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1、第二章 食品的热处理和杀菌,罐藏食品发展史 罐藏食品的腐败变质 微生物的耐热性 食品中的热传递 杀菌强度的计算与评价 罐藏工艺,罐藏食品发展史,罐藏技术并非自然启发，乃是前人不断探索之结果 阿培尔的发明 黑暗中的进展 巴斯德的证明 理性的进步,第一节 罐藏食品的腐败变质,罐藏食品常见的质量问题 罐藏食品常见质量问题出现的原因 罐藏食品的pH值分类,一、罐藏食品常见的质量问题,胀罐：罐的一端或两端向外凸起。 平盖酸败：内容物已经变质发酸，但外观正常，没有胀罐现象。 硫化黑变：硫化物与罐内壁铁反应生成黑色的硫化亚铁沉积在食品表面上。 发霉：罐内容物有霉菌菌丝体生长，严重时内容物发粘、变味、变色、质
2、地软烂。,二、导致常见质量问题的主要因素,物理因素：装罐量、真空度。加强生产管理，准确控制工艺参数。 化学因素：氢胀，硫化腐蚀。改进包装材料的质量，改进涂料的质量及提高涂布的质量。 微生物因素：导致产品腐败，是罐藏食品最主要的质量问题。,罐藏食品微生物腐败的途径,初期腐败 杀菌后污染（裂漏） 杀菌不足 嗜热菌生长,1、初期腐败,现象：杀菌冷却后可呈轻度胀罐，内容物有一定程度的腐败，培养不能检出活菌体，镜检可见大量残余菌体。可引起真空度下降，形成裂漏及容器严重变形。 原因：封口后等待杀菌时间过长，罐内微生物生长繁殖。 相应措施：妥善安排生产节奏，封口后及时杀菌；降低原料初始菌量。,2、杀菌后污染
3、（裂漏）,现象：保存过程中，微生物生长，内容物败坏。培养可见有大量杂菌生长，尤其有不耐热微生物或需氧菌存在。 原因：杀菌后冷却过程中，因封口质量不好及罐内外压力差，导致微生物进入罐内。 相应措施：提高包装材料的隔绝性；提高卷边重量；合理控制杀菌工艺和参数；控制冷却用水的质量。,3、杀菌不足,现象：微生物生长，内容物腐败。培养时菌种较单纯，且多耐热。 原因：杀菌工艺制订不合理；杀菌操作不规范。细菌原始含量高。 相应措施：合理制订杀菌工艺；规范操作；确保原料质量及生产过程和生产环境的卫生管理。,4、嗜热菌生长,现象：内容物腐败，失去食用价值，但无毒素产生。培养可检出嗜热菌。 原因：原辅料被嗜热菌污
4、染；杀菌后未及时冷却，导致嗜热菌生长繁殖。 相应措施：加强原辅料和生产环境卫生管理；杀菌后及时冷却到40以下；贮运环境不超过35。,三、食品的pH值分类,分类的目的：利用微生物在不同的酸度环境中耐热性的显著差异，对不同酸度的食品采用不同程度的热处理。 常见的分类方式： 1、酸性4.6，低酸性4.6 2、高酸性4.6,酸性及低酸性食品pH值划分的依据,当PH4.8时，肉毒梭状芽孢杆菌的芽孢受到抑制，不会生长繁殖（即不能产生毒素）。为增强安全性，以4.6为界线。 当Aw0.85时，其芽孢也不能生长繁殖。 低酸性食品的条件：pH 4.6及Aw0.85 低酸性食品必须采用高压杀菌。酸性食品和Aw0.8
5、5的食品则可采用常压杀菌（巴氏杀菌）。,酸性及高酸性食品pH值划分依据,存在于酸性食品中较耐热的某些腐败菌，如酪酸菌、凝结芽孢杆菌，在pH3.7以上时仍能生长。 高酸性食品中出现的主要腐败菌为耐热性较低的耐酸性细菌、酵母、霉菌，杀菌强度较低，但有时难以将酶钝化，故酶的钝化也是确定这类食品杀菌参数的主要依据。,酸化食品,某些低酸性食品物料，因为感官品质的需要，不宜进行高强度的加热，可以采取加入酸或酸性食品的办法，使产品的最终平衡pH在4.6及以下，这类产品称为酸化食品。 酸化食品可按酸性食品进行杀菌处理。,不同类型的食品所需的杀菌条件,平衡后pH 水分活度 杀菌方式4.6 0.85 常压杀菌(巴
6、氏杀菌4.6 0.85 常压杀菌(巴氏杀菌) 4.6 0.85 常压杀菌(巴氏杀菌) 4.6 0.85 高压杀菌,第二节、罐藏食品中微生物的耐热性,影响微生物耐热性的因素 表示微生物耐热性的参数 杀菌与酶的耐热性,微生物的耐热性,酵母和霉菌较不耐热，细菌较耐热。 有些细菌可以在不适宜生长的条件下形成非常耐热的芽孢。 低酸性食品以耐热菌的芽孢为杀菌对象。 细菌的营养细胞和芽孢之间的耐热性差异：蛋白质不同（热凝固温度不同）；水分含量及水分状态不同。,一、影响微生物耐热性的因素,热处理温度 罐内食品成分 污染微生物的种类及数量,1、热处理温度,超过微生物正常生长温度范围的高温环境，可以导致微生物的死
7、亡。 提高温度可以减少致死时间。,2、罐内食品成分的影响,pH 脂肪 糖 蛋白质 盐 植物杀菌素,（1）pH值,微生物在中性时的耐热性最强，pH偏离中性的程度越大，微生物耐热性越低，在相同条件下的死亡率越大。 如一好气菌芽孢在pH4.6 的培养基中，在121经2 min就可致死，而在pH6.1时，同样温度则需要9 min才能致死。,肉毒杆菌芽孢在不同pH下的致死时间,（2）脂肪,脂肪能增强微生物的耐热性。 原因：脂肪与微生物细胞的蛋白质胶体接触，形成的凝结薄膜层妨碍了水分的渗入，使蛋白质凝固困难；脂肪是热的不良导体，阻碍了热的传入。 如大肠杆菌和沙门氏菌，在水中加热到60-65时即可死亡了，而
8、在油中加热到100，需经30 min才能死亡。,（3）糖,糖浓度很低时，对微生物耐热性影响较小；糖的浓度越高，越能增强微生物的耐热性。 70的温度下，大肠杆菌在10%的糖液中的致死时间比无糖时增加了5min ,糖浓度为30%时，致死时间增加30min。 机理：糖吸收了微生物细胞中的水分，导致细胞内原生质脱水，影响了蛋白质的凝固速度，增大了微生物耐热性。 糖浓度高到一定程度（60%左右）时，高渗透压环境能抑制微生物生长。,（4）蛋白质,蛋白质含量在5%左右时，对微生物有保护作用；含量到15%以上时，对耐热性没有影响。 例：将某种芽孢分别放在含有1-2%明胶及不含明胶的pH6.9的磷酸缓冲液中，含
9、明胶溶液中的微生物耐热性比不加明胶的微生物耐热性增加2倍。,（5）盐类,食品中无机盐种类很多，使用量相对较多的是食盐。低浓度食盐（4%)时，微生物耐热性随浓度长高明显降低。 低浓度盐可以使微生物细胞适量脱水而蛋白质难以凝固；高浓度的盐则可使微生物细胞大量脱水，蛋白质变性，导致微生物的死亡。并且，高浓度盐造成的水分活度的下降也会强烈地抑制微生物的生长。,（6）植物杀菌素,植物杀菌素是某些植物中含有的能抑制微生物生长或杀死微生物的成分。 常见含有植物杀菌素的原料：葱、蒜、辣椒、罗卜、芥末、丁香、芹菜、胡罗卜、茴香等。 植物杀菌素的存在会削弱微生物的耐热性，并可降低原始菌量。,3、污染菌的种类和数量
10、,（1）种类 菌种不同耐热程度不同； 同一菌种所处生长状态不同，耐热性也不同，生长繁殖状态的耐热菌比它的芽孢弱； 嗜热菌芽孢耐热性最强，厌氧菌芽孢次之，需氧菌芽孢最弱； 热处理后的残存芽孢经培养繁殖，新生芽孢的耐热性较原来强。,无芽孢的细菌，在6080几分钟就可以杀灭； 霉菌和酵母更不耐热，只有少数几种的耐热性稍强。,（2）污染量,同一菌种单个细胞的耐热性基本一致，但微生物菌群的耐热性与一定容积中存在的微生物数量有关，数量越大，全部杀死所需时间越长，微生物菌群所表现的耐热性越强（次页表）。 因此，食品工厂的卫生状况直接影响到产品的质量，并且也是该厂产品质量是否合格的标准之一。,二、微生物耐热性
11、的表示,经过几代科学家的努力与探索，现在常用下列一些数学曲线与数值来表示微生物与热杀菌有关的耐热特性,1、热力致死温度 2、热力致死时间曲线 3、Z值 4、F0值 5、热力致死速率曲线 6、D值 7、F0=nD,1、热力致死温度：,表示将某特定容器内一定量食品中的微生物全部杀死所需要的最低温度。 最古老的概念，现在仅在一般性场合使用，在作定量处理时已不使用。,2、热力致死时间曲线：,又称热力致死温时曲线，或TDT曲线。 热力致死时间曲线以热杀菌温度T为横坐标，以微生物全部死亡时间t（的对数值）为纵坐标，表示微生物的热力致死时间随热杀菌温度的变化规律。,lg t2 - lg t1 = k(T2
12、- T1) lg t1 - lg t2 = -k(T2 - T1) 令 Z = -1/k 则得到热力致死时间曲线方程：见原课件,TDT曲线与环境条件有关，与微生物数量有关，与微生物的种类有关。 该曲线可用以比较不同的温度-时间组合的杀菌强度：见原课件,例3.1 在某杀菌条件下，在121.1用1 min恰好将菌全部杀灭；现改用110、10 min处理，问能否达到原定的杀菌目标？设Z=10,例3.1解 已知： T1=110，t1=10 min，T2=121.1，t2=1 min，Z=10。 利用TDT曲线方程，将110、10 min转化成121.1下的时间t2 ，则 t2 = 0.78 min t
13、2 说明未能全部杀灭细菌。那么在110下需要多长时间才够呢？仍利用上式，得 t1 = 12.88 min,3、Z值,当 lg(t1/t2)=1 时，Z=T2-T1 因此，Z值是热力致死时间变化10倍所需要相应改变的温度数，单位为。 Z值与微生物的种类有关、与环境因素有关。 低酸性食品中的微生物，如肉毒杆菌等，Z=10；酸性食品中的微生物，Z=8。 Z值越大，一般说明微生物的耐热性越强,4、F0值,单位为min，是采用121.1杀菌温度时的热力致死时间。 因此，利用热力致死时间曲线，可将各种的杀菌温度-时间组合换算成121.1时的杀菌时间，从而可以方便地加以比较：见原课件,5、热力致死速率曲线：
14、,“全部杀灭”的表达不科学。 大量的实验证明，如果有足够多的微生物，则这些微生物并不是同时死亡的，而是随着时间的推移，其死亡量逐步增加。 热力致死速率曲线以加热（恒温）时间为横坐标，以微生物数量（的对数值）为纵坐标，表示某一种特定的菌在特定的条件下和特定的温度下，其残留活菌总数随杀菌时间的延续所发生的变化。,设原始菌数为a，经过一段热处理时间t后，残存菌数为b，直线的斜率为k，则： lg b lg a = k ( t 0 ) t = - 1/k ( lg a lg b) 令 1/k = D，则： t = D(lg alg b) 热力致死速率曲线与菌种有关，与环境条件有关，与杀菌温度有关。,6、
15、D值：,令 b = a 10-1，则 D = t 表示在特定的环境中和特定的温度下杀灭90%特定的微生物所需要的时间。 D值与菌种有关、与环境条件有关、与杀菌温度有关。 D值越大，表示微生物的耐热性越强。,7、F0=nD：,TDT值（或F0值）建立在“彻底杀灭”的概念基础上。 已知在热处理过程中微生物并非同时死亡，即当微生物的数量变化时，达到“彻底杀灭”这一目标所需的时间也就不同。因此，必须重新考虑杀菌终点的确定问题。,设将菌数降低到b =a 10-n为杀菌目标。采用某一个杀菌温度T，根据热力致死速率曲线方程，所需理论杀菌时间： tT = D lg a lg(a 10-n) 即 t = n D
16、T（TRTn,T值）。 在实际的杀菌操作中，若n足够大，则残存菌数b就足够小，达到某种可接受的安全“杀菌程度”，就可以认为达到了杀菌的目标,这种程度的杀菌操作，称为“商业灭菌”；接受过商业灭菌处理的产品，即处于“商业无菌”状态。 商业无菌要求产品中的所有致病菌都已被杀灭，耐热性非致病菌的存活概率达到规定要求，并且在密封完好的条件下在正常的销售期内不可能生长繁殖。,若杀菌目标固定（即n固定），杀菌温度与所需时间之间的关系同样符合TDT曲线方程。在TDT曲线上，将温度为121.1时所需的杀菌时间记为F0，因此， F0 = n D121.1 由于F0表示为D值的倍数，所以F0似乎和D值一样，也是与菌种有关、与环境条件有关、与杀菌温度有关，而与原始菌数无关。 但F0中的n因素却与菌数有关，需根据实际原始菌数和要求的成品合格率（1腐败率）确定n值。,对于低酸性食品，因必须尽可能避免肉
