冷冻、冷藏(Refrigeration)

 

    食品在低温下,本身酶活性及化学反应得到延缓,食品中残存微生物生长繁殖速度大大降低或完全被抑制,因此食品的低温保藏可以防止或减缓食品的变质,在一定的期限内,可较好地保持食品的品质。
目前在食品制造、贮藏和运输系统中,都普遍采用人工制冷的方式来保持食品的质量。使食品原料或制品从生产到消费的全过程中,始终保持低温,这种保持低温的方式或工具称为冷链。其中包括制冷系统、冷却或冷冻系统、冷库、冷藏车船以及冷冻销售系统等。
    
另外,冷却和冷冻不仅可以延长食品货架期,也和某些食品的制造过程结合起来,达到改变食品性能和功能的目的。例如,冷饮、冰淇淋制品、冻结浓缩、冻结干燥、冻结粉碎等,都已普遍得到应用。近年来,在我国方便食品体系中,冷冻方便食品也日渐普及。
低温保藏一般可分为冷藏和冷冻两种方式。前者无冻结过程,新鲜果蔬类和短期贮藏的食品常用此法。后者要将保藏物降温到冰点以下,使水部分或全部呈冻结状态,动物性食品常用此法。


一、
食品的冷藏
    一般的冷藏是指在不冻结状态下的低温贮藏。
   
病原菌和腐败菌大多为中温菌,其最适生长温度为20℃~40℃,在10℃以下大多数微生物便难于生长繁殖;-10℃以下仅有少数嗜冷性微生物还能活动;-18℃以下几乎所有的微生物不再发育。因此,低温保藏只有在-18℃以下才是较为安全的。低温下食品内原有的酶的活性大大降低,大多数酶的适宜活动温度为30℃~40℃,温度维持在10℃以下,酶的活性将受到很大程度的抑制,因此冷藏可延缓食品的变质。冷藏的温度一般设定在-1℃~10℃范围内,冷藏也只能是食品贮藏的短期行为(一般为数天或数周)。

另外,在最低生长温度时,微生物生长非常缓慢,但它们仍在进行生命活动。如霉菌中的侧孢霉属(Sportrichum)、枝孢属(Cladosporium)在-6.7℃还能生长;青霉属和丛梗孢霉属的最低生长温度为4℃;细菌中假单孢菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属、微球菌属等在-4℃~7.5℃下生长;酵母菌中,一种红色酵母在–34℃冰冻温度时仍能缓慢发育。
    对于动物性食品,冷藏温度越低越好,但对新鲜的蔬菜水果来讲,如温度过低,则将引起果蔬的生理机能障碍而受到冷害(冻伤)。因此应按其特性采用适当的低温,并且还应结合环境的湿度和空气成分进行调节(见后面的--食品的气调保藏法)。水果、蔬菜收获后,仍保持着呼吸作用等生命活动,不断地产生热量,并伴随着水分的蒸发散失,从而引起新鲜度的降低,因此在不致造成细胞冷害的范围内,也应尽可能降低其贮藏温度。湿度高虽可抑制水分的散失,但高湿度也容易引起微生物的繁殖,故湿度一般保持在85%-95%为宜。还应说明的是食品的具体的贮存期限,还与食品的卫生状况、果蔬的种类、受损程度以及保存的温度、湿度、气体成分等因素有关,不可一概而论。表9-5列举了部分食品的低温贮藏条件和贮存期限。


 
二、食品的冷冻保藏 
    食品在冰点以上时,只能做较短期的保藏,较长期保藏需在-18℃以下冷冻贮藏。
    
当食品中的微生物处于冰冻时,细胞内游离水形成冰晶体,失去了可利用的水分,水分活性Aw值降低,渗透压提高,细胞内细胞质因浓缩而增大粘性,引起pH值和胶体状态的改变,从而使微生物的活动受到抑制,甚至死亡;微生物细胞内的水结为冰晶,冰晶体对细胞也有机械性损伤作用,也直接导致部分微生物的裂解死亡。
    
食品在冻结过程中,不仅损伤微生物细胞,鲜肉类、果蔬等生鲜食品的细胞也同样受到损伤,致使其品质下降。食品冻结后,其质量是否优良,受冻结时生成冰晶的形状、大小与分布状态的影响很大。如肉类在缓慢冻结中,冰晶先在溶液浓度较低的肌细胞外生成,结晶核数量少,冰晶生长大,损伤细胞膜,使细胞破裂,解冻时细胞质液外流而形成渗出液,导致肉类营养、水分和鲜味流失,口感降低。同时肌细胞的水分透过细胞膜形成冰晶,肌细胞脱水萎缩,解冻时细胞不可能完全恢复原状。果蔬等植物食品因含水分较高,结冰率更大,更易受物理损伤而使风味受到损失。
    
冻结时冰晶的大小与通过最大冰晶生成带的时间有关。肉、鱼等食品通常在-1℃至-5℃的温度范围为其最大冰晶生成带。冻结速度越快,形成的晶核多,冰晶越小,且均匀分布于细胞内,不致损伤细胞组织,解冻后复原情况也较好。因此快速冻结有利于保持食品(尤其是生鲜食品)的品质。
    
所谓快速冻结即速冻,不同的书籍中其说法不一,并无严格的定义。通常指的是食品在30分钟内冻结到所设定的温度(-20℃);或以30分钟左右通过最大冰晶生成带(-5℃~-1℃)为准。如以生成冰晶的大小为准,生成的冰晶大小在70um以下者称为速冻。不过因食品种类不同,受冰晶的影响也不同,故很难有统一的标准。
    
肉的冻结速度是指在单位时间内,肉体由表面伸展向内部的冻结速度(即结冰层厚度,以厘米表示)。一般可分为:冻结速度为0.11cm/hr,称为缓慢冻结;冻结速度为15 cm/hr,称为中速冻结;冻结速度为520cm/hr,称为快速冻结。实践证明对中度厚度的半片猪肉在20小时内由0℃~4℃冻结到-18℃,冻结质量是好的。对大多数食品来说,冻结速度在25 cm/hr即可避免质量的下降。
肉类中的蛋白质在冻结时会引起酶活性、溶解性、粘度、凝胶形成力、起泡性等一系列变化。一般来说,冻结速度越慢,冻结的最终温度越低,蛋白质变性的程度也越大。防止动物性蛋白质的冻结变性,对于食品的价值及原料品质的保持有重要的意义,
低温对果蔬中的脂氧合酶和儿茶酚氧化酶等氧化还原活性较难抑制,这也是绿色果蔬褐变的主要原因。解冻后,冷冻对组织的损伤使氧化还原酶活性提高,更易发生褐变现象。因此若对水果、蔬菜冷冻,在冻结处理前往往要先行杀酶。通常用热水或蒸汽作短时间的热烫处理,即可使酶失活。表1列举了部分食品的低温冻藏条件和贮存期限。

1  各种食品的冻藏条件及贮存期限
                结冰温度      冻藏温度      相对湿度 %    保藏期限
                   -2.2              -23-29            8085            1 
加糖奶酪                               -26                                       
                                  -26                                       
                                  -26                                       
冻结鸡蛋       -0.45-0.6       -18-23            9095          1年以上
              -1.0              -18-23            9095          810
                                    -18                  9095          1214
冻结牛肉          -1.7              -18-23             9095          918
冻结猪肉          -1.7              -18-23             9095          412
冻结羊肉          -1.7              -18-23             9095          810
冻结兔肉                          -18-23                 —           6月以内
冻结果实                          -18-23                               612
冻结蔬菜                          -18-23                               2
                              -15-18             95100         5

三  
解冻 

   
解冻是冻结的逆过程。通常是冻品表面先升温解冻,并与冻品中心保持一定的温度梯度。由于各种原因,解冻后的食品并不一定能恢复到冻结前的状态。

    冻结食品解冻时,冰晶升温而溶解,食品物料因冰晶溶解而软化,微生物和酶开始活跃。因此解冻过程的设计要尽可能避免因解冻而可能遭受损失。对不同的食品,应采取不同的解冻方式。
    
通常是在流动的冷空气、水、盐水、水冰混合物等作为解冻媒体进行解冻,温度控制在0℃~10℃为好,可防止食品在过高温度下造成微生物和酶的活动,防止水分的蒸发。对于即食食品的解冻,可以用高温快速加热。用微波解冻是较好的解冻方法,能量在冻品内外同时发生,解冻时间短,渗出液少,可以保持解冻品的优良品质。
    
冻结状态良好的肉类,在缓慢解冻时,融解的水分再度被肉质所吸收,滴落液较少,肉质可基本恢复至原来的状态。对于冻结状态较差的肉类,在解冻时产生的滴落液较多,肉的重量损失较多,肉中部分可溶性物质也随之损失,肉的质量降低。
      
 

四、各类食品的保鲜 

1. 新鲜果蔬的冷藏、冷冻

   植物性蔬菜和水果收获后仍是活动的生物体,它们会进行以自身为能源的呼吸作用、蒸发作用而降低品质。蔬菜中,叶菜类比根菜类呼吸作用旺盛,呼吸作用越旺,消耗越大,鲜度越难保持,低温能抑制此作用。果蔬表面还会进行蒸发扩散作用,使叶菜类枯黄,水果硬度减小而变柔软。低温、高湿度对此有抑制作用,然而提高湿度时,要注意微生物的旺盛繁殖。此外应注意:热带、亚热带产的果蔬在低温下其生理活动会发生特殊变化,如香蕉在0.5--2℃下,1天之中果皮即变褐。

   如果调整湿度、温度并控制一定的密闭大气组成,(如CO2O2调整在约3%,而正常空气中O2的浓度为21%, CO2 为0.03%),则可长时间地保鲜果蔬。这是因为呼吸作用是吸收O2,放出CO2,提高CO2浓度、降低O2浓度有抑制作用。这种方法叫做控制空气的贮藏。

   新鲜果蔬因解冻而不能恢复原状,一般不宜用冷冻法保藏,但果汁等除外。冻结可阻止果蔬中微生物的繁殖,但不能使酶失活,玉米或碗豆若不经处理就冻结保藏,数周内即产生异味,为此应在冷冻前经热烫或糖浸、盐腌等预处理使酶失活。

 2. 鱼类的冷藏、冷冻

  鱼死后和植物体不同,会发生动物体特有的死后变化,即肌肉在酶的作用下开始自身消化,使可溶性物质增多,组织软化,进而粘附的细菌旺盛繁殖,发生腐败。所以,鱼捕获后应尽快冷冻贮藏(-20℃)。

3. 肉类的冷藏、冷冻

    屠宰后的畜肉品为38--41℃,鸡肉>42℃,而且热的散失非常缓慢,在室温下放置,则易自身消化组织,异常软化,易受微生物的污染繁殖。

    为此,屠宰后的畜肉应尽早冷却至0℃左右,这样,充分冷却的肉类在1--2℃,湿度85—90%,风速0.5m/s的冷藏库内冷藏,牛肉可保持约1个月,猪肉约3周,鸡1周。如在-30℃下冻结后于-20 -23℃、湿度90—95%下贮藏,牛肉保藏期可达6个月,猪肉为1年。

 

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