食品工藝包括食品產儲運銷中一切有關的設備條件、工作制度和食品處理，它是影響食品衛生的重要方面。因而近年食品衛生監督在不放松食品成品衛生的同時，更加側重于食品工藝監督。國外為此特對各類食品企業分別制訂了良好生產工藝(GMP)，既可深入工藝監督，又能補救市售食品監督覆蓋面低(不超過20％)的情況。食品衛生監督員必須一般了解食品工藝，否則他便無法深入企業開展工作。

一　低溫工藝

1．低溫工藝的應用 降溫可以延長微生物繁殖一代所需時間(代期)，例如大腸桿菌37℃時為17—21分，20℃時則延為60分，因而有顯著抑菌作用，-10℃以下能生存的微生物已很少。按照Q10＝K2／K1＝2—3的溫度與化學反應速度公式，溫度每升降10℃，化學反應速度則至少增加1倍或減至l／2，可見降溫對食品中酶促與非酶化學反應速度均可顯著減弱。低溫還能降低水的蒸氣壓，因而降低水分活性值，例如純水在0、一10、一20和一30℃下，aw分別為1．00、0．907、0．823和0．750，因而對延長食品貨架壽命也大有好處。上面所提幾方面作用，使得低溫在食品保藏上很有效而獲得廣泛應用。此外，低溫形成冰晶并使之飽含空氣，而在冰淇凌等一類食品生產中得到應用。

2．食品降溫方式 制冷工藝一是利用致冷劑。最常用的是冰和食鹽加冰，后者在食鹽：冰為7．5：92．5、17．5:82．5和29:7l時，溫度可分別降至-4．4、-11.0和-20．0℃。其他鹽類也可制成此類共融冰，如氯化鈣與冰為100：246和100：8l時，溫度可降至-9．0和-40．3℃。液氮沸點-196℃，無毒，適于蘑菇、凍蝦一類水產品等的速凍。從一195．6℃上升至一18℃，每kg液氮將吸熱409Kj(包括潛熱200kJ，顯熱209kJ)，可使食品在1—3分鐘內凍結。固體CO2(干冰)也常用作超低溫制冷劑，比液氮花費少，沸點-78．5℃。有人也在研究食用級氟利昂作為直接制冷劑的可能性。另一降溫方式為冷凍機械法。包括①用一次冷媒或二次冷媒的常用降溫法。②用一30℃冷風、風速4—5m／s的吹風凍結法和風速1．5—2m／s的半吹風凍結法。③用降溫金屬板夾層接觸食品不斷移動的接觸凍結法等。

3．冷凍與解凍對食品質量的影響 食品冷凍是一個過程。溫度降至-l一-5℃稱冰晶生成帶，食品中水結冰率為85％如果冷凍緩慢，在此溫度帶滯留時間長，則食品中冰晶體積大而數量少。冰晶直徑×長度(μm)，數秒、1．5分、40分和90分鐘，分別為l一5×5—10、0—2×20一50、5一100×100以上和50一200×200以上μm。冰晶數量分別為無數、多數、少數和很少。溫度降至-8一-12℃、-18℃和-30℃，分別稱為凍結帶、冷凍帶和冷凍保存帶，食品中水分結冰率分別達到90％、＞98％和100％�？梢娛称啡绻�緩慢凍結，則其中生成的冰晶少，體積大，壓迫周圍組織，以至食品細胞損傷潰破，未結冰水分向冰晶集中，造成食品局部脫水，成分濃縮，pH改變。這些對食品質量不利的作用，均可由迅速降溫，迅速通過冰晶生成帶而得以避免。除此之外，食品凍結后體積膨脹率可達9％，其中所包含氣體膨脹率更大，所以融解時以溫度不高，緩慢融化為宜，否則將造成汁液流失，影響質量。例如凍肉l℃48小時、10℃25h和25℃20小時，肉汁液耗損量分別為1．76、3．27和4．22％，肌肉組織狀態前二者可完全恢復，后者則只能大部分恢復。綜上所述可見，食品凍結與解凍的合理工藝應是急凍緩化。所謂急凍一般是指30分鐘內使食品降至-5℃以下，或-5℃冰層以每小時5—20cm速度向食品中心部推進。緩化指在0—10℃下完全融解。此外，食品凍結過程還可因降溫、局部脫水及pH改變而發生蛋白質變性，是要利用還是要防止，視食品工藝目的而異。谷氨酸脫羧酶、糖原磷酸分解酶等酶類和糖甘油等多醇類有減緩蛋白質變性作用。

4．低溫工藝的食品衛生問題：①選定適宜的低溫范圍。對低溫工藝食品衛生的著眼點是降溫范圍適應食品產儲運銷中食品衛生需要。不耐藏食品一般應一直處于低溫下，保持連續低溫，通稱冷鏈，其基本依據是質量耐受的適宜溫度和時間，簡稱TTT。為此，提倡各食品企業根據自己的業務需要，經調查研究，編制包括所生產經營食品的TTT圖表，用來監測食品的正確低溫工藝要求。一般來講，10℃以下一切病原性與非病原性微生物生長繁殖已大大減弱，代期明顯加長，抑菌作用已很明顯；0℃以下一般微生物已不能繁殖，也不能分解食品；-10℃以下能生存的微生物已極有限，但個別嗜冷菌仍可繁殖，仍不能達到無菌水平。低溫下影響食品衛生質量的主要因素是脂肪氧化，肉類的超期氧化，魚類的“油燒”，在-20一-30℃才可有效抑制，此時遮光、斷氧、防止污染及金屬離子觸媒有重要作用。②用冰制冷時，結冰用 水應符合飲用水衛生要求。冰融解水不得滴落浸漬食品。必要時可在食品表面掛冰，即在肉魚冷凍之后，再在表面淋水凍一層冰膜，有時掛冰水中還可添加糊料、異抗壞血酸等，既可減少食品干耗減重，又可增強保藏效果。③冷藏設備的冷媒如氨、氯化鈉、氯化鈣、氟利昂等不得外泄。要檢修管道，保持密閉。注意防鼠、除臭、防霉以及人員、貨品出入污染。④食品冷藏庫應建立衛生制度，如貨品先入先出，定期與出入庫檢質，不超期存放，嚴格控制并記錄溫濕度等。⑤導熱良好的器物或食品表層，如金屬、油漆、橡膠、蠟紙、蛋殼、硬糖等，均可因溫度驟變而發生結露(凝結水)現象，造成食品局部水分增多以至污染，而致食品腐敗、霉變，可見于糧倉頂部、蠟紙包裝面包、低溫下運進的鮮蛋等，須用適當苫、墊等隔熱。

表9-1 一些食品適宜冷藏條件

┌──────┬──────────┬───────┬───────┐

│ 食品名稱│ 溫度℃ │ 濕度％ │ 保藏期限 │

├──────┼──────────┼───────┼───────┤

│ 鮮 肉 │ 1—-1 │ 60—85 │ 10—20日 │

│ 鮮 魚 │ 0-l │ 95-98 │ l—2日 │

│ 鮮 蛋 │ —2 │ 85-88 │ 數月 │

│ 鮮 奶 │ l-2 │ 70-75 │ l-2日 │

│ 菠 菜 │ 0 │ 90—95 │ 10—14日 │

│ 黃 瓜 │ 7—10 │ 90-95 │ 10-14日 │

│ 西紅柿 │ 0 │ 85—‘90 │ 7日 │

│ 柿子椒 │ 7—10 │ 85- 90 │ 8-10日 │

│ 胡蘿卜 │ 0 │ 90-95 │ 4—5月 │

│ 甘 薯 │ 13—16 │ 90-95 │ 4-6月 │

│ 馬鈴薯 │ 3—10 │ 85—90 │ 5—8月 │

│ 菜 豆 │ 3 │ 85-90 │ 8-10日 │

│ 西 瓜 │ 2-5 │ 85-90 │ 2—3周 │

│ 香 蕉 │ 13 │ 85-95 │ 6-10日 │

│ 葡 萄 │ 0-0．5 │ 85-90 │ 3—8周 │

│ 桔 子 │ 0-3 │ 85—90 │ 3—4周 │

│ 桃 │ 0 │ 85—90 │ 2—6月 │

│ 蘋 果 │ 0 │ 85-90 │ 4—6月 │

│ 凍 肉 │ -10—-18 │ 96-100 │ 數月 │

│ 凍 魚 │ -9—-18 │ 95-98 │ 數月 │

│ 冰 蛋 │ —10 │ 85-90 │ 數月 │

└──────┴──────────┴───────┴───────┘

附：豬肉經冷卻至0一4℃，空氣溫度-18和-23℃，氣流1．5—2m／s，肉內達-15℃，需72和24小時。又豬肉厚度15cm以內，在-15℃、-23．3℃和-29℃下，殺死旋毛蟲時間分別為20天、10天和6天。

二、高溫工藝

人類自從知道用火，深深得益于食品的熱處理。熱加工后的食品美味適口，提高了消化吸收率，降低了生物性病原威脅，延長了食品保藏期限。當然，熱處理不當，也可產生營養素損失，形成有害熱解產物等，但這畢竟是次要的。食品衛生上對高溫工藝的著眼點在于正確理解高溫工藝的基礎上，控制食品質量變化和達到消毒殺菌要求。

1．高溫工藝的應用 食品高溫工藝主要應用于以改善食品色香味型即烹任意義上的熱處理，食品加工所必需的加熱，以及消除生物病原上的消毒殺菌。如煎炒烹炸、罐藏、焙烤、烘干濃縮、熬糖、煉油、炸制等等。工藝要點是利用適宜熱源，通過水、汽、油及金屬工具等介質，對食品進行熱處理。

食品熱處理的溫度，通�？紤]消毒殺菌有效、蛋白質變性與淀粉糊化等必要溫度，從60℃開始即可認為是熱處理。能夠殺死繁殖型微生物，包括常見致病菌，而又最大限度保持食品結構及營養素的巴氏消毒法，溫度范圍為60一95℃。多用于鮮奶、啤酒、醬油、某些飲料等的殺菌。包括63℃30分的傳統巴氏消毒法，和72—95℃10一30秒的高溫瞬間巴氏消毒法，后者生產效率高，殺菌效果相同。食品熱處理最常用的溫度是100℃，不僅可以消除絕大多數生物病原，也是習慣上認為食物生熟的界限溫度，而且以常壓下水沸為標志，界限鮮明，100—120℃(應為121)是高溫殺菌范圍。罐頭等須長期無菌保藏的食品多用此溫度。須借助高壓方可達到。例如在海平面溫度為l00、105、110、115、120℃，壓力表指示壓力(kg/cm2)順次為0、0．20、0．43、0．70、0．99。一般海拔在5000m以下，當地海拔每增高100m，為得到同等溫度，壓力約需增加0．01kg／cm2。當鮮奶、軟罐頭等有做成薄層進行熱處理的條件時，可用超高溫(UHT)處理，即溫度達120—150℃，1—3秒，鮮奶殺菌效果與前述傳統的和高溫瞬間巴氏消毒法等效，當然須有靈敏準確的升降溫控制手段。消毒殺菌以外的熱處理，基本上均應在此溫度范圍內。據近年研究，溫度過高例如190℃以上的煎烙食物蛋白質和加熱250℃以上的食用油脂，將有誘變性雜環胺及有害性脂肪酸聚合體產生，應注意避免。

2．高溫工藝的熱源 最普遍應用的供熱方式是爐灶，雖然比較原始，但簡單經濟，而且在中餐烹飪上幾乎是氣熱、電熱所無法取代的。一般用隔壁灶等方式，防止煤、煤氣、燃油等的污染。一火多用的萬能灶，即在爐膛內安裝水加熱器的辦法，因其溫度壓力不穩定，除簡單采暖、供應少量熱水外，作為熱源意義不大。高溫工藝普遍采用的供熱方式是安裝中央鍋爐，連接管道，供水供氣，可準確調控氣水用量及其壓力溫度與時間。如供給的熱水、熱氣直接與食品接觸(如將蒸汽通入食物蒸煮鍋水中)，則此種鍋爐應與一般采暖鍋爐在水質衛生要求上不同。餅干面包等焙烤業的烤爐，在衛生上以用電烤爐為好。任何情況下均不應用煙火直接烘烤食品。啤酒廠直火烘干麥芽，是啤酒亞硝胺的主要來源；直火烘干水分高的糧食，曾證明有致癌性物質污染。用遠紅外線(波長1000mμ以上)加熱是一種節省能源的方式，主要導熱方式是輻射，穿透力強。輻射原件應選用碳化硅、氧化鎂、氧化鈦等安全無害材質。紅外線消毒柜升降溫很快，不適于陶瓷器皿消毒。另一種熱源是微波加熱。微波電場是超高頻電場，食品中水分子是電荷分布不均勻的雙極子，所以隨電場方向改變而改變，頻率從915到2415MHz，水分子超高頻振動轉化為熱能。其特點是食品內(水分子)產熱，升溫快而受熱均勻。130g的牛排，由生到熟，600W功率只需1分鐘，1200W才40秒即可。120g的饅頭同上條件只需40秒和20秒，150g扒牛肉，由生到熟只需3分和1分40秒。大腸桿菌15秒全部死滅�？梢娢⒉�加熱的優點是快速、節省能源、殺菌效果高，營養素損失少，無害。適用于水分分布均勻食品的再加熱。不用金屬器皿，防止微波反射，可用玻璃、陶瓷、紙、耐熱塑料等盛裝食品，且能旋轉，使微波均勻。注意開啟爐門自動切斷電源，保護操作安全。

3．高溫工藝對食品質量的影響 高溫作用于食品，可使食品質量發生一系列改變。主要有①蛋白質變性：指高溫作用下蛋白質分子四級結構改變，空間構象破壞，肽鏈松散開，酶等特殊蛋白質失去生理功能，氮溶解指數(NSl)下降，保水性下降，易受消化酶作用而有利于在體內消化吸收等。熱處理也可使食品蛋白質由溶膠狀態變成凝膠狀態而改變食品構型，加熱也可使食品中游離氨基酸、寡肽、嘌呤、嘧啶、肌酸等增加或溶出，而使食品有悅人的香氣與美味。近年有報告稱蛋白質中色氨酸、谷氨酸等，在190℃以上可熱解產生有誘變性的雜環胺類化合物(見本章第五節)。②油脂經l 60—180℃以上加熱，特別是達250℃時，將產生過氧化物，低分子分解產物、脂肪酸的二聚體和多聚體、碳基和環氧基等，以致油脂變色、粘度上升、脂肪酸氧化，而有一定毒性并破壞氨基酸等營養素。例如豆油180℃加熱64小時，聚合物含量達26％，玉米油200℃經48小時過氧化物價由1.11至2.0L，酸價由0．2L至1．6L，粘度由0．65L至7．55L(Poises法，25℃)。這些結果在國內已得到一定驗證，主要呈現于反復加熱的煎炸油中。為此，我國專門制訂了煎炸油衛生標準及衛生管理辦法，規定煎炸油除須符合食用油要求外，酸價不超過5，羰基價不超過50meq／kg，煎炸溫度在250℃以下(應該再低些)，煎炸后的油須濾過除渣后始得再用等(GB7102—86)。最好是少用不用反復高溫處理過的油脂。③高溫工藝對食品中碳水化合物有多種影響，主要有1)淀粉的a化即糊化：淀粉粒結晶被破壞，膨潤與水結合，粘度增高。a化即淀粉性食物一般認為的生熟標志，要求這類食物a化至少達85％以上。這是人體吸收利用淀粉的必要條件。幾種食物淀粉的糊化溫度，大米、馬鈴薯、玉米、小麥粉分別為63．6、64．5、86．2和87．3℃。淀粉類食物熱處理后的a化程度，應是高溫工藝關注問題之一。2)淀粉性食物老化：俗稱回生。老化與糊化是淀粉粒呈結晶態不與水結合或分子內氫鍵結合破壞與水結合的兩個相反的過程，在一定條件下老化與糊化是可逆的。如饅頭冷涼之后變硬(老化)，干烤之后變軟(糊化)即其一例。饅頭、面包一類食品，人們均不喜歡其老化。食物老化條件是直鏈淀粉比例大、玉米、小麥等來源的淀粉、水分含量在30％-60％，弱酸性，0-60℃等。保持60℃以上，食物即不發生老化。蔗糖酯類、鹽類、PO4-3、C03-2等有脫自由水或阻止淀粉分子間結合作用的物質，均有防止食物老化作用。3)食品褐變：食品褐變有酶促褐變與非酶褐變。前者如蘋果、梨、茄子中鞣酸、氯原酸等一類多酚化合物，在多酚氧化酶作用下形成紅棕色的現象。后者，非酶褐變也稱碳氨反應或美拉德反應。系由蛋白質、氨基酸等的氨基和糖以及脂肪氧化的醒、酮等碳基所發生的反應。使食物帶有紅棕色和香氣，如烤面包的硬殼，醬油、豆醬的顏色氣味，煉乳、果汁等的棕色物質等。有的是人們希望的，有的則是要避免的。凡原料中有氨基與碳基的高溫工藝，均須注意這種褐變反應。4)碳水化合物的焦糖化：是焙烤業、糖果業高溫工藝中食品的重要變化。適度焦糖化可賦與食物以悅人色澤與香氣。焦糖化一般分二個階段。150℃以下，糖類分子不斷鏈，產生一系列異構化(a,β糖、醛酮糖異構化)，分子間和分子內脫水，生成寡聚糖、無水糖等。溫度超過150℃，則糖分子碳鏈斷裂，產生低分子揮發物，如麥芽醇及某些酮類等香氣物質，堿性物質有促進這種反應的作用。5)食品質量的其他影響：食品熱處理最顯著的變化是影響色香味型，除已敘述者外，，還有：四毗咯衍生物分解變化所致食品變色，如植物性食品中葉綠素被分解或脫掉鎂離子而變褐，但在堿性下生成葉綠醇、葉綠酸、Mg2+被Cu2+取代則綠色反而更鮮明。血紅素是動物性食品中的四吡咯色素，以血紅蛋白和肌紅蛋白形式存在。加熱時其中珠蛋白變性，Fe2+氧化成Fe3+，生成變性血色素而使肉類由紅變灰。蝦蟹體內類胡蘿卜素與蛋白質結合，生鮮狀態時呈青灰色，加熱后或腐敗時蛋白變性或分解，則蝦蟹即顯示類胡蘿卜素的紅黃色。許多天然食品含有低分子易揮發的香氣物質，如水果、茶葉、酒類等，加熱時香氣濃郁，但隨即因揮發喪失而失去香氣，牛乳有時因所產酸、醛、酮、硫化氫等而產生熱臭味。燒煮肉類的誘人香氣主要是內酯、映喃、吡嗪和含硫化合物；其鮮美滋味則主要是蛋白質分解產生的谷氨酸鈉、氨基酸酰胺肽、肌苷酸等，一般總稱為含氮浸出物。

4．高溫工藝與消毒殺茵’加熱消毒殺菌的溫度范圍已如前述，即60一95℃的巴氏消毒，100℃的常用消毒殺菌溫度，100一120℃的高溫滅菌，120—150℃的超高溫滅菌。消毒殺菌效果除溫度外，還有濕熱比干熱有效，菌量少比嚴重污染有效，對繁殖型或幼菌細胞比對芽胞或者菌細胞有效，對細菌生存不利的環境(pH、基質等)比適于細菌生存的環境更有效等等。為了既保證消毒殺菌效果又不無謂浪費能源，各不同企業應針對所處理食品的消殺目標微生物，確定所需適宜加熱要求，以D(DRT)值表示。在一定溫度下，能殺死食品中某種細菌量90％的時間(分)，稱為該菌在該溫度下的90％遞減時間簡稱D值或DRT值。一般食品殺菌多采用4—5D，或5—6D值，但對低酸罐頭為殺滅最危險的A、B型肉毒梭菌而主張用12D。例如12l℃下持續加熱0．1-0．2×12＝1.2—2．4分。即理論上允許食品中殘留菌量相當原有菌量的10-12。為明確對各種細菌的殺菌條件，也可按加熱致死時間曲線來估測，即在半對數紙上，橫軸表示溫度(℃)，縱軸表示加熱時間的對數(分)，所做曲線。例如pH為7肉毒梭菌芽胞各座標點為：

溫度(℃) 98．8 l07．2 110 115 117．5 121．1

時間(分) 417 60 32 10 8.7 2．4

在加熱致死時間曲線上，121．1℃所對應的時間稱為F值，一個對數周期的加熱時間(如由10到100分)所對應的加熱溫度變化值稱為Z值。上例中F值為2．4分，Z值為10℃(32分需110℃，320分需100℃)。高溫工藝常用嗜熱脂肪芽胞梭菌為指示菌，此菌最低生長溫度為30-45℃，適宜溫度為50—65℃，最高生長溫度為70一77℃，此菌也是罐頭平酸腐敗的代表菌，高溫工藝處理如此菌不復存在，則可說明嗜熱菌也已全部死滅。此菌全部死滅所需溫度與時間(℃，分)如下：100℃，1200分，105℃60分，110℃196分，115℃70分，120℃19分，125℃7分，130℃3分，135℃1分。

5.高溫工藝一些實用參數 ①一些罐頭的殺菌條件：850g柑桔罐頭，5—23—30’／100℃，迅速冷卻至38℃；3798原汁豬肉罐頭，15—60—20’/121℃；227g清蒸鮭魚罐頭，15—80—15’／115．2℃；200g燉牛肉軟罐頭，長寬厚170X136×13mm，12l℃30分；罐頭內容物PH＞5．3、4．6—5．3、3．7—4．5、＜3．7分別稱為低酸、弱酸、酸性與強酸罐頭，其殺菌適宜溫度順次分別為＞110℃、105℃、90一100℃、75—80℃。②鮮奶處理條件：鮮奶有溶菌素，其作用時間因環境溫度而異，在0、10、25和30℃下，可保持48、24、6和3小時；鮮奶不同保藏時間為6一12、12—18、18—24、24—30時，所需溫度分別須降至10—8、8—6、6—5、5—4℃；鮮奶殺菌方法，用傳統巴氏法、高溫短時殺菌和超高溫殺菌，其中細菌死滅率分別為97。3％一99。9％、82．8％一99．8％，99。999％一100％；全脂奶粉噴霧干燥條件：濃縮乳密度12—13Be、比重1．089—1．098、干物質40％一45％、溫度40一56℃、噴霧壓力100—160kg／cm2、噴咀孔徑1．0—1．4mm、進風溫度140一200℃、干燥室溫度70—90℃、排風溫度75—85℃、干燥室壓力-2kPa一-3．3kPa(-15一-25mmHg)、奶粉水分＜2％。③餅干烘烤條件：韌性餅干與酥性餅干，爐溫240一260℃，烘烤3．5—5分，成品含水2％一4％；蘇打餅干爐溫260—270℃，烤4—5分，水分2．5％一3．5％；粗餅干，200—210℃，烤7—10分，水分2％一5％。④熬糖工藝：蔗糖液濃度為65％、80．9％、85．7％190．4％、94．9％、98％，沸點分別為104℃、110℃、114℃、120℃、130℃、160℃。⑤加熱消毒，食品企業餐茶具及其他物品首先要用加熱消毒法，不可能時才可用洗消劑。因其一是殺菌效果可靠，尤其對病毒，二是消毒后有“凈干亮潔”的特點而易于檢查。食具小工具100℃3—5分煮沸；食具、管道、臺板、大桶等用90—lOO℃蒸氣5一10分鐘消毒。

三、脫水工藝

1．脫水工藝的應用 自然降低食品水分含量稱為干燥，如日曬、陰干等；借助各種技術手段減少食品水分稱為脫水，二者�；煊梅Q做脫水或干制。食品脫水處理的目的在于延長食品貨架壽命，防腐保藏；減少食品重量及體積，便于貯存運輸，如鮮肉1.42—2．41m3／噸，脫水后只有0．425-0．566m3／噸，鮮果品1.42-

1．56m3／噸，脫水后只有0．085—0．20m3／噸；近年脫水還成為方便與快餐食品的工藝手段，如速煮面和固體湯料等。脫水工藝普遍應用于加工奶粉、煉乳、肉松、肉干、魚松、魚干、蛋粉、蛋白片、餅干、谷粉、豆粉、脫水蔬菜、果干；磚茶、固體飲料等等。

2．脫水工藝概要 食品脫水雖有如上三方面目的，但脫水工藝的本質在于將食品中水分降至足以抑菌防腐程度。食品中水分存在形式有三，一為吸附于蛋白質和淀粉等大分子表面的結合水；二為在大分子表面形成二層以至多層的溶解水；三為存在于固形成分孔隙中與食品成分松散結合的自由水。食品脫水去掉的水分主要是自由水和溶解水。食品中以百分含量表示的總水分，實際上包括這三種水分及低沸點揮發物，應該正確地稱之為干燥(98—105。C)減重才是。微生物生存和在食品防腐保藏中起決定作用的均是食品中的活性水分，即可以自由蒸發的水分，其蒸發難易，即蒸氣壓(P)高低與同一條件下純水蒸氣壓(Po)之比稱為水分活性，簡稱aw或Aw。若食品或溶液中水和溶質的克分子數分別為n1和n2，則P＝Po n1／n1十n2，或aw＝P／Po＝n1／n1十n2。因為aw是表示食品中水分狀態，而食品周圍空氣中水分狀態以相對濕度表示，當食品水分與空氣中水分平衡時，則aw＝相對濕度(以小數表示)。例如空氣相對濕度為90％，食品aw＝0．90，如二者不相等，則說明相對濕度小或大，食品水分即將蒸發或吸水，而使aw下降或增大，直至aw＝相對濕度／100為止。這個關系也是測定食品aw的根據。影響食品脫水效率的因素有溫度、氣壓、時間、氣流、氣濕、食品表面積等。脫水方式往往根據工藝設備

條件和質量要求，分別采用自然干燥和人工脫水方式。主要有①曬干和風干：需要空氣相對濕度低，有一定氣流流速，雖簡便易行，但影響食品質量。②空氣對流脫水：是應用最廣的脫水方式，一般在常壓下，使空氣自然或強制對流。應用具體方式又有強制通風柜式設備；隧道式脫水設備，比前者容量大，效率高，可連續生產；輸送帶或輸送槽式設備；氣流脫水設備，適用于糧谷干燥，水分在40％以下，脫水過程物料無固結之虞者；倉貯脫水，適用于脫水蔬菜等壓片食品，先脫去大部分水，再經幾十小時通暖干氣流的倉貯，使物料中干濕不勻水分，得到擴散均勻；膨化脫水，與崩爆米花一樣，食品達高壓后突然減壓。內部水蒸氣膨化爆出；泡沫脫水，將蛋白類或加入起泡劑的果漿先制成泡沫狀，再用熱氣流干燥；噴霧脫水，將濃縮奶、蛋液等噴成霧滴，增大表面積，經熱氣流脫水而制成奶粉、蛋粉、果汁粉類。③滾筒脫水：將液態、漿態、泥態食品與100—145℃金屬滾筒接觸2秒到幾分鐘，因其設備復雜，物料受限，且質量往往受影響，因而不是一個理想脫水方式。④真空脫水：適用于不耐高溫處理的食品，如果汁粉，可在0．33kPa一0．66kPa(2.5—5mmHg)，37—82℃低溫真空(減壓)下脫水。雖設備昂貴但產品質量優良，有時還可使物料先充惰性氣體后進入真空室，發生膨化，即真空膨化相結合脫水。⑤冷凍脫水或稱升華脫水：食品先經冷凍，然后再經低溫真空升華脫水。食品內水分(水溶液)必須達到三相點(固態、液態、氣態共存或處于平衡的條件)以下才能升華脫水。對水來說，三相點是0℃、O.63kPa(4．7mmHg)壓力。實用冷凍升華條件多為一4℃、0．53kPa(4mmHg)壓力以下。脫水干制品應注意包裝，防止吸水。果干一類尚應防止蟲卵污染及生蟲，為此可用甲基溴煙熏或適宜防腐劑，品種、用量、殘留量須符合添加劑使用衛生標準。有些食品如果干等還須經速化復水處理，一般有壓片法、刺孔法等，使食用前易于復水。還有些食品如脫水蔬菜、磚茶等，脫水后要經壓片(壓塊)，以縮小容積有利運輸，也耐保藏。脫水食品的耐保藏性和復水后的質量，是脫水工藝合理性的重要標志。

3．脫水工藝與食品質量 食品脫水過程水分蒸散速度并不一致，一般分為預備脫水期、恒率脫水期和減率脫水期等三期，前二期水分可等率減少，隨時間加長，水分幾乎成一定坡度直線下降，水分可脫除90％左右，但減率期水分蒸發速度大減，為脫去殘存10％的水分，幾乎仍需與前兩期相等的時間，因此不僅耗費大量能源，而且由于食品成分在表層加濃，形成硬殼，以及隨脫水過程加長所產生的一系列影響，如蛋白質變性、復水率低、脂肪酸敗、褐變、焦糖化以及感官方面的改變，除所希望的改變外，多是對食品質量有影響的。為改善這些影響，近年推崇一種中間水分食品，有人稱為半濕半干食品，指aw在0．6一0．85，總水分約在20％一40％之間，不僅可克服上述缺陷，尤其是減少能源消耗，降低費用，而且具有韌性口感受消費者歡迎，也有一定的耐保藏性和便于運輸、包裝性質。這種食品有時也可借助加入多元醇、糖、鹽等“濕潤劑”，以降低其aw值；使用防腐劑抑菌或其他改善食品風味外觀手段。脫水過程中對食品質量的其他影響基本與高溫工藝項下所述略同。由于食品脫水工藝常是溫度不過高而處理時間較長，為防止工藝過程中酶對食品質量的不利影響，都在脫水前對食品先行漂燙，即70℃1—3分鐘，或用o。13％亞硫酸及其鹽類處理，破壞氧化酶等酶類，而使食品營養成分有更多保存，食品質量變化更小。

4．脫水工藝對食品的耐保藏性 脫水工藝的重要著眼點是增強食品的耐保藏性。微生物生長所必需的aw值：最常見的腐敗菌假單胞菌o．96；沙門氏菌、大腸埃希氏菌、芽胞梭菌屬0．95；乳桿菌、足球菌、分枝桿菌0．94；根霉、毛霉等食品霉變的主要霉菌0．93；微球菌及紅酵母、啤酒酵母、畢赤酵母0．92；假絲酵母、圓酵母0．88；葡萄球菌0．86；青霉菌0．85；嗜鹽菌0．75；曲霉0.65；接合酵母0.62；耐干霉0．60。如以總水分％計，則細菌在水分10％以下，霉菌在13％一l 6％以下，酵母在20％以下就不能生長。食品中水分至少應脫掉至奶粉8％、全蛋粉10％一11％、面粉13％一15％、脫脂奶粉15％、脫水蔬菜14％一20％以下。實際食品質量標準所要求的脫水食品水分含量標準更低些。例如全脂牛奶粉3％，羊奶粉2．5％一3％，全蛋粉4．5％，蛋黃粉4％，蛋白片16％，硬糖＜3％，奶糖蛋白糖5％一9％，白沙糖o．06％一0．16％，綿白糖1．6％一2．o％，油炸方便面10％，風干方便面12．5％等等。aw值：鮮肉、魚等等均在0．96以上，含鹽12％一15％的咸食品在0．87一0．90，米面類O．60，奶粉和干菜0．20等。

四、發酵工藝

1．發酵工藝簡介 發酵的嚴格涵義是在無氧狀態下碳水化合物的分解，也稱酵解。在食品工業上則泛指在微生物(酶)作用下，碳水化合物分解產酸、醇、酮、醛等的變化，實質上也包含蛋白質與脂肪的復雜分解過程。食品發酵既能損失一定的能量和營養素，也能合成一些營養物質，釋放和增加人體吸收利用的一些物質，而且發酵過程還可顯著改變食品的色香味型，控制發酵工藝朝向人們所希望的方向改變。面包、醬、醋、酒、發酵乳制品、豆制品、酸發酵食品，都是這樣生產的。發酵工藝所需設備簡單，花費低廉。發酵食品的耐保藏性，主要在于微生物分解碳水化合物，產生酒精、乳酸、醋酸、檸檬酸等，而抑制食品腐敗菌的生長，起到防止腐敗變質作用。

2．食品發酵工藝的類型 依優勢菌種的不同，食品發酵工藝類型有：①酒精發酵。生產各種酒類都是酒精發酵產物，所用菌種有葡萄酒酵母、啤酒酵母等。②乳酸發酵，生產酸漬蔬菜類用乳酸桿菌，生產酸乳制品用乳酸鏈球菌、保加利亞乳桿菌和干酪乳酸桿菌等。③醋酸發酵，用醋酸菌氧化酒精可生成醋酸。醋酸菌也由此可敗壞各種酒類。④丁酸發酵：是丁酸菌(酪酸菌)作用于糖、酒精的結果，常產生不良氣味，是食品發酵工藝中所要防止的。

3．影響食品發酵工藝的主要因素 ①菌種：針對釀酒、乳品發酵、面團發酵、腐乳發酵、蔬菜酯制等都須使用各自適宜菌種。②溫度：各菌種有其適宜生長溫度，調節溫度可有助于目的優勢菌的盡快生長，抑制無關或有害細菌的生長。③酸度：包括食品原有和發酵形成的酸性物質，均有抑菌防腐作用。PH在4．5以下作用明顯，pH2．3—2．5可殺死絕大部分腐敗菌。但生膜菌一類微生物可在有氧條件下分解酸類，降低酸度，而為腐敗菌生長創造條件，以致食品變質。④酒精度：酒精也有抑菌殺菌作用。一般果酒發酵，酒精達12％一15％即可抑制酵母生長，酒精再不增加，所以發酵酒中酒精只能達9％一13％(V／V)，因而須靠巴氏殺菌才能保藏。若加入酒精達20％，即無須進行巴氏殺菌。⑤氧的供給：一般霉菌需氧，酵母兼性厭氧，細菌各不相同，醋酸菌需氧，乳酸菌兼性厭氧，因而發酵工藝可根據所用菌種，給以需氧或厭氧條件，并藉此引導發酵方向。⑥食鹽：微生物耐鹽性各有不同。酸發酵蔬菜和灌制品的乳酸菌可耐10％一18％食鹽濃度，一般腐敗菌在2．5％食鹽濃度以上即不能生長，所以常用2％一2．5％，有的用5％一6％，甚至更高濃度食鹽，在發酵初期抑制腐敗菌，發酵后期則靠已形成的酸度防腐。

五、輻照工藝

1。食品輻照及其應用 食品輻照是40年代以后發展起來的新工藝，主要用于食品殺菌防腐、防治倉蟲、抑制生芽，也有用于食品改性促熟的。理論上凡波長在200nm以下的電磁波均可用于輻照，但從對食品的穿透力和費用等實用方面考慮，主要用Co60和Cs137產生的γ射線以及電子加速器產生的10兆電子伏(Mev)以下的電子束。食品輻照優于其他保藏工藝之處在于：輻照食品溫度基本不上升，可保留較多營養素而有冷滅菌之稱；食品可在嚴密包裝后輻照，對竹木紙、人造纖維、塑料薄膜、玻璃、金屬等包裝材料無不適用，因而既可成批連續輻照，操作方便，又無后污染之虞；常用的Co60是原子反應堆副產品，利用其不斷蛻變放出的Y射線輻照，所以一次性投資后，經常費用較少，也無額外能源消耗。輻照所用劑量以被輻照物吸收能量計。1980年以后國際上統一規定，每kg輻照物吸收輻照能1J(焦耳)稱為1Gy(戈瑞)。1Gy的1000倍和100萬倍，分別稱為kGy(千戈瑞)和MGy(兆戈瑞)。在此以前輻照(吸收)劑量曾以rad(拉德)表示，lGy＝100rad。食品輻照殺菌因目的與劑量不同，國際原子能機構(IAEA)統一規定為三種：劑量在5kGy以下稱輻照防腐，以殺死部分腐敗菌，延長保存期限為目的；劑量在5一10Gy稱為輻照消毒，以消除無芽胞致病菌為目的；劑量達10一50kGy，稱輻照滅菌，目的是用此較高劑量殺滅物料中一切微生物。

2．食品輻照工藝設備簡介 由于輻照所用γ—射線與電子束穿透力很強，所以須將Co60或Cs137裝在能完全遮斷輻照射線的鉛函中，下到井里，用機械卷揚裝置升降。用時將輻照源提升到地面，將包裝好的食品預先擺在輻照源所在地面周圍，進行機械回轉，翻倒，以保證均勻輻照。達到預定劑量后，將輻照源送到井下，蓋好鉛函，備下次使用。輻照后的食品即可運走。為保證環境周圍人員安全，輻照場所周圍要建造厚達1m以上的鋼筋水泥圍墻，隔斷射線。操作人員要在安全地點遙控操作。大量食品輻照，運入運出是限制輻照工藝應用的重要因素。輻照單位要取得衛生許可證，確保輻照效能和安全，輻照工藝要有準確記錄。按照1980年國際原子能機構的結論，輻照劑量不超過10kGy是安全的。

3．輻照與食品質量 經過迄今40余年的研究，認為輻照對食品發生兩階段變化。首先使物質形成離子、激發態分子或分子碎片，稱為初級輻照；其次使初級輻照產物相互作用，生成新的化合物，稱為次級輻照。例如經輻照之后，氧可形成臭氧，氮可形成氮氧化物，水可形成水合電子以及氫氧基和氫基等自由基，使食物中有機物發生一系列復雜產物及氫和過氧化氫等。但迄今為止，關于輻照對食品的營養與食品衛生方面的結論性意見可歸納為①營養素的損失與其他保藏方法類似；②輻照食品在常規劑量下不產生感生射線；③未發現輻照食品產生任何毒性物質，10kGy以下劑量輻照的食品，經動物試驗與人體試食觀察結果都是安全的；④10kGy以上劑量輻照，食品可產生感官性質變化，出現所謂輻照臭，例如肉變磚紅色，有不快氣味，10kGy輻照異味明顯，15kGy輻照者人類便不能食用。但如冷凍(-35一-40℃)或加抗壞血酸，可因緩解了自由基的作用，而有明顯改善。

4。殺菌劑量及輻照保藏 輻照殺菌所需劑量因細菌種類和環境條件而不同，一般以殺滅原菌量90％的D值(見前)表示，常用3—4D、5—6D不等，最高劑量用12D。食品中幾種常見微生物D值如表9—2。

一般生物體結構越復雜各種生物的致死劑量越小，即生物越高級對輻照越敏感。例如輻照致死劑量(kGy)：人與高等動物0．005-0．01，昆蟲0．01—1．0，無芽胞細菌0．5—10，有芽胞細菌10—50，病毒10—200。此外，對馬鈴薯抑芽國外多用0．15kGy，洋蔥抑芽0．05-0．15kGy，谷物防蟲0．2-0．75kGy，水果防霉2—3kGy，包裝雞肉0℃時0．5—1kGy可保存21天，包裝豬牛羊肉6-8kGy。我國食品衛生標準規定8種食品可以輻照保藏，其允許劑量分別為(kGy)：大蒜0.l、花生仁0．4、鮮貯蘑菇1．0、馬鈴薯0．2、大米0．45、洋蔥0．15、蘋果10Mev和香腸10Mev均在國際公認的(1980年11月WHO／IAEA／FAO聯合結論)毒理、殺菌和營養素保存上安全適宜劑量以下。

表9—2 殺滅幾種食品常見微生物的D值

微生物 基質 D值(kGy)

A型肉毒梭菌 食品 4．0

B型肉毒梭菌 緩沖液 3．3

產芽胞桿菌 緩沖液 3．1

韋氏桿菌 肉 2．1—2．4

E型肉毒梭菌 肉汁 2．0

枯草桿菌 緩沖液 2．0-2．5

鼠傷寒沙門氏菌 冰蛋(緩沖液有氧) 0．7(0．2)

米曲霉 緩沖液 0．43

大腸桿菌 肉汁 0．2

假單胞菌屬 緩沖液(有氧) 0．04

六、其它工藝

1．鹽漬 當食品食鹽濃度為10％時，aw為0．92，已有明顯抑菌保藏效果，但許多細菌還不能死亡，有時要求食鹽濃度高達20％。所用食鹽中有害物質均應符合衛生標準，鹽漬初期食品食鹽未達有效濃度前要嚴防食品腐敗與污染。

2．熏制 有冷熏(10—30℃)、溫熏(30-50℃)、熱熏(50—80℃)、焙熏(90—120℃)和液熏(用木材干溜液噴或浸漬食品)等方式。熏煙或熏液中雖有少許防腐物，但主要還是靠食鹽、脫水及腸衣防污染等防腐保藏。效果有限，且有致癌物污染的疑慮。

3．糖漬 含糖量須達60％一65％以上才有一定防腐作用。由于不能抑制耐滲微生物，而且糖漬食品易吸水變質，故保藏效果有限。

4．氣體保藏 簡稱CA保藏，即增加環境氣體中CO2、N2、降低O2比例的防腐保藏工藝。例如對蘋果與梨可將環境中Oz與CO z比例調成3％比3％和5％比4％；或將蔬菜、水果、茶葉、奶粉等食品充氮或C0z密封包裝，也有并用活性氧化鐵作為脫氧劑放入包裝者，可有效防霉、防脂肪酸敗、保色、防腐，效果較好。