第三章 食品的热处理和杀菌技术

食品加工技术概论
第一节
热加工的原理
热杀菌的主要目的是杀灭在食品正常的保质期内可导致 食品腐败变质的微生物。一般认为，达到杀菌要求的热处理 强度足以钝化食品中的酶活性。 同时，热处理当然也造成食品的色香味、质构及营养成 分等质量因素的不良变化。因此，热杀菌处理的最高境界是 既达到杀菌及钝化酶活性的要求，又尽可能使食品的质量因 素少发生变化。
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。 过氧化物酶、果胶酯酶 酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标，例牛乳巴 氏杀菌的效果可以根据磷酸酶活力测定的结果判定。这是因为 牛乳中磷酸酶热处理时的钝化程度和肺结合菌及其他病原菌热 处理时的死亡程度相互一致。
食品加工技术概论 三、热处理对食品品质的影响
（8）微生物的生理状态 正处于生长繁殖的细菌的耐热性比它的芽孢弱； （9）培养温度 在较高的培养温度下，使微生物具有选择性，能适应更高 的生存温度。 培养温度/℃ 100℃加热死亡时间/min
21-23 37 41
11 16 18
培养温度对枯草芽孢杆菌芽孢耐热性的影响
食品加工技术概论
（10）热处理温度
→
食品加工技术概论
（5）pH值（酸度）
对大多数芽孢杆菌而言，在中性范围内耐热性最强，pH 低于5时细菌芽孢就不耐热，此时耐热性的强弱受其它因素控 制。 因此人们在加工一些蔬菜和汤类时常常添加酸，适当提 高内容物酸度，以降低杀菌温度和时间，保存食品品质和风 味。
食品加工技术概论
食品加工技术概论
（6）蛋白质 蛋白质的存在对微生物起保护作用
而食品内各种成分会影响到蛋白质的凝固速度，即影响微生 物的耐热性。
（1）水分活度
一般情况下，水分活度低，微生物的耐热性强；水分活度高， 微生物的耐热性弱。原因：蛋白质在潮湿状态下加热比在干燥
状态下加热变性速度快。
因此，在相同温度下，湿热杀菌比干热杀菌效果好。
食品加工技术概论
（2）食品的脂肪含量
脂肪含量高的食品，可以增强细菌的耐热性。长链脂肪的 保护作用更强。
100
厂和食品的原始菌数或着污染菌 的重要程度而定。 比如在美国，对肉毒杆菌， 要求n=12，对生芽梭状芽孢杆菌， n=5。
10
Z
1 95 100 105 110 115 120 125 ±ú Â È æ É ¾ Î ¶ (¡ )
热力致死时间曲线
食品加工技术概论 二、高温对酶活性的作用及酶的热敏性
食品加工技术概论
第三章 食品热处理和杀菌技术
食品加工技术概论
本章学习要求
1、熟悉微生物的耐热性及影响因素
2、了解温度对酶活性的影响
3、掌握食品罐藏的基本工艺
4、掌握罐藏食品杀菌时间的计算方法及杀菌工艺 条件的确定 5、熟悉罐藏食品的变质原因及防治方法
食品加工技术概论 热加工方法
1、杀菌—— 将所有微生物及孢子，完全杀灭的加热 处理方法，称为杀菌或绝对无菌法。 2、商业杀菌法—— 将病原菌、产毒菌及在食品上造 成食品腐败的微生物杀死，罐头内允许残留有微生物或芽 孢，不过，在常温无冷藏状况的商业贮运过程中，在一定 的保质期内，不引起食品腐败变质，这种加热处理方法称 为商业灭菌法。
热力致死速率曲线
食品加工技术概论
D值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的耐热性越强。
因此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、细菌活芽孢所处的环境和其 它因素而异。
食品加工技术概论
（2） TRT（热力指数递减时间） ：
为了计算杀菌时间时将细菌指数递减因素考虑在内，将D
食品加工技术概论
3、巴氏杀菌法—— 在100℃以下的加热介质中的低温
杀菌方法，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—— 生鲜的食品原料迅速以热水或蒸气加热 处理的方式，称为热烫。其目的主要为抑制或破坏食 品中酶以及减少微生物数量。
食品加工技术概论 一、高温对微生物的影响
不同的微生物对热的敏感性不同，一般多数的微生物受热
易致死。 多数细菌、酵母菌、霉菌、病毒在50-60度100min内可致死。
嗜热微生物：能在45度的温度环境中进行代谢活动的微生物。
兼性嗜热微生物：既能在一般温度下又能在高温中环境中生长。
食品加工技术概论 1、微生物的耐热性
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。
1000 活菌残存数 100 10 1 0 20 40 热处理时间(分钟) 60
90℃ 84℃ 80℃ 不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线
食品加工技术概论 热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响
平酸菌芽 平酸菌芽 孢全部死 孢全部死 温度/ ℃ 温度 /℃ 亡所需时 亡所需时 间/min 间/min 100 1200 115 70 平酸菌芽 孢全部死 亡所需时 间/min 3
温度/℃
130
105
110
600
196
120
125
19ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
7
135
1
食品加工技术概论
注
意
1、利用某对象菌耐热性作为确定某罐头食品的杀菌程度时， 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、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。
食品加工技术概论
3、对热杀菌食品的pH值分类 A、对热处理食品按pH值分类的方法 分为高酸性（≤3.7）、酸性（＞3.7-4.6）、中酸性 （＞4.6-5.0）和低酸性（＞5.0）这四类，也有分为高酸性 （＜4.0）、酸性（4.0-4.6）和低酸性（＞4.6）这三类。 B、从食品安全和人类健康的角度，分成酸性（≤4.6）和 低酸性（＞4.6）两类 ◆根据肉毒梭状芽孢杆菌的生长习性来决定 ◆“酸化食品”。
10
Z
1 95 100 105 110 115 120 125 ±ú Â È æ É ¾ Î ¶ (¡ )
热力致死时间曲线
食品加工技术概论
这样，已知T温度下的D值， Z值，再针对罐头产品需要确定n 值后，就可计算得到相应的F值。 n值并非固定不变，要根据工
1000
±ú Ó ±ä Ö Ó É ¾ ¼ È Ê ¼ (·Ö )
食品加工技术概论
例 100℃热处理时，原始菌数为1×104，热处理3分 钟后残存的活菌数是1×101，求该菌D值。 解： TRTn＝nD＝3D＝3min 即D 110℃ 或D110＝1min
食品加工技术概论
例 某罐头食品的对象菌D121＝4min，问在121℃杀 菌99.9%时，需要多长时间？杀菌99.99%呢？如果 要使对象菌减少为原来的0.001%，此时又需要多长 的杀菌时间呢？ 解： 杀死99.9%，t＝3D＝12min 杀死99.99%，t＝4D＝16min 减少为原来的0.001%时， t＝5D＝20min
食品加工技术概论
（3）热力致死时间（TDT）：
1000
热力温度保持恒定不变，将食品
Ê ¼ Ö Ö É ¾ ¼ ±ú Ó È ±ä (·Ó )
中某一菌种的细胞或芽孢全部杀 死所必需的最短热处理时间。
100
F值的定义就是在121.1℃温度条 件下杀死一定浓度的细菌所需要 的时间F值，与原始菌数是相关 的。
细菌和芽孢按分数出现并不显示实际个数，这只是表明 理论上很难将活菌完全消灭掉。 实际上，这应该从概率的角度来考虑，如果100支试管 中各有1ml悬浮液，每ml悬浮液中仅含有1个芽孢，经过5D 处理后，残存菌数为10-1，即1/10活，也就是100支试管中可 能有90支不再有活菌存在，而10支尚有活菌的可能。
1、植物来源的包装制品 热加工和产品贮存时的物理-化学变化决定了产品 的质量 一般在贮存时发生的质量变化相对于热加工来说比 较小。 热加工对食品品质的影响取决于热加工的时间和温 度，以及食品的组成和性质以及其所处的环境。
值概念进一步扩大，提出了热力指数递减时间（TRT）概念。 在一定的致死温度条件下，将微生物减少到某一程度 （10-n）时所需的热处理时间，n称为递减指数。 n＝1时，TRT1＝D。 TRTn＝nD 因此，TRT值本质上和D值相同，也表示细菌耐热性的强 弱。TRT值与D值一样不受原始菌数的影响。 如121℃温度杀菌时，TRT12=12D，即经12D分钟杀菌后 罐内芽孢数将降低到10－12。
食品加工技术概论 4、微生物耐热性的测定和 表示方法
（1）D值（指数递降时间）： 在一定的致死温度条件下，
¿ Á ý ¿ ß ý Ã º É Ñ æ Ê
10000
1000
杀死90%微生物所需的加热时
间。
100
D
10 0 1D 2 D 3D 4 D Ó ¼ È Ê ¼ £ ·£ ±ä ¨Ö © 5D
F值越大，菌的耐热性就越强。
10
Z
1 95 100 105 110 115 120 125 ±ú Â È (¡ ) É ¾ Î ¶ æ
热力致死时间曲线
食品加工技术概论
（4）Z值：
±ú Ó ±ä Ö Ó É ¾ ¼ È Ê ¼ (·Ö )
1000
Z值为热力致死时间按照1/10或 10倍变化时所需要提高或降低的 温度值(℃). Z值越大，因温度上升而取得的 杀菌效果就越小。 如肉毒梭菌芽孢加热致死时间 110℃为35min，100℃为350min， 则Z是多少？
嗜热微生物的耐热性最强，不同微生物因细胞结构特点和 细胞性质不同，其耐热性不同。通常产芽孢细菌比非芽孢细菌 更耐热。 在高温环境下，高温直接对菌体蛋白质、核酸、酶系统产 生直接破坏作用，使蛋白质变性凝固。
食品加工技术概论 2、影响微生物耐热性的因素
热处理使得微生物细胞内的蛋白质变性而使得微生物死亡，
100
10
Z
1 95 100 105 110 115 120 125 ±ú Â È æ É ¾ Î ¶ (¡ )
解：Z＝10 ℃
热力致死时间曲线
食品加工技术概论
1000
lg t1 – lg t2
T2－T1
±ú Ó ±ä Ö Ó É ¾ ¼ È Ê ¼ (·Ö )
tgα =
(T1， t1)
100
(T2， t2)
原因：脂肪含量高时，细胞的含水量下降。 （3）盐类 盐类浓度低于3%-4%时，对细菌的耐热性有增强作用； 当食盐浓度超过4%时，随浓度的增加，细菌的耐热性明显下 降。这种削弱和保护的程度常随腐败菌的种类而异。 原因：盐浓度低时，会使得微生物适量脱水，而使得蛋白 质不好凝固；而当盐浓度高时，微生物细胞大量脱水，蛋 白质变性，导致微生物死亡。
食品加工技术概论 （4）糖类
高浓度的糖液对受热处理的细菌的芽孢有保护作用，高 浓度的糖类能降低食品的水分活度。
100
糖浓度越高，微 生物的耐热性增 强，越难杀死微 生物。
±¾ ±¼ Ö Ó É ú Ê ä (·Ö )
10 1 0.1 ±¾ Â È æ É ú Î ¶ ¡ Þ Ç Î Ì 10%Õ Ì á Ç
一般来说，温度提高到80℃后，热处理时间只要几秒钟， 几乎所有的酶都会遭到不可逆转的破坏。所以在传统的热处理 杀菌中，不仅腐败菌被杀死，而且其中的酶也遭到破坏，只有 干藏和冷藏的食品才会出现酶导致的变质问题，必须在预处理 时进行酶的钝化处理。
食品加工技术概论
罐头食品热力杀菌向高温短时，特别是超高温瞬时方向发
因此罐头食品杀菌前被污染的菌属与杀菌效果有直接的关系。
食品加工技术概论 初始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系 玉米菌数平盖酸坏的百分率 121℃时 的杀菌时 60个平酸菌 2500个平酸菌 间（分钟） 无糖 /10克食糖 /10克糖 70 80 90 0 0 0 0 0 0 95.8 75 54.2
食品加工技术概论
（7）初始活菌数 初始活菌数越多，则微生物的耐热性越强。
原因：可能是细菌的细胞分泌出较多的蛋白质的保护物质， 另外：菌种不同、耐热性不同； 同一菌种，菌株不同，耐热性也不同； 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； 同一种芽孢的耐热性也会因热处理前菌龄、培育条件、 贮存环境的不同而异；
食品加工技术概论
瞬间加热和冷却条件下，单位时间为D时的细菌死亡速率
单位时间为D时的加热时间 （分钟） 0D 1D 2D 单位容积残存活菌数 （个） 104 103 102
3D
4D 5D 6D 7D 8D
101
100 10-1 10-2 10-3 10-4
食品加工技术概论
从表可以看出，从5D以后，为负指数，也就是说有 1/10~1/10000活菌残存下来的可能。