【正文】 食 品 工 藝 學(xué) Food Processing 陶 謙 食品學(xué)院 D329室 85329082 13912470609 夏文水、陳潔、姜啟興 第三章 食品的熱處理和殺菌 ? 概述 * ? 熱殺菌理論 * ? 熱處理與產(chǎn)品質(zhì)量 * ? 熱殺菌應(yīng)用 * 第一節(jié) 概述 ? 熱處理的作用 * ? 關(guān)于罐藏食品 * ? 罐藏食品發(fā)展史 * 一、熱處理的作用 ? 保藏?zé)崽幚?——在熱處理過(guò)程中降低無(wú)益生物物質(zhì)如微生物和酶的活性 ? 轉(zhuǎn)化熱處理 ——在熱處理過(guò)程中發(fā)生一些物理特性的變化（如面團(tuán) → 面包） ? 本章討論保藏?zé)崽幚? 二、關(guān)于罐藏食品 ? 罐藏食品能最完整地體現(xiàn)熱殺菌技術(shù) ? 罐藏食品營(yíng)養(yǎng)、安全、耐儲(chǔ)、方便 ? 罐藏食品列舉 ? 食品置于罐、瓶、盒、袋等容器中，密封后加熱殺菌，能在自然溫度下長(zhǎng)期存放 – 熱處理殺滅容器內(nèi)的微生物 – 密封的容器防止外界微生物的入侵 ? 空罐；實(shí)罐 三、罐藏食品發(fā)展史 ? 罐藏技術(shù)并非自然啟發(fā)，乃是前人不斷探索之結(jié)果 ? 阿培爾的發(fā)明（ Nicolas Appert） – Appertis(z)ation，罐頭殺菌，高溫殺菌 ? 黑暗中的進(jìn)展 – 容器方面（焊封，卷封，電阻焊） – 殺菌方面（沸水，鹽水，高壓鍋） ? 巴斯德的證明（ Louis Pasteur） – Pasteuris(z)ation，巴氏殺菌，常壓殺菌 ? 理性的進(jìn)步 – 開發(fā)西部 – 麻省理工學(xué)院 ? 新中國(guó)罐頭工業(yè) – 抗美援朝 – 出口換匯 – 幫助農(nóng)業(yè)高效發(fā)展 第二節(jié) 熱殺菌理論 ? 微生物的耐熱性 * ? 食品的傳熱 * ? 殺菌強(qiáng)度計(jì)算及評(píng)價(jià) * 一、微生物的耐熱性 ? 影響微生物耐熱性的因素 * ? 對(duì)熱殺菌食品的 pH值分類 * ? 表示微生物耐熱性的參數(shù) * 影響微生物耐熱性的因素 ? 污染微生物 * ? 熱處理溫度 * ? 罐內(nèi)食品成分 * （ 1）污染微生物 ? 種類 * ? 污染量 * ? 菌種不同耐熱程度不同：酵母和霉菌較不耐熱，細(xì)菌較耐熱。 ? 同一菌種所處生長(zhǎng)狀態(tài)不同，耐熱性也不同；處于生長(zhǎng)繁殖狀態(tài)的耐熱菌比處于休眠期的芽孢的耐熱性弱得多。 ? 低酸性食品以耐熱菌的芽孢為殺菌對(duì)象。 細(xì)菌芽孢的耐熱性（ 106芽孢 / 5 m l ，肉羹培養(yǎng)基中）致死時(shí)間 （ m i n ）細(xì)菌種類1 0 0 ℃ 1 2 5 ℃枯草桿菌 1 2 0 30馬鈴薯?xiàng)U菌 1 1 0 25肉毒桿菌 A 3 0 0 12肉毒桿菌 B 1 5 0 12 ? 同一菌種單個(gè)細(xì)胞的耐熱性基本一致，但微生物菌群的耐熱性與一定容積中存在的微生物數(shù)量有關(guān)，數(shù)量越大，全部殺死所需時(shí)間越長(zhǎng)，微生物菌群所表現(xiàn)的耐熱性越強(qiáng)（ 次頁(yè)表 ）。 ? 因此，食品工廠的衛(wèi)生狀況直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，并且也是該廠產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的標(biāo)準(zhǔn)之一。 原始菌數(shù)和玉米罐頭殺菌效果的關(guān)系發(fā)生平蓋酸敗的百分率1 2 1 ℃時(shí)的殺菌時(shí)間（ m i n ）無(wú)糖 60 芽孢/ 1 0 g 糖2 5 0 0 芽孢/ 1 0 g 糖7080900000009 5 . 87 5 . 05 4 . 2（ 2）熱處理溫度 ? 超過(guò)微生物正常生長(zhǎng)溫度范圍的高溫環(huán)境，可以導(dǎo)致微生物的死亡。 ? 提高溫度可以減少致死時(shí)間。 以枯草桿菌為對(duì)象的殺菌溫度與致死時(shí)間溫度 / ℃ 10 0 10 5 1 10 1 15 12 0 12 5致死時(shí)間 / m in 12 4 1 10 80 70 40 30（ 3）罐內(nèi)食品成分的影響 ? pH* ? 脂肪 * ? 糖 * ? 蛋白質(zhì) * ? 鹽 * ? 植物殺菌素 * a. pH值 ? 微生物在中性時(shí)的耐熱性最強(qiáng)， pH偏離中性的程度越大，微生物耐熱性越低，在相同條件下的死亡率越大。 ? 如一種好氣菌芽孢在 的培養(yǎng)基中，在 121℃ 經(jīng) 2 min就可致死，而在 ，同樣溫度則需要 9 min才能致死。 b. 脂肪 ? 脂肪能增強(qiáng)微生物的耐熱性。 ? 原因：脂肪與微生物細(xì)胞的蛋白質(zhì)膠體接觸，形成的凝結(jié)薄膜層妨礙了水分的滲入，使蛋白質(zhì)凝固困難；脂肪是熱的不良導(dǎo)體，阻礙了熱的傳入。 ? 如大腸桿菌和沙門氏菌，在水中加熱到 6065℃ 時(shí)即可死亡了，而在油中加熱到 100℃ ，需經(jīng) 30 min才能死亡。 c. 糖 ? 糖濃度很低時(shí)，對(duì)微生物耐熱性影響較小；糖的濃度越高，越能增強(qiáng)微生物的耐熱性。 – 70℃ 的溫度下，大腸桿菌在 10%的糖液中的致死時(shí)間比無(wú)糖時(shí)增加了 5 min，糖濃度為 30%時(shí)，致死時(shí)間增加 30 min。 ? 機(jī)理：糖吸收微生物細(xì)胞中水分，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)脫水，影響了蛋白質(zhì)的凝固速度，增大了耐熱性。 ? 糖濃度高到一定程度（ 60%左右）時(shí)，高滲透壓環(huán)境能抑制微生物生長(zhǎng)。 d. 蛋白質(zhì) ? 蛋白質(zhì)含量在 5%左右時(shí)，對(duì)微生物有保護(hù)作用；含量到 15%以上時(shí)，對(duì)耐熱性沒(méi)有影響。 ? 例：將某種芽孢分別放在 含有 12%明膠及不含明膠的 ，含明膠溶液中的微生物耐熱性比不加明膠的微生物耐熱性增加 2倍。 e. 鹽類 ? 食品中無(wú)機(jī)鹽種類很多，使用量相對(duì)較多的是食鹽。低濃度食鹽（ 4%）對(duì)微生物有保護(hù)作用，高濃度（ 4%）時(shí)，微生物耐熱性隨濃度增長(zhǎng)而明顯降低。 ? 低濃度鹽可以使微生物細(xì)胞適量脫水而蛋白質(zhì)難以凝固；高濃度的鹽則可使微生物細(xì)胞大量脫水，蛋白質(zhì)變性，導(dǎo)致微生物的死亡。并且，高濃度鹽造成的水分活度的下降也會(huì)強(qiáng)烈地抑制微生物的生長(zhǎng)。 青豆罐頭 1 1 5 ℃殺菌處理后細(xì)菌殘存率食鹽濃度 % 0 細(xì)菌殘存率 % 15 . 0 37 . 8 86 . 7 73 . 3 75 . 6 78 . 9 40 . 0 13 . 0f. 植物殺菌素 ? 植物殺菌素是某些植物中含有的能抑制微生物生長(zhǎng)或殺死微生物的成分。 ? 常見含有植物殺菌素的原料：蔥、蒜、辣椒、羅卜、芥末、丁香、芹菜、胡羅卜、茴香等。 ? 植物殺菌素的存在會(huì)削弱微生物的耐熱性，并可降低原始菌量。 食品的 pH值分類 ? 分類的目的：利用微生物在不同的酸度環(huán)境中耐熱性的顯著差異，對(duì)不同酸度的食品采用不同程度的熱處理。 ? 常見的分類方式： 酸性 ≤ ，低酸性 高酸性 ，酸性 ~，低酸性 酸性食品 與 低酸性食品 pH值劃分的依據(jù) ? 能產(chǎn)生致命毒素的肉毒梭狀芽孢桿菌的生長(zhǎng)習(xí)性。 ? 該菌特點(diǎn)：有 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G七種類型， C、 D、 G型不產(chǎn)生毒素， E、 F型主要存在于海洋湖泊環(huán)境， A、 B型廣泛存在于土壤中。罐藏食品中易污染的產(chǎn)毒素菌型為 A、 B、E。其中 E型 不耐熱， 100℃ 即可死亡， A、 B型 較耐熱。 ? pH≤ 時(shí)，肉毒梭狀芽孢桿菌的芽孢受到抑制，不會(huì)生長(zhǎng)繁殖（即不能產(chǎn)生毒素）。為增強(qiáng)安全性，以 。 ? 當(dāng) Aw≤ 時(shí)，其芽孢也不能生長(zhǎng)繁殖。 ? 低酸性食品的條件： pH Aw ? 低酸性食品必須采用高壓殺菌。 ? 酸性食品則可采用常壓殺菌。 酸性食品與 高酸性食品 pH值劃分的依據(jù) ? 存在于酸性食品中較耐熱的某些腐敗菌，如酪酸菌、凝結(jié)芽孢桿菌，在 pH即不 能生長(zhǎng)。 ? 高酸性食品中出現(xiàn)的主要腐敗菌為耐熱性較低的耐酸性細(xì)菌、酵母、霉菌，殺菌強(qiáng)度較低。但此類殺菌條件有時(shí)難以將酶鈍化，故酶的鈍化也是確定這類食品殺菌參數(shù)的主要依據(jù)。 酸化食品 ? 某些低酸性食品物料，因?yàn)楦泄倨焚|(zhì)的需要，不宜進(jìn)行高強(qiáng)度的加熱，可以采取加入酸或酸性食品的辦法，使產(chǎn)品的最終平衡 pH≤ 。這類產(chǎn)品稱為 酸化食品 。 ? 酸化食品可按酸性食品進(jìn)行殺菌處理。 ? 例如，在以某些水果、蔬菜、水產(chǎn)品為原料的產(chǎn)品中，分別加入了檸檬酸、醋酸、番茄醬。 微生物耐熱性的數(shù)學(xué)表示 ? 熱力致死溫度 * ? 熱力致死時(shí)間曲線 * ? F0值 * ? Z值 * ? 熱力致死速率曲線 * ? D值 * ? F0 = nD* （ 1）熱力致死溫度 ? 過(guò)去：將某特定容器內(nèi)一定量食品中的微生物全部殺死所需要的最低溫度。 ? 現(xiàn)在：微生物生長(zhǎng)溫度的上限。微生物在高于此溫度的環(huán)境中會(huì)被殺滅。 （ 2）熱力致死時(shí)間曲線 ? 又稱熱力致死溫時(shí)曲線，或 TDT曲線。 ? 熱力致死時(shí)間曲線以熱殺菌溫度 T為橫坐標(biāo)，以微生物全部死亡時(shí)間 t（的對(duì)數(shù)值）為縱坐標(biāo)，表示微生物的熱力致死時(shí)間隨熱殺菌溫度變化的規(guī)律。 TDT曲線圖 Z值 F0值 則得到熱力致死時(shí)間曲線方程： ZTTtt1221lg??lg t2 lg t1 = k(T2 T1) lg t1 lg t2 = k(T2 T1) 令 Z = 1/k ? TDT曲線指示了殺菌完成與否的界限 ? TDT曲線與環(huán)境條件有關(guān)，與微生物數(shù)量有關(guān)，與微生物的種類有關(guān) ? 該曲線還可用以比較不同的溫度 時(shí)間組合的殺菌強(qiáng)度 ZTTtt 12121 lg?? ?[例 ] 在某殺菌條件下，在 116℃ 用 5 min恰好將菌全部殺滅；若改用 110℃ 、 15 min處理，問(wèn)能否達(dá)到原定的殺菌目標(biāo)？設(shè) Z=10℃ 。 [例 ] 已知： T1=116℃ ， t1=5 min； T2=110℃ ，Z=10℃ ，求 t2。 利用 TDT曲線方程，將 116℃ 、 5 min轉(zhuǎn)化成 110℃ 下的時(shí)間 t2 ，則 說(shuō)明 110℃ 、 15 min處理并不能全部殺滅細(xì)菌。 m i 10110116lg5lg 121112 ????? ??ZTTtt（ 3） F0值 指殺菌溫度為 ℃ 時(shí)的熱力致死時(shí)間，是公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)參照溫度。 利用熱力致死時(shí)間曲線，可將各殺菌 溫度 時(shí)間組合 換算成 ℃ 時(shí)的殺菌時(shí)間，從而可以方便地加以比較（ 圖 ） ： ZTtF 2 1lg 10?? ?（ 4） Z值 ? 當(dāng) lg(t1/t2)=1 時(shí)， Z=T2T1（ 圖 ） ? 因此， Z值是熱力致死時(shí)間變化 10倍所需要相應(yīng)改變的溫度數(shù)，單位為 ℃ 。 ? Z值與微生物的種類有關(guān)、與環(huán)境因素有關(guān)。 ? 低酸性食品中的微生物，如肉毒桿菌等，Z=10；酸性食品中的微生物， Z=8。 ? Z值越大，一般說(shuō)明微生物的耐熱性越強(qiáng)。 （ 5）熱力致死速率曲線 ? ―全部殺滅”的表達(dá)不科學(xué)。 ? 大量的實(shí)驗(yàn)證明，如果有足夠多的微生物，則這些微生物并不是同時(shí)死亡的