分布均匀，又能避免原料接触空气而出现油烧现象。其缺点是制品色泽和风味不及干腌法，且用盐多，易造成原料营养成分较多流失(腌肉时，蛋白质流失0.8%~0.99%)，并因制品含水量高，不利于储藏；此外，湿腌法劳动强度比干腌法大，需用容器设备多，工厂占地面积大。
材 料 浸渍用料 肌肉注射用 甜味式 咸味式 水 100 100 100 食 盐 15~20 21~25 24 砂 糖 2~7 0.5~1.0 2.5 硝 石 0.1~0.5 0.1~0.5 0.1 亚硝酸盐 0.05~0.08 0.05~0.08 0.1 香 辛 料 0.3~1.0 0.3~1.0 0.3~1.0 化学调味料 — — 0.2~0.5 表8-1 肉类盐腌液配方
动脉或肌肉注射腌制法 • 动脉注射腌制法 • 肌肉注射腌制法
动脉注射法是用泵及注射针头将盐水或腌制液经动脉系统送入分割肉或腿肉内的腌制方法。由于一般分割胴体时并没有考虑原来动脉系统的完整性，所以此法仅用于腌制前后腿。动脉注射法是用泵及注射针头将盐水或腌制液经动脉系统送入分割肉或腿肉内的腌制方法。由于一般分割胴体时并没有考虑原来动脉系统的完整性，所以此法仅用于腌制前后腿。 • 该法在腌制肉时先将注射用的单一针头插入前后腿的股动脉切口内，然后将盐水或腌制液用注射泵压入腿内各部位上。由实际上腌制液是同时通过动脉和静脉向各处分布的，故它的确切名称应为“脉管注射”。 • 注射盐液一般用16.5~20°Be'的，工业生产上最常用16.5°Be'或17°Be'的。盐液中通常还加入一定量的糖，用量约为2.4~3.6kg·l-1，一般用蔗糖。此外盐液中还要添加亚硝酸纳，添加量为150mg·l-1。 • 动脉注射法的优点是腌制速度快，产品得率高。缺点是只能用于腌制前后腿，胴体分割时要注意保证动脉的完整性，并且腌制品易腐败变质，需冷藏。
肌肉注射法又分为单针头和多针头注射法两种，目前多针头注射法使用较广，主要用于生产西式火腿和腌制分割肉。肌肉注射法又分为单针头和多针头注射法两种，目前多针头注射法使用较广，主要用于生产西式火腿和腌制分割肉。 • 肌肉注射法与动脉注射法基本相似主要的区别在于，肌肉注射法不须经动脉而是直接将腌制液或盐水通过注射针头注入肌肉中。 • 参见图8-2、8-3、8-4、8-5
滚揉腌制法 属于肉类快速研制方法中的一种。具体操作如下：将预先适当腌制(如3~5℃下15h左右)后的肉料放入滚揉机内连续或间歇地滚揉，或肉料与腌制剂混合在滚揉机内连续或间歇滚揉，滚揉时间可控制在5~24h，温度2~5℃，转速3.5r/min。肉块在滚揉机内上下翻滚，从而起到促进腌制液的渗透和盐溶蛋白的提取以及肉块表面组织的破坏的作用，以缩短腌制周期，提高保水性和粘结性。此法常与肌肉注射法及湿腌法结合使用。参见图8-6
滚揉机用于将嫩化和盐水腌制或注射后的肉块进行机械滚揉和按摩，使肌肉纤维结缔组织抵抗力和纤维内部的蛋白质产生松弛，并受不同程度的破坏，这些纤维蛋白质能够大量地膨胀，对水产生良好的粘结作用。使火腿类肉制品肉与肉之间结合严密，无空隙，改变肌肉组织的结构，提高嫩度，确保切片时整齐美观，肉质光泽鲜艳，不仅能提高制品的质量，同时还能提高出品率。140% 立式、卧式，常压、真空
