第二章热处理技术原理..

处理的作用效果
1、杀死致病菌、产毒菌和绝大多数腐败菌； 2、钝化酶，主要是过氧化物酶、多酚氧化酶； 3、破坏食品中有害成分，如大豆中胰蛋白酶抑制剂； 4、改善食品的品质与特性，如产生特别的色泽、风味 和组织状态 ； 5、提高食品中营养成分的可利用率和可消化性等。 1、食品中的营养成分，特别是热敏性成分有一定损失 2、食品的品质和特性产生不良的变化，如色泽、口感 等
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（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的 时间越短。
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不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线
热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响
（3）食品的化学成分 食品中的糖、淀粉、油脂、蛋白质和低浓度的盐 水（食盐浓度在4%以下）及食品的水分活度都能 对微生物的耐热性有一定的影响；而含有植物杀 菌素的食品，如洋葱、大蒜、芹菜、生姜和芥末 等，常具有防腐的性能，它们能明显地降低细菌 芽孢的耐热性。 A 食品水分活度或加热环境的相对湿度: 对微生 物的耐热性有显著影响。一般情况下，食品水分 活度越低，微生物细胞的耐热性越强。
正面 效应
负面 效应
第一节 热加工保藏技术原理
一、热处理与微生物控制 （一）微生物的耐热性 1、温度与微生物的生长繁殖 不同的微生物具有不同的生长温度范围，根据微生物 适应生长的温度范围，可将微生物分为嗜冷性、嗜温性和 嗜热性三个类群。大多数致病菌和腐败菌是嗜温性的 ，在 25~30℃，各种微生物都有可能使食品腐败变质。 微生物 种类 嗜冷微生物(psychrophiles) 嗜温微生物(mesophiles) 嗜热微生物(thermophiles) 温度范围 -10～30℃ 10～45℃ 25～80℃ 最适生长温度 10～20℃ 25～40℃ 50～ 55℃
酵母菌
营养细胞 55~65
孢子 60
2~3 10~15
10~35
27~28
☞就食品杀菌而言，真正具有威胁的微生物是细菌， 因此，一般都将细菌作为杀菌对象。 ☛食品中，尤其是罐装或处于缺氧状态下的食品中， 耐热性最强的病原体是肉毒梭状芽孢杆菌 (Clostridium botulinum)。不过，有些形成孢子的 非致病腐败菌，像厌氧腐败菌 (PA3679)和嗜热脂 肪芽孢杆菌(FSl518)，它们的耐热性能甚至更高。 如果选择的热处理方式能使这些腐败菌致死，则 食品中的肉毒梭状芽孢杆菌以及所有其它的病原 体也会被杀死。
121
116 110 100
蒸汽在15～20min内杀死芽孢在内的所有微生物
蒸汽在30～40min内杀死芽孢在内的所有微生物 蒸汽在60～80min内杀死芽孢在内的所有微生物 很快杀死营养细胞，但不包括芽孢
82～93
66～82 60～77
通常杀死细菌、酵母和霉菌的生长细胞
耐热细菌通常在此温度范围内生长 牛奶30min巴氏杀菌，杀死所有主要致病菌（芽孢 菌除外）
（2）食品的酸度
食品的酸度以pH值表示，是影响细菌抗热性的一个 重要因素。 ☞ 对于耐酸性，霉菌>酵母菌>细菌。 ☞ 微生物的耐热性在最适宜的发育pH值范围内较强， 离开最适宜的pH值范围则其耐热性变弱。 绝大多数能形成芽孢的细菌，在中性基质中具有 最强的耐热性，随着基质pH值的下降，其中的细菌 的耐热性也逐渐下降，甚至受到抑制。如肉毒杆菌， 在pH值4.5以下的食品中生长受到抑制，也不会产生 毒素。所以，细菌或芽孢在pH值低的条件下，是不 耐热处理的。 ☞ 因而生产上常在低酸性食品中加酸，如柠檬酸、乳 酸、醋酸等（以不改变原有风味为原则），适当提高 内容物的酸度，以提高杀菌的效果。
在低酸性食品中尚存在有比肉毒杆菌更耐热的厌氧腐 败菌如P.A.3679生芽梭状芽孢杆菌的菌株，它并不 产生毒素，常被选为低酸性食品罐头杀菌时供试验 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。 不过在低酸性食品中尚有存在抗热性更强的平酸菌如 嗜热脂肪芽孢杆菌，它需要更高的杀菌工艺条件才 会完全遭到破坏。
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10 1 0.1
98.9 110 121.1
±ú É ¾ Î Â ¶ È ¡ æ pH4.5 pH5-7
pH3.5
加热介质pH对芽孢耐热性的影响
在罐头工业中，根据腐败菌对不同pH值的适应情 况及其耐热性，按照pH值的高低情况，罐头食品 常分为三类： - 低酸性（ pH ≥4.5） - 酸性（ pH 4.5-3.7）和 - 高酸性（pH≤3.7 ）。 在罐头工业中，酸性食品和低酸性食品的分界线 以pH4.5为界线。 任何工业生产的罐头食品中其最后平衡pH值高于 4.5及水分活度大于0.85即为低酸性食品。
食品严重污染时某些腐败菌如酪酸菌和凝结芽孢 杆菌在pH低于3.7时仍能生长，因此pH3.7就成 为这两类食品的分界线。 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，其耐热性比低酸性食品中的腐 败菌要差得多。 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，但是热力杀菌时该类 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 杀菌就是这样。
各种常见罐头食品的pH值
罐头食品 苹果 杏 红酸樱桃 葡萄汁 橙汁 酸渍黄瓜 菠萝汁 pH值 平均 3.4 3.6 3.5 3.2 3.7 3.9 3.5 最低 3.2 3.2 3.3 2.9 3.5 3.5 3.4 最高 3.7 4.2 3.8 3.7 4.0 4.3 3.5 番茄汁 芦笋（绿） 青刀豆 黄豆猪肉 蘑 菇 青豆 马铃薯 罐头食品 pH值 平均 4.3 5.5 5.4 5.6 5.8 6.2 5.5 最低 4.1 5.4 5.2 5.0 5.8 5.9 5.4 最高 4.4 5.6 5.7 6.0 5.9 6.5 5.6
酸性
3.7-4.6 荔枝、龙眼、桃、樱桃、李、 非芽孢耐酸 苹果、枇杷、梨、草莓、番 菌、耐酸芽 茄、什锦水果、番茄酱、各 孢菌 类果汁
沸水或100℃ 以下介质中 杀菌
高酸 性
3.7以下 菠萝、杏、葡萄、柠檬、果 酵母、霉菌、 酱、果冻、酸泡菜、柠檬汁、 酶 100℃以下介 酸渍食品等 质中杀菌
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六种类型，食品中常 见的有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，广泛分布于自然界中， 主要来自土壤，故存在于原料中的可能性很大。 罐头内的缺氧条件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。 pH值低于4.6时肉毒杆菌的生长就受到抑制，它只有 在pH大于4.6的食品中才能生长并有害于人体健康。 故肉毒杆菌能生长的最低pH值成为两类食品分界的标 准线。
★污染数量： ☞ 在食品中的初始活菌数，对杀菌效果有很大的影响，特 别是芽孢存在的数量，数量愈多，在同样的杀菌温度下使 它们死亡所需的时间就愈长。 ☞ 初始活菌数多之所以能增强细菌的耐热性，原因可能是 细菌的细胞分泌出较多类似蛋白质的保护物质，以及细菌 存在耐热性差异。 ☞ 食品中活菌数的多少，取决于原料的新鲜程度和杀菌前 的污染程度。 所以，-采用的原料要求新鲜清洁； - 从采收到加工要及时，加工的各工序之间要紧 密衔接，不要拖延。 - 工厂要注意卫生管理，原料处理间、成品生产和 包装间之间要分开，防止交叉污染，用水的质量以及与食 品接触的一切机械设备和器具，都要符合卫生标准，使食 品中的微生物减少到最低限度，否则都会影响到食品的杀 菌效果。
☛ 其原因可能是由于微生物中的蛋白质在潮
湿状态下比在干燥状态下加热变性速度快，使微 生物更易死亡。
B 糖对微生物的耐热性的影响取决于食品中糖的种类及浓 度。 ☞ 以蔗糖为例，当其浓度较低时对微生物的耐热性影响很 小，随着糖浓度增加，微生物的耐热性增强。 ☛其原因主要是高浓度的糖液会导致微生物细胞中的原生 质脱水，降低了蛋白质的凝固速度。 ☞ 不同糖类即使在相同浓度下对微生物的耐热性的影响也 是不同的。 ☛可能的原因是它们产生的渗透压不同所致。
番茄
4.3
4.6
4.6
菠菜
5.4
5.1
5.9
罐头食品按照酸度的分类
酸度 级别 pH值 食品种类 常见腐败菌 嗜热菌、嗜 温厌氧菌、 嗜温兼性厌 氧菌 热力杀菌要 求 高温杀菌 105-121℃
低酸 性
虾、蟹、贝类、禽、牛肉、 4.6以上 猪肉、火腿、羊肉、蘑菇、 青豆、青刀豆、笋、蔬菜肉 类混合制品、汤类、面条、 沙司制品、无花果
100
不同糖类对细菌的 保护作用由强到弱的 顺序为 蔗糖＞葡萄糖 ＞山梨糖醇＞果糖＞ 甘油。
☞
杀菌时间(分钟)
10
1
0.1
无糖
10%蔗糖 杀菌温度℃
图2-2 糖浓度与微生物的耐热性
C、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,食盐浓度超过4%时，随浓度增加，细菌的耐 热性减弱。而8%以上浓度时,则可削弱其耐热性.这种 削弱和保护的程度常随腐败菌的种类而异.其它盐类， 如氯化钙、硝酸钠、亚硝酸钠等对细菌的耐热性也有 一定的影响，但比食盐弱。 D、食品中其它成分的影响 淀粉对芽孢没有直接影响；但由于包括碳-8不饱和脂 肪酸在内的某些抑制剂很容易吸附在淀粉上，因此间 接地增强了芽孢的耐热性。 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；是通过减少 细胞的含水量来达到的。 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。