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1、 大 学罐头工艺学综述题 目 名 称： 食品罐头杀菌技术研究学 院（系）：生命科学学院专 业 班 级： 食品科学与工程学 生 姓 名：指 导 教 师： 辅 导 老 师：食 品 罐 头 杀 菌 技 术 与 研 究【摘要】述了目前国内外一些适合于罐头类食品的杀菌技术，阐述了各种杀菌技术的应用研究现状，展望了新型杀菌技术在罐头食品生产中的应用前景。罐头食品历来是军用食品的主要组成部分，凭借容器的密封性与严格的杀菌程序，罐头食品得以长久保鲜，从而满足军用食品长时间贮存的需求。杀菌技术是罐头食品加工的核心技术之一，通过杀菌，可以有效地防止食品不受病虫害及霉菌和细菌等微生物的危害。关键词罐头杀菌；热杀菌技
2、术；冷杀菌技术；栅栏杀菌罐藏食品热力杀菌的目的是为了使罐藏食品不含致病的微生物，在正常贮藏和销售过程中，也不得含有能繁殖的非致病性微生物。热力杀菌的目的，就是杀灭目标菌。所以任何一个杀菌过程，都有一个目标菌。从理论上来讲，把最难杀灭的细菌作为灭菌对象，以此来推断所需要的灭菌时间和温度。一般情况下，把嗜热性芽孢杆菌作为酸性罐头的目标菌，把肉毒梭菌作为低酸性罐头的目标菌。但是，采用这两个目标菌而制定出来的热杀菌公式，也带来另外的负面影响，即杀菌的热处理可能导致食品的色香味及营养成分等质量因素遭受破坏。一、热杀菌技术科学合理的热杀菌公式，既要达到杀菌的要求，又可使食品营养成分因热杀菌的破坏和损失等降
3、低到最少。在 HACCP 体系中，热杀菌的 CCP 点，由于受许多热杀菌关键因子( 如产品形状、初温、升温、排汽)的影响，其杀菌规程不一样。其中，在同样的热杀菌因子条件下，加工过程的卫生控制水平对热杀菌的影响最大。传统的罐头食品杀菌方法为热力杀菌，热杀菌法虽然能保证食品在微生物方面的安全，但热能会破坏对热敏感的营养成分，影响食品的质构、色泽和风味。目前，热杀菌技术的主要研究动向是热杀菌条件的最优化和热杀菌设备。热杀菌条件的最优化就是协调热杀菌的温度一时间(7- 一 t)条件，使热杀菌的效果达到最大程度保持食品本身营养成分与风味的作用。热杀菌设备最常用的是蒸汽杀菌设备，其次是微波加热杀菌设备和电
4、阻加热杀菌设备。二、热杀菌强度与其影响因素任何一种微生物，在相应的温度下，都对应着一个 D 值。D 值就是在一个特定条件下，杀死 90%目标菌所需要的时间，亦称微生物杀灭率。根据试验表明，肉毒梭状芽孢杆菌在 121.1条件下，其 D 值为 0.204。根据以往的实验和经验表明，鉴于肉毒梭菌在公共卫生学上的安全因素，认为肉毒梭菌必须采用 12D 的灭菌值，才能基本上保证食品的安全卫生。在出口罐头生产企业注册卫生规范中也明确规定，低酸罐头食品灭菌值一般要求达到 12D，酸性罐头食品要达到 6D。F0 值就是在某一温度下将某一数量的微生物全部杀死所需的热处理时间（或称热处理灭菌值，Ft 值） 。一般
5、情况下，F 值与 D 值的关系，可以表示为： Fn D。其中n 的数值是不固定的，随食品理化性质、各个工厂的卫生条件和食品污染微生物的种类和数量等因素的变化而变化。以蘑菇罐头为例，如果只考虑杀菌值 12D 的法规要求，不考虑安全系数，其最低的杀菌数值为 F0=12D 2.5，也就是在 121.1下加热 2.5 分钟即可。但实际上，企业热杀菌所采用的 F0 值往往比理论值大得多。目前很多蘑菇罐头企业采用的热杀菌规程往往采用 12726Min，比其理论杀菌值大好几倍。追其原因是根据肉毒梭菌的耐热性来确定罐头的 F0 值只是表明为满足杀死肉毒梭菌所应提供多少热量，而如何根据所要求的最低杀菌值来确定杀
6、菌规程还需要依据罐头的传热特性等来确定，同时企业还在综合各种因素的基础上增加很大的保险系数。罐藏食品理化性质对对热杀菌 F 值的影响，主要表现在以下：（1）pH 值通常 pH 降低，芽孢耐热性也降低，一般细菌芽孢在 PH67时最强，但某些酵母在 pH45 时最强。 （2）糖份 随着糖浓度的提高，芽孢的耐热性增强。 （3）食盐 低浓度的食盐溶液（2%4% ）对芽孢的耐热性有增强作用，但随着浓度的增高将使芽孢的耐热性减弱。如果浓度高达 20%25%时，细菌将无法生长。肉毒梭状芽孢杆菌在 8%以上的食盐浓度下，不会产生毒素。 （4）油脂 油脂对细菌有一定的保护作用。一般细菌在较干燥状态下耐热性较强，
7、而油脂所以有保护作用。从上面分析可以看出，改变罐装食品内容物的理化性质，可以相应地改变热杀菌的杀菌值。但由于食品的理化性质与食品的感官风味和品质密切相关，作为某种定型并被消费者认可和接受的食品，其理化性质往往是固定的，不容易改变。如果因为热杀菌的需要而改变产品的感官风味，消费者往往难以接受，最后将影响到该产品的市场销售。作为食品制造商，一般不会轻易去改变食品的物理性质，在满足产品卫生安全的前提下，尽可能保证已经被消费者认同和接受的产品。在不改变食品感官风味（理化性质） ，避免产品营养损坏的前提下，为保证热杀菌的有效并满足法规要求，提高加工过程的卫生控制水平，是一个简单便捷的途径。三、几种常见的
8、杀菌技术31 舍气调理杀菌含气调理杀菌技术是针对目前普遍使用的真空包装、高温、高压灭菌等常规加工方法存在的不足而开发的一种适合于加工各种方便菜肴食品、休闲食品或半成品的新技术。1990 年，日本小野食品兴业株式会社开发出含气调理杀菌技术，它是通过将食品原材料预处理后装在高阻氧的软包装袋中，抽出空气注入不活泼气体并密封，然后在多阶段升温、两阶段冷却的调理杀菌锅内进行温和式灭菌。含气调理杀菌锅可设定单一式或多个杀菌阶段。多阶段升温一般有预热期、调理期和杀菌期 3 个阶段，每一阶段杀菌温度的高低和时间的长短。均取决于食品的种类和调理的要求。多阶段升温杀菌第 3 阶段的高温域较窄，从而改善了高温高压(
9、蒸汽)杀菌锅因一次性升温及高温高压时间过长，对食品造成的热损伤以及出现蒸馏异味和糊味的弊端。经含气调理杀菌处理的食品保质期可达到 2 年以上，同时，在适中的温度和时间下灭菌，能较完美地保存食品的品质和营养成分。目前已开发出 3700 余种含气调理食品，主要有主食类、肉食类、禽蛋类、水产类、盒饭类等。含气调理杀菌设备在国内现已得到应用，在军内也首次应用于舰艇远航食品的研制中。32 微波杀茵微波杀菌是指将食品经微波处理后。使食品巾的微生物丧失活力或死亡，从而达到延长保存期的目的。微波杀菌时食品本身成为加热体，食品内外同时升温，不需要利用传热介质的传导和对流传热。因此相对传统热杀菌来说，微波杀菌具有
10、加热时间短、升温速度快、能耗少、杀菌均匀、食品营养成分和风味物质破坏和损失少等特点“。微波杀菌包括热效应和非热牛化效应。微波作用于食品时，食品表里同时吸收微波能，温度升高。食品巾的微生物细胞在微波场的作朋下，分子被极化井作高频振荡，产生热效应，温度快速升高，使其蛋白质结构发生变化，从而失去生物活性，导致微生物死亡或因受到严重干扰而无法繁殖。非热力效应是指在温度没有明显变化的情况下，细胞所发生的生理、生化和功能上的变化。又称生物效应。由于无法对非热力效应杀菌效果的增强作用进行量化，为保证加工食品的微生物学安全性，在工艺设计过程中通常只考虑热力效应。近年来。国内已有学者对微波杀菌技术在罐头食品杀菌
11、行业中的应用展开了研究。有人采用微波杀菌技术对荔枝罐头的生产进行了相关研究报道，研究了整鸡软罐头的微波杀菌工艺，并分析了白切鸡的工业化生产工艺要点。33 欧姆杀茵欧姆加热又称为直接电阻加热，它是一种新型热杀菌方法。借助于通人电流使食品内部产生热量达到杀菌的目的。对于带颗粒的食品，采用欧姆加热，颗粒的加热速率约为 l 一 2s ，可缩短加工时间，得到高品质产品。目前。英国 APV Baker 公司已制造出工业化规模的欧姆加热设备，可使高温瞬时技术推广应用于含颗粒(粒径达 25 mm)食品的加工。自 20 世纪 90 年代以来，英国、日本、法国和美国已将该技术及设备应用于低酸性食品及高酸性食品的杀
12、菌。目前，欧姆杀菌技术能够处理的食品颗粒的最大尺寸限制了该技术在大颗粒物料上的应用。由于欧姆加热的适用性由食品物料的电导率来决定，因此对于一些脂肪、油、酒精、骨、纯净水或品体结构(如冰)等非离子化的食品不适崩该技术。欧姆杀菌技术在罐头食品中主要应用于果蔬汁类罐头食品的杀菌。34 冷杀菌技术随着人们生活水平的提高，消费者对食品的要求也越来越高，在保证微生物安全的同时，还要最大程度保留食品原有的营养成分以及色泽、质构等品质。冷杀菌技术由于在杀菌过程中食品的温度并不升高或升高很少。既有利于保持食品功能成分的生理活性，又有利于保持其色、香、味及营养成分，因此受到日益蕈视并进展很快。近年来，国内外研究出
13、些新的冷杀菌技术，如超高压杀菌、辐射杀菌、超高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、紫外杀菌等冷杀菌技术。目前，除了超高压杀菌已实现工业化生产外，其余冷杀菌技术大多处于实验室研究阶段，且多用于果汁类罐头杀菌的研制，尚未形成市场化。超高压杀菌是一物理杀菌方法，指利用压媒(通常是液体介质，例如水使食品在极高的压力( 例如 1001000MPa)下产生酶失活、蛋白质变性、淀粉糊化和微生物灭活等物理化学及生物效应，从而达到灭菌和改性的物理过程。超高压杀菌在常温或较低温度下有效灭菌的同时，能够较好地保持食品固有的口感、色泽及新鲜品质，且能延长食品的货架期。1991 年日本明治屋食品公司利用超高压杀菌技术生产了世
14、界上第一个高压食品果酱，并取得了良好的试销效果。目前，同本、美国和欧洲等园家在高压食品的研究和开发方面走在了世界前列，对高压食品的加工原理、方法及应用前景展开了广泛的研究，取得了不少成果。我国主要是在果蔬、乳类、肉类等灭菌方面超高压技术研究和应用的较多。超高压杀菌技术在罐头行业中主要应用予果酱类及果汁类罐头的加工，近几年来，已有学者对其在水果类罐头中的应用展开了研究。超高压杀菌技术在鱼类及肉类食品中主要应用于生鲜肉等“半烹调”食品。在肉类罐头中的应用研究还很少。3.5 栅栏杀菌新型冷杀菌技术最大的优势是在抑制微生物的同时，还能很好地保留食品的营养以及品质特性；但是也有许多研究表明一些冷杀菌也会
15、影响食品的品质；再者，新型冷杀菌技术可以杀灭或抑制大部分的腐败微生物，但对一些细菌孢子和酶很难使其失活，这就使一些冷杀菌技术的应用受到限制。为此，许多研究者利用栅栏技术，将不同的冷杀菌方式联合起来，使各栅栏杀菌方式在低强度的作用下，就可起到加倍的杀菌保鲜效果。栅栏技术应用于食品保藏是德国 Kulmbaeh 肉类研究中心 Leistner(1976)提出的，他把食品防腐的方法或原理归结为高温处理、低温冷藏、降低水分活度、酸化、氧化还原电势、生物不能逾越这些“栅栏” ，这就是所谓的栅栏效应。而人们在食品保藏中采用的许多物理的、化学的以及生物的技术措施，都可称之为栅栏技术。目前，国内已有利用栅栏技术
16、对罐头食品进行杀菌的相关报道。据报道，以热力杀菌、酸化、防腐剂分别作为栅栏因子，每种冈子只用中等强度，从而有效解决豆芽、莴笋等蔬菜罐头高温杀菌造成的组织软烂和过度酸化造成的品质下降。据报道，以水分活度、pH值、杀菌温度和杀菌时间为主要栅栏因子，应用栅栏技术确定带鱼软罐头杀菌工艺的研究。防腐剂、竞争性菌群及辐照等因子的作用，这些因子称为栅栏因子。在食品保藏的数个栅栏凶子中单独或相互作用，形成特有的防止食品腐败变质的“栅栏” ，使存在于食品中的微生物杀死。四、过程卫生控制水平对热杀菌关键因子设定的设想热力杀菌食品的安全和营养，关键在于热杀菌关键因子（温度和时间）的设定。热杀菌强度过高，虽然保证了食品安全，但可能破坏了食品营养，对企业经济也不合算。热杀菌强度不足，虽然保证了食品的营养，但食品安全得不到保证，这是法律所不允许的。因而，作为食品生产加工企业，必须在产品的卫生安全和经济效益两矛盾中找到一个平衡点，即可以保证食品安全，又能使企业的商业利益得到满足。当前出口罐头加工
