食品保藏原理 第四章 食品热处理和杀菌

1. 食品保藏原理第四章食品热处理和杀菌

2. 内容提要 食品加工与保藏中的热处理食品热处理反应的基本规律食品热处理条件的选择与确定食品的非热杀菌

3. 第一节 食品加工与保藏中的热处理 热处理（Thermal processing） 是采用加热的方式来改善食品品质、延长食品贮藏期的食品处理方法（技术）。 是食品加工与保藏中最重要的处理方法之一

4. 一、 食品热处理的作用 正面作用 杀死微生物，主要是致病菌和腐败菌等有害的微生物； 钝化酶，主要是过氧化物酶、抗坏血酸酶；

5. 一、 食品热处理的作用 正面作用 改善食品的品质与特性，如产生特别的色泽、风味和组织状态等； 提高食品中营养成分的可利用率、可消化性等； 破坏食品中不需要或有害的成分，如大豆中的胰蛋白酶抑制剂

6. 负面作用 食品中的营养成分，特别是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； 消耗的能量较大。

7. 二、热处理的类型和特点 1. 工业烹饪（Industrial cooking） 煮、焖（炖）、烘（焙）、炸（煎）、烤 2. 热烫（Blanching or Scalding） 3. 热挤压（Hot extrusion） 4. 热杀菌 巴氏杀菌（Pasteurisation） 商业杀菌（Sterilization）

8. 二、热处理的类型和特点 • 工业烹饪（Industrial cooking） 工业烹饪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食用时的感官质量而采取的一种处理手段。 常见形式有：煮、焖(炖)、 炸(煎) 、烘（焙）、烤

9. 二、热处理的类型和特点 • 热烫（Blanching or Scalding） 热烫，又称烫漂、杀青、预煮，是食品加工与保藏中主要用以破坏食品组织中导致质量降低酶的活性的一种热处理形式 热烫处理主要应用于蔬菜和某些水果，通常是蔬菜和水果冷冻、干燥或罐藏前的一种前处理工序。

10. 二、热处理的类型和特点 • 热挤压（Hot extrusion） 挤压是将食品物料放入挤压机中，物料在螺杆的挤压下被压缩并形成熔融状态，然后在出料端通过模具出口被挤出的过程。 热挤压则是指食品物料在挤压的过程中还被加热。热挤压也被称为挤压蒸煮（Extrusion cooking）。 挤压是结合了混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等几种单元操作的过程。

11. 二、热处理的类型和特点 • 热杀菌 杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理形式，根据要杀灭微生物的种类的不同可分为： • 巴氏杀菌（Pasteurisation） • 商业杀菌（Sterilization）

12. 巴氏杀菌（Pasteurisation） 巴氏杀菌是一种较温和的热杀菌形式,巴氏杀菌的处理温度通常在100℃以下,达到同样的巴氏杀菌效果，可以有不同的温度时间组合。

13. 巴氏杀菌（Pasteurisation） 巴氏杀菌的目的及产品的贮藏期主要取决于杀菌条件、食品成分和包装情况. 对低酸性食品,巴氏杀菌可以杀灭致病菌；对于酸性食品,巴氏杀菌不仅可杀灭致病菌，还可以杀灭腐败菌和酶。 酸性食品：指天然pH≤4.6的食品； 低酸性食品：指最终平衡PH>4.6，σw>0.85的任何食品。

14. 典型巴氏杀菌的条件

15. 商业杀菌（Sterilization） 又简称为杀菌,是一种较强烈的热处理形式,通常是将食品加热到较高的温度并维持一定的时间以达到杀死所有致病菌、腐败菌和绝大部分微生物,一般也能钝化酶，使杀菌后的食品达到较长的贮期。但它同样对食品营养成分和品质的破坏也较大

16. 商业杀菌（Sterilization） 杀菌后食品的无菌程度通常也并非达到完全无菌，只是杀菌后食品中不含致病菌，残存的处于休眠状态的非致病菌在正常的食品贮藏条件下不能生长繁殖，这种无菌程度被称为“商业无菌”，即它是一种部分无菌 Partically sterile

17. 商业杀菌（Sterilization） 商业杀菌是以杀死食品中的致病和使食品腐败变质的微生物为准，以使杀菌后的食品符合安全卫生要求、具有一定的贮藏期。 很明显，这种效果只有在密封的容器内才能取得，将食品先密封于容器内再进行杀菌处理即是一般罐头的加工形式，而将经高温短时或超高温瞬时杀菌后的食品在无菌的条件下进行包装，则是无菌包装。

18. 热杀菌的主要类型 • 湿热杀菌热杀菌中最主要的方式之一。它是以蒸气、热水为热介质，或直接用蒸汽喷射式加热的杀菌法。 • 食品湿热杀菌的主要类型和特点 • 低温长时杀菌法 • 高温短时杀菌法 • 超高温瞬时杀菌法

19. 热杀菌的主要类型 • 干热杀菌 采用火焰灼烧或干热空气进行灭菌的方法 • 电热杀菌亦称"欧姆杀菌"，利用电极将电流通过物体，由于阻抗损失、介质损耗等的存在，最终使电能转化为热能，使食品内部产生热量而达到杀菌的目的。

20. 三、食品热处理使用的能源和加热方式 • 能源 气体燃料（天然气或液化气） 液体燃料（燃油等） 固体燃料（如煤、木、炭等） 电 • 加热方式 直接加热 间接加热：蒸汽、热水、空气

21. 第二节 食品热处理反应的基本规律 一、 食品热破坏的反应动力学 在某一热处理条件下 • 食品成分的热处理破坏速率； • 温度对这些破坏反应的影响。 微生物、酶等热处理的破坏速率

22. 热破坏反应 一级反应动力学 对数规律 式中：-dc/dt为食品成分浓度减少的速率； c为食品成分的浓度； k为一级反应的速率常数。

23. 微生物热力致死速率曲线

24. 斜率为–k/2.303= -1/D ，则 D值 又称为指数递减时间(decimal reduction time)，为微生物的活菌数每减少90％，也就是在对数坐标中c的数值每跨过一个对数坐标值所对应的时间(min)。

25. D值的标注：DT D值的意义： D值的大小可以反映微生物的耐热性。 在同一温度下比较不同微生物的D值时，D值愈大，表示在该温度下杀死90%微生物所需的时间愈长，即该微生物愈耐热。 例：110℃热处理时，原始菌数为1×104，热处理3分钟后，残存的活菌数为1×10，求该热处理的D值。

26. TDT值：热力致死时间( thermal death time ) 值，是指在某一恒定温度条件下，将食品中的某种微生物活菌（细菌和芽孢）全部杀死所需要的时间（min）。试验时以热处理后接种培养时无微生物生长作为全部活菌已被杀死的标准。 TDT值的意义：细菌热力致死时间随致死温度而异，它表示了不同热力致死温度时细菌及芽孢的相对耐热性。

27. 热破坏反应和温度的关系 Z值：指D值(或TDT值)变化90%所对应的温度变化值 (℃或F)。即Z值为热力致死时间按照1/10，或10倍变化时相应的加热温度变化(℃)。Z值越大，因温度上升而取得的杀菌效果就越小。

28. 微生物热力致死速率曲线

29. 温度系数及其与Z值的关系 例：青豆过氧化物酶Q10=2.5,求其Z值

30. D值、F值和Z值三者之间的关系 F值：通常采用121.1℃为标准温度，与此对应的热力致死时间称为F值，又称杀菌致死值。因此,在121.1℃时求得的D值乘以n就可得到F值； 定义：一定的致死温度下，将一定数量的某种微生物全部杀死所需的时间； 意义：可用来比较相同Z值细菌的耐热性，F值越大，则表明细菌耐热性越强

31. 食品中的微生物是导致食品不耐贮藏的主要原因。食品中的微生物是导致食品不耐贮藏的主要原因。 二、 加热对微生物的影响 • 微生物和食品的腐败变质 • 细菌、霉菌和酵母都可能引起食品的变质，其中细菌是引起食品腐败变质的主要原因。细菌中非芽孢细菌在自然界存在的种类最多，污染食品的可能性也最大，但这些菌的耐热性并不强，巴氏杀菌既可将其杀死。

32. 微生物和食品的腐败变质 • 细菌中耐热性强的是芽孢菌。酵母菌和霉菌引起的变质多发生在酸性较高的食品中 • 少数微生物对人类、动物或植物有病害作用，它们被称为致病菌或病原菌。能在食品中产生毒素的微生物（致病菌）多见于细菌和霉菌。

33. 二、 加热对微生物的影响 • 微生物的生长温度和微生物的耐热性 • 每种微生物都有其最适生长温度，当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。

34. 影响微生物耐热性的因素 • 微生物的种类 • 微生物生长和细胞（芽孢）形成的环境条件 • ⑴温度；⑵离子环境；⑶非脂类有机化合物；⑷脂类；⑸微生物的菌龄 • 热处理时的环境条件 • ⑴pH和缓冲介质；⑵离子环境；⑶水分活性；⑷其它介质组成分。

35. 典型芽孢菌的耐热性参数

36. 三、 加热对酶的影响 • 酶和食品的质量 • 酶也会导致食品在加工和贮藏过程中的质量变化，主要反映在食品的感官和营养方面的质量降低。 • 这些酶主要是氧化酶类和水解酶类，包括过氧化物酶、多酚氧化酶、脂肪氧化酶、抗坏血酸氧化酶等。

37. 酶的最适温度和热稳定性 • 温度对酶反应有明显的影响，任何一种酶都有其最适的作用温度。 • 酶稳定性的影响因素：pH、缓冲液离子强度和性质、底物、酶和体系中蛋白质的浓度、保温的时间及是否存在抑制剂和活化剂、酶的种类和来源、热处理的条件等。

38. 酶的耐热性参数

39. 四、加热对食品营养成分和感官品质的影响 • 有益的结果：热处理可以破坏食品中不需要的成分；可改善营养素的可利用率；提高蛋白质的可消化性；加热也可改善食品的感官品质等。 • 不良后果：这主要体现在食品中热敏性营养成分的损失和感官品质的劣化。

40. 食品营养成分和感官品质指标的热耐性也主要取决于营养素和感官指标的种类、食品的种类，以及pH、水分、氧气含量和缓冲盐类等一些热处理时的条件。食品营养成分和感官品质指标的热耐性也主要取决于营养素和感官指标的种类、食品的种类，以及pH、水分、氧气含量和缓冲盐类等一些热处理时的条件。

41. 第三节 食品热处理条件的选择与确定 一、热处理的条件的选择 原则： • 热处理应达到相应的热处理目的； • 应尽量减少热处理造成的食品营养成分的破坏和损失； • 热处理过程不应产生有害物质，满足食品卫生要求

42. 二、热能在食品中的传递 • 罐头食品的传热方式 • 导热； • 对流； • 导热对流结合型 冷点：导热是依靠物体间接触进行热量传递，在加热和冷却过程中，物料间出现温度梯度，传导最慢一点往往是罐头的几何中心，称为冷点。

43. 冷点温度：传导、对流

44. 影响容器内食品传热的因素 • 表面传热系数 • 食品和容器的物理性质 • 加热介质（蒸汽）的温度和食品初始温度之间的温度差 • 容器的大小

45. 三、食品热处理条件的确定 • 确定食品热处理条件的过程 • 主要考虑两方面的因素： • 微生物的耐热性参数：F、Z • 食品的传热特性参数：fh，f2，fc，jh • 过程：理论计算实罐试验接种试验 贮藏试验生产线试验贮藏试验 合适的杀菌条件 以杀菌为例

46. 确定食品热杀菌条件的过程

47. 罐藏食品杀菌时间及F值的计算 • 安全F值的计算 安全杀菌F值的大小取决于所选择的对象菌的抗热性及生产实际过程中的卫生状况。如果已知某种罐头食品杀菌时所选对象菌的D值，即在所指定的温度条件下，杀死90%原有微生物所需时间，则安全杀菌F值可由下式计算求得 F0=D(Lga-Lgb) 例：某罐头厂在生产蘑菇罐头时，选择嗜热脂肪芽孢杆菌为对象菌，经检验每克罐头食品在杀菌前含对象菌数不超过2个，经121℃杀菌和保温贮藏后，允许腐败率为0.05%以下，试估算425g蘑菇罐头在标准温度下的F0值。

48. The general method • 罐藏食品杀菌时间的计算 • 改良基本法 1920年，比奇洛，基本法； 1923年，鲍尔，改良基本法。 • 公式计算法 了解公式法计算杀菌值和杀菌时间中各符号的意义 步骤 • 列线图法 Improved general method

49. 部分杀菌量（Partial sterility）的概念： 对罐头食品而言，在某一特定的温度T下，将罐内微生物全部杀死所需的热力致死时间为τmin，罐头在该温度下加热t min，所取得的部分杀菌量为A： A = t /τ

50. 我们以横坐标表示加热时间，以致死率为纵坐标，绘出致死率曲线图，用积分的方法求出致死率曲线所包含的面积，即为杀菌效率。我们将杀菌过程分为n个温度段，在每个温度区间的面积就是该加热时间内的杀菌效率值，利用梯形面积公式计算出各小面积值，其总和就是杀菌效率值。 Ai, n = (Li,n+Li,n+1) ×Δti, n/2