食品保藏原理

食品保藏原理第1页，共76页，2023年，2月20日，星期日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

食品的非热杀菌内容提要第2页，共76页，2023年，2月20日，星期日第一节食品加工与保藏中的热处理热处理（Thermalprocessing）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有相同或相近之处。第3页，共76页，2023年，2月20日，星期日一、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；第4页，共76页，2023年，2月20日，星期日一、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第5页，共76页，2023年，2月20日，星期日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。第6页，共76页，2023年，2月20日，星期日二、热处理的类型和特点

1.工业烹饪（Industrialcooking）

煮、焖（炖）、烘（焙）、炸（煎）、烤

2.热烫（BlanchingorScalding）3.热挤压（Hotextrusion）4.热杀菌

巴氏杀菌（Pasteurisation）商业杀菌（Sterilization）第7页，共76页，2023年，2月20日，星期日二、热处理的类型和特点

1.工业烹饪（Industrialcooking）

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的感官质量而采取的一种处理手段。有煮、焖（炖）、烘（焙）、炸（煎）、烤等几种形式。一般煮、炖多在沸水中进行；焙、烤则以干热形式加热，温度较高；而煎炸也在较高温度的油介质中进行。烹饪处理能杀灭部分微生物，破坏酶，改善食品感官品质，提高食品可消化性，并破坏食品中不良成分，提高食品安全性，也可提高食品耐贮性第8页，共76页，2023年，2月20日，星期日二、热处理的类型和特点

2.热烫（BlanchingorScalding）又称漂烫、杀青、预煮。热烫的作用主要是破坏或钝化食品中导致食品质量变化的酶类，保持食品原有品质，防止或减少食品在加工和保藏中由酶引起的食品色、香、味的劣化和营养成分的损失。主要应用于蔬菜和某些水果，通常是果蔬冷冻、干燥或罐藏前的一种前处理工序。导致果蔬在加工和保藏过程中质量降低的酶类主要是氧化酶类和水解酶类，热处理是破坏或钝化酶活性的最主要和最有效的方法之一。第9页，共76页，2023年，2月20日，星期日二、热处理的类型和特点

3.热挤压（Hotextrusion）

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（Extrusioncooking）。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。热挤压的特点：挤压食品多样化；挤压处理操作成本低；生产效率高；便于自动控制和连续生产。第10页，共76页，2023年，2月20日，星期日二、热处理的类型和特点

4.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）

第11页，共76页，2023年，2月20日，星期日巴氏杀菌（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,典型的巴氏杀菌条件是62.8℃，30min。达到同样的巴氏杀菌效果，可以有不同的温度时间组合。巴氏杀菌可以使食品中的酶失活，破坏食品中热敏性微生物和致病菌。第12页，共76页，2023年，2月20日，星期日巴氏杀菌（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,巴氏杀菌目的是杀灭致病菌；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。第13页，共76页，2023年，2月20日，星期日商业杀菌（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。第14页，共76页，2023年，2月20日，星期日商业杀菌（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。Particallysterile第15页，共76页，2023年，2月20日，星期日商业杀菌（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。

从杀菌时微生物被杀死的难易程度看，细菌的芽孢具有更高的耐热性，它通常较营养细胞难被杀死。专性好氧菌的芽孢较兼性厌氧菌的芽孢容易被杀死。第16页，共76页，2023年，2月20日，星期日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第17页，共76页，2023年，2月20日，星期日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。第18页，共76页，2023年，2月20日，星期日三、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、空气第19页，共76页，2023年，2月20日，星期日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第20页，共76页，2023年，2月20日，星期日热破坏反应一级反应动力学对数规律-dc=kcdt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。第21页，共76页，2023年，2月20日，星期日微生物热力致死速率曲线第22页，共76页，2023年，2月20日，星期日D

=2.303k斜率为

–k/2.303=-1/D，则Logc=logc1-kt2.303D值又称为指数递减时间

(decimalreductiontime)，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)。

第23页，共76页，2023年，2月20日，星期日

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。第24页，共76页，2023年，2月20日，星期日

TDT值：热力致死时间

(thermaldeathtime)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。第25页，共76页，2023年，2月20日，星期日热破坏反应和温度的关系

Log(TDT1/TDT)=T-T1zZ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。Log(D1/D)=T-T1z第26页，共76页，2023年，2月20日，星期日微生物热力致死速率曲线第27页，共76页，2023年，2月20日，星期日

温度系数及其与Z值的关系

LogQ=10z例：青豆过氧化物酶Q10=2.5,求其Z值Z=10LogQ第28页，共76页，2023年，2月20日，星期日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：标准下，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第29页，共76页，2023年，2月20日，星期日二、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，巴氏杀菌即可将其杀死。食品中的微生物是导致食品不耐贮藏的主要原因。第30页，共76页，2023年，2月20日，星期日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。第31页，共76页，2023年，2月20日，星期日二、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。

第32页，共76页，2023年，2月20日，星期日影响微生物耐热性的因素微生物的种类微生物菌种不同，耐热程度也不同，而且即使是同一菌种，其耐热性也因菌株、培养条件、贮存环境和菌龄而异。正处于生长繁殖的微生物营养细胞的耐热性较它的芽孢弱。各种芽孢菌中，嗜热芽孢菌耐热性最强，厌氧芽孢次之，需氧菌芽孢最弱。第33页，共76页，2023年，2月20日，星期日影响微生物耐热性的因素微生物生长和细胞（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微生物的菌龄长期生长在较高温度环境下的微生物会被驯化，较高温度下产生的芽孢比在较低温度下产生的芽孢耐热性强。钙、镁、铁、锰、钠离子的存在均会降低芽孢的耐热性。许多有机物会影响芽孢的耐热性，虽然在某些特殊条件下能得到一些数据，但也很难下一般性的结论。有研究显示低浓度的脂肪酸对微生物有保护作用，它使肉毒杆菌芽孢的耐热性提高。关于菌龄对微生物耐热性的影响，芽孢和营养细胞不一样，幼芽孢较老芽孢耐热，而年幼的营养细胞对热更敏感。第34页，共76页，2023年，2月20日，星期日影响微生物耐热性的因素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。

由于多数微生物生长于中性或偏碱性环境中，过酸和过碱均使微生物耐热性下降，故一般芽孢在极端pH值环境下的耐热性较中性条件下差。食品中低浓度食盐对芽孢耐热性有一定的增强作用，但随着浓度提高到8%以上会使芽孢耐热性减弱。盐浓度的这种保护作用和削弱作用的程度，常随腐败菌种类而异。芽孢对干热的抵抗能力比湿热的强，湿热下的蛋白质变性和干热下的氧化是导致芽孢死亡的原因，由于氧化所需要的能量高于蛋白质变性的能量，故相同热处理条件下，湿热下的杀菌效果高于干热。第35页，共76页，2023年，2月20日，星期日典型芽孢菌的耐热性参数第36页，共76页，2023年，2月20日，星期日三、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。第37页，共76页，2023年，2月20日，星期日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。第38页，共76页，2023年，2月20日，星期日酶的耐热性参数第39页，共76页，2023年，2月20日，星期日四、

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。

第40页，共76页，2023年，2月20日，星期日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。

第41页，共76页，2023年，2月20日，星期日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，满足食品卫生要求第42页，共76页，2023年，2月20日，星期日二、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。第43页，共76页，2023年，2月20日，星期日冷点温度：传导、对流第44页，共76页，2023年，2月20日，星期日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第45页，共76页，2023年，2月20日，星期日三、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

以杀菌为例第46页，共76页，2023年，2月20日，星期日确定食品热杀菌条件的过程

第47页，共76页，2023年，2月20日，星期日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。第48页，共76页，2023年，2月20日，星期日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ThegeneralmethodImprovedgeneralmethod第49页，共76页，2023年，2月20日，星期日

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tmin，所取得的部分杀菌量为A：

A=t/τ

部分杀菌量（Partialsterility）的概念：

第50页，共76页，2023年，2月20日，星期日

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第51页，共76页，2023年，2月20日，星期日

整个杀菌过程的总杀菌量则为：

A=∑Aa=∑

ta/τa

当A=100%时，表示整个杀菌过程的达到了100%的杀菌量，罐内微生物被完全杀死。而当A<100%时，表示杀菌不足，A>100%时，表示杀菌过度。由此可以推算出所需的杀菌时间。第52页，共76页，2023年，2月20日，星期日杀菌值(Sterilizingvalue)、致死值(Leathality)的概念

杀菌值(F值)：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）。

F值要采用上下标标注，FZT。一般将标准杀菌条件下的记为F0

罐头食品的标准杀菌条件

条件温度T（℃）Z（℃）常温杀菌100（或80~90）8（微生物对象菌）高温杀菌121.110（微生物对象菌）超高温杀菌13510.1（微生物对象菌）31.4（其它食品成分）第53页，共76页，2023年，2月20日，星期日商业无菌的理论杀菌值F

F=nDn的取值：对PA3679，n=5；对肉毒杆菌，n=12。

F=nD的概率学上的意义commercialsterility第54页，共76页，2023年，2月20日，星期日食品热杀菌条件的确定1、实罐试验2、实罐接种的杀菌试验3、保温贮藏试验4、生产线上实罐试验第55页，共76页，2023年，2月20日，星期日1、实罐试验一般情况下罐头食品经热力杀菌处理后，其感官品质将下降，但如果高温短时杀菌，可加速罐内传热速率，从而使内容物感官品质变化减少，同时还提高了杀菌设备利用率。这是当前罐头行业杀菌工业的趋势。满足理论计算的杀菌值为目标，可以各种不同的温度-时间组合，实罐试验目的就是根据食品质量、生产能力等因素选定杀菌条件。第56页，共76页，2023年，2月20日，星期日2、实罐接种的杀菌试验实罐试验时在根据产品感官质量最好和经济上又最合理所选定的温度-时间组合最适宜的杀菌条件基础上，为了确证所确定的杀菌条件的合理性，往往还要进行实罐接种的杀菌试验。将常见导致罐头腐败的细菌或芽孢定量接种在罐头内，在所选定的杀菌温度中进行不同时间的杀菌，再保温检查其腐败率。第57页，共76页，2023年，2月20日，星期日3、保温贮藏试验接种实罐试验后的样品要在恒温下进行保温试验。培养温度依据试验菌的不同而不同。霉菌：21.1-26.7℃；芽孢杆菌：35.0-43.2℃；嗜温菌和酵母：26.7-32.2℃；嗜热菌：50.0-57.2℃第58页，共76页，2023年，2月20日，星期日4、生产线上实罐试验接种实罐试验和保温试验结果都正常的罐头加热杀菌条件，就可以进入生产线的实罐试验做最后验证。试样量至少100罐以上，试验时必须对生产线实罐试样也要经历保温试验，一般3-6个月。当保温试样开罐后检验结构显示内容物全部正常，即可将此杀菌条件作为生产上使用。如发现试样中有腐败菌，则要进行原因菌的分离试验。第59页，共76页，2023年，2月20日，星期日四、典型的热处理工艺

工业烹饪(Industrialcooking)

焙烤

主要用以改变食品的食用特性的处理形式。也可一定程度杀菌和降低水品表面水分活性的作用，使制品有一定的保藏性。焙（baking）：主要用于面制品和水果烤（roasting）：主要用于肉类、坚果和蔬菜第60页，共76页，2023年，2月20日，星期日油炸(Frying)

主要是为了提高食品的食用品质而采用的一种热处理手段。可以产生油炸食品特有的色香味和质感。油炸的工艺：温度和时间--取决于食品的种类、油的温度、油炸的方法、食品的厚度（大小）和所要达到的食用品质。第61页，共76页，2023年，2月20日，星期日油炸(Frying)

油炸方法：浅层油炸（Shallowfrying）油浴油炸（Deep-fatfrying）常压油炸真空油炸第62页，共76页，2023年，2月20日，星期日热烫(Blanching或Scalding)

是一种以灭酶为主要目的的热处理形式,针对的对象主要是蔬菜和水果，通常是食品冷冻、干燥或罐藏等食品加工保藏中的一种前处理手段。热烫还具杀菌、排除食品物料中的气体、软化食品物料，以便于装罐等作用。蔬菜和水果的热烫还可结合去皮，清洗和增硬等处理形式同时进行。第63页，共76页，2023年，2月20日，星期日热烫(Blanching或Scalding)热烫方法：热水热烫（Hot-waterblanching）蒸汽热烫（Steamblanching）热空气热烫（Hot-airblanching）微波热烫（Microwaveblanching）第64页，共76页，2023年，2月20日，星期日热挤压(Hotextrusion)

挤压是为了使食品物料产生特殊组织结构和形态的一种处理形式。热挤压是指物料在挤压过程中还受到热的作用。挤压过程中的热可以由挤压机和物料自身的摩擦和剪切作用产生，也可由外热导入。第65页，共76页，2023年，2月20日，星期日热挤压(Hotextrusion)挤压过程：输送混合、压缩剪切、热熔均压、成型膨化挤压设备：挤出机自热式和加热式；单螺杆式和双螺杆式；高剪切力和低剪切力第66页，共76页，2023年，2月20日，星期日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和商业杀菌。

巴氏灭菌(Pasteurisation)

经巴氏杀菌的食品物料一般贮藏期较短,通常只有几小时到几天，结合其它的贮藏条件可以提高其贮藏期。

第67页，共76页，2023年，2月20日，星期日商业杀菌(Sterilization)杀菌的效果必须借助良好的包装才能维持。杀菌方法分类：压力:常压杀菌、加压杀菌温度-时间：低温长时、高温短时、超高温瞬时热介质:

热水、水蒸气、水蒸气和空气混合物、火焰设备的连续化程