第二节 高温对微生物及酶的影响

时间：2005-2006学年1期 11月26日星期一

班级：2004级食科班

目的：1、掌握高温对微生物的影响 2、掌握微生物耐热性的表示方法 3、了解罐藏的历史及发展

重点：1、影响微生物耐热性的因素 2、微生物耐热性的表示方法

第二节高温对微生物及酶的影响

罐头食品的基本保藏原理在于杀菌消灭了有害微生物的营养体，达到商业无菌的要求，同时应用真空技术，使可能残存的微生物芽孢在无氧的状态下无法生长活动，从而使罐头内的食品保持相当长的货架寿命。真空的作用还表现在可以防止因氧化作用而引起的各种化学变化。

一、影响微生物耐热性的因素

微生物所处的环境温度超过微生物所适应的最高生长温度，一般对热较敏感的微生物就会立即死亡，但不同的微生物对热的敏感性不同，如部分微生物在较高的温度下尚能生存一段时间。腐生嗜热脂肪芽孢杆菌（B. stearothermophilus）能在80℃下生长，120℃下12 min才死亡；霉菌的抱子比营养细胞抗热性强，在76-80℃下10min才死亡，细菌的芽孢则具有更强的抗热性。

腐败菌是罐头食品杀灭的对象，其耐热性与罐头食品的杀菌条件有直接的关系。微生物的耐热性受各种因素的影响，如种类、数量、环境条件等。

（一）微生物的种类

菌种不同，耐热的程度不同；同一菌种，菌株不同耐热性亦有差异。如嗜冷微生物对热最敏感，其次是嗜温微生物，而嗜热微生物的耐热性最强。同属嗜热微生物，其耐热性因种类不同而有明显差异。通常产芽孢细菌比非芽孢细菌更为耐热。而芽孢也比其营养细胞更耐热。比如，细菌的营养细胞大多在70℃下加热30min死亡，而其芽孢在100℃下加热数分钟甚至更长时间才会死亡。

芽孢具有较强的耐热性的机理，迄今仍未完全搞清楚。有人认为原生质、矿化作用及热适应性是其主要原因，其中原生质的脱水作用对抱子的耐热性最为重要。孢子的原生质由一层富含Ca2+和吡啶二羧酸的细胞质膜包裹，Ca2+和吡啶二羧酸形成凝胶状的钙-吡啶二羧酸盐络合物，在营养细胞形成芽孢之际产生收缩，使原生质脱水，从而增强了芽孢的耐热性。另外，芽孢菌生长时所处温度越高，所产生的芽孢越耐热。原生质中矿物质含量的变化也会影响到芽孢的耐热性，但它们之间的关系尚无定论。

（二）热处理前微生物的培育和经历

生物具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生长环境对它的耐热性有一定的影响。如将枯草杆菌放在含磷酸或镁的培养基中培养，生成的芽孢具有较强的耐热性；高温下培养比低温培养形成的芽孢耐热性更强。菌龄与贮藏期对耐热性也有影响，如肉毒杆菌刚发芽的生长细胞在30小时左右耐热性最弱，而贮藏60～315天期间的芽孢具有较强的耐热性。

（三）水分活度

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的影响。一般情况下，水分活度越低，微生物细胞的耐热性越强。其原因可能是由于蛋白质在潮湿状态下加热比在干燥状态下加热变性速度更快，从而导致微生物更快的死亡。因此，在相同的温度下，湿热杀菌的效果好于干热杀菌。

水分活度对不同的细菌和芽孢的影响程度不一样，如图4-1所示，随水分活度的增大肉毒杆菌（E型）的芽孢迅速死亡。而嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢的死亡速度所受影响要小得多。

（四）pH值

微生物受热时环境的pH值是影响其耐热性的重要因素。微生物的耐热性在中性或接近中性的环境中最强，而偏酸性或偏碱性的条件都会降低微生物的耐热性。其中尤以酸性条件的影响更为强烈。因此，在加工蔬菜及汤类食品时，常添加柠檬酸、醋酸及乳酸等酸类，提高食品的酸度，以降低杀菌温度和减少杀菌时间，从而保持食品原有的品质和风味。

由于pH值与微生物的生长有着密切的关系，它直接影响到食品的杀菌和安全。罐头工业中按pH 值可将食品分为酸性和低酸性两大类。

酸性食品（Acid food）:指天然pH值≤4.6的食品；对番茄、梨、菠萝及其汁类，pH值＜

4.7，对无花果，pH值≤4.9，也为酸性食品。有时将pH值3.7以下

的称为高酸性食品。

低酸性食品（Low acid food）:指最终平衡pH＞4.6，

a＞0.85的任何食品，包括酸化而降低

w

pH值的低酸性水果、蔬菜制品，不包括酒精饮料。

酸化食品（Acidified foods）：指加入酸或酸性食品使产品最终平衡pH值≤4.6

a＞0.85的

w

食品。

上述标准划分的依据是：对人类威胁较大，广泛分布于自然界（主要是土壤）的梭状肉毒杆菌在pH＜4.6、

a＜0.85条件下停止生长切不产生毒素。pH＞4.6的食品必须保证将其全部杀灭，而肉毒w

杆菌能生长的最低pH值也成为两类食品的分界线。如果食品含酸量相同，对微生物耐热性的降低效果

为：乳酸＞柠檬酸＞醋酸。如以pH值为基准，则：醋酸＞乳酸＞柠檬酸。

（五）食品成分

1、糖糖类糖的存在对微生物的耐热性有一定的影响，这种影响与糖的种类及浓度有关。以蔗糖为

例，当其浓度较低时，对微生物的耐热性的影响很小。但浓度较高时，则会增强微生物的耐热性。其

原因主要是高浓度的糖类能降低食品的水分活度。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，这是因为它们所造成的水分活度不同。不同糖类对受热细菌的保护作用由强到弱的顺

序如下：蔗糖＞葡萄糖＞山梨糖醇＞果糖＞甘油。

2、蛋白质加热时食品中的蛋白质存在对微生物起保护作用。因此要达到同样的杀菌效果，含蛋白质

多的食品需要进行更大程度的加热处理。

3、无机盐盐类对细菌耐热性的影响主要取决于盐的种类、浓度等因素，食盐是影响最显著的盐类。

食品中食盐浓度低于3~4%时对芽孢的耐热性有一定的增强作用，而浓度大于4%时，随浓度的增加，

细菌的耐热性减弱。这种保护和削弱的程度随腐败菌的种类而异；氯化钙对细菌芽孢的耐热性也有影

响，但比食盐为弱；NaOH、Na2CO3、Na3PO4等对芽孢有一定的杀菌力。

4、脂肪、淀粉等淀粉对芽孢的耐热性没有直接的影响，但由于包括C8不饱和脂肪酸在内的某些抑

制剂很容易吸附在淀粉上，因而间接的增大了芽孢的耐热性；油脂、石蜡、甘油等对芽孢具有保护作

用，其作用是通过减少细胞的含水量来达到的，因此，增加食品介质的含水量，可部分或基本消除脂

肪的保护作用，另外，对肉毒梭状杆菌的实验表明，长链脂肪酸比短链脂肪酸的保护能力强；食品中

的香辛料常具有一定的杀菌防腐效果。

（六）热处理温度和时间

温度越高则杀菌效果越好，而在相同的温度下，加热时间越长，微生物的残存率越低。如图4-

2，温度的差异比时间的改变所造成的微生物死亡率的变化要大得多，所以在食品杀菌中，提高温度更

为重要。