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1、食 品 保 藏,食品与包装工程系 周亚军 教授/硕士生导师,第四章 食品的罐藏 定义：将食品密封在容器中经高温处理，将绝大部分微生物消灭掉，同时在防止外界微生物再次入侵的条件下获得室温下长期储存的保藏方法 食品腐败变质的科学原理：1864年巴斯德（Louis Pasteur)最早证实了饮料酒和啤酒的变质起因于微生物的繁殖生长 发展史：1810年阿培尔发明了采用沸水煮严格密封瓶装的各种食品能长期贮存的方法罐藏法阿培尔（Nicholas Appert)技艺,引言 热加工方法 1.杀菌(sterilization) 將所有微生物及孢子，完全杀灭加热处理方法，称杀菌或绝对无菌法。 有些罐头食品内容物传
2、热速度很慢，可能需要几个小时甚至更长时间才能达到完全无菌，此时食品品质可能已劣变至无法食用。,2.商业杀菌法(commercial sterilzation) 將病原菌、产毒菌及在食品上造成食品腐败的微生物杀死 罐头内允许残留微生物或芽孢，不过，在常溫无冷藏狀況的商业贮运过程中，在一定的保质期内，不引起食品腐败变质的加热处理方法称商业灭菌法。,3.巴氏杀菌法(Pasteurization) 100以下加热介质中的低温杀菌法，以杀死病原菌及无芽孢细菌，但无法完全杀灭腐败菌，因此巴氏杀菌产品没有在常温下保存期限的要求。 4.热烫(Blanching) 生鲜食品原料迅速以热水或蒸气加热处理的方式，称
3、为热烫。 目的主要为抑制或破坏食品中酶并减少微生物数量。,第一节 热加工原理 一、罐头食品的腐败及腐败菌 腐败菌：凡能导致罐头食品腐败变质的各种微生物 产品内的微生物：曾有人对日本市场销售的罐头食品进行过普查，在725只肉、鱼、蔬菜和水果罐头中发现有活菌存在的罐头各占20%、10%、8%、和3%。,偶尔在果蔬罐头中发现霉菌孢子 未发现酵母菌 这些罐头并未出现腐败变质的现象 大多数罐头中出现细菌为需氧性芽孢菌 原因： 主要是罐内缺氧环境抑制其生长繁殖的结果。 若将这些罐头通气后培养，不久罐头就出现腐败变质现象。,腐败：正常加工和杀菌的罐头贮运中发生变质，应找出腐败根源，采取根除措施 腐败原因：
4、罐头内出现腐败菌因罐头种类而不同 杀菌工艺要求因各腐败菌生活习性而异 杀菌工艺选择依据： 弄清罐头腐败原因及其菌类是正确选择合理加热和杀菌工艺、避免贮运中罐头腐败变质的首要条件,(一)食品pH值与腐败菌的关系 各种腐败菌对酸性环境的适应性不同，食品的酸度或pH值因种类而异 1、罐头食品按pH分类： 据腐败菌对pH值适应情况及耐热性，分低酸性、中酸性、酸性和高酸性 2、低酸性食品 鱼肉及大部分蔬菜罐头，蛋白质含量高 罐头的酸性和低酸性食品以pH4.6分界线。,3、界定：任何工业生产的罐头食品中其最后平衡pH值高于4.6及水分活度大于0.85即为低酸性食品。,表4-1 各种常见罐头食品的pH值,表
5、4-2 罐头食品按照酸度的分类,4、原因：罐头食品的这种分类主要取决于肉毒杆菌的生长习性。 肉毒杆菌有A、B、C、D、E、F六种 食品中常见为A、B、E三种。其中A、B类型芽孢的耐酸性较E型强。 它们在适宜条件下生长时能产生致命的外毒素，对人的致死率可达65%。 肉毒杆菌为抗热厌氧土壤菌，广泛分布于自然界，主要来自土壤，故存在于原料中的可能性很大。,罐头内缺氧对其生长和产毒较适宜，pH值低于4.6肉毒杆菌生长受抑制，只有在pH大于4.6的食品中才能生长并有害于人体健康。 肉毒杆菌能生长最低pH值为两类食品分界的标准线。 5 要求：罐头杀菌以破坏芽孢为最低要求。 pH值大于4.6的食品罐头杀菌必
6、须保证将其全部杀死,低酸性食品中存在比肉毒杆菌更耐热的厌氧腐败菌如P.A.3679生芽梭状芽孢杆菌菌株，它并不产生毒素，常被选为低酸性食品罐头杀菌供试验的对象菌。 如此确定的杀菌工艺条件显然将有进一步提高罐头杀菌的可靠性。 低酸性食品中尚存在抗热性更强的平酸菌如嗜热脂肪芽孢杆菌需要更高杀菌工艺条件才会完全破坏。 6、中酸性食品 中酸性食品和低酸性食品的杀菌强度要求相同，因此它也被并入低酸性食品一类。,7、酸性和高酸性食品 食品严重污染时某些腐败菌如酪酸菌和凝结芽孢杆菌pH低于3.7时仍能生长，pH3.7为酸性和高酸性食品的分界线。 酸性食品中常见的腐败菌有巴氏固氮梭状芽孢杆菌等厌氧芽孢菌，其耐
7、热性比低酸性食品中的腐败菌要差得多。,8、高酸性食品 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、酵母和霉菌 但热力杀菌时该类食品中的酶比腐败菌显示出更强的耐热性， 所以酶的钝化为其加热的主要问题。例如酸黄瓜罐头杀菌如此。 食品中常见腐败菌见表P386-390,(二)常见罐头食品腐败变质的现象和原因 罐头食品贮运中常出现胀罐、平盖酸坏、黑变和发霉等腐败变质现象。此外有中毒事故。 1、胀罐 隐胀，轻胀，硬胀 2、原因 非细菌性胀罐 假胀：食品装量过多，罐内真空度不够，杀菌后会出现 氢胀：罐内食品酸度高，罐内壁腐蚀，锡、铁溶解并产生氢气，常在贮藏一段时间后才出现,细菌性胀罐 原因：杀菌不
8、足残留下来；罐头裂漏从外部入侵微生物 低酸性食品胀罐常见的腐败菌大多属于： 专性厌氧嗜热芽孢杆菌 厌氧嗜温芽孢菌 酸性食品胀罐时常见的专性厌氧嗜温芽孢杆菌如巴氏固氮芽孢杆菌、酪酸梭状芽孢杆菌等解糖菌，常见于梨、菠萝、番茄罐头。 高酸性食品胀罐时常见的有小球菌以及乳杆菌、明串珠菌等非芽孢菌。,3、平盖酸坏 外观正常，内容物变质，呈轻微或严重酸味，pH可能下降0.10.3， 导致平盖酸坏的微生物称平酸菌，大多为兼性厌氧菌， 平酸菌常因受酸的抑制而自然消失，即使采用分离培养也未必能分离出来。 平酸菌在自然界中分布广。糖、面粉及香辛料是常见的平酸菌污染源。 低酸性食品常见平酸菌为嗜热脂肪芽孢杆菌,平酸
9、菌的耐热性强，最高生长温度65，能在4955温度中生长 酸性食品中常见平酸菌为凝结芽孢杆菌，是番茄制品中重要的腐败变质菌。 能在pH4.0或略低介质中生长 能在pH4.5番茄汁中生长，pH值降到3.5 当pH值降到4.0时或更低，不会产生芽孢，迅速自动消失 最适温度45或55，最高生长温度5460,4、黑变或硫臭腐败 在细菌活动下，含硫蛋白质分解并产生唯一的H2S气体，与罐内壁铁发生反应生成黑色硫化物，沉积于罐内壁或食品上，以致食品发黑并呈臭味的现象称黑变或硫臭腐败 原因：致黑梭状芽孢杆菌的作用，杀菌严重不足时会出现。 这种腐败变质罐头外观正常，有时会出现隐胀或轻胀,5 发霉 罐头内食品面层上
10、出现霉菌生长的现象称发霉 一般不常见。只有在容器裂漏或罐内真空度过低时才有可能在低水分及高浓度糖分的食品表面生长,6、产毒 如肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌等 从耐热性看，只有肉毒杆菌耐热性较强，其余均不耐热。 因此，为避免中毒，食品杀菌时必须以肉毒杆菌作为杀菌对象考虑,复习思考题,低酸性食品和酸性食品的分界线是什么？为什么？ 罐头食品主要有哪些腐败变质现象？罐头食品腐败变质的原因有哪些？,二、微生物的耐热性 目的：腐败菌是罐头食品杀菌对象，其耐热性与罐头食品的杀菌条件直接有关 细菌的死亡： 微生物对热的敏感性常受各种因素影响，如种类、数量、环境条件等 鉴定微生物的死亡，常以其是否失去繁殖与变异能力
11、为标准。,杀菌方法： 冷冻法，加热法，电离辐射法，化学法 罐头杀菌通常用加热法促使微生物死亡 加热促使微生物死亡的原因： 目前广泛认为是因细胞内蛋白质受热凝固而失去新陈代谢的能力 水对蛋白质凝固的影响： 鸡蛋内水分含量(%) 蛋白质凝固温度() 50 60 18 8090 6 145 水分含量越高，蛋白质越易凝固,细菌生长细胞死亡温度5060，与细胞蛋白质的凝固温度一致 芽孢内游离水含量和耐热性因微生物种类和菌株而异 湿热条件用100以下温度就能杀死微生物 用水煮或蒸汽加热杀菌，微生物能从周围介质中吸取水分，促进细胞蛋白质凝固,干热条件常需升温140180，加热时间需几分钟延长到数小时 过热蒸
12、汽加热或烤房烘烤，因环境干燥细胞内蛋白质凝固速度减慢 干热微生物死亡未必是蛋白凝固，真空和在氮气中干热杀菌缓慢，因此干热死亡可能与氧化作用有关,1.影响微生物耐热性的因素 （1）菌种与菌株 不同菌种的耐热性不同，有耐热和不耐热之分 同一菌种的菌株不同，耐热性也不同 正处于生长繁殖的细菌耐热性比其芽孢弱 各种芽孢中，嗜热菌芽孢耐热性最强，厌氧菌芽孢次之，需氧菌芽孢最弱。 同种芽孢耐热性也因热处理前菌龄、培育条件、贮存环境的不同而异 热处理后残存芽孢培养繁殖和再次形成芽孢后，新芽孢的耐热性就比原来芽孢强,（2）热处理前细菌芽孢的培育和经历 生物有抵御周围环境的本能。 食品污染前腐败菌及其芽孢所处的
13、生长环境对其耐热性有影响 在含磷酸或镁培养基中生长的芽孢有较强耐热性； 在含碳水化合物和氨基酸环境中培养芽孢的耐热性很强； 高温培养比低温培养形成芽孢耐热性强 菌龄与贮藏期也有一定影响,（3）热处理时介质或食品成分的影响,酸度 大多芽孢杆菌在中性范围内耐热性最强 pH低于5细菌芽孢不耐热，耐热性强弱受其它因素控制 芽孢耐热性减少程度随酸种类而异，顺序：乳酸，柠檬酸，醋酸 加工蔬菜和汤类常加酸，提高内容物酸度，降低杀菌温度和时间，保存食品品质和风味。,图4-1 加热介质pH对芽孢耐热性的影响,98.9,110,121.1,糖 高浓度糖液对受热处理细菌芽孢有保护作用 原因：高浓度糖液导致细菌细胞中
14、原生质脱水，影响蛋白质凝固速度，增强芽孢耐热性,图4-2 糖对细菌耐热性的影响,盐的影响 通常食盐的浓度在4%以下时,对芽孢的耐热性有一定的保护作用 8%以上浓度时，可削弱其耐热性 这种削弱和保护程度常随腐败菌种类而异 食品中其它成分的影响 苛性钠，碳酸钠或磷酸钠对芽孢有一定的杀菌力，在含有一定量芽孢的实验溶液中，加入苛性钠，碳酸钠或磷酸钠时，杀死芽孢所需的时间可大为缩短,淀粉对芽孢没有直接影响 蛋白质如明胶、血清等能增强芽孢的耐热性 脂肪和油能增强细菌芽孢耐热性的作用 如果食品中加入少量的杀菌剂和抑制剂也能大大减弱芽孢的耐热性 香料中的芳香油，芥末，丁香，洋葱，胡椒，大蒜有防腐性能，均能明显
15、减弱芽孢的耐热性,（4）热处理温度 热处理温度越高，杀死一定量腐败菌芽孢所需要时间越短。 提高温度会加速蛋白质凝固，降低微生物的耐热性,图4-3 不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线,表4-3 热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响,（5）原始活菌数 腐败菌或芽孢全部死亡所需要时间随原始菌数而异，原始菌数越多，全部死亡所需要时间越长。 因此罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效果有直接关系。,表4-4 原始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系,注意 微生物在热力作用下的死亡特性既然是各种因素综合影响的结果，那么，对腐败菌耐热性作比较时就应指出比较时所处的条件。 利用某对象菌耐热性作为确定某罐头食品的杀菌
16、程度时，测定对象菌耐热性所处的条件和环境应和该罐头食品所含成分基本一致。,2.细菌耐热性的特性,（1）热力致死速率曲线或活菌残存数曲线 微生物及芽孢热处理死亡数是按指数递减或按对数循环下降。 若以纵坐标为物料单位值内细胞数或芽孢数的对数值、横坐标为热处理时间，则得到一直线热力致死速率曲线或活菌残存数曲线,图4-4 热力致死速率曲线,D,（2）D值 热力致死速率曲线或活菌残存数曲线为直线，斜率为m 图4-4表明，直线横过一个对数循环所需要时间（min）是D值（Decimal reduction time），也就是直线斜率的倒数，即 D=1/m，直线斜率实际反映细菌死亡速率。 D值的定义：是在一定处理环境和热力致死温度条件下，某细菌数群中每杀死90%原有残存活菌数时所需要时间（min）。,D值越大，细菌死亡速率越慢，即该菌耐热性越强。 D值大小和细菌耐热性的强度成正比。 注意：D值不受原始菌数影响 D值随热处理温度、菌种、细菌活芽孢所处环境和其它因素而异。,表4-5瞬
