张伟-食品工艺学-第三章食品的热处理和杀菌

第三章食品的热处理和杀菌内容第一节热处理原理第二节热处理技术第三节热处理与产品质量引言罐头一、食品热处理的作用热处理（Thermalprocessing）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，但热处理过程对微生物、酶和食品成分的作用以及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1、正面作用杀死微生物，主要是致病菌和其他有害微生物；钝化酶；破坏食品中不需要或有害的成分或因子；（大豆）改善食品的品质与特性；提高食品中营养成分的可利用率、可消化性等。2、负面作用食品中营养成分，特别热敏性成分有一定损失；食品的品质和特性产生不良的变化；消耗能量。二、食品热处理的种类及特点（一）根据热处理的目的分类保藏热处理：主要目的是降低无益生物物质如微生物和酶活性。转化热处理：热处理过程中出现一些物理特性的变化。（面团-面包）热处理产品工艺参数预期变化不良变化保藏处理热烫蔬菜、水果蒸汽或热水加热到90-100℃钝化酶，除氧，减菌，减少生苦味，改变质构营养损失、流失，色泽变化巴氏杀菌乳、啤酒、果汁、肉、蛋、面包、即食食品加热到75-95℃杀灭致病菌色泽变化，营养变化，感官变化杀菌乳、肉制品、水果、蔬菜加热到＞100℃杀灭微生物及其孢子色泽变化，营养变化，感官变化热处理产品工艺参数预期变化不良变化转化处理蒸煮蔬菜肉鱼蒸汽或热水加热到90-100℃钝化酶，改变质构，蛋白质变性，淀粉糊化营养损失，水分损失烘烤肉鱼干空气或湿空气加热到＞215℃改变色泽，形成外壳，蛋白质变性，杀菌，降低水分营养损失，有诱变性物质面包形成外壳，淀粉糊化，结构和体积变化，水分减少，色泽变化油炸肉鱼土豆油中加热到150-180℃形成外壳，色泽变化，蛋白质变性，淀粉糊化营养素损失保藏热处理热烫（1）钝化酶苹果马铃薯保藏热处理热烫（2）除氧生菜保藏热处理巴氏杀菌法(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63.5℃，30min;72℃～76℃,15s;85℃,10s例2：果冻85℃，20min;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Safetyvs.Quality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-------合理的杀菌工艺参数1、工业烹饪（Industrialcooking）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烹饪通常有煮、焖（炖）、烘（焙）、炸（煎）、烤等。一般煮多在沸水中进行；焙、烤则以干热的形式加热，温度较高；而煎、炸也在较高温度的油介质中进行类型主要有：工业烹饪、热烫、热挤压和杀菌等（二）根据加工方法和目的分类1、工业烹饪种类有水烧煮无水烧煮煮焖烘炸烤加热介质温度/℃气压×105/Pa水≥100≥1蒸汽≥100≥1热空气＞＞100＞1油＞＞100＞1热辐射＞＞100＞1（二）根据加工方法和工序分类2、热烫(烫漂、杀青、预煮)作用：破坏酶的活性，稳定色泽，改善风味与组织，减少维生素的损失；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；排除原料组织中的空气，减轻金属罐内壁的氧化腐蚀。方法：蒸汽热烫、热水热烫（70～100℃）热烫终点：果蔬中的过氧化物酶完全失活；注意：热烫后必须急速冷却，保持果蔬的脆嫩度。3、热挤压（挤压蒸煮）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。特点：挤压食品多样化；操作成本较低；在短时间内完成多种单元操作，生产效率较高；便于生产过程的自动控制和连续生产。挤压膨化食品生产流程：原辅料→配料→调整水分→挤压膨化成形→干燥→喷涂、包被→包装→产品4、热杀菌热杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理方式。根据要杀灭微生物的种类和程度的不同可分为：巴氏杀菌超高温杀菌（UHT）商业杀菌第一节热处理原理热处理是食品工业中最有效、最经济、最简便，因此也是使用最广泛的杀菌方法。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。罐头食品的腐败及腐败菌凡能导致罐头食品腐败变质的微生物都称为腐败菌曾有人对日本市场销售的罐头食品进行过普查，在725只肉、鱼、蔬菜和水果罐头中发现有活菌存在的罐头各占20%、10%、8%、和3%。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。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。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。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。一、微生物的耐热性二、食品的传热三、杀菌强度计算及评价一、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（1）菌种与菌株不同的微生物对热的抵抗力是有差异的。霉菌和酵母菌的耐热性较低菌种不同，微生物的耐热性不同。耐热性是：嗜热微生物嗜温微生物嗜冷微生物1.污染微生物的种类和数量细菌种类最低生长温度（℃）最适生长温度（℃）最高生长温度（℃）嗜温菌30～4050～7070～90中温性菌5～1530～4545～55低温性菌-5～525～3030～35嗜冷菌-10～-512～1515～25细菌的耐热性同一种微生物（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休眠时期的芽孢的耐热性弱的多。耐热性：产芽孢的细菌非芽孢细菌芽孢营养细胞低酸性食品以耐热菌的芽孢为杀菌对象。细菌的营养细胞与芽孢之间存在耐热性差异的原因：营养细胞和芽孢中存在的蛋白质具有不同的热凝固温度；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。同一种芽孢的耐热性也不同与菌龄、培育条件、储存环境的不同而异例如：含有磷酸或镁的培养基生长的芽孢耐热性较强；含有碳水化合物和氨基酸的环境中培养的芽孢耐热性很强；高温下培养比低温下培养的耐热性强等。不同芽孢，耐热性也不同嗜热菌芽孢厌氧菌芽孢需氧菌芽孢细菌芽孢的耐热性（106芽孢/5ml，肉羹培养基中）细菌种类致死时间（min）100℃125℃枯草杆菌12030马铃薯杆菌11025肉毒杆菌A30012肉毒杆菌B15012（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（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直接的关系\。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。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？表1原始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系2.热处理温度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。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。图1不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线表2热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响3.热处理时介质或食品成分的影响（1）酸度pH许多高耐热性的微生物，在中性时耐热性最强，随着pH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添加酸，适当提高内容物酸度。图2pH对芽孢耐热性的影响酸度高、pH低的食品杀菌温度可低一些，时间可短一些；酸度低、pH高的食品杀菌温度要高一些，时间长一些。（2）水分活度AW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水分活度越低，微生物细胞的耐热性越强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在相同温度下湿热杀菌的效果要好于干热杀菌图3细菌芽孢在110℃加热死亡时间（D值）和水分活度的关系（3）糖高浓度的糖液一方面提高微生物的耐热性，另一方面会因强烈的脱水作用而抑制微生物的生长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，增大了微生物耐热性。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。（果糖）图4糖对细菌耐热性的影响（4）盐类食盐：低浓度（4%）对微生物有保护作用；高浓度（4%)时，微生物耐热性随浓度长高明显降低。低浓度盐可以使微生物细胞适量脱水而蛋白质难以凝固；高浓度的盐则可使微生物细胞大量脱水，蛋白质变性，导致微生物的死亡。并且，高浓度盐造成的水分活度的下降也会强烈地抑制微生物的生长。氯化钙：对细菌芽孢耐热性的影响较食盐弱一些；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青豆罐头115℃杀菌处理后细菌残存率食盐浓度%00.51.01.52.02.53.04.0细菌残存率%15.037.886.773.375.678.940.013.0（5）脂肪脂肪能增强微生物的耐热性。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，使蛋白质凝固困难；脂肪是热的不良导体，阻碍了热的传入。如大肠杆菌和沙门氏菌，在水中加热到60-65℃时即可死亡了，而在油中加热到100℃，需经30min才能死亡。（6）蛋白质蛋白质含量在5%左右时，对微生物有保护作用；含量到15%以上时，对耐热性没有影响。例：将某种芽孢分别放在含有1-2%明胶及不含明胶的pH6.9的磷酸缓冲液中，含明胶溶液中的微生物耐热性比不加明胶的微生物耐热性增加2倍。（7）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。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。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。常见的分类方式：1、酸性≤4.6，低酸性4.62、高酸性3.7，酸性3.7~4.6，低酸性4.6（二）热杀菌食品的PH分类酸性食品与低酸性食品pH值划分的依据能产生致命毒素的肉毒梭状芽孢杆菌的生长习性。罐头的分类-肉毒杆菌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。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”可预防消费者误食。肉毒杆菌的应用——除皱美容原因：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