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面包蛋糕、糕點焙烤食品防腐技術系統工程三 文|糕餅焙烤 面包蛋糕資深防腐專家杜德春 關鍵詞：四兩撥千斤、盲人摸象、水活度與菌群 焙烤食品防腐技術的八大核心點：
①抑制初始菌量（hurdle factor)、
②低溫抑菌(t)、
③高溫滅菌(F)、
④降低水分活度(Aw)、
⑤調節酸值(pH)、
⑥降低氧化-
⑦還原電勢(Eh)、
⑧添加防腐劑(Pres) 
關于面包蛋糕糕點保質期措施問題：
很多標榜“食品防腐專家或者贗品大師”，大家并不能短期內識別，在金錢驅動利益下，一切都存在“好演員與好導演的可能”。單純靠防腐劑的時代已經結束了，所以糕點防腐技術變得具有意義。在中國：很多大學教授只停留在“教條主義與空洞理論”基礎上；還有的打著如達利園或盼盼工程師的“掛著羊頭賣狗肉的煽情”；有的掛著“某某食品大學學院”名號縱橫江湖...本山大叔說：賣拐賣拐、拐賣拐賣；這本把人家范圍腿都忽悠拐了！你請那個專家去，霉變也不是一天兩天能看得出來的！面包蛋糕糕餅防腐技術，從來也不是片面、贗品專家可以所為的；以下六點方是“華山論壇之魂”
①上醫治未病、中醫治欲病、下醫治已病
②對癥下藥、有的放矢、因勢而為
③宏觀與微觀細節調理、俯瞰系統工程
④食材匹配、配方合理、工藝流程匹配、烘烤油炸匹配、冷卻保證匹配
⑤切記過度迷信：片面主義、教條主義、理論主義-害人害己
⑥食品防腐工程涵蓋：細菌學、焙烤學、環境學、衛生學、營養學、食品學等系統知識
長保糕點的"長保"之門① ：為何同一批面包有的發霉，有的不發霉？為何有的長綠毛 有的長白毛…為何做了無菌化設計，卻還發霉？為何五到九月梅雨季節做了10萬級別凈化蛋糕面包卻還發霉？各種聲音會表現如下：面粉有問題；防腐劑；酵母有問題；糖醇甘油問題；水質問題；乳化劑問題；改良劑問題…工藝問題；流程問題；控制水活度問題；烘烤問題；機械問題；發酵條件問題；冷卻條件環境問題；包裝材質問題；包裝條件問題；臭氧問題；除濕機問題…有個成語叫“盲人摸象"結果是片面主義與主觀主義的代名詞.真正的長保與保質期是“柵欄技術"與"一把鑰匙開一把鎖”.如果達利園與盼盼食品工程師用他們集團投資幾千萬的車間環境來引導那些中小心企業來治病，豈不是南轅北轍的開始！真正的那扇長保期之門~是對癥下藥，而不是千篇一律或一概理論形而上學；君不見計劃經濟**老國營糕點廠面包在沒有任何所謂的七七八八防腐劑等原料佐料的情況下_半年未見面包發霉、防腐劑在食品工程里面根本起不到根本防腐作用；本來一個大道至簡的門 ，卻被現代經濟市場綁架成利益繁榮的神秘之鎖。無論如何 解決問題才是王道！教條主義 經驗主義 不切實際的空洞理論并不能根治疾病；柵欄技術 系統工程 有的放矢 對癥下藥 具體情況具體實施因地制宜方案才是在相對的條件下行之有效。下期②③④分解。
長保糕點的"長保"之門 ② ：糕點產品實現保質期長的因素是~柵欄技術 系統工程 對癥下藥。癌癥患者最好的方案是與癌共存方可生命延長，而現代醫學卻本末倒置地用殺癌八百 自損一千的化療來錯誤地治療。這就猶如很多師傅妄圖通過添加脫氫 山梨酸鉀 丙酸鈣 超霸 雙乙酸鈉 檸檬酸…想要實現長保，其結果是不但面包延長發酵時間、酵母量加大、組織體積反而更糟糕。
如加大山里糖醇 甘油 糖醇 糖 油 鹽檸檬酸等、會嚴重抑制酵母發揮其作用，更會破壞其組織結構體積。如巨資設計的10萬級別無菌環境車間并不能保證你的產品不發霉；簡易設計的環境車間不一定就會產品發霉。原料性質：面粉 酵母 油脂 蛋品 乳品 改良劑 乳化劑 糖醇 水 鹽 防腐劑 其他(中糧面包粉與新糧面包粉其吸水率等組織結構存在巨大不同)； 配方平衡 (625#水泥用在325#位置并不能起到堅固墻體)；工藝流程(臥式和面機與立式和面機作用面團的機理存在巨大不同，如果二者同時在工藝流程中應用要預算出其兼容的參數) ；焙烤程序(源于烤箱的方式：隧道爐 、平爐 、轉爐三種烤爐的傳遞熱方式比重不同 傳導 對流 輻射~其烘烤揮發水分與美拉德結構迥異) ；冷卻環境 (其控制點在于平方2與冷卻產品的立方3與量兼顧冷卻時間而非臭氧或除濕機，即便你設計動態殺菌系統也是枉然)；包裝條件(包裝因素主要是材質類~ppn ppc ppm與產品包裝之前有效控制菌群量)是決定保質期的核心因素。
俗話說“十里不同風 百里不同俗”，同樣是胃病、有淺表性胃炎 胃痙攣 胃炎；患者年齡不同 發病時間不同 程度不同必須是對癥下藥方可醫治；如果全部設計喝嗎丁啉或胃必治不見得根本有效。孫子兵法早就在春秋戰國能因地制宜，現代人為了利益可以衍生出更多可以創造利潤的工具~如酶制劑 內脂 磷脂 乳化膏 水飴 塔塔粉 吉士粉 海藻…加之對保質期無效，卻增加了產品的附加成本。有病亂求醫是中國特色的一個重要標志，這也就給這個浮躁的社會制造了更多通過洗腦與盲人摸象的二把刀人創造了賺錢的巨大漏洞。2016年梅雨季節時候有幾個跨省的無菌化車間環境客戶、產品持續發霉遭受了嚴重退貨損失；有幾個省客戶卻簡易設計車間產品安然無恙~最后大家打來電話咨詢內幕、答案是：方向錯了在快的速度也徒勞
長保糕點的"長保"之門 ③
柵欄技術界定食品范疇防腐技術的路標，柵欄因子理論是德國食品專家Leistner博士在第二屆亞太地區食品科技大會詮釋“屏障效應理論和HACCP系統進行食品設計”的論文，提出一套系統科學控制食品保質期的理論。食品要達到可貯性與衛生安全性，其內部必須存在能夠阻止食品所含腐敗菌和病原菌生長繁殖的因子，這些因子通過臨時和永久性打破微生物的內平衡，從而抑制微生物的致腐與產毒，保持食品品質。他把食品防腐的方法歸結為以下八大因素：
①抑制初始菌量（hurdle factor)、
②低溫抑菌(t)、
③高溫滅菌(F)、
④降低水分活度(Aw)、
⑤調節酸值(pH)、
⑥降低氧化-
⑦還原電勢(Eh)、
⑧添加防腐劑(Pres)
競爭性菌群及輻照等因子的作用稱為柵欄因子。這些因子及其協同作用決定了食品微生物的穩定性，這就是柵欄效應。在實際生產中，運用不同的柵欄因子，科學合理的組合起來發揮其協同作用，從不同的側面抑制引起食品腐敗的微生物，形成對微生物的多靶攻擊，從而改善食品品質，保證食品的衛生安全性。通過調節這些柵欄就可以對癥下藥、因地制宜的來控制有害微生物的存活狀態。柵欄技術可以與HACCP質量管理規程聯系起來使用 以便探究每個產品的最適合關鍵控制點。柵欄理論與技術將成為食品加工與保藏的重要指導依據。
面包蛋糕防腐體系中的消毒與滅菌
烘焙類食品在生產過程中，其原料在加工成型后經烤箱高溫烘焙，基本達到商業無菌要求，但在冷卻包裝時，若車間內空氣中含有諸多微生物，則這些微生物會附著在食品表面、再次污染烘焙食品。
這是影響食品安全性的一個重要因素。如何在加工過程中全面地控制微生物的生長繁殖也就成了食品生產管理工作中的一項長期的、重中之重的核心內容；而滅菌技術、殺菌技術及消毒技術是最大限度地減少微生物含量和降低食品腐敗的必選手段。
令人遺憾的是：大部分的品控人員搞不清“消毒”、“滅菌”兩個名詞之間的差別。嚴格地講，食品安全是一個系統工程，需要以上技術的組合使用、缺一不可，如果食品從業人員搞不清這兩個名詞的意義，可能也無法具體、有效的開展工作。了解食品生產過程中消毒、滅菌的區別有助于我們著實提高食品安全生產技術，有著極其重要的現實意義。
由于食品行業對此沒有準確的解釋，只有引用實驗室所發布的定義，對易腐敗變質的食品而言，我們認為：將食品中的細菌全部殺死的操作過程，包括病原和非病原微生物及細菌芽孢，使之完全無菌稱之為“滅菌”；這里的“無菌”一般是指商業無菌，即食品經過適度滅菌后，不含有致病性微生物，也不含有在通常溫度下能在其中繁殖的非致病性微生物，物料中的微生物狀況符合標準的規定，且在保質期內保證不會超標，不是真正意義上的無菌。
“殺菌”基本概念為殺滅一定量的細菌，而不是殺滅全部細菌，這個過程通常被稱為殺菌。就殺菌而言，殺菌率可以是50％，也可以是80％或者95％。殺菌的作用為，1、殺滅環境中的微生物，防止環境中的細菌二次污染食品而導致菌落超標；2、殺滅易保存食品中的細菌，使剩余的細菌在保質期內不會大量繁殖而引發食品變質。
從上述可知，消毒和滅菌都要求殺滅或去除食品生產過程中的微生物，只是殺滅或去除的目標微生物和程度不同，即消毒處理不一定都能達到滅菌要求，而滅菌一定可達到消毒的目的。兩種工藝的選擇主要根據：1、待處理物品的用途和危險程度區別對待，采用相配套的消毒或滅菌工藝；
2、由于滅菌與消毒處理的直接對象是待處理物品上被污染的微生物，隨微生物種類、性狀和抵抗力的不同，可供選擇的消毒與滅菌方法也可有所不同；
3、在用滅菌與消毒方法殺滅或去除各種微生物的同時，也使被微生物污染的成品或半成品處于相同的消毒滅菌過程中，考慮同步配套使用滅菌與消毒方法，舉個簡單例子說明：
烘焙類食品在生產過程中，其原料在加工成型后經烤箱高溫烘焙，基本達到商業無菌要求，下道工序為冷卻后包裝；如果車間內的空氣衛生質量不佳、空氣中含有諸多微生物，則這些微生物會附著在食品表面、再次污染烘焙食品，導致半成品的衛生質量不合格，從而導致食品的微生物含量超標。為防止烘焙食品在冷卻和內包裝環節遭受微生物的二次污染，可采用“動態空氣消毒機”對車間內的空氣進行消毒，保證食品安全。該消毒技術對車間消毒時，人可同時在車間內工作，對人體沒有任何危害，同時使受控環境保持在“無菌無塵”標準。
目前，滅菌及消毒方法可分為物理法、化學法和生物法三大類。在消毒或滅菌的實施過程中，其效果會受到眾多因素的影響，即消毒或滅菌方法本身需要加以控制自身內在因素及微生物、待處理物體和環境的外在因素。總而言之，只有理解“消毒”及“滅菌”之間既相似又有的二類概念，才能夯實食品安全生產的理論體系。
從AW（水活度）看糕餅食品防腐系統
活度定義為物質中水分含量的活性部分或者說自由水。它影響物質物理、機械、化學、微生物特性,這些包括流淌性、凝聚、內聚力和靜態現象。
食品中的水可分為結合水和自由水兩類，自由水能被微生物所利用, 結合水則不能。食品中水分含量，不能說提出了水分活性( 亦稱水分活度,Water activity) 的概念。水活度是吸濕物質在很小的密閉容器內與周圍空間達到平衡時的相對濕度，用0...1.0aw表示。水活性測量主要用在食品行業，常用來檢測產品的保質期和質量。
G.N. Lewis 從平衡熱力學定律嚴密地推導出物質活度的概念, 而Scott 首先將它應用于食品。水分活度的嚴格定義是: Aw=f/f0
式中: f 為溶劑的逸度( 逸度是溶劑從溶液逃脫的趨勢) ; f0 為純溶劑的逸度。
研究發現, 在低壓( 例如室溫) 下, Aw =P/P0 。此等式只有在溶液是理想溶液和存在熱力學平衡的前提下才能成立。然而, 在食品體系一般不符合上述兩個條件, 故在食品中用一個近似式表示, 即Aw≈P/P0 。另外, 還有Aw =ERH/100 的表示法。
式中: Aw 為水分活度, P 為食品中的水蒸氣分壓力; P0 為在相同情況下的純水的蒸汽壓; ERH 為平衡相對濕度(Equilibrium Relative Humidity), 即食品既不散濕也不吸濕時的大氣相對濕度。Aw 與ERH 并不是一回事, 水分活性是樣品固有的一種特性, 而平衡相對濕度是空氣與樣品中的水蒸氣達到平衡時大氣所具有的一種特性。
Aw 值對食品的營養、色澤、風味、質構以及食品的保藏性都有重要的影響。一般來說, 食品的水分活性越低, 其保藏期就越長, 但也有例外, 例如,如果脂肪中的水活性過低, 則會加快脂肪的酸敗。因此, 食品中水分活性的測定具有重大意義。
水活性是藥品和食品行業重要的參數。它指產品中自由水的量，是酶和微生物生長的基礎數據。 水在產品中，比如食物，被限制在不同的成分中，如蛋白質、鹽、糖。這些化學綁定的水是不影響微生物的。綁定的水分越多，能夠蒸發的水汽就越少，所以產品里含水量多，并不等于它表面的水汽分壓就一定高，平衡相對濕度就一定大，微生物就一定更活躍。水活性對產品穩定性影響很大（抵抗微生物，香味保持），對粉末結塊、化學品穩定，物理特性如紙張尺寸等都有重要影響。
從水分活性定義很容易看出, 在預測食品的安全性和預測有關微生物生長、生化反應率及物理性質穩定性兩方面, 水分活性是極其重要的。通過測定和控制食品的水分活性, 可以做到以下幾點:
①預測哪種微生物是潛在的腐敗和污染源;
②確保食品的化學穩定性;
③使非酶氧化反應和脂肪非酶氧化降到最小;
④ 延長酶的活性和食品中維生素;
⑤ 優化食品的物理性質, 如質構和貨架期
①雖然在食物凍結后不能用水分活度來預測食物的安全性，但在未凍結時，食物的安全性確實與食物的水分活度有著密切的關系。水分活度是確定貯藏期限的一個重要因素。當溫度、酸堿度和其他幾個因素影響產品中的微生物快速生長的時候，水分活度可以說是控制腐敗最重要的因素。總的趨勢是，水分活度越小的食物越穩定，較少出現腐敗變質現象。具體來說水分活度與食物的安全性的關系可從以下各個方面進行闡述：
②從微生物活動與食物水分活度的關系來看：各類微生物生長都需要一定的水分活度，換句話說，只有食物的水分活度大于某一臨界值時，特定的微生物才能生長。一般說來，大多數細菌為0.94~0.99，大多數霉菌為0.80~0.94，大多數耐鹽菌為0.75，耐干燥霉菌和耐高滲透壓酵母為0.60~0.65。當水分活度低于0.60時，絕大多數微生物無法生長。
③從酶促反應與食物水分活度的關系來看：水分活度對酶促反應的影響是兩個方面的綜合，一方面影響酶促反應的底物的可移動性，另一方面影響酶的構象。食品體系中大多數的酶類物質在水分活度小于0.85 時，活性大幅度降低，如淀粉酶、酚氧化酶和多酚氧化酶等。
但也有一些酶例外，如酯酶在水分活度為0.3 甚至0.1 時也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解。
④從水分活度與非酶反應的關系來看：脂質氧化作用：在水分活度較低時食品中的水與氫過氧化物結合而使其不容易產生氧自由基而導致鏈氧化的結束，當水分活度大于0.4 水分活度的增加增大了食物中氧氣的溶解。加速了氧化，而當水分活度大于0.8 反應物被稀釋， 氧化作用降低。Maillard 反應：水分活度大于0.7 時底物被稀釋。水解反應：水分是水解反應的反應物，所以隨著水分活度的增大，水解反應的速度不斷增大。
測定方法：至今仍沒有通過放入食品內部而直接測定水分活性的裝置, 水活度采用間接的方法來測定, 其步驟是將試樣置于一個密閉的容器內, 待達到表觀平衡( 試樣恒重) 后測定容器內的壓力或相對濕度。主要應用的檢測方法和儀器有: 水分活度測定儀( 或被改進的新型水分活度自動檢測儀) 、擴散法、溶劑萃取法、公式模擬法及冰點法。
傳統的擴散法，是中國的國標方法。特點是精確度較高，但方法陳舊，耗時長，且操作復雜。國際上應用最廣的是鏡面冷凝露點儀器法，我國也在向國際標準看齊，近兩年，也即將要出臺的糧食水活度和藥品水活度的儀器測定方法。新的水活度標準，采用現在應用最廣的Aqualab鏡面冷凝露點儀器法，在測量精確度和測量時間上將有很大的提高。精確度達到0.003，測定時間5min。這種儀器方法不但準確度和重復性更高，且操作簡便且耗時短。將更適合于生產線上的過程控制，達到快速精確檢測的目的。
水分活性(Aw) ：
水分活性是肉制品中的水的蒸汽壓與相同溫度下純水的蒸汽壓之比。當環境中的水分活性值較低時，微生物需要消耗更多的能量才能從基質中吸取水分。基質中的水分活性值降低至一定程度，微生物就不能生長。一般地，除嗜鹽性細菌(其生長最低aw值為0.75)、某些球菌(如金黃色葡萄球菌，aw值為0.86)以外，大部分細菌生長的最低aw均大于0.94且最適aw均在0.995以上;酵母菌為中性菌，最低生長aw在0.88-0.94;霉菌生長的最低aw為0.74-0.94,aw在0.64以下任何霉菌都不能生長。
當人類以高糖、濃鹽、重油浸透食品而延長食品時候，也許是最愜意自己的創造；但隨之而來的是三高與糖、濃鹽、重油的威脅與抵御。我們知道面包的含鹽量超過1%、糖量超過20%、油脂超過20%，其發酵力非常緩慢、酵母菌延伸、繁殖變得非常困難，以下六個表顯示了食物與微生物與水分活性存在的關系：食品中主要微生物類群生長的最低Aw值范圍、食品的水分活度、水分較高的食品（水分活度高于0.85）、中等水分食品（水分活度在0.60~0.85之間）、微生物生長必需的最低水分活度、食品中水分活度與微生物生長。
看到這些以后，大家或者非常興奮，如果把糕點、面包蛋糕、綠豆餅、焙烤烘焙食品的Aw控制在0.7以下、產品不就不發霉了嗎？！想法非常好！問題是：當你一周內檢驗Aw、也許可以，但是你能保證兩周后、或者一個月后蛋糕面包會保濕濕潤、柔軟富有彈性嗎？產品發干掉渣、氧化、褪色、風味變異、水分逃逸...
糕點烘焙產品說它是系統工程，這里除了防腐長保質期是食品防腐系統工程，更主要的是蛋糕、面包、綠豆餅等糕點產品：不發霉、難道不發干嗎？這就需要乳化技術；不發霉、難道不氧化嗎？這就需要協同抗氧化技術？若桃酥、餅干產品，是不發霉，但是他會發干、變硬、掉渣、哈喇味、褪色...所以、我們的防腐技術更多延伸包涵：乳化技術、抗氧化技術、保濕保險技術等的協作系統食品工程。
我們要做的就是知道：
①原料水分：
濕性原料-水100%，蛋75%，奶85%，山梨糖醇25%，35%甘油，其它液體糖醇10-30%（果葡糖漿、麥芽糖漿、飴糖、轉化糖漿等），55%酒（啤酒、紅酒、白酒），10-15%餡料，12%面粉，含水黃油5-10%等。
②配方含水：
蛋糕、面包、饃片、麻花、月餅-配方含水量百分比%。
③冷卻水分：
烘烤、油炸、蒸制后冷卻揮發逃逸水分（逃逸水分8-13%）
④乳化技術：
下面文章部分。使用何種乳化劑協作，最終可以既讓產品一個季度柔軟（保濕、鎖住成品后水分、使其長期達到0.75Aw閾值范圍）：HIB＋糖醇＋保濕甘油。糖醇與甘油必須控制在合理投料標準，否則會抑制酵母菌、乳酸菌等發酵；更主要的是糖醇超量會導致配方不平衡，人體會食之腹瀉、甘油純度不夠會發苦發澀等諸多因素。
在baking糕點中、往往會導入要么防腐技術，要么抗氧化技術；實際上防腐與抗氧化要結合協作食品系統工程，才可有效；單獨防腐或者氧化都是孤立片面的手段。
食品防腐：通過食品防霉手段；來抑制、殺死食品中微生物的繁殖；防止食品霉變。 食品抗氧化：阻止或延緩食品氧化變質、提高食品穩定性和延長貯存期的食品添加劑或者氧化手段。
baking糕點、糕餅食品防腐與抗氧化體系：
①食材原料 ②配方設計 ③工藝流程 ④焙烤方式 ⑤冷卻包裝 ⑥5＋系統防腐工程細節控制點
關于baking防腐技術:它的輪廓構架 ①抑制初始菌量（hurdle factor)、 ②低溫抑菌(t)、 ③高溫滅菌(F)、 ④降低水分活度(Aw)、 ⑤調節酸值(pH)、 ⑥降低氧化- ⑦還原電勢(Eh)、 ⑧添加防腐劑(Pres)
抗氧化工程： 一：合成抗氧化 最常用的食品抗氧化劑是酚類物質。抗氧化劑中的BHA（丁基羥基茴香醚）、BHT（二丁基羥基甲苯）、PG（沒食子酸丙酯）、TBHQ（特丁基對苯二酚）和生育酚五種是國際上廣泛使用的抗氧化劑，它們可以單獨使用或與檸檬酸，抗壞血酸等酸性增效劑復合使用，可滿足大部分食品制品的需要。抗氧化劑一般都是直接添加到脂肪和油中，也可以使用噴霧的方法來添加抗氧化劑，比如把抗氧化劑溶解后噴在食品上。TBHQ（特丁基對苯二酚）和BHT（二丁基羥基甲苯）屬于人工合成抗氧化劑，在國家規定的使用范圍和劑量內使用時安全可靠的。 二：天然抗氧化 茶多酚、vc、ve、甲殼素和殼聚糖衍生物、海藻多糖、輔酶Q10、蘋果多酚、檸檬酸、抗壞血酸棕櫚酸酯、抗壞血酸鈣、硫代二丙酸月桂酯、乙氧喹、卵磷脂、偏亞硫酸酯、抗壞血酸硬脂酸酯、氯化亞錫、沒食子酸戊酯等作為抗氧化劑。 防腐劑只是防腐系統中的一個超控點： 天然防腐劑： 乳酸鏈球菌素、納他霉素、山梨酸酯、聚賴氨酸、殼聚糖、魚精蛋白、溶菌酶、發酵法丙酸、曲酸、單辛酸甘油酯、大蒜素、檸檬酸、丙三醇＋山梨糖醇、油脂＋糖、維生素c＋維生素e＋果酸＋檸檬酸、食品級酒精＋納他霉素、昆蟲抗菌肽、對羥基苯甲酸酯衍生物。
中國焙烤食品工匠杜德春-繼日本德國后、真正崛起的中國本土實力派糕餅資深工匠。
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