第三章 食用花卉的干燥(一)
2018-04-15 作者: 樊建;赵天瑞
第三章 食用花卉的干燥(一)
我们已经知道了在花卉采摘后其仍然进行着旺盛的生命活动,因此为了尽快保持住花卉原料的最佳状态,保持其原有的色、香、味,就必须及时对原料进行处理,鉴于花卉原料的特殊性,通常采用的处理方法就是干燥。Www.Pinwenba.Com 吧通过各种手段将鲜花中的水分去除,再加以适当的储藏条件,以达到对花卉原料的保质。
第一节 食品干藏的原理
利用脱水干燥达到常温保藏食品已是人们惯用的保藏方法。许多食品材料及食品都含有水,水分多的食品往往容易**变质。但是在食品加工和保藏过程中,决定食品品质和性状的并非是总的水分含量,而取决于水的性质、状态和可被利用的程度。在研究食品稳定性与水的关系中,人们发现,如果增加食品中水溶液的浓度,而不减少单位含水量,同样可增加食品的稳定性。因此在食品保藏中有使用盐和糖来增加溶液的浓度或渗透压。溶液浓度、渗透压成为食品储藏稳定性的主要参数。到了20世纪50年代末,水分活度的概念出现,更能反映食品中存在的水分的性质,水分活度被证明是决定食品品质和稳定性的重要因素之一。水分活度与微生物、酶等生物的、物理的、化学的反应有很密切的关系。水分活度的概念被广泛应用于食品干燥、冻结过程控制及食品法规的制定。水分活度是指:食品中水的蒸汽压和该温度下纯水的饱和蒸汽压之比,其实质就是表示食品中水分被束缚的程度,以Aw表示。食品中结合水的含量越高,食品的水分活度就越低。固态食品中结合水的蒸汽压远低于液态食品。
一、水分活度与微生物的关系
1.水分活度与微生物生长发育的关系
微生物的生命活动离不开水,其细胞通过细胞壁和细胞膜从环境摄取营养物质、向外排泄代谢物都需要水作为溶剂或媒介质。各种微生物生长繁殖所需的最低水分并不相同,细菌和酵母菌常在水分含量较高的食品中生长,而霉菌则在水分下降到12%时还能生长,有的甚至在水分含量低于5%时还能生长。
各种微生物生长所需的最低水分活度各不相同,表3-1中列出了抑制各种微生物生长的最低水分活度。多数细菌在水分活度低于0.91时不能生长,而嗜盐菌要在水分活度低于0.75时才能被抑制。霉菌的耐旱性强于细菌,多数霉菌在水分活度低于0.8时才停止生长,一般认为0.70~0.75是其最低水分活度限值。除耐渗酵母外,多数酵母在水分活度低于0.65时生长被抑制。
2.水分活度与致病微生物生长和产生毒素的关系
通常致病微生物生长的最低水分活度与其产毒素的水分活度是不同的,一般产毒素所需的水分活度高于生长所需的水分活度。如金黄色葡萄球菌,在水分活度0.86以上才能生长,但其产生毒素需要水分活度大于0.87;黄曲霉的生长最低水分活度为0.78~0.80,而产生黄曲霉毒素的最低水分活度为0.83~0.87。芽孢菌形成芽孢时所需的水分活度一般比营养细胞发育的水分活度高。
产毒菌的产毒量一般随水分活度的降低而减少。当水分活度低于某个值时,尽管它们的生长并没受到抑制,但产毒量却急剧下降,甚至不产毒。因此如果食品及其原料所污染的产毒菌在干燥前没有产生毒素,那么干燥后也不会产生毒素。但是如果在干燥前产生了毒素,那么干燥不能破坏这些毒素,依然会对产品造成影响。
3.水分活度与微生物
环境因素会影响微生物生长所需的水分活度值。如营养成分、pH、氧气分压、二氧化碳浓度、温度和抑制物等环境因素越不利于微生物生长,微生物生长所需的最低水分活度越高,反之亦然。如金黄色葡萄球菌在氧气充分的条件下抑制其生长的水分活度值为0.80,在正常条件下抑制生长的水分活度值为0.86,在缺氧条件下,抑制生长的水分活度值为0.90。
水分活度值的高低又可改变微生物对环境因素如热、光和化学物的敏感性。一般来说,当水分活度值较高时,微生物对上述因素最敏感,而当水分活度值中等时最不敏感。如嗜热脂肪芽孢梭菌在冻结干燥时,芽孢的耐热性在水分活度为0.2~0.4之间最高,在水分活度为0.4~0.8之间随水分活度的降低而逐渐增大,在水分活度为0.8~1.0之间随水分活度的降低逐渐减小。
因此,降低水分活度既可有效地抑制微生物的生长,又可使微生物的耐热性增大。这一事实也说明食品干燥虽然是加热过程,但并不能代替杀菌过程。
4.食品干燥与微生物的活动
食品干藏过程中微生物的活动取决于干藏条件、水分活度和微生物的品种等。
食品干燥过程中,食品原料带来的以及在干燥过程污染的微生物也同时脱水。干燥完毕后,微生物处于休眠状态,一旦环境条件改变,食品物料遇到温湿气候,微生物就会重新恢复活动,导致**变质。因为干燥过程并不能将微生物全部杀死,因此为了减少污染,应在干燥前设法将微生物杀死。
葡萄球菌、肠道杆菌、结核杆菌在干燥状态下能保存活力几周到几个月;乳酸菌能保存活力几个月或1年以上;干燥状态的细菌芽孢、菌核、厚膜孢子、分生孢子可存活1年以上;干酵母可保存活力达2年之久;黑曲霉孢子可存活达6~10年以上。因此,脱水干燥是较长时间保持微生物活性的有效办法,常用于菌种保藏。
二、水分活度与酶的关系
1.水分活度与酶活性的关系
许多食品物料都有酶存在,干燥过程随着物料水分降低,酶本身也失水,活性下降。但当环境适宜,酶仍会恢复活性,从而引起食品品质恶化或变质。酶促反应的催化剂是酶,酶是引起食品变质的主要因素之一。酶活性的高低与很多条件有关,如温度、水分活度、pH、底物浓度等,其中水分活度对酶活性的影响非常显著。
磨碎的大麦芽和2%的卵磷脂混合物中,卵磷脂水解酶的作用于水分活度的关系见图3-1。从图中可看出,卵磷脂的酶水解率随水分活度的升高而提高。在38℃,水分活度值为0.35的条件下,至少在48d内能保持极低的酶解作用。当样品的水分活度提高到0.70时,卵磷脂酶催化卵磷脂水解的速率相应提高到对照样品的水平。面粉中的脂肪酶在水分含量为3%时,在52周的储藏期内都没有检测出酶的作用,而当水分含量为14%时,脂肪酶催化甘油三酯水解,产生脂肪酸,造成食品的哈败可发生到相当高的水平。有人测定,当面粉的水分含量从8.8%增加到15.1%时,脂肪酶的活力提高了5倍。
当水分活度值低于单分子层值吸附水分活度时,酶反应进行极慢或完全停止,这是由于食品物料中缺乏流动性水分使酶不能扩散到基质的特定部位。通常只有干制品水分降至1%以下时,酶活性才会完全消失。在干燥食品中酶反应速率受底物扩散到酶周围的速率所限制,故干燥食品中的高分子底物不易被酶作用。例如,在含有蛋白酶的面粉中,即使在65%的相对湿度,面筋蛋白质仍不能被显著地水解。大分子底物的扩散效应可能造成酶在反应性质的变化,例如,在水介质中,淀粉酶作用于可溶性淀粉而生成寡糖;而在干燥状态下,首先生成葡萄糖和麦芽糖,而仅在较高的水分活性下才生成寡糖。一般来说,在低水分活性下酶反应倾向于防止反应中间物的积累或有利于某些反应途径,这可能是由于潜在的中间物不能扩散离开酶的活性部位,而宁可立即降解或反应。
2.水分活度与酶耐热性的关系
影响食品中酶稳定性的因素有水分、温度、pH值、离子强度、食品构成成分、储藏时间及酶抑制剂或激活剂等。水分活度只是影响其稳定性条件之一。许多干燥品的终水分含量很难达到1%以下,因此靠减少水分活度值来抑制酶对干制品品质的影响并不十分有效。湿热处理酶易使其不可逆失活,如在100℃瞬间处理即能破坏它的活性。但在干热条件下其钝化温度要高得多,如在干燥状态下,即使用较高的温度热处理,仍难以将其完全钝化。因此控制干制品中酶的活动,有效的办法是干燥前对物料进行湿热或化学钝化处理,使物料中的酶失去活性。
实验表明,酶的热稳定性与水分活度之间存在一定的关系。从中可以看出,将黑麦放在不同温度下加热时,其所含脂酶的起始失活温度随水分含量而异,水分含量越高,酶的起始失活温度越低。也就是说,酶在较高的水分活度环境中更容易发生热失活。这一事实说明脱水食品中的酶并未完全失活,这也是造成脱水食品存储藏过程中质量变化的重要原因。
三、水分活度与非酶褐变的关系
褐变是食品干燥过程中经常遇见的现象。褐变有酶褐变和非酶褐变之分,美拉德反应是典型的非酶褐变。从中可以看出,非酶褐变有一定的适宜的水分活度范围,大约为0.6~0.9,该范围与干制品的种类、温度、pH及Cu2+、Fe2+等因素有关系。褐变的最大速度出现在水分活度为0.65~0.7之间,在37℃、54℃、70℃、90℃条件下都获得相同的结果,在水分活度小于0.6或大于0.9时,非酶褐变的速度将减小,当水分活度为0或1时,非酶褐变即将停止。
分析这种结果的原因,可以认为是由于水分活度的增大使参与褐变反应的有关成分在水溶液中的浓度增加,流动性逐渐增大,从而使它们相互之间的反应几率增大,褐变速度因而逐渐加快。但当水分活度超过0.9后,由于褐变有关的物质被稀释,且水为褐变产物之一,水分增加将使褐变反应受到抑制。
四、水分活度与营养成分的关系
1.水分活度对维生素的影响
水分活度对食品中维生素的影响研究得最多的是维生素C。在低水分活度下,维生素C比较稳定,随着水分活度的增加,维生素C降解迅速增快,且其降解反应属一级化学反应,温度对反应速率常数影响很大。其他维生素的稳定性也有同样的变化规律。
2.水分活度对淀粉老化的影响
淀粉老化的实质是糊化的淀粉分子又自动排列成序,形成致密、高度结晶化的不溶性的淀粉分子微束。淀粉发生老化后,会使食品失去松软性,同时也会影响淀粉水解。影响淀粉老化的主要因素是温度,但水分活度对淀粉老化也有很大的影响。食品在水分活度较高的情况下淀粉老化的速度最快,如果降低水分活度,则淀粉的老化速度就会减慢,当含水量降至10%~15%时,水分基本上以结合水的状态存在,淀粉就不会发生老化。