1.2 食品腐敗變質的化學過程
食品腐敗變質的過程實質上是食品中蛋白質、碳水化合物、脂肪等被汙染微生物的分解代謝作用或自身組織酶進行的某些生化過程。例如新鮮的肉、魚類的後熟，糧食、水果的呼吸等可以引起食品成分的分解、食品組織潰破和細胞膜碎裂，為微生物的廣泛侵入與作用提供條件，結果導致食品的腐敗變質。由於食品成分的分解過程和形成的產物十分複雜，因此建立食品腐敗變質的定量檢測尚有一定的難度。
⑴ 食品中蛋白質的分解
肉、魚、禽蛋和豆製品等富含蛋白質的食品，主要是以蛋白質分解為其腐敗變質特征。由微生物引起蛋白質食品發生的變質，通常稱為腐敗（spoilage）。
蛋白質在動、植物組織酶以及微生物分泌的蛋白酶（protease）和肽鏈內切酶（endopetidase）等的作用下，首先水解成多肽，進而裂解形成氨基酸。氨基酸通過脫羧基、脫氨基、脫硫等作用進一步分解成相應的氨、胺類、有機酸類和各種碳氫化合物，食品即表現出腐敗特征。
蛋白質分解後所產生的胺類是堿性含氮化合物質，如胺、伯胺、仲胺及叔胺等具有揮發性和特異的臭味。各種不同的氨基酸分解產生的腐敗胺類和其它物質各不相同，甘氨酸產生甲胺，鳥氨酸產生腐胺，精氨酸產生色胺進而又分解成吲哚，含硫氨基酸分解產生硫化氫和氨、乙硫醇等。這些物質都是蛋白質腐敗產生的主要臭味物質。
氨基酸的分解 氨基酸通過脫氨基、脫羧基被分解。
① 脫氨反應
在氨基酸脫氨反應中，通過氧化脫氨生成羧酸和a－酮酸，直接脫氨則生成不飽和脂肪酸，若還原脫氨則生成有機酸。例如：
RCH2CHNH2COOH（氨基酸） + O2 → RCH2COCOOH （a－酮酸）+ NH3
RCH2CHNH2COOH（氨基酸） + O2 → RCOOH （羧酸）+ NH3 + CO2
RCH2CHNH2COOH（氨基酸） → RCH=CHCOOH （不飽和脂肪酸）+ NH3
RCH2CHNH2COOH（氨基酸） + H2 → RCH2CH2COOH （有機酸）+ NH3
② 脫羧反應
氨基酸脫羧基生成胺類；有些微生物能脫氨、脫羧同時進行，通過加水分解、氧化和還原等方式生成乙醇、脂肪酸、碳氫化合物和氨、二氧化碳等。例如：
CH2NH2COOH (甘氨酸) → CH3NH2 （甲胺）+ CO2
CH2NH2(CH2)2 CHNH2COOH (鳥氨酸) → CH2NH2(CH2)2 CH2NH2 （腐胺）+ CO2
CH2NH2(CH2)3 CHNH2COOH (精氨酸) → CH2NH2(CH2)3 CH2NH2 （屍胺）+ CO2
組氨酸 → 組胺 + CO2
(CH3)2CHCHNH2COOH （纈氨酸） + H2O → (CH3)2CH CH2OH（異丁醇）+ NH3 + CO2
CH3CHNH2COOH （丙氨酸） + O2 → CH3COOH （乙酸）+ NH3 + CO2
CH2NH2COOH （甘氨酸）+ H2 → CH4 （甲烷）+ NH3 + CO2
③ 胺的分解
腐敗中生成的胺類通過細菌的胺氧化酶被分解，最後生成氨、二氧化碳和水。
RCH2NH2 （胺 ）+ O2 + H2O → RCHO + H2O2 + NH3
過氧化氫通過過氧化氫酶被分解，同時，醛也經過酸再分解為二氧化碳和水。
硫醇的生成
硫醇是通過含硫化合物的分解而生成的。例如甲硫氨酸被甲硫氨酸脫硫醇脫氨基酶，進行如下的分解作用。
CH3SCH2CHNH2COOH（甲硫氨酸）+ H2O → CH3SH（甲硫醇）+ NH3 + CH3CH2COCOOH（a-酮酸）
④ 甲胺的生成
魚、貝、肉類的正常成分三甲胺氧化物可被細菌的三甲胺氧化還原酶還原生成三甲胺。此過程需要有可使細菌進行氧化代謝的物質（有機酸、糖、氨基酸等）作為供氫體。
(CH3)3NO + NADH → (CH3)3N + NAD
食品中脂肪的分解
雖然脂肪發生變質主要是由於化學作用所引起，但是許多研究表明，它與微生物也有著密切的關係。脂肪發生變質的特征是產生酸和刺激的“哈喇”氣味。人們一般把脂肪發生的變質稱為酸敗（rancidity）。
食品中油脂酸敗的化學反應，主要是油脂自身氧化過程，其次是加水水解。油脂的自身氧化是一種自由基的氧化反應；而水解則是在微生物或動物組織中的解脂酶作用下，使食物中的中性脂肪分解成甘油和脂肪酸等。但油脂酸敗的化學反應目前仍在研究中，過程較複雜，有些問題尚待澄清。
⑵ 油脂的自身氧化
油脂的自身氧化是一種自由基（遊離基）氧化反應，其過程主要包括：脂肪酸（RCOOH）在熱、光線或銅、鐵等因素作用下，被活化生成不穩定的自由基R· 、H· ，這些自由基與O2生成過氧化物自由基；接著自由基循環往複不斷地傳遞生成新的自由基，在這一係列的氧化過程中，生成了氫過氧化物、羰基化合物（如醛類、酮類、低分子脂酸、醇類、酯類等）、羥酸以及脂肪酸聚合物、縮合物（如二聚體、三聚體等）。
脂肪水解
脂肪酸敗也包括脂肪的加水分解作用，產生遊離脂肪酸、甘油及其不完全分解的產物。如甘油一酯、甘油二酯。
脂肪酸可進而斷鏈而形成具有不愉快味道的酮類或酮酸；不飽和脂肪酸的不飽和鍵可形成過氧化物；脂肪酸也可再氧化分解成具有特臭的醛類和醛酸，即所渭的“哈喇”氣味。這就是食用油脂和含脂肪豐富的食品發生酸敗後感官性狀改變的原因。
脂肪自身氧化以及加水分解所產生的複雜分解產物，使食用油脂或食品中脂肪帶有若幹明顯特征：首先是過氧化值上升，這是脂肪酸敗最早期的指標；其次是酸度上升，羰基（醛酮）反應陽性。脂肪酸敗過程中，由於脂肪酸的分解其固有的碘價（值）、凝固點（熔點）、比重、折光指數、皂化價等也必然發生變化，因而脂肪酸敗所特有的“哈喇”味；肉、魚類食品脂肪的超期氧化變黃；魚類的“油燒”現象等也常常被作為油脂酸敗鑒定中較為實用的指標。
食品中脂肪及食用油脂的酸敗程度，受脂肪的飽和度、紫外線、氧、水分、天然抗氧化劑以及銅、鐵、鎳離子等觸媒的影響。油脂中脂肪酸不飽和度、油料中動植物殘渣等，均有促進油脂酸敗的作用；而油脂的脂肪酸飽和程度、維生素C、E等天然抗氧化物質及芳香化合物含量高時，則可減慢氧化和酸敗。
⑶ 食品中碳水化合物的分解
食品中的碳水化合物包括纖維素、半纖維素、澱粉、糖元以及雙糖和單糖等。含這些成份較多的食品主要是糧食、蔬菜、水果和糖類及其製品。在微生物及動植物組織中的各種酶及其它因素作用下，這些食品組成成分被分解成單糖、醇、醛、酮、羧酸、二氧化碳和水等低級產物。由微生物引起糖類物質發生的變質，習慣上稱為發酵或酵解（fermentation ）。
碳水化合物含量高的食品變質的主要特征為酸度升高、產氣和稍帶有甜味、醇類氣味等。食品種類不同也表現為糖、醇、醛、酮含量升高或產氣（CO2），有時常帶有這些產物特有的氣味。水果中果膠可被一種曲黴和多酶梭菌（Cl.multifermentans）所產生的果膠酶分解，並可使含酶較少的新鮮果蔬軟化。
上一篇：食品的腐敗與變質（2）
下一篇：粗糙鏈孢黴培養基
