热杀菌的基本规律

热杀菌的基本规律一、加热对微生物的影响（一）微生物和食品的腐败变质食品中的微生物是导致食品不耐贮藏的主要原因。细菌、霉菌和酵母都可能引起食品的变质。（二）微生物的生长温度不同微生物的最适生长温度不同，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，而当温度高到足以使微生物体内的蛋白质发生变性时，微生物即会出现死亡现象。（三）湿热条件下腐败菌的耐热性一般认为，微生物细胞内蛋白质受热凝固而失去新陈代谢的能力是加热导致微生物死亡的原因。因此，细胞内蛋白质受热凝固的难易程度直接关系到微生物的耐热性。蛋白质的热凝固条件受其它一些条件，如：酸、碱、盐和水分等的影响。（四）影响腐败菌耐热性的因素1、 加热前--腐败菌的培育和经历对其耐热性的影响加热前--腐败菌的培育和经历对其耐热性的影响影响因素主要包括：细胞本身的遗传性、组成、形态，培养基的成分，培育时的环境因子，发育时的温度以及代谢产物等。成熟细胞要比未成熟的细胞耐热。培养温度愈高，孢子的耐热性愈强，而且在最适温度下培育的细菌孢子具有最强的耐热性。营养丰富的培养基中发育的孢子耐热性强，营养缺乏时则弱。2、 加热时一加热温度、加热致死时间、细胞浓度、细胞团块存在与否、介质性状和pH值等方面的因素对腐败菌耐热性的影响。加热时一加热温度、加热致死时间、细胞浓度、细胞团块存在与否、介质性状和pH值等方面的因素对腐败菌耐热性的影响（1） 加热条件：在一定热致死温度下，细菌（芽孢）随时间变化呈对数性规律死亡；温度愈高，杀灭它所需的时间愈短。（2） 细菌状态：在一定热致死温度下，菌数愈多，杀灭它所需时间愈长。细胞团块的存在降低热杀菌的效果（3） 介质性状：包括水分（水分活度）、pH值、碳水化合物、脂质、蛋白质、无机盐等，是影响杀菌效果的最重要的因素。（4） 各种添加物、防腐剂和杀菌剂的影响3、 加热后--热死效果的检验加热后--热死效果的检验腐败菌受热损伤后有如下表现：发育时的诱导期延长，营养需求增加；发育时最适pH范围缩小；增殖时最适温度范围缩小；对抑制剂的敏感性增强；细胞内的物质产生泄漏；对放射线的敏感性增加；细胞中酶的活力降低；核酸体的RNA分解等。判断腐败菌是否被杀灭，需测定其热死效果，常通过对经过热处理后的细菌芽孢进行再培养，以检查是否仍有存活。选择适当的培养基，如果腐败菌没有再生长，说明杀菌工艺适用。名词解释：细菌、霉菌和酵母食品中的微生物是导致食品不耐贮藏的主要原因。一般说来，食品原料都带有微生物。在食品的采收、运输、加工和保藏过程中，食品也有可能污染微生物。在一定的条件下，这些微生物会在食品中生长、繁殖，使食品失去原有的或应有的营养价值和感官品质，甚至产生有害和有毒的物质。细菌、霉菌和酵母图谱细菌、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微生物。细菌中非芽抱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，巴氏杀菌即可将其杀死。细菌中耐热性强的是芽抱菌。芽抱菌中还分需氧性、厌氧性的和兼性厌氧的。需氧和兼性厌氧的芽抱菌是导致罐头食品发生平盖酸败的原因菌，厌氧芽抱菌中的肉毒梭状芽抱杆菌常作为罐头杀菌的对象菌。酵母菌和霉菌引起的变质多发生在酸性较高的食品中，一些酵母菌和霉菌对渗透压的耐性也较高微生物的最适生长温度与热致死温度（°C）最低生长温度最适生长温度最高生长温度嗜热菌30〜4550〜7070-^90嗜温菌5〜1530〜4545〜^55低温菌_5〜525〜3030〜^55嗜冷菌-10〜_512〜1515〜25湿热条件下微生物的耐热性芽苞菌的耐热性（在湿热条件下测得）菌 种热死条件菌 种热死条件温度【匸）时间（分）淑度⑴）时间【分）需氧杆菌1002-1200*地衣形芽皑杆菌10013.5巨大芽魁杆菌1001-2.1PA3679生芽也杆菌梭状芽迫杆菌1210.84-2.6枯草芽苞杆菌10011.3//1105.8-15.9短小芽迪杆菌1001.5嗜珈解糖棧状芽范杆菌1324.4嗜热脂肪芽皑杆菌10071412472.5嗜热脂肪芽魁杆菌1210.1-14蜡弑芽魁杆菌1000.8-14.2肉毒杆菌8518多粘芽范杆菌1008.2凝结芽葩杆菌10030-270环状芽葩杆菌1001.^5

酵母的耐热性菌 种悬浮液热 死案件温度（C）时间（分）啤酒酵母水545啤酒酵母皑子水625葡萄酒酵母啤酒5420葡萄酒酵母葡萄汁5710葡萄汁酵理缓冲液550.3葡商汁酵母范子缓冲液5515.0拜耳氏酵母缓冲蔽600.3拜耳氏酵母范子缓沖液608.1湿热与干热条件下腐败菌的耐热性比较菌 种觌杀菌条件（湛度、D值）湿执干 执1葡萄球菌小球菌5兀无VD分1WC分谨球菌鼠伤寒沙门氏菌57^1.2分g吒右分丸肠杆菌55T?加分75r4D分5230枯草杆菌口DC0.0&-0.4S口DC154-295分嗜热脂肪芽魁杆菌nor4T分1201?15-13分PA3579生芽魁梭狀芽魁杆菌0.&1.4分口DC115-1P5分黑曲霉55T3咅分1001?1CID分食品热杀菌的反应动力学（一）热破坏反应的反应速率食品中各成分的热破坏反应一般均遵循一级反应动力学，也就是说各成分的热破坏反应速率与反应物的浓度呈正比关系。这一关系通常被称为〃热灭活或热破坏的对数规律（logarithmicorderofinactivationordestruetion）"。这一关系意味着，在某一热处理温度（足以达到热灭活或热破坏的温度）下，单位时间内，食品成分被灭活或被破坏的比例是恒定的。微生物的热力致死速率曲线DT值即指数递减时间（Decimalreductiontime），是热力致死速率曲线斜率的负倒数，可以认为是在某一温度下，每减少90%活菌（或芽抱）所需的时间，通常以分钟为单位。由于上述致死速率曲线是在一定的热处理（致死）温度下得出的，为了区分不同温度下微生物的D值，一般热处理的温度T作为下标，标注在D值上，即为DT。很显然，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。必须指出，DT值是不受原始菌数影响的，但随热处理温度不同而变化，温度愈高，微生物的死亡速率愈大，DT值则愈小。TDT值即热力致死时间（Thermaldeathtime）。在一定时间内（通常指1〜10分钟）对细菌进行热处理时，从细菌死亡的最低热处理温度开始的各个加热期的温度称为热力致死温度。在某一恒定温度（热力致死温度）条件下，将食品中的一定浓度的某种微生物活菌（细菌和芽抱）全部杀死所需要的时间（min），一般用TDT值表示，同样在右下角标上杀菌温度。F值F值又称杀菌值，是指在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（min）。由于微生物的种类和温度均为特指，通常F值要采用上下标标注，以便于区分，即。一般将标准杀菌条件下的记为F0在121.1°C热力致死温度下的腐败菌的热力致死时间，通常用F值表示。F值可用于比较相同Z值时腐败菌的耐热性，它与菌的热死试验时的原始菌数有关，随所指定的温度、菌种、菌株及所处环境不同而变化。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值是衡量温度变化时微生物死灭速率变化的一个尺度。

TRT值即热力指数递减时间。在某特定的热死温度下，将细菌或芽抱数减少到10—n时所需的热处理时间，。它是指在一定的致死温度下将微生物的活菌数减少到某一程度如10-n或1/10n（即原来活菌数的1/10n）所需的时间（min），记为TRTn,单位为分钟，n就是递减指数。很显然：TRTn=iiD可以看出，TRT值不受原始微生物活菌数影响，可以将它用作确定杀菌工艺条件的依据，这比用前述的受原始微生物活菌数影响的TDT值要更方便有利。TRTn值象D值一样将随温度而异，当n=1,TRT1=D。若以D的对数值为纵坐标，加热温度T为横坐标，根据D和T的关系可以得到一与拟热力致死时间曲线相同的曲线，也称为TRT1曲线。（二）热破坏反应和温度的关系要了解在一变化温度的热处理过程中食品成分的破坏情况，必须了解不同（致死）温度下食品的热破坏规律，同时掌握这一规律，也便于人们比较不同温度下的热处理效果。描述热处理过程中食品成分破坏反应的方法主要有下表中列出的三种参数：方法热力致死时间阿累尼乌斯方程温度系数反应速率种参数：方法热力致死时间阿累尼乌斯方程温度系数反应速率D（或F）kk温度相关因子ZEaQ10热力致死时间曲线热力致死时间曲线理对■死屛彩■曲热力致死时间曲线是采用类似热力致死速率曲线的方法而制得的，它将TDT值与对应的温度T在半对数坐标中作图，则可以得到类似于致死速率曲线的热力致死时间曲线（Thermaldeathtimecurve），见图2-2。采用类似于前面对致死速率

曲线的处理方法，可得到下述方程式:T-TiT1-TT-TilugflDTLfTDT)= =(1-2-1)式中：T1、T-分别指二个不同的杀菌温度，。CTDT1和TDT-对应于T1、T的TDT值，minZ-指TDT值变化90%(—个对数循环)所对应的温度变化值，C由于TDT值中包含着D值，而TDT值与初始活菌数有关，应用起来不方便，人们采用D值代替TDT值作热力致死时间曲线，结果可以得到与以TDT值作的热力致死时间曲线很相似的曲线。为了区别，人们将其称为拟热力致死时间曲线(Phantomthermaldeathtimecurve)。从式(2-1)可以得到相应的D值和Z值关系的方程式：(1-2-2)式中：D1和D-对应于温度T1和T的D值，minZ值-指D值变化90%(一个对数循环)所对应的温度变化值，C由于D和k互为倒数关系，则有：T-T1lo^(k/ki)=-一-(1-2-3)式(2-3)说明，反应速率常数的对数与温度呈正比，较高温度的热处理所取得的杀菌效果要高于低温度热处理的杀菌效果。不同微生物对温度的敏感程度可以从Z值反映，Z值小的对温度的敏感程度高。要取得同样的热处理效果，在较高温度下所需的时间比在较低温度下的短。这也是高温短时(HTST)或超高温瞬时杀菌(UHT)的理论依据。不同的微生物对温度的敏感程度不同，提高温度所增加的破坏效果不一样。上述的D值Z值不仅能表示微生物的热力致死情况,也可用于反映食品中的酶、营养成分和食品感官指标的热破坏情况。阿累尼乌斯方程反映热破坏反应和温度关系的另一方法是阿累尼乌斯法，即反应动力学理论。阿累尼乌斯方程为：疋pET(1-2-4)式中：k-反应速率常数，min-1 k0-频率因子常数，min-1Ea-反应活化能，JXmol-1 R-气体常数，8.314JXmol-1XK-1T-绝对温度，K反应活化能是指反应分子活化状态的能量与平均能量的差值，即使反应分子由一般分子变成活化分子所需的能量，对2-4式取对数，则得:EaRTEaRT(1-2-5)设温度T1时反应速率常数为kl,则可通过下式求得频率因子常数:(1-2-6)则有:2.303R2.303R（1-2-7）式2-7表明，对于某一活化能一定的反应，随着反应温度T（K）的升高，反应速率常数k增大。Ea和Z的关系可根据2-4式和2-7式给出，将2-4式中的温度由。C转换成K：El2.303RT-*TT]T-Ti（1-2-8）重排可得:2.303RTT!Z1-2-9）式中：T1-参比温度，KT-杀菌温度，K值得注意的是尽管Z和Ea与T1无关，但式2-9取决于参比温度T1。这是由于绝对温度的倒数（K-1）和温度（C）