在食品加工和保藏過程中，對於化學性敗壞，一般只能在加工過程中通過技術控制將其限制到最小程度，但不容易根除；對於物理性敗壞，只要加工操作規範，貯存環境適宜，一般對食品的保藏也構不成威脅。真正影響食品保藏的，是微生物的活動。創造條件保持水果正常的生命活動，增強抵抗性，同時抑制微生物的活動謂生機原理。如以套用低溫的冷凍貯藏屬於這一原理來保持水果的正常生命活動。
基本介紹
- 中文名：生機原理
- 外文名：Principle of life
- 目的：創造條件保持水果正常的生命活動
- 原理：抑制微生物的活動
- 對象：食品
- 舉例：低溫的冷凍貯藏
簡介,無生機原理,熱殺菌法,冷殺菌法,化學殺菌法,假死原理,不完全生機原理,完全生機原理,
簡介
在食品加工和保藏過程中，對於化學性敗壞，一般只能在加工過程中通過技術控制將其限制到最小程度，但不容易根除；對於物理性敗壞，只要加工操作規範，貯存環境適宜，一般對食品的保藏也構不成威脅。真正影響食品保藏的，是微生物的活動。因此，食品的保藏原理，主要是針對生物敗壞提出來的，其保藏方法，又主要是針對殺滅或抑制微生物的活動。食品的保藏原理，概括起來有四種，即無生機原理、假死原理、不完全生機原理和完全生機原理。
無生機原理
無生機原理使食品所處的體系處於無生機狀態，即商業無菌狀態。
商業無菌是指殺滅食品中的病原菌、產毒菌以及導致食品敗壞的腐敗菌，從而保證食品正常的貨架壽命。商業無菌處理後，如熱處理，仍可能存在少量的耐熱芽胞，但經熱處理後，這類細菌在貯存過程中不能正常繁殖。
為了創造和保持果蔬加工品的無生機環境，通常要採用密封和殺菌的手段。運用此原理保藏的食品主要有罐頭和果蔬汁。
熱殺菌法
原理：微生物細胞原生質由於熱作用而發生凝固，酶活性遭到破壞，微生物被殺死。一般來說，溫度越高，時間越長，殺菌效果越好，但這就常導致食品色、香、味、組織結構及營養價值降低。因此，進行加熱殺菌時，必須充分注意保持食品的營養成分，儘量減少熱處理對食品質量的不良影響。
酵母菌對熱敏感，最適生長溫度25～30℃，在60～66℃條件下幾分鐘即被殺死。因此，加熱殺菌後的食品中，一般不存在酵母菌。只有少數真菌較耐熱．應注意對其殺滅的效果。如純黃絲衣霉等，若未能將其殺滅，常引起果汁、罐頭變質。但其孢子的耐熱性遠比細菌弱。
就食品殺菌而言，真正的殺滅對象是細菌。如果制定的殺菌規程能殺滅細菌，則酵母菌及其他真菌可一同被殺滅。根據細菌的耐熱性，可將其分為四種類型：嗜熱菌，嗜溫菌，低溫菌和嗜冷菌。
熱滅菌法可分為：煮沸滅菌法、巴氏消毒法、高壓蒸汽滅菌法、流通蒸汽滅菌法、和間歇蒸汽滅菌法。
冷殺菌法
冷殺菌（物理殺菌）是當代一類嶄新的技術，物理殺菌條件易於控制，外界環境影響較小，由於殺菌過程中食品的溫度並不升高或升高很低，即有利於保持食品功能成分的生理活性，又有利於保持色、香、味及營養成分，所以包裝與食品機械的設計與製造上採用冷殺菌技術是非常必要的。
冷殺菌法主要可分為：超高壓脈衝電場殺菌，強磁場脈衝殺菌，脈衝強光殺菌，臭氧殺菌，放射線殺菌，微波殺菌，超聲殺菌等。
化學殺菌法
所謂化學殺菌法，就是使用殺菌劑的方法，在此將含有靜菌作用的材料稱為殺菌劑。從歷史上看，殺菌劑的開發研究出於兩個目的：一個是為了防止物件腐爛的防腐劑，另一個是用於醫療目的的醫藥用品。
常用的主要殺菌體系有以下幾種。
①酒精系：乙醇、異丙烯。
②酮、醛系：甲醛、戊二醛。
③酚系：甲酚、洗必泰。
④氯化物系：次亞氯酸鈉、漂白粉。
⑤碘系化合物系：複方碘甘油液、聚乙烯吡咯酮碘。
⑥四級氨鹽：氯化亞苄基毒芹。
⑦過氧化物：過氧化氫、過錳酸鈉。
⑧重金屬化合物：硝酸銀、紅汞。
⑨抗生物質：盤尼西寧、鏈黴素、先鋒黴素等。
所謂利用殺菌劑殺菌是使菌體內的各種物質(蛋白質、脂質、核酸等)變性，或者與這些物質結合使之失去正常的功能。乙醇、醚等有機溶劑很多有殺菌作用，其殺菌作用是這些溶劑使細胞內外的脂質溶解而不能產生正常的功能。就酸、鹼而言，也是由於其使細胞加水分解而顯現出殺菌效果。
假死原理
假死原理採取一定的措施使微生物處於抑制狀態，同時使酶失活，措施一旦解除，微生物又能恢復活動。利用此原理保藏的食品主要有果蔬糖製品、果蔬乾製品、蔬菜醃製品、速凍食品。為了達到抑制微生物活動的目的，通常可以採取降低pH、降低水分活度、提高滲透壓、改變氣體環境、降低溫度等措施。
採取一定的措施使微生物處於抑制狀態，同時使酶失活，措施一旦解除，微生物又能恢復活動。利用此原理保存的食品主要有糖製品、乾製品、醃製品、速凍食品。
利用假死原理保存食品的方法主要有降低pH值、降低水分活度、提高滲透壓、降低溫度、改變氣體環境等。
(一)降低pH值
通常腐敗細菌的耐受最低酸鹼度大都在pH值4.5以上，因此，pH值4.5以下時，能抑制絕大多數微生物的生長繁殖。如酸泡菜含酸量0.4%～0.8%，糖醋菜含酸量1%～2%，均產生了明顯的抑菌作用。
(二)降低水分活度
微生物的活動與水分含量有關，如酵母菌生存含水量為30%以上，真菌要求含水量12%以上，但有的在2%含水量下仍能生存，因此，單純用含水量並不能確定微生物的生存條件，應以水分活度來確定微生物生存的水分條件。
一般只要水分活度低於0.65即可達到保存食品的目的，當然也有例外，如乾霉在水分活度0.6時仍能生存。降低水分活度的方法主要有：①脫水，如脫水菜、冷凍。②通過化學處理或物理處理，使食品中原來隱蔽的親水基團裸露出來，以增加對水分子的約束。③添加親水性物質。這類物質有鹽(氯化鈉、乳酸鈉)、糖(果糖、葡萄糖)和多元醇(甘油、丙二醇、山梨醇等)。
(三)提高滲透壓
提高食品的滲透壓，使附著的微生物無法從食品中吸取水分，因而不能生長繁殖，甚至在滲透壓高時，還能使微生物內部的水分反滲透出來，造成微生物發生生理乾燥，使其處於假死狀態或休眠狀態，從而使食品得以長期保存。
在生產上套用高滲原理保存的食品主要有糖製品、醃製品。如1%食鹽可以產生618.083千帕(6.1個大氣壓)的滲透壓、1%蔗糖可以產生70.928千帕(0.7個大氣壓)的滲透壓、1%葡萄糖可以產生131.723千帕(1.3個大氣壓)的滲透壓，而微生物的耐壓能力一般僅為354.638～1692.128乾帕(3.5～16.7個大氣壓)的滲透壓，故10%的食鹽或65%的食糖對於絕大多數食品具有較強的保存能力。
(四)降低溫度
低溫條件下，有的微生物被凍死，有的微生物因溫度過低而無法活動，處於假死狀態。運用此法保存食品需具備兩個基本條件。一個是溫度需足夠低，商業上一般在-18℃以下；另一個是溫度需要恆定。
(五)改變氣體環境
採用改變氣體條件的方法是降低氧分壓，一方面可以限制需氧微生物的生長，另一方面可以減少營養成分的氧化損失，如密封(如泡菜醃製時水封口)、脫氣(罐頭、飲料)、真空包裝等。
採用低強度的殺菌處理(加工處理)減菌，如蔬菜、肉類和水產品每克原料含菌105～106個，經減菌處理，使之降至10～102個，然後改變氣體條件，抽出氧氣，充入氮氣，置換率達到99%，食品保存效果較好，貨架期可達到6～12個月。
不完全生機原理
利用某些有益微生物的活動，或利用這些微生物產生和積累的代謝產物，抑制其他有害微生物的活動，如利用乳酸菌進行乳酸發酵、酵母菌進行酒精發酵、醋酸菌進行醋酸發酵等抑制其他微生物生長，在食品生產中套用較為廣泛。利用此方法保存食品，有益微生物的代謝積累需達到一定程度方能發揮抑菌作用，如乳酸需0.7%以上，醋酸1%～2%，酒精10%以上。
完全生機原理
完全生機原理通過維持果蔬正常的、緩慢的生命活動而達到保藏食品的目的。完全生機原理是保藏鮮活農副產品和加工原料的主要依據。因此，需要創造一個適宜的環境條件，使果蔬原料采後呼吸變慢，衰老進程減緩，儘可能地將其物質損耗水平降至最低。果品蔬菜的冷藏保鮮也是利用了此原理。
根據果蔬加工品敗壞的原因和保藏的原理，即可採取相應的工藝措施，以達到食品長期保藏的目的。各種食品保藏的方法都是創造一種有害微生物不能生長發育的條件，而食品加工的重點也是在尋求食品最佳的保藏方法中逐步完善。
生物只有在維持其旺盛的生命活動時才具有最強的抗逆性。但不可能通過維持產品旺盛的生命活動來實現食品的保存，只能維持其最低生命活動。因此。完全生機原理只是相對於前面三種保存方法而言。新鮮果品是具有生命活動的機體，採收後仍進行著生命活動，最容易覺察到的即呼吸作用。創造一個適宜的環境條件，使果品採收後呼吸變慢，減緩衰老進程，儘可能地將其物質損耗水平降至最低。但從理論上講，由於保存的是活的生命體，故稱其為完全生機原理。
