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第三章食品的热处理和杀菌

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第三章 食品的热处理和杀菌

第三章 食品的热处理和杀菌
菌
酵母、霉 菌、酶
2、罐头杀菌工艺条件
罐头杀菌工艺条件制定的原则：在保证罐藏食品安 全性的基础上，尽可能地缩短加热杀菌的时间，以 减少热力对食品品质的影响，
正确合理的杀菌条件：既能杀灭罐内的致病菌和能 在罐内环境中生长繁殖引起食品变质的腐败菌，使 酶失活，又能最大限度地保持食品原有的品质。
t1 t2 t3 p
二、罐藏技术的历史沿革
Nichols Appert（法）： 罐藏技术（1804）； 《动物和植物物质的永久保存法》（1810）； “阿培尔之家“（1812）：世界上第一家罐头厂
Louis Paster （法）：微生物作用导致变质（1864）； 加热杀菌理论（1873）
Bigelow和Esty（20世纪初期）： 食品的pH与细菌芽孢 的耐热性之间的关系
金属罐的清洗：人工清洗、机械清洗 玻璃瓶的清洗和消毒 ➢ 人工清洗：回收的旧瓶子：40～50 ºC、浓度2％～
3％的NaOH溶液浸泡5～10min；洗涤剂 ➢ 机械清洗：洗瓶机（喷洗式、浸喷组合式） ➢ 瓶盖：先用温水冲洗，烘干后以75%的酒精消毒。
2、罐盖的打印 3、空罐的钝化处理
定义：将空罐放在化学溶液中作短时间浸 泡或以化学溶液喷射，使其表面产生一 保护薄层，使锡的活泼性变得迟钝而不 易与食品发生作用。
配比:重铬酸钠 0.8kg NaOH 2.0kg 土耳其红油 300ml Na3PO4 0.9kg 自来水100kg
（二）原料选择及预处理
果蔬类原料：选择、分选、洗涤、去皮与修整 、热烫与漂洗、抽空处理
禽畜类原料：选择、解冻、分割、剔骨、整理 、预煮、油炸
水产类原料：选择、解冻、清洗、处理、盐渍 、脱水
热挤压:是指食品物料在螺杆挤压下因受高温、高压、高剪 切力作用，被压缩并形成熔融状态，然后被挤出模具孔， 因压力骤降，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。

第三章食品的热处理与杀菌

第三章食品的热处理与杀菌
培育条件、贮存环境的不同而异
（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 及其芽孢所处的生长环境对他们的耐热性有一定 影响
在含有磷酸或镁的培养基种生长出的芽孢具有较 强的耐热性；在含有碳水化合物和氨基酸的环境 中培养芽孢的耐热性很强；在高温下培养比在低 温下喂养形成的芽孢的耐热性要强
因此，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。
1. 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，而各种食品 的酸度或pH值也各有差异。
根据腐败菌对不同pH值的适应情况及其耐热性， 罐头食品按照pH不同常分为四类：低酸性、中酸 性、酸性和高酸性
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。
另外，由于中酸性食品的杀菌强度要求与低酸 性食品的要求相同，因此它也被并入低酸性食 品一类。
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。
①低酸性食品胀罐时常见的腐败菌大多数属于
专性厌氧嗜热芽孢杆菌，如嗜热解糖梭状芽孢杆 菌，它最适生长温度为55℃，温度低于32℃生长 很缓慢，因此只要温度不高，就不会迅速繁殖， 但一旦处于高温条件下，就会导致罐头腐败变质。
厌氧嗜温芽孢菌，如肉毒杆菌、生芽梭状芽孢杆 菌等。
②酸性食品胀罐时常见的有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、番茄罐头中。
③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。
（2）平酸败坏
①现象：外观正常，内容物变质，呈轻微或严重酸味， pH可能可以下降到0.1-0.3。

食品工艺学-第三章+食品的热处理和杀菌

食品工艺学-第三章+食品的热处理和杀菌
形成凝结层，既妨碍水分的渗透，又不导 热，所以增加了微生物的耐热性。 ❖脂肪含量高的罐头，杀菌强度要加大
（6）蛋白质
❖蛋白质含量在5%左右，对微生物有保 护作用
❖蛋白质含量在15%以上，对耐热性无 影响
（7）植物杀菌素
❖有些植物的汁液和分泌的挥发性物质对微 生物有抑制或杀灭作用，这类物质称为植 物杀菌素
固温度； ❖ 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 质的稳定性越大。
（2）原始活菌数
❖ 腐败菌或芽孢全部死亡所需要的时间随原始菌数 而异，原始菌数越多，全部死亡所需要的时间越 长。因此罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效 果有直接的关系。
表1 原始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系
❖ 肉毒梭状芽孢杆菌是嗜温厌氧型细菌，有A、B、C、D、 E、F、G七种类型，食品中常见的有A、B、E三种。其中 A、B类型芽孢的耐热性较E型强，广泛存在于土壤中， 故存在于原料中的可能性很大。
原因：
❖ 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%。
❖ 罐头内的缺氧条件对它的生长和产毒很适宜 ❖ pH值低于4.6时肉毒杆菌的生长就受到抑制，它
❖ 热杀菌的主要目的是杀灭正常保质期内的有害微生 物。一般认为达到杀菌条件的热处理强度足以钝化 食品中的酶活性。
一、微生物的耐热性
❖微生物对热的敏感性常受各种因素的 影响，如种类、数量、环境条件等
❖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。
（一）影响微生物耐热性的因素
–污染微生物的种类和数量 –热处理温度 –罐内食品成分
❖ 水份活度Aw和酸碱值pH对微生物的生长有决定性 的影响。
❖ 初期实验数据表明：Aw0.85和pH4.6是一个分界 点，如果某食品控制在Aw0.85以下及pH4.6以下 是属于较安全的食品，只需要低于100℃温度杀 菌便可，果汁罐头就是属于这种情形。

徐州工程学院食品科学与工程讲义 第3章 热处理与杀菌

徐州工程学院食品科学与工程讲义 第3章 热处理与杀菌
第3章 食品热 处理与 杀菌
教学目的和要求： 熟悉食品热处理及杀菌的方法， 掌握食品热杀菌原理； 掌握食品罐藏、巴氏杀菌、热 烫等基本工艺过程和实现工艺的 系统要求及设备； 熟悉热处理对食品质量与安全 的影响；能够根据不同食品性质 选择和确定产品不同杀菌方法、 设备和杀菌工艺条件。
1
教 学 内 容
的首要条件。
22
1．影响微生物耐热性的因素
----孢子本性（与遗传有关的因子）； ----孢子或细胞生长或形成时环境条件； ----孢子或细胞在加热时环境及加热后的 再生条件。
23
(1)菌种和菌株
霉菌、酵母耐热性低，部分细菌很耐热。
――菌种不同、耐热性不同。
――同一菌种，菌株不同，耐热性也不同。
――正处于生长繁殖的细菌的耐热性比它的芽孢弱。
――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。
24
(2)原始菌数
腐败菌或芽孢全部死亡所需要的时间随原始菌数 而异，原始菌数越多，全部死亡所需要的时间越长。 罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效果有直接 的关系。
----食品罐头的杀菌不一定要使罐内完全无菌，除要严格控制肉毒杆菌的生长 以防其产生毒素外，只要在一般商品流通过程中不变质，而且罐头腐败率在经 济上合算范围以内就可以说达到杀菌目的。这就是罐头杀菌通常都称为商业灭 菌的原因所在。
35
(6)热处理温度
最低热致死温度；提高温度可以减少致死时间。 热处理温度越高，杀死一定量腐败菌芽孢所需要
•这些罐头并未出现有腐败变质的现象；主要是罐 内缺氧环境抑制了它们生长繁殖的结果；若将这 些罐头通气后培养，不久就出现腐败变质现象。

第三章食品热处理和杀菌

第三章食品热处理和杀菌
总的热绝缘系数=加热介质向罐壁的对流传热 热绝缘系数+罐壁层热绝缘系数+罐壁向罐内 传热热绝缘系数
38
.
对于对流型食品：金属罐罐壁的热绝缘系 数对杀菌过程影响很小，而玻璃罐罐壁的热绝 缘系数对于传热有决定性影响。
对于传导型食品：食品的热绝缘系数是决 定因素，而罐壁热绝缘系数的影响相对较小。
罐容积越大，需要的加热时间越长；容积 相同时，罐高/罐径比为0.25时，加热时间最 短。
以热处理时间为横坐标，存活微生物为纵 坐标，得到的对数曲线。
28
.
设原始菌落数为a，热处理t后，残存菌数为b， 直线斜率为k，则lgb-lga=k(t-0) 由于a总大于b，所以t=-1/k(lga-lgb) 令D=-1/k，则t=D(lga-lgb)
29
.
D值：表示特定环境中和特定温度下，杀灭 90%微生物所需要的时间，单位min。
31
.
其中的n 是根据实际的原始菌落数与要求的成 品合格率[成平合格率%=1-允许腐败率%]确定 的，是与原始菌落数、杀菌温度、菌种、环境 条件等均有关系。
D1/D2=lg-1(θ2-θ1)/Z
θ表示菌落数
32
.
2.食品的传热：
1）传热方式： 主要由传导、对流和辐射，罐藏食品只有
传导和对流。 冷点：是指罐内加热或冷却最缓慢的点。
线近似于两根相交的直线。 这两种曲线有其规律性，可采用“公式法” 或“列图线法”计算其杀菌值。
44
.
3.杀菌强度的计算及确定程序：
1）杀菌时间的推算： 比洛奇基本法：
此法的基础是罐头冷点的温度曲线和对象 菌的热力致死时间曲线。
45
.
将杀菌时罐头冷点的传热曲线分割成若干 小段，每小段的时间为ti。假定每小段内温度 不变，利用TDT曲线，获得某段温度下Ti所需 要的热力致死时间δi，热力致死时间δi的倒 数为温度Ti杀菌1min所取得的效果占全部杀菌 效果的比值，称为致死率，而ti/ δi即为该 小段所取得的杀菌效果占全部杀菌效果的比值 Ai，称为“部分杀菌值”。

热处理1

热处理1

食品的酸度或pH值也各有差异。
表3-1 各种常见罐头食品的pH值
罐头食品 pH值 罐头食品 pH值 平均 最低 最高 平均 最低 3.4 3.2 3.7 番茄汁 4.3 4.1 苹果 3.6 3.2 4.2 芦笋（绿）5.5 5.4 杏 3.3 3.8 青刀豆 5.4 5.2 红酸樱桃 3.5 3.2 2.9 3.7 黄豆猪肉 5.6 5.0 葡萄汁 橙汁 菠萝汁 3.7 3.5 3.5 3.5 3.4 4.0 4.3 3.5 蘑 菇 青豆 马铃薯 5.8 6.2 5.5 5.8 5.9 5.4 酸渍黄瓜 3.9
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. 热杀菌食品的pH分类
各种腐败菌对酸性环境的适应性不同，而各种
什么是罐头食品？
罐头食品：因军事需要而诞生，是早期军用食品
研究的重要成果。

不加任何防腐剂，完全依靠容器的密封和食
品的高压灭菌长期保存不变质，容器内的高真空
使食品的风味和营养的到最大限度的保存，罐头
食品在常温下储存，携带和食用都十分方便。

1795年，拿破仑悬赏12000法朗征求军用食品的新鲜
10 1 0.1
→
±ú É ¾ Î Â ¶ È ¡ æ Î Þ Ì Ç 10%Õ á Ì Ç
图3-2 糖对细菌耐热性的影响
盐的影响(脱水作用比糖强) 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,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. 食品中其它成分的影响

食品工艺学3热处理

食品工艺学3热处理
–70℃的温度下，大肠杆菌在10%的糖液中的致死 时间比无糖时增加了5 min，糖浓度为30%时， 致死时间增加30 min。
• 机理：糖吸收微生物细胞中水分，导致细胞内 原生质脱水，影响了蛋白质的凝固速度，增大 了耐热性。
• 糖浓度高到一定程度（60%左右）时，高渗透压 环境能抑制微生物生长。 #
• 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 pH<3.7 时即不能生长。
• 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
• 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pH≤4.6。这类产品称为酸化食品。
f. 植物杀菌素
• 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。
• 常见含有植物杀菌素的原料：葱、蒜、 辣椒、罗卜、芥末、丁香、芹菜、胡罗 卜、茴香等。
• 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。 #
2、食品的pH值分类
• 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。
• 低酸性食品以耐热菌的芽孢为杀菌对象。
细菌芽孢的耐热性
（106 芽孢/5 ml，肉羹培养基中）
细菌种类
致死时间（min） 100℃ 125℃
枯草杆菌
120
30
马铃薯杆菌
110
25
肉毒杆菌 A
300
12
肉毒杆菌 B
150
12
b.污染量

食品的热处理与杀菌

食品的热处理与杀菌

应用范围
适用于表面杀菌处理，如面包 、糕点等食品的表面杀菌。
优点
加热速度快，效率高，对食品 营养成分破坏小。
缺点
仅适用于表面杀菌，对于内部 杀菌效果较差。
微波法
原理
应用范围
利用微波对食品进行加热处理，使微生物 体内的水分分子产生高速振动，摩擦产生 热量，从而达到杀菌的目的。
适用于各种液体、固体和半固体食品，如 牛奶、肉类、蔬菜等。
关注新型非热加工技术发展趋势
深入研究非热加工技术
加大对超高压、脉冲电场、超声波等 非热加工技术的研究力度，挖掘其在
食品杀菌和保鲜方面的潜力。
推动技术应用
鼓励企业积极采用非热加工技术，提 高食品加工的效率和安全性，同时保
持食品原有的营养和风味。
加强法规和标准建设
制定和完善非热加工技术的法规和标 准，规范技术应用，保障食品安全。
优势与局限性
脉冲电场技术具有杀菌速度快、效率高、对食品营养成分 破坏小等优点，但设备复杂、操作技术要求高，且对不同 类型的食品适应性有待提高。
超声波技术在食品杀菌中应用
超声波技术原理
利用超声波在食品中传播时产生的空化效应、机械效应和热效应等作用，破坏微生物细胞 结构，达到杀菌的目的。
在食品杀菌中的应用
原理及适用范围
01
热处理原理
通过加热使微生物体内蛋白质变性、酶失活，从而达到杀菌目的。
02
适用范围
适用于大多数食品，特别是液体和半液体食品，如果汁、牛奶等。对于
固体食品，需考虑加热过程中的传热效率和食品质量变化。
03
注意事项
热处理过程中应控制加热温度和时间，避免过度加热导致食品营养成分
损失和品质下降。同时，对于某些热敏性食品，需采用温和的加热条件

食品的热处理和杀菌

食品的热处理和杀菌

腐败特征
低 嗜 嗜热脂肪芽孢杆菌
平盖酸败
酸 热 嗜热解糖梭状芽孢杆菌
产酸产气
性 菌 致黑梭状芽孢杆菌
致黑硫臭
食 嗜 肉毒杆菌 A、B 品 温 生芽孢梭状芽孢杆菌(P.A3697)
菌
产酸产气产毒 产酸产气
酸 嗜 凝结芽孢杆菌
平盖酸败
性 温 巴氏固氮梭状芽孢杆菌
产酸产气
食 菌 酪酸梭状芽孢杆菌
产酸产气
品
D121℃ = 5
图5
设原始菌数为a，经过一段热处理时间t后， 残存菌数为b ，直线的斜率为k，
则： lg b – lg a= k ( t – 0 ) ∵ a＞b
整理上式得 t＝﹣1／k(lg a－lg b)
令D ＝ ﹣1／k 则得到热力致死速率曲 线方程
t＝ D (lg a－lg b)
令b＝ a10-1 则D=t
(Thermal Death Time Curve,TDT)
表示微生物的热力致死时间(TDT)随热杀菌 温度的变化而呈现的规律。图7
图7 热力致死时间曲线
设直线的斜率为k，取曲线上任意两点
1（TDT1,T1）、2 (TDT2,T2)
则： log TDT2– log TDT1 = k (T2– T1 ) 若 T2 ＞ T1
（一）加热对微生物的影响 1. 微生物的生长温度
微生物的最适生长温度
温度高于微生物的最适生长温度时，微生物的生 长就会受到抑制甚至出现死亡现象。
微生物的最适生长温度与热致死温度（℃）
微生物
最低生长温度
最适生长温度
嗜热菌
30 --- 45
50---70
嗜温菌
5 --- 15
30---45

3食品的热处理和灭菌

3食品的热处理和灭菌

•
D值反映微生物的抗热能力；
•
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
D值的大小取决于直线的斜率，与原始菌数无关；
D值与加热温度、菌种及环境的性质有关；
•
D值的计算：
D
表达： Dt

lg N 0 lg N
D110 = 5 表示：在110℃条件下，杀灭90%的 某种微生物需要5分钟。
思考题
• 低酸性食品和酸性食品的分界线是什么？ 为什么？ • 影响微生物耐热性的因素主要有哪些？ • D值、Z值、F值的概念是什么？分别表 示什么意思？这三者如何互相计算？
水份活度aw和酸碱值pH对微生物的生长有决 定性的影响，实验数据表明，aw 0.85和 pH4.6是一个分界点，如果某食品控制在aw 0.85以下及pH4.6以下是属于较安全的食品， 只需要低于100℃温度杀菌便可，如果汁罐头 就是属于这种情形。但科学家实验也证明上 述两个制约因素中只要有一个达到，便可用 ≤100℃温度杀菌。
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 热力杀菌要 求
低酸性
中酸性
5.0以上 虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪 嗜热菌、 肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆、嗜温厌氧 青刀豆、笋 菌、嗜温 兼性厌氧 4.6~5.0 蔬菜肉类混合制品、汤类、面 菌 条、沙司、无花果
3.7~4.6 荔枝、龙眼、桃、樱桃、李、 非芽孢耐 苹果、枇杷、梨、草莓、番茄、酸菌、耐 什锦水果、番茄酱、各类果汁 酸芽孢菌
3.巴氏杀菌法(Pasteurization)—— 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。 4.热烫(Blanching)—— 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。

热处理和杀菌

热处理和杀菌

罐温38~40℃。
①避免嗜热菌的生长繁殖， ②防止高温下食品品质的下降， ③利用余热使罐表面水分蒸发，防止生锈。
食品的非热杀菌
非热杀菌 (Nonthermal sterilization) 是指以非加热杀菌的方式达 到杀菌目的杀菌方法。
物理杀菌： 辐照杀菌(irradiation) 超高静压杀菌(UHP,HHP) 脉冲电场杀菌(PEF) 振荡磁场杀菌(OMF) 超声波杀菌(ultrasound) 紫外线杀菌(UV) 脉冲光杀菌(pulsed light) 脉冲X射线杀菌(pulsed X-ray) 高压电弧放电杀菌(high voltage arc discharge)
热处理原残存的芽孢再次繁殖形成芽孢。耐热力比原来强， 刚发芽的芽孢耐热<新生芽孢<66~315天期芽孢，为什么 芽孢的耐热性强？？
原因：
a、芽孢中酶与蛋白结合，成为耐热性酶蛋白 b、芽孢含水分少，其中自由水更少 c、芽孢内电解质含量低，脂肪含量高，传热慢 d、芽孢中含有Ca2+与带负电的胶质结合，能防止 Pr变性
作用条件
65℃, 30min ; 77℃, 1min 88℃, 15s; 65-68℃, 20min; 72-75℃, 1-4min
63℃, 30min; 71.5℃, 15s 64.4℃, 2.5min; 60℃, 3.5min 65℃, 30min; 71℃, 10min; 80℃, 15s
商业杀菌（Sterilization） 又简称为杀菌,是一种较强烈的热处理形式,
pH值
罐头食品 pH值
平均 最低 最高
平均 最低 最高
苹果
3.4
杏
3.6
红酸樱桃 3.5
葡萄汁
3.2

食品的热加工与杀菌共21页

食品的热加工与杀菌共21页
① ②未 有包装在的产10液品0℃体 的以产 巴下品 氏的的 杀加巴 菌热氏介杀质菌中进行的低 －低采温黏用杀度玻菌的璃方液罐法体的，产 ，能品 要杀， 注死如 意病牛 容原奶 器菌、 爆及乳 裂无制。芽品加孢等热细，时菌通，， 常 容使器但用与无连水法续的完式温全的差杀设 不灭备 能腐如 超败板 过菌式2，0热℃因交，此换冷巴器却氏。时杀温菌差产不 － 通 超 － 汽常过采作果品据理可1用为汁没 目 程0以金加等℃有标度采属热产。在产。用罐介品常品真或质需温中空 塑 ，要下 对脱 料 破在保 象气 罐 裂加存 菌。 ， 的热期 的不 危前限 耐论 险脱的 热采 性气要 性用都，求而热不以。确水大防通定还。止常热是氧根处蒸化， －巴氏杀菌设备形式类似热烫设备
沸水或 100℃以下 介质中杀菌
高酸性
< 3.7
菠萝、杏、葡萄、柠 酵母、霉菌 檬、果酱、果冻、酸 泡菜、柠檬汁等
食品糖液浓度
杀菌时间(min)
100
10
与微生物耐热性的关系
食品盐液浓度
食盐的浓度在4%以下时,对微生物芽 孢的耐热性有一定的保护作用,而浓度在 8%以上时,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。
D值：在一定的处理环境中 和在一定的热力致死温度条 件下某细菌数群中每杀死90 ％原有残存活菌数时所需要 的时间。
D
Z T
(Z＝10℃,T＝12l℃)
Z值：热力致死曲线穿过一个 对数周期所升高的温度，其 值等于该曲线斜率的倒数。
热力致死速 曲率 线曲线
——影响微生物热致死率的其他因素 • 菌种与菌株 • 原始活菌数 • 热处理前细菌芽孢的培育和经历 • 热处理时介质或食品成分的影响
第三章 食品的热加工与杀菌

第三章__食品的热处理和杀菌技术分析

第三章__食品的热处理和杀菌技术分析

6D
7D 8D
10-2
10-3 10-4
食品保藏原理
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。 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。
不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线
食品保藏原理
热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响
平酸菌 芽孢全 部死亡 所需时 间/min 1200 600 平酸菌 芽孢全 部死亡 所需时 间/min 70 19 平酸菌 芽孢全 部死亡 所需时 间/min 3 1
温度/ ℃
温度 /℃
温度/℃
100 105
二、热烫的目的 首要目标：钝化酶、稳定产品性质；其次 是减少M。
食品保藏原理
二、影响热烫效果的因素包括：
热烫时间 热烫温度、介质 及时冷却 Ph值
第三节 食品的罐藏
食品保藏原理
何为食品罐藏？特点？ 两个要素：容器的密封性和商业无菌 发展历史： 1806-1810年诞生了世界上第一批罐头食品 1810年发明了镀锡薄板罐 1849创办第一个罐头工厂 1847年发明高压杀菌锅 我国的罐头工业创建于1906年
1000
Ó ) Ö Ö ä (· ±¼ Ó È Ê ú ¼ ±¾ É
100
10
Z
1 95 100 105 110 115 120 125 ±¾ É ú Î Â ¶ È (¡ æ )
热力致死时间曲线

食品的热处理与杀菌(学习指导)

食品的热处理与杀菌(学习指导)

食品的热处理与杀菌第一节热处理原理课前思考题:1.请你通过去身边的超级市场调查,举出几组通过热处理与杀菌方式保藏的食品(品牌,包装,贮藏温度).2. 微生物的种类不同，其耐热性有明显不同,请根据微生物的耐热性对微生物进行分类,并注明其最适生长温度,最低、最高生长温度(建议用表格表述);导致食品腐败的细菌、霉菌、酵母菌的耐热性有什么不同?◎杀死食品中微生物的方法有很多，比如热处理、微波、辐射、过滤、添加防腐剂和抑菌剂等等，虽然杀菌方法很多，也一直有新的技术面世，但是热处理杀菌（保藏）却是食品工业最有效、最经济、最简便因而也是使用最广泛的方法，同时也是其他杀菌方法衡量杀菌效果的基本参照。

请举例说明其它杀菌方法是如何参照的：（学完其他章节回答）◎热杀菌的主要目的是和。

热杀菌处理的最高境界是。

◎完成下表影响微生物耐热性的因素课后实践:pH对微生物的生长具有显著影响，每种微生物都有一定的生长pH 范围和最适pH，请你通过pH试纸或者利用实验室的pH计测定以下食品的pH值：1．橙汁2．醋3．番茄4．面包5．猪肉6．牛奶7．鸡蛋8．生菜9．鱼10 可乐11 果冻12 桃罐头其它你想了解的食品：思考：由于食品的酸度对微生物及其芽胞的耐热性的影响十分显著，所以食品酸度与微生物耐热性这一关系在罐头杀菌的实际应用中具有相当重要的意义，请你说说把食品人为的划分为酸性食品和低酸性食品有何意义？美国FDA对低酸性食品和酸化食品时如何划分的？◎肉毒杆菌知多少？通过查阅相关资料和回顾原来所学的微生物的知识，说明肉毒杆菌对于热加工的重要性。

参考资料按pH分类的罐头食品中常见的腐败菌（该表在实际工作中可以作为资料参考、对罐头的腐败现象进行初步判断）本章重点、难点：◎食品杀菌时需要准确的掌握微生物的耐热性，经过几代科学家的努力与探索，现在常用下列一些数学曲线与数值来表示微生物与热杀菌有关的耐热特性。

1．热力致死时间曲线（TDT曲线）和Z值、F值热力致死时间曲线用以表示将一定环境．．．．的某种微生物恰好全部杀死．．．．中一定数量所采用的杀菌温度和时间组合．．。

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食品，使其 pＨ值≤ 4.6，水分活度＞ 0.85
如：水果罐头等
（三）微生物的耐热性参数
1. 热力致死温度
已不再使用
细菌：用温度和时间杀死你们，哈哈哈！
2. 热力致死时间曲线（TDT曲线）
Z值 F0值
热力致死时间曲线 （thermal death time curve, TDT）
将一定环境中一定数量的某种微生物恰好全部杀灭所采用 的杀菌温度和时间组合。
肉毒杆菌的应用——除皱美容
低酸性转化为酸性食品？
水果蔬菜罐头
加酸
酸化食品
FDA对低酸性食品和酸化食品的判定
低酸性食品罐头类。所谓“低酸性罐头”是指 pＨ值＞ 4.6，水分活度＞ 0.85
如：多数蔬菜、蘑菇、金枪鱼、椰汁等罐头食品。 酸化食品类。酸化食品指在低酸性食品中加入酸或酸性
Z

2 1 lg 10t2 lg t2
Z

2
2
1
1
Z 2 1
Z值
当热力致死时间减少 1/10或增加10倍时所需 提高或降低的温度值， 一般用Z值表示。
z 2 1
1 （ θ1 , t1)
z
2 （ θ2 , t2)
2.7
关于Z值
Z值是温度差，单位是℃（℉） Z值是衡量温度变化时微生物死亡速率变化的一个尺度 对于低酸食品中的微生物，一般取Z=10 ℃ 对于酸性食品中的微生物，采取≤100 ℃杀菌的，一般
1 （ θ1, t1 ) 2 （θ2 , t2)
lgt2 lgt1 k( 2 1)
t1﹥t2 , θ2﹥ θ1
lg t1 lg t2 k( 2 1)
lg t1 lg t2 k( 2 1)
令：
1
k
z
lg t1 2 1
t2 Z
假如：t1=10t2 ，亦即杀菌时间缩短到原来的1/10
罐头食品的这种分类主要取决于肉毒杆菌的生
长习性。
pH≤ 4.6 酸性食品 pH＞4.6 低酸性
肉毒杆菌
肉毒杆菌为嗜温厌氧细菌，广泛分布于自然界中，主要 来自土壤。
有A、B、C、D、E、F、G七种类型，食品中常见的有A、 B、E三种。其中A、B类型芽孢的耐热性较强。
它们在生长时能产生致命的外毒素，对人的致死率可达 65%。
（二）热杀菌食品的pH分类
根据腐败菌对不同pH值的适应情况及其耐热性，(罐头) 食品按照pH值不同常分为四类：低酸性、中酸性、酸性 和高酸性。
酸度
低酸 性
中酸 性
酸性
高酸 性
pH值
食品种类
常见腐败 菌
> 5.0 虾、蟹、贝类、禽、牛 嗜热菌、嗜
肉、猪肉、火腿、羊肉、温厌氧菌、
蘑菇、青豆
嗜温兼性厌
-------合理的杀菌工艺参数
保藏热处理的代表产品
罐头食品
金属罐
玻璃瓶
铝箔或复合塑料薄膜
罐头食品的特点
可直接食用或开袋即食 货架期很长 风味、色泽、质构、营养成分受到影响 带有加热后的蒸煮味
适合于加工需要加热烧熟的食品原料
一、微生物的耐热性（主要内容）
－－影响微生物耐热性的因素
F0
F0值就是在121.1℃温度条件下杀死一定浓度的细菌所需 要的时间——F0值与原始菌数、菌种及环境条件是相关的， F0值越大，细菌的耐热性越强。
通常用121℃（国外用250F°或121.1℃）作为标准温度， 为了与实际杀菌强度区别，特别记为F0值。
热致死时间(min)
Z
102
(T,TDT)
耐热性
2.热处理温度和时间
热处理温度越高则杀菌效果 越好
加热时间延长，有时并不能 使杀菌效果提高。
杀菌时保证足够高的温度比 杀菌时间更重要。
1000
î» ú¾ в æ´ ýÊ
100
10
1
0
20
40
60
È ´¦ Àí Ê±ä¼ (· Ö ÖÓ )
90¡æ
84¡æ
80¡æ
图3-3 不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线
耐热性
糖类
糖类的影响与其种类和浓 度有关
低浓度的糖类影响不大， 高浓度的糖类则增强微生
蛋白质含量5%左右时， 对微生物有保护作用，
物的耐热性
15%以上时，对耐热性
没什么影响
3.罐内食品成分
盐类
水分
盐类对细菌耐热性的影 响是可变的
相同温度下湿热杀菌的效 果要好过干热杀菌
低浓度的食盐对微生物
101 (121.1,F0)
100 100 105 110 115 120 125 130 加热温度(℃)
lg L


121
Z
（2）
标准温度θ0 =121℃ 时； 与之对应的致死时间为F0
3. 热力致死速率曲线
热力致死速率曲线
表示某一特定菌在特定的条件和特定的温度下，其总的数 量随杀菌时间的延续所发生的变化。
有保护作用，高浓度的 耐热性
食盐则有削弱作用
3.罐内食品成分
pH值
其它
微生物的耐热性在中性或 接近中性的环境中最强。
pH 4.6 是酸性食品和低
防腐剂、杀菌剂的存在 会使微生物的耐热性降低
酸食品的分界限。有些食
品开始是低酸食品，加工
后成为酸性食品。
耐热性
pH值
图3-4 微生物生长随pH值的变化
保藏热处理
高温灭菌
温度>100 ℃，杀灭微生物及其孢子
例：超高温灭菌奶
135-141℃，3-4s
保藏热处理的主要目的
杀灭在食品正常保质期内可导致食品腐败变质的 微生物
钝化食品中的酶
热杀菌处理的最高境界
Safety vs. Quality
热杀菌处理的最高境界
达到杀菌及钝化酶活性的要求 尽可能使食品的质量因素少发生变化
Z=8 ℃
lg t1 2 1
（1）
t2 Z
例1
在某杀菌条件下，在121.1℃用1min恰好将对象菌全部杀 灭；现改用110 ℃、10min处理，能否达到原定的杀菌目 标？设Z=10 ℃
加强练习题
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 ℃
商业杀菌 (commercial sterilization)
要求食品中所有的致病菌都已被消灭，非致病菌 存活率达到规定要求；
最高生长温 度（℃） 70～90 45～55 30～35 15～25
为什么细菌的芽孢比营养细胞更耐热？
蛋白质不同
不同种类的蛋白质具 有不同的热凝固温度
水分含量及水分 活度不同
（1）芽孢中的水分含 量较低
（2）芽孢中的水大部 分为结合水
微生物的污染量
C
B
D
A Time
图3-1 微生物的不同生长阶段
盐类
IP/product development exchanges
糖类
菌株和菌 种
蛋白质 pH值
脂肪 初始活菌数
微生物的耐热 性
影响微生物耐 热性的因素
水分活 度
其他
M的生理状 态
培养温度
热处理温度和时间
Capability/service exchanges
微生物耐热性影响因素
污染微生物的种类和数量 热处理温度 罐内食品成分
9 0.9
105
5
104
4
103
3
102
2
101
1
100
0
0.1
-1
该实验的假设前提是：起始样品中微生物的细胞浓度为106个/ml,每加热1min有90%的细胞死亡， 加热温度为121℃
Survivor Curve
D值
D值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的耐热性越强。 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、细菌活芽孢所处的环境和其它
将菌数降低到b=a10-n 为目标，采用某杀菌温度T，根据 热力致死速率方程（3），所需杀菌时间tT 为 ： tT=DT(lga-lga10-n) tT=nDT
在实际杀菌操作中，若n足够大，则残存菌数足够小，达 到某种可被社会（包括消费者和生产者）接受的安全 “杀菌程度”，就可以认为达到杀菌目的。
因素而异。 D值的单位是min
例：下列关于D值的说法，不正确的是（ ）
A D值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的 耐热性越强；
B D值大小和细菌耐热性的强度成正比; C 原始菌数越多，D值越大； D 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
例2
某对象菌，在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。
讨论1：
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 这种说法对吗？为什么？
讨论2：
当你去餐厅就餐时，很多餐厅都会 提供 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？
3.罐内食品成分
脂肪、蛋白质
脂肪的存在可以增强细 菌的耐热性
原因：形成凝结层，妨 碍水分的渗透又是热的 不良导体
在100℃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。
保藏热处理
巴氏杀菌
温度75-95 ℃
例1：鲜奶