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1、第三章第三章 食品的食品的热处理和理和杀菌菌一、食品一、食品热处理的作用理的作用热处理（热处理（Thermal processing）是食品加工与保藏中）是食品加工与保藏中用于改善食品品质、延长食品贮藏期的最重要的处用于改善食品品质、延长食品贮藏期的最重要的处理方法之一。（拿破仑，罐头）理方法之一。（拿破仑，罐头）食品工业中采用的热处理有不同的方式和工艺，不食品工业中采用的热处理有不同的方式和工艺，不同种类的热处理所达到的主要目的和作用也有不同，同种类的热处理所达到的主要目的和作用也有不同，但热处理过程对但热处理过程对微生物、酶和食品成分微生物、酶和食品成分的作用以及的作用以及传热的原理和规律
2、却有相同或相近之处。传热的原理和规律却有相同或相近之处。一、食品热处理的作用一、食品热处理的作用1 1、正面作用、正面作用u杀死微生物杀死微生物，主要是致病菌和其他有害微生物；，主要是致病菌和其他有害微生物；u钝化酶钝化酶；u破坏食品中不需要或有害的成分或因子；（大豆）破坏食品中不需要或有害的成分或因子；（大豆）u改善食品的品质与特性；改善食品的品质与特性；u提高食品中营养成分的可利用率、可消化性等。提高食品中营养成分的可利用率、可消化性等。2 2、负面作用、负面作用u食品中营养成分，特别热敏性成分有一定损失；食品中营养成分，特别热敏性成分有一定损失；u食品的品质和特性产生不良的变化；食品的品
3、质和特性产生不良的变化；u消耗能量。消耗能量。二、食品二、食品热处理的理的种种类及特点及特点（一）根据热处理的目的分类（一）根据热处理的目的分类u保藏热处理：保藏热处理：主要目的是降低无益生物物质主要目的是降低无益生物物质如微生物和酶活性。如微生物和酶活性。u转化热处理：转化热处理：热处理过程中出现一些物理特热处理过程中出现一些物理特性的变化。（面团性的变化。（面团-面包）面包）热处理热处理产品产品工艺参数工艺参数预期变化预期变化不良变化不良变化保保藏藏处处理理热烫热烫蔬菜、蔬菜、水果水果蒸汽或热蒸汽或热水加热到水加热到90-100钝化酶，除氧，钝化酶，除氧，减菌，减少生减菌，减少生苦味，改变
4、质苦味，改变质构构营养损失、营养损失、流失，流失，色泽色泽变化变化巴氏巴氏杀菌杀菌乳、啤酒、乳、啤酒、果汁、肉、果汁、肉、蛋、面包、蛋、面包、即食食品即食食品加热到加热到75-95杀灭致病菌杀灭致病菌色泽变化，色泽变化，营养变化，营养变化，感官变化感官变化杀菌杀菌乳、肉制品、乳、肉制品、水果、蔬菜水果、蔬菜加热到加热到100杀灭微生物及杀灭微生物及其孢子其孢子色泽变化，色泽变化，营养变化，营养变化，感官变化感官变化热处理热处理产品产品工艺参数工艺参数预期变化预期变化不良变化不良变化转转化化处处理理蒸蒸煮煮蔬菜蔬菜肉肉鱼鱼蒸汽或热水蒸汽或热水加热到加热到90-100钝化酶，改变质构，钝化酶，改变
5、质构，蛋白质变性，淀粉糊蛋白质变性，淀粉糊化化营养损失，营养损失，水分损失水分损失烘烘烤烤肉肉鱼鱼干空气或湿干空气或湿空气加热到空气加热到215改变色泽，形成外壳，改变色泽，形成外壳，蛋白质变性，杀菌，蛋白质变性，杀菌，降低水分降低水分营养损失，营养损失，有有诱变性诱变性物质物质面包面包形成外壳，淀粉糊化，形成外壳，淀粉糊化，结构和体积变化，水结构和体积变化，水分减少，色泽变化分减少，色泽变化油油炸炸肉肉鱼鱼土豆土豆油中加热到油中加热到150-180形成外壳，色泽变化，形成外壳，色泽变化，蛋白质变性，淀粉糊蛋白质变性，淀粉糊化化营养素损失营养素损失保藏保藏热处理理v热烫热烫 （1 1）钝化酶）
6、钝化酶 苹果苹果 马铃薯马铃薯 保藏保藏热处理理v 热烫 （2）除氧生菜生菜保藏保藏热处理理巴氏巴氏杀菌法菌法(Pasteurization）v在在100100以下的加热介质中的低温杀菌方法，以杀以下的加热介质中的低温杀菌方法，以杀死致病菌营养细胞及无芽孢细菌，但无法完全杀死致病菌营养细胞及无芽孢细菌，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。期限的要求。保藏保藏热处理理v 巴氏杀菌巴氏杀菌 温度温度75-95 75-95 例例1：鲜奶：鲜奶63.563.5，30min;30min;72727676,15s;,15s;8585,
7、10s,10s例例2 2：果冻：果冻85858585，20min;20min;20min;20min;保藏保藏热处理理v 高温灭菌高温灭菌 温度温度100 100，杀灭微生物及其孢子，杀灭微生物及其孢子 例：超高温灭菌奶例：超高温灭菌奶 135-141，3-4s保藏保藏热处理的主要目的理的主要目的v 杀灭在食品正常保质期内可导致食品腐败变质杀灭在食品正常保质期内可导致食品腐败变质的的微生物微生物v 钝化食品中的钝化食品中的酶酶热杀菌菌处理的最高境界理的最高境界Safety vs.Qualityv 达到杀菌及钝化酶活性的要求达到杀菌及钝化酶活性的要求v 尽可能使食品的质量因素少发生变化尽可能使食
8、品的质量因素少发生变化-合理的杀菌工艺参数合理的杀菌工艺参数1、工业烹饪、工业烹饪（Industrial cooking）一般作为食品加工的一种前处理过程，通常是为了提一般作为食品加工的一种前处理过程，通常是为了提高食品的感官质量而采取的一种处理手段高食品的感官质量而采取的一种处理手段烹饪通常有烹饪通常有煮、焖（炖）、烘（焙）、炸（煎）、烤煮、焖（炖）、烘（焙）、炸（煎）、烤等等。一般煮多在。一般煮多在沸水沸水中进行；焙、烤则以中进行；焙、烤则以干热干热的形式的形式加热，温度较高；而煎、炸也在较高温度的加热，温度较高；而煎、炸也在较高温度的油介质油介质中中进行进行类型主要有型主要有：工工业烹烹
9、饪、热烫、热挤压和和杀菌菌等等（二）根据加工方法和目的分（二）根据加工方法和目的分类1 1、工业烹饪、工业烹饪种类种类有水烧煮有水烧煮无水烧煮无水烧煮煮煮焖焖烘烘炸炸烤烤加热介质加热介质温度温度/气压气压10105 5/Pa/Pa 水水10010011蒸汽蒸汽10010011热空气热空气1001001 1油油1001001 1热辐射热辐射1001001 1（二）根据加工方法和工序分（二）根据加工方法和工序分类2、热烫、热烫(烫漂、杀青、预煮烫漂、杀青、预煮)u作用：作用：破坏酶的活性，稳定色泽，改善风味与组织，减少维生素的破坏酶的活性，稳定色泽，改善风味与组织，减少维生素的损失；损失；软化组织
10、，便于后续的加工和装罐；软化组织，便于后续的加工和装罐；杀死部分附着于原料中的微生物，提高杀菌效果；杀死部分附着于原料中的微生物，提高杀菌效果；排除原料组织中的空气，减轻金属罐内壁的氧化腐蚀。排除原料组织中的空气，减轻金属罐内壁的氧化腐蚀。u方法：方法：蒸汽热烫、热水热烫（蒸汽热烫、热水热烫（7070100100）u热烫终点：热烫终点：果蔬中的过氧化物酶完全失活；果蔬中的过氧化物酶完全失活；u注意：注意：热烫后必须急速冷却，保持果蔬的脆嫩度。热烫后必须急速冷却，保持果蔬的脆嫩度。3、热挤压（、热挤压（挤压蒸煮）挤压蒸煮）u热挤压热挤压:是指食品物料在螺杆挤压下因受是指食品物料在螺杆挤压下因受高
11、温、高压、高剪高温、高压、高剪切力作用，被切力作用，被压缩并形成熔融状态，然后被挤出模具孔，压缩并形成熔融状态，然后被挤出模具孔，因压力骤降，因压力骤降，水分急骤闪蒸，产品膨胀，从而形成一定形水分急骤闪蒸，产品膨胀，从而形成一定形状和组织形态的产品。状和组织形态的产品。u特特点点：挤挤压压食食品品多多样样化化；操操作作成成本本较较低低；在在短短时时间间内内完完成成多多种种单单元元操操作作，生生产产效效率率较较高高；便便于于生生产产过过程程的的自自动动控控制制和连续生产和连续生产。u挤压膨化食品生膨化食品生产流程：流程：原原辅料料配料配料调整水分整水分挤压膨化膨化成形成形干燥干燥喷涂、包被涂、包
12、被包装包装产品品4、热杀菌热杀菌 u热杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理方式。热杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理方式。u根据要杀灭微生物的种类和程度的不同可分为：根据要杀灭微生物的种类和程度的不同可分为：巴氏杀菌巴氏杀菌超高温杀菌超高温杀菌（UHTUHT）商业杀菌商业杀菌第一第一节 热处理原理理原理 v热处理是食品工业中最有效、最经济、最简便，因热处理是食品工业中最有效、最经济、最简便，因此也是使用此也是使用最广泛的杀菌方法最广泛的杀菌方法。v热杀菌的主要目的是杀灭正常保质期内的有害微生热杀菌的主要目的是杀灭正常保质期内的有害微生物。一般物。一般认为达到杀菌条件的热处理强度足以钝化认为达
13、到杀菌条件的热处理强度足以钝化食品中的酶活性食品中的酶活性。罐罐头食品的腐食品的腐败及腐及腐败菌菌v凡能导致罐头食品腐败变质的微生物都称为凡能导致罐头食品腐败变质的微生物都称为腐败菌腐败菌v曾有人对日本市场销售的罐头食品进行过普查，在曾有人对日本市场销售的罐头食品进行过普查，在725725只肉、鱼、蔬菜和水果罐头中发现有活菌存在只肉、鱼、蔬菜和水果罐头中发现有活菌存在的罐头各占的罐头各占20%20%、10%10%、8%8%、和、和3%3%。大多数罐头中出。大多数罐头中出现的细菌为需氧性芽孢菌，曾偶尔在果蔬罐头中发现的细菌为需氧性芽孢菌，曾偶尔在果蔬罐头中发现霉菌孢子，却未发现酵母菌。但这些罐头
14、并未出现霉菌孢子，却未发现酵母菌。但这些罐头并未出现有腐败变质的现象。现有腐败变质的现象。v事实表明，罐头食品种类不同，罐头内出现的腐事实表明，罐头食品种类不同，罐头内出现的腐败菌也各有差异。败菌也各有差异。各种腐败菌的生活习性不同，各种腐败菌的生活习性不同，故应该有不同的杀菌工艺要求。故应该有不同的杀菌工艺要求。因此，因此，弄清罐弄清罐头腐败原因及其菌类是正确选择合理加热和杀菌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。工艺，避免贮运中罐头腐败变质的首要条件。v一、微生物的耐热性一、微生物的耐热性v二、食品的传热二、食品的传热v三、杀菌强度计算及评价三、
15、杀菌强度计算及评价一、微生物的耐一、微生物的耐热性性v微生物对热的敏感性常受各种因素的微生物对热的敏感性常受各种因素的影响，如影响，如种类、数量、环境条件种类、数量、环境条件等等 v鉴定微生物的死亡，常以它是否失去鉴定微生物的死亡，常以它是否失去了繁殖与变异能力为标准。了繁殖与变异能力为标准。（一）影（一）影响响微生物耐微生物耐热性的因素性的因素污染微生物的种类和数量污染微生物的种类和数量热处理温度热处理温度罐内食品成分罐内食品成分（1 1）菌种与菌株）菌种与菌株v不同的微生物对热的抵抗力是有差异的。不同的微生物对热的抵抗力是有差异的。霉菌和酵母菌霉菌和酵母菌的耐热性较低的耐热性较低 菌种不同
16、，微生物的耐热性不同。耐热性是：嗜热微菌种不同，微生物的耐热性不同。耐热性是：嗜热微生物生物 嗜温微生物嗜温微生物 嗜冷微生物嗜冷微生物1.污染微生物的染微生物的种种类和和数数量量细菌种类细菌种类最低生长温最低生长温度（度（）最适生长温最适生长温度（度（）最高生长温最高生长温度（度（）嗜温菌嗜温菌303040405050707070709090中温性菌中温性菌5 515153030454545455555低温性菌低温性菌-5-55 52525303030303535嗜冷菌嗜冷菌-10-10-5-51212151515152525细菌的耐热性细菌的耐热性细菌的耐热性细菌的耐热性v同一种微生物同一
17、种微生物（菌种），生长状态不同，耐热（菌种），生长状态不同，耐热性也不同，处于生长繁殖状态的耐热菌比处于性也不同，处于生长繁殖状态的耐热菌比处于休眠时期的芽孢的耐热性弱的多。休眠时期的芽孢的耐热性弱的多。耐热性：产芽孢的细菌耐热性：产芽孢的细菌 非芽孢细菌非芽孢细菌 芽孢芽孢 营养细胞营养细胞v低酸性食品以低酸性食品以耐热菌的芽孢耐热菌的芽孢为杀菌对象。为杀菌对象。细菌的营养细胞与芽孢之间存在耐热性差异的原因：细菌的营养细胞与芽孢之间存在耐热性差异的原因：v营养细胞和芽孢中存在的蛋白质具有不同的热凝营养细胞和芽孢中存在的蛋白质具有不同的热凝固温度；固温度；v水分含量及水分状态不同。芽孢中的含水
18、量明显水分含量及水分状态不同。芽孢中的含水量明显少于营养细胞，且多为结合水。结合水越多蛋白少于营养细胞，且多为结合水。结合水越多蛋白质的稳定性越大。质的稳定性越大。v同一种芽孢的耐热性同一种芽孢的耐热性也不同也不同 与菌龄、培育条件、储存环境的不同而异与菌龄、培育条件、储存环境的不同而异例如：含有例如：含有磷酸或镁磷酸或镁的培养基生长的芽孢耐热性较的培养基生长的芽孢耐热性较强；含有强；含有碳水化合物和氨基酸碳水化合物和氨基酸的环境中培养的芽的环境中培养的芽孢耐热性很强；孢耐热性很强；高温下培养比低温高温下培养比低温下培养的耐热下培养的耐热性强等。性强等。不同芽孢，耐热性也不同不同芽孢，耐热性也
19、不同 嗜热菌芽孢嗜热菌芽孢 厌氧菌芽孢厌氧菌芽孢 需氧菌芽孢需氧菌芽孢（2）原始活菌）原始活菌数数v腐败菌或芽孢全部死亡所需要的时间随原始菌数而异，腐败菌或芽孢全部死亡所需要的时间随原始菌数而异，原始菌数原始菌数越多，全部死亡所需要的时间越长（耐热性越越多，全部死亡所需要的时间越长（耐热性越强）。因此罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效果有强）。因此罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效果有直接的关系直接的关系。v因此，食品工厂的卫生状况直接影响到产品的质量，并因此，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。且也是该厂产品质量是否合格的标准之一。讨论讨论1：有人
20、说，在食品加工过程中，不需要进有人说，在食品加工过程中，不需要进有人说，在食品加工过程中，不需要进有人说，在食品加工过程中，不需要进行卫生控制，反正最后会杀菌的，你认为行卫生控制，反正最后会杀菌的，你认为行卫生控制，反正最后会杀菌的，你认为行卫生控制，反正最后会杀菌的，你认为这种说法对吗？为什么？这种说法对吗？为什么？这种说法对吗？为什么？这种说法对吗？为什么？讨论讨论2：当你去餐厅就餐时，很多餐厅都会当你去餐厅就餐时，很多餐厅都会当你去餐厅就餐时，很多餐厅都会当你去餐厅就餐时，很多餐厅都会 提供提供提供提供茶水给顾客涮洗餐具，你觉得这样做的目茶水给顾客涮洗餐具，你觉得这样做的目茶水给顾客涮洗
21、餐具，你觉得这样做的目茶水给顾客涮洗餐具，你觉得这样做的目的是什么？能起到杀菌的作用吗？的是什么？能起到杀菌的作用吗？的是什么？能起到杀菌的作用吗？的是什么？能起到杀菌的作用吗？表表1 原始菌原始菌数数和玉米罐和玉米罐头杀菌效果的菌效果的关关系系 2.热处理理温温度度v超过微生物正常生长温度范围的高温环境，可以导致微生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亡。物的死亡。v热处理温度越高，杀死一定量腐败菌芽孢所需要的时间越热处理温度越高，杀死一定量腐败菌芽孢所需要的时间越短。短。图图1不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线 表表2 热处理理温温
22、度度对玉米汁中平酸菌死亡玉米汁中平酸菌死亡时间的影的影响响 3.热处理理时介介质或食品成分的影或食品成分的影响响（1 1）酸度）酸度 pHpH 许多高耐热性的微生物，在中性时耐热性最强，许多高耐热性的微生物，在中性时耐热性最强，随着随着pHpH偏离中性的程度越大，死亡率越大偏离中性的程度越大，死亡率越大对大多数芽孢杆菌来说，在中性范围内耐热性最对大多数芽孢杆菌来说，在中性范围内耐热性最强，强，pHpH低于低于5 5时细菌芽孢就不耐热时细菌芽孢就不耐热，此时耐热性的，此时耐热性的强弱受其它因素控制强弱受其它因素控制 添加酸，适当提高内容物酸度。添加酸，适当提高内容物酸度。图图2pH对芽孢耐热性的
23、影响对芽孢耐热性的影响u酸度高、酸度高、pHpH低的食低的食品品杀菌菌温温度可低一些，度可低一些，时间可短一些；可短一些；u酸度低、酸度低、pHpH高的食高的食品品杀菌菌温温度要高一些，度要高一些，时间长一些。一些。（2）水分活度）水分活度 AWv水分活度或者加热环境中的相对湿度对微生物的水分活度或者加热环境中的相对湿度对微生物的耐热性有显著的影响耐热性有显著的影响v水分活度越低，微生物细胞的耐热性越强水分活度越低，微生物细胞的耐热性越强v蛋白质在潮湿的情况下加热比在干燥状态下加热蛋白质在潮湿的情况下加热比在干燥状态下加热变性速度更快，促使微生物更易于死亡变性速度更快，促使微生物更易于死亡v在
24、相同温度下湿热杀菌的效果要好于干热杀菌在相同温度下湿热杀菌的效果要好于干热杀菌图图3 3 细菌芽孢细菌芽孢在在110110加热死加热死亡时间（亡时间（D D值）值）和水分活度的和水分活度的关系关系（3）糖）糖v高浓度的糖液一方面高浓度的糖液一方面提高提高微生物的耐热性，另一微生物的耐热性，另一方面会因强烈的脱水作用而抑制微生物的生长方面会因强烈的脱水作用而抑制微生物的生长v机理：糖吸收了微生物细胞中的水分，导致细胞机理：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。了微生物耐热性。v糖浓度高到一定程度糖浓
25、度高到一定程度（60%60%左右）左右）时，高渗透压时，高渗透压环境能抑制微生物生长。（果糖）环境能抑制微生物生长。（果糖）图图4糖对细菌耐热性的影响糖对细菌耐热性的影响（4）盐类u食盐：低浓度（食盐：低浓度（4%44%)%)时，微生物耐热性随浓度长高明显降低。时，微生物耐热性随浓度长高明显降低。u低浓度盐可以使微生物细胞低浓度盐可以使微生物细胞适量脱水适量脱水而蛋白质难以而蛋白质难以凝固；高浓度的盐则可使微生物细胞凝固；高浓度的盐则可使微生物细胞大量脱水大量脱水，蛋，蛋白质变性，导致微生物的死亡。并且，高浓度盐造白质变性，导致微生物的死亡。并且，高浓度盐造成的成的水分活度的下降水分活度的下降
26、也会强烈地抑制微生物的生长。也会强烈地抑制微生物的生长。u氯化钙：对细菌芽孢耐热性的影响较食盐弱一些；氯化钙：对细菌芽孢耐热性的影响较食盐弱一些；u苛性钠、碳酸钠或磷酸钠等：对芽孢有一定的杀菌苛性钠、碳酸钠或磷酸钠等：对芽孢有一定的杀菌力，随温度的提高而增强力，随温度的提高而增强（5）脂肪）脂肪v脂肪能脂肪能增强增强微生物的耐热性。微生物的耐热性。v原因：脂肪与微生物细胞的蛋白质胶体接触，形成的凝原因：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，结薄膜层妨碍了水分的渗入，使蛋白质凝固困难使蛋白质凝固困难；脂肪；脂肪是热的不良导体，阻碍了热的传入。是热的不良导体，阻碍了热
27、的传入。v如大肠杆菌和沙门氏菌，在水中加热到如大肠杆菌和沙门氏菌，在水中加热到60-6560-65时即可死时即可死亡了，而在油中加热到亡了，而在油中加热到100100，需经，需经30 min30 min才能死亡。才能死亡。（6）蛋白）蛋白质v蛋白质含量在蛋白质含量在5%5%左右左右时，对微生物有保护作用；时，对微生物有保护作用；含量到含量到15%15%以上时，对耐热性没有影响。以上时，对耐热性没有影响。v例：将某种芽孢分别放在含有例：将某种芽孢分别放在含有1-2%1-2%明胶及不含明明胶及不含明胶的胶的pH6.9pH6.9的磷酸缓冲液中，含明胶溶液中的微的磷酸缓冲液中，含明胶溶液中的微生物耐热
28、性比不加明胶的微生物耐热性增加生物耐热性比不加明胶的微生物耐热性增加2 2倍倍。（7）植物）植物杀菌素菌素v植物杀菌素是某些植物中含有的能抑制微生物生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。长或杀死微生物的成分。v常见含有植物杀菌素的原料：常见含有植物杀菌素的原料：葱、蒜、辣椒、罗葱、蒜、辣椒、罗卜、芥末、丁香、芹菜、胡罗卜、茴香卜、芥末、丁香、芹菜、胡罗卜、茴香等。等。v植物杀菌素的存在会削弱微生物的耐热性，并可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。降低原始菌量。注意注意v微生物在热力作用下的死亡特性既然是各种微生物在热力作用下的死亡特性既然是各种因
29、素综合影响的结果，那么，对腐败菌耐热因素综合影响的结果，那么，对腐败菌耐热性作比较时就应性作比较时就应指出比较时所处的条件指出比较时所处的条件。v利用某对象菌耐热性作为确定某罐头食品的利用某对象菌耐热性作为确定某罐头食品的杀菌程度时，杀菌程度时，测定对象菌耐热性所处的条件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和环境应和该罐头食品所含成分基本一致。v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。v常见的分类方式：1、酸性4.6，低酸性4.6 2、高酸性4.6（二）（二）热杀菌食品的菌食品的PH分分类酸性食品酸性食品与与低酸
30、性食品低酸性食品pHpH值划分的依据值划分的依据v能产生致命毒素的肉毒梭状芽孢杆菌的生长习性。v罐头的分类罐头的分类-肉毒杆菌肉毒杆菌v肉毒梭状芽孢杆菌是嗜温厌氧型细菌，有肉毒梭状芽孢杆菌是嗜温厌氧型细菌，有A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G七种类型，食品中常见的有七种类型，食品中常见的有A A、B B、E E三种。其中三种。其中A A、B B类型芽孢的耐热性较类型芽孢的耐热性较E E型强，广泛型强，广泛存在于土壤中，故存在于原料中的可能性很大。存在于土壤中，故存在于原料中的可能性很大。v肉毒杆菌生长和产生毒素时会伴随着产气，因此印制“罐盖中心部位凸起不可食用”可预防消费者
31、误食。v 肉毒杆菌的应用除皱美容原因：原因：v它们在适宜条件下生长时能产生致命的外毒素，对人的它们在适宜条件下生长时能产生致命的外毒素，对人的致死率可达致死率可达65%65%。v罐头内的缺氧条件对它的生长和产毒很适宜罐头内的缺氧条件对它的生长和产毒很适宜vpH4.8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。v当Aw0.85时，其芽孢也不能生长繁殖。v低酸性食品的条件：pH 4.6及Aw0.85v低酸性食品必须采用高压杀菌。v酸性食品则可采用常压杀菌。v故肉毒杆菌能生长的最低故肉毒杆菌能生长的最低pHpH值成为值成为低酸性和酸性低酸性和酸性
32、食品分食品分界的标准线。界的标准线。v在低酸性食品中有比肉毒杆菌更耐热的厌氧腐败菌在低酸性食品中有比肉毒杆菌更耐热的厌氧腐败菌如如P.A.3679P.A.3679生芽梭状芽孢杆菌生芽梭状芽孢杆菌，它并不产生毒素，它并不产生毒素，常被选为低酸性食品罐头杀菌时供常被选为低酸性食品罐头杀菌时供试验的对象菌试验的对象菌v在低酸性食品中还存在抗热性更强的在低酸性食品中还存在抗热性更强的平酸菌如嗜热平酸菌如嗜热脂肪芽孢杆菌脂肪芽孢杆菌，它需要更高的杀菌工艺条件才会完，它需要更高的杀菌工艺条件才会完全遭到破坏。全遭到破坏。v由于中酸性食品的杀菌强度要求与低酸性食品的要由于中酸性食品的杀菌强度要求与低酸性食品
33、的要求相同，因此它也被并入低酸性食品一类。求相同，因此它也被并入低酸性食品一类。酸性食品与酸性食品与高酸性食品高酸性食品pHpH值划分的依据值划分的依据v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时即不能生长。v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。但此类杀菌条件有时难以将酶钝化，故酶的钝化也是确定这类食品杀菌参数的主要依据。酸化食品酸化食品v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pH4.6。这类产品称为酸化食品。v酸化食品可按酸性食品进行杀菌处理。
34、v例如，在以某些水果、蔬菜、水产品为原料的产品中，分别加入了柠檬酸、醋酸、番茄酱。#表表4 各各种种常常见罐罐头食品的食品的pH值 表表5 罐罐头食品按照酸度的分食品按照酸度的分类 酶的耐酶的耐热性性v罐头食品热力杀菌向高温短时，特别是超高温瞬罐头食品热力杀菌向高温短时，特别是超高温瞬时方向发展后，罐头食品贮藏过程中常出现了因时方向发展后，罐头食品贮藏过程中常出现了因酶活动而引起的变质问题。酶活动而引起的变质问题。v酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标，酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标，例例:牛乳巴氏杀菌的效果可以根据牛乳巴氏杀菌的效果可以根据磷酸酶活力测磷酸酶活力测定定的结果判定
35、。这是因为牛乳中磷酸酶热处理时的结果判定。这是因为牛乳中磷酸酶热处理时的钝化程度和废结合菌及其他病原菌热处理时的的钝化程度和废结合菌及其他病原菌热处理时的死亡程度相互一致。死亡程度相互一致。v5.5.低酸性食品常以pH值 4.6 来划分，低酸性罐头食品常用 高压 方式进行杀菌处理，并以 肉毒梭菌 作为杀菌对象菌;v6.干热条件下杀菌，微生物死亡较快。(F，较慢)v7.在采用超高温瞬时灭菌时，由于杀菌时间短，部分酶可能没有完全失活。(T)v8.干热条件下杀菌，微生物死亡较快。(F，较慢)v9.食品的pH值偏离微生物生长的适宜pH范围越远，则其耐热性变得越强。(F，弱 )v3.3.影响罐头食品中微
36、生物耐热性的因素及作用。影响罐头食品中微生物耐热性的因素及作用。v微生物的种类和数量v基质的成分v热处理温度和时间v6.6.低酸性食品和酸性食品的划分依据是什么？低酸性食品和酸性食品的划分依据是什么？答：在罐头工业中酸性食品和低酸性食品的分界限以答：在罐头工业中酸性食品和低酸性食品的分界限以PH4.6PH4.6为标准。为标准。任何工业生产的罐头食品中其最后平衡任何工业生产的罐头食品中其最后平衡PHPH值高于值高于4.64.6以上及水分活度以上及水分活度大于大于0.850.85即为低酸性食品。这主要决定于肉毒杆菌的生长习性。肉即为低酸性食品。这主要决定于肉毒杆菌的生长习性。肉毒杆菌广泛分布于自然
37、界中，存在于食品原料的可能性很大。罐头毒杆菌广泛分布于自然界中，存在于食品原料的可能性很大。罐头内的缺氧条件对又对它的生长和产毒颇为适宜，因此罐头杀菌时破内的缺氧条件对又对它的生长和产毒颇为适宜，因此罐头杀菌时破坏它的芽孢为最低的要求。坏它的芽孢为最低的要求。PHPH值低于值低于4.64.6时肉毒杆菌的生长就受到抑时肉毒杆菌的生长就受到抑制，因此制，因此PHPH值大于值大于4.64.6的食品罐头杀菌时必须保证将它全部杀死。故的食品罐头杀菌时必须保证将它全部杀死。故肉毒杆菌能生长的最低肉毒杆菌能生长的最低PHPH值成为两类食品分界标准线。值成为两类食品分界标准线。1.热力致死温度 已不再使用v过
38、去：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。v现在：微生物生长温度的上限。微生物在高于此温度的环境中会被杀灭。#（四）微生物耐（四）微生物耐热性性参数参数2.2.热力致死时间曲线（热力致死时间曲线（TDTTDT曲线）曲线）Thermal Death Time 热力致死时间热力致死时间用以表示将在一定环用以表示将在一定环境中一定数量的某种微生物恰好全部杀灭境中一定数量的某种微生物恰好全部杀灭所采用的所采用的杀菌温度和时间组合杀菌温度和时间组合。以以热处理温度为横坐热处理温度为横坐标标，以，以微生物全部杀灭时微生物全部杀灭时间为纵坐标间为纵坐标（对数值）得（对数值）得到一条直线
39、，即热力致死到一条直线，即热力致死时间曲线。时间曲线。图图5热力致死时间曲线热力致死时间曲线 v细菌的热力致死时间随致死温度而异。它表示细菌的热力致死时间随致死温度而异。它表示了不同热力致死温度时细菌芽孢的相对耐热性了不同热力致死温度时细菌芽孢的相对耐热性v实验数据显示温度每上升一个定值，所需要的实验数据显示温度每上升一个定值，所需要的杀菌时间减少杀菌时间减少1010倍，表明倍，表明热力致死规律按指数热力致死规律按指数递降进行递降进行。12（1 1,t,t,t,t1 1 1 1)（2 2,t,t,t,t2 2 2 2)（1）热力致死力致死时间曲曲线方程方程t1t2 ,2 1 令：式一：式一：(
40、1)(1)式二：式二：T T1 1-杀菌菌条条件件1 1的的温温度；度；T T2 2-杀菌菌条条件件2 2的的温温度；度；t t1 1-杀菌菌条条件件1 1的的时间；t t2 2-杀菌菌条条件件2 2的的时间；Z-Z-常常数数（2）Z值vZ Z值值为热力致死时间为热力致死时间1010倍变化倍变化时相应时相应改变的加热温度数改变的加热温度数，单位，单位为为。vZ值是衡量温度变化时微生物死亡速率变化的一个尺度。Z Z值越值越大，因温度上升而取得的杀菌效果就越小。大，因温度上升而取得的杀菌效果就越小。v对于低酸食品中的微生物，一般取Z=10 肉毒杆菌肉毒杆菌Z Z为为1010v对于酸性食品中的微生物
41、，采取100 杀菌的，一般Z=8 酸性食品酸性食品Z Z为为8 8 T T2 2-T-T1 1 v Z=-Z=-log t log t1 1 log t log t2 2假如：假如：假如：假如：t t t t1 1 1 1=10t=10t=10t=10t2 2 2 2 ，亦即，亦即，亦即，亦即杀杀菌菌菌菌时间缩时间缩短到原短到原短到原短到原来来来来的的的的1/101/101/101/10z12（1 1,t,t,t,t1 1 1 1)（2 2,t t t t2 2 2 2)例例1v在某杀菌条件下，在在某杀菌条件下，在121.1121.1用用1 min1 min恰好恰好将菌全部杀灭；现改用将菌全部
42、杀灭；现改用110110、10 min10 min处理，处理，问能否达到原定的杀菌目标？设问能否达到原定的杀菌目标？设Z=10Z=10。例例1解解将将110、10 min转化成转化成121.1下的下的t2，则，则已知：已知：T1=110，T2=121.1，t1=10 min，Z=10。t2=0.78 min 1min说明未能全部杀灭细菌。说明未能全部杀灭细菌。那么在那么在110110下需要多长时间才够呢？下需要多长时间才够呢？将将121.1121.1、1min1min转化成转化成110110、t t1 1minmin：已知：已知：T T1 1=110=110，T T2 2=121.1=121.
43、1，t t2 2=1 min=1 min，Z=10Z=10。t t1 1=12.88 min=12.88 min加强加强练习题练习题 例例2 在某杀菌条件下，在121.1用2min恰好将对象菌全部杀灭；现改用105、82 min处理，能否达到原定的杀菌目标？设Z=10 t=2*101.61=81.47min（3）F0值v通常用通常用121.1121.1（国外用（国外用250250）作为标准温度，该）作为标准温度，该温度下的热力致死时间用符号温度下的热力致死时间用符号F F0 0来表示，称为来表示，称为F F0 0值值vF F0 0值的定义就是在值的定义就是在121.1121.1温度条件下杀死一
44、定浓度温度条件下杀死一定浓度的细菌所需要的热力致死时间，单位为的细菌所需要的热力致死时间，单位为minminF F0 0值与值与原始菌种、菌数和环境条件是相关的。原始菌种、菌数和环境条件是相关的。vF F0 0值越大，微生物的耐热性越强值越大，微生物的耐热性越强v已知某种菌的已知某种菌的F F0 0，计算任意温度时的杀菌时间：，计算任意温度时的杀菌时间：v各种杀菌温度各种杀菌温度-时间换算成时间换算成121.1121.1的杀菌时间：的杀菌时间：3.热力致死速率曲力致死速率曲线l“全部杀灭全部杀灭”的表达不科学。的表达不科学。l大量的实验证明，如果有足够多的大量的实验证明，如果有足够多的微生物，
45、则这些微生物并不是同时微生物，则这些微生物并不是同时死亡的，而是随着时间的推移，其死亡的，而是随着时间的推移，其死亡量逐步增加。死亡量逐步增加。l微生物及其芽孢的热处理微生物及其芽孢的热处理死亡数死亡数是是按对数规律变化的。按对数规律变化的。l热力致死速率曲线以加热（恒温）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（的时间为横坐标，以微生物数量（的对数值）为纵坐标，表示对数值）为纵坐标，表示某一种某一种特特定的菌在定的菌在特定的条件特定的条件下和下和特定的温特定的温度下度下，其残留活菌总数随杀菌时间，其残留活菌总数随杀菌时间的延续所发生的变化。的延续所发生的变化。图图3-2热力致
46、死速率曲线热力致死速率曲线（1）热力致死速率曲力致死速率曲线方程方程设原始菌数为设原始菌数为a a，经过一段热处理时间，经过一段热处理时间t t后，后，残存菌数为残存菌数为b b，直线的斜率为，直线的斜率为k k，则：，则：lg b lg a=k(t 0)lg b lg a=k(t 0)t=-1/k(lg a lg b)t=-1/k(lg a lg b)令 1/k=D1/k=D，则：t=D(lg at=D(lg alg b)lg b)(2)(2)v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。v在热力致死速率曲线上，若杀菌时间足够大，残存菌在热力致死速率曲线上，若杀菌时间足够大，
47、残存菌数出现负数（数出现负数（1010-n-n）,说明若有说明若有1010n n个罐头，可能还有一个罐头，可能还有一个罐中有一个微生物存活个罐中有一个微生物存活ab（2）D值vD D值的定义就是在一定的处理环境中和在一定的热力致值的定义就是在一定的处理环境中和在一定的热力致死温度条件下某细菌数群中死温度条件下某细菌数群中每杀死每杀死90%90%原有残存活菌数原有残存活菌数时所时所需要的时间需要的时间，单位为，单位为minmin。vD D值与温度、环境条件和菌种有关。值与温度、环境条件和菌种有关。D D值越大，表示杀值越大，表示杀灭同样数量微生物所需的时间越长，这种微生物的耐灭同样数量微生物所需
48、的时间越长，这种微生物的耐热性越强，因此热性越强，因此D D值大小和细菌耐热性的强度成正比值大小和细菌耐热性的强度成正比v注意：注意：D D值不受原始菌数影响值不受原始菌数影响 vD D值可以根据热力致死速率曲线方程求得值可以根据热力致死速率曲线方程求得 t t D=-D=-log a log b log a log b令 b=a 10-1，则 D=t（图）min微生物数量微生物数量（每分钟加热开始时）（每分钟加热开始时）1min内杀死的微生物数量内杀死的微生物数量（总数的（总数的90%）加热加热1min后活的后活的微生物的数量微生物的数量存活微生物存活微生物数量的对数数量的对数1234567
49、1061051041031021011009105910491039102910190.91051041031021011000.1543210-1该实验的假设前提是：起始样品中微生物的细胞浓度为该实验的假设前提是：起始样品中微生物的细胞浓度为该实验的假设前提是：起始样品中微生物的细胞浓度为该实验的假设前提是：起始样品中微生物的细胞浓度为101010106 6 6 6个个个个/ml,/ml,每加热每加热每加热每加热1min1min有有有有90%90%的细胞死亡，的细胞死亡，的细胞死亡，的细胞死亡，加热温度为加热温度为加热温度为加热温度为121121理论上的微生物热致死实验理论上的微生物热致死实
50、验理论上的微生物热致死实验理论上的微生物热致死实验SurvivorCurve例：下列关于例：下列关于D值的说法，不正确的是（值的说法，不正确的是（C）ADAD值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的耐热性越强；耐热性越强；耐热性越强；耐热性越强；BDBD值大小和细菌耐热性的强度成正比值大小和细菌耐热性的强度成正比值大小和细菌耐热性的强度成正比值大小和细菌耐热性的强度成正比;CC原始菌数越多，原始菌数越多，原始菌数越多，原始菌数越多，D D值越大；值越大；值越大；值越大；DDDD值随热处理温度