《微生物的耐热性》教案

第一节 微生物的耐热性食品生产过程中，加热处理有多种好处：使蛋白质变性，淀粉糊化，减轻消化系统压力杀菌作用为科学有效地运用加热杀菌技术，应留意两方面内容：将有害微生物全部杀死对食品不应有不利影响加热杀菌抱负效果：对物料操作及其品质影响掌握在最小限度内快速杀死存在于其中的有害微生物选择最适合食品特性的热交换方式及装置，严格操作确定加热杀菌条件需考虑：食品物性，容器，污染食品的微生物种类，数量，习性，加热过程中食品传热特性等。-10℃～90℃之间。不同种属微生物其生长和生殖的温度范围不同。微生物的生殖期，生殖速度，最终细胞量，养分要求，细胞中的酶及细胞的化学组成成分都受温度范围的制约。按微生物生殖所需最适温度可将微生物分为：细菌生殖的温度范围细菌种类最低(℃)最适(℃)最高(℃)嗜热菌30～4550～7070～90嗜温菌 中温性菌5～1530～4545～55低温性菌-5～525～3030～35嗜冷菌-10～-512～1515～2560℃，酵母菌生殖的最高温度约为45℃。方法及所要求的贮藏性等因素来确定微生物耐热性可用实际使用的温度和时间表示，常用加热致死时间来表示。D值：肯定温度条件下，杀死微生物所需时间，常用原数死亡90%所需时间来表示。一、影响微生物耐热性因素响。(一)菌种和菌株微生物种类不同，其耐热程度也不同。即使是同一菌种，其耐热性也因菌株而异。其中，产芽孢菌芽孢耐热性＞养分体，不同的细菌其芽孢的耐热性也不同。嗜热菌＞厌氧菌＞需氧菌芽孢同一菌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(二)加热前微生物所经受培育条件内因：微生物细胞遗传性，细胞组成成分，细胞形态，细胞培育时间外因：培育基组成成分，培育温度，代谢产物菌龄与耐热性的关系稳定期细胞耐热性＞对数期，成熟芽孢耐热性＞未成熟芽孢培育温度与耐热性的关系时，表现最强耐热性，有的则不受培育温度影响。培育基组成与耐热性关系培育基成分的影响效果与菌种，菌株及其他多种因素相关：在养分丰富的培育基上发育的芽孢，耐热性强在高温下培育的在低温下培育形成的芽孢耐热性要强。条件。承受不使芽孢死亡的高温处理芽孢，可诱导芽孢发芽〔热活化现象〕经热活化处理过的芽孢，其热敏感性增加(三)加热时的相关因素如加热温度，时间，细胞浓度，加热时环境状况〔水分，食品成分，添加物等，氧气。计杀菌水平所需要的时间随温度上升而缩短加热方式：湿热杀菌〔100℃，几格外钟〕＞干热杀菌〔140-180℃，数小时。另外，芽孢，孢子的耐热性＞养分体热处理温度：热处理温度提高，杀死肯定量腐败菌芽孢所需要的时间愈短。原始活菌数：如原始活菌数大，则全部杀死所需时间愈长。水分：Aw0.2～0.4,经调湿的芽孢具有的耐热性Aw<0.2，耐热性减弱Aw>0.4，耐热性显著降低pH值：细菌一般在微酸至中性范围内耐热性最强，超过这一范围，耐热性下降。养分物质碳水化合物对细菌有保护作用，蔗糖＞葡萄糖>山梨醇＞果糖＞甘油脂类对细菌也有保护作用。长链脂肪酸保护效果＞短链脂肪酸蛋白质也有保护作用是：盐类透过阻碍层的移动性因盐种类而变，对细胞内pH调整渗透压，防止重要成分在加热时漏出细胞外盐具有水合作用，对酶及重要蛋白质稳定性有影响二价离子可以和蛋白质形成稳定复合体，有助于细菌耐热性的增加高浓度盐类使Aw降低，从而使细胞耐热性增加，其原理与枯燥作用一样。目〔5%〕10这种影响的程度常随微生物的种类而异。其他当环境中有防腐剂，杀菌剂共同存在时，杀菌效果会更好。真空时，微生物耐热性下降。(四)加热后的条件条件影响，并易受抑制剂的影响。二、微生物耐热机制主要与微生物细胞组成成分，水分，无机盐等因素有关。DNA稳定，有皮质层存在，细胞核处于脱水状态三、微生物耐热性试验方法1TDT〔thermaldeathtime〕试管法小型试管 内径7-10mm，厚1mm，长80-150mm预备试验 2支/每个处理，求D值，2-4支，计算菌数正式试验 4-6支/每个试验，求D值，≥6-10支，统计方法优点：装置简洁，便于操作 缺点：操作费时，费力可直接观看 内容物移出试管可能有残留无污染危急 适用于流淌性试样，T≤115.6℃所需空间小 加热、冷却滞差大，且滞后时间无法充分校正2TDT后培育困难，不适于供试营长难以发育的食品杀菌时间的杀菌温度选择：Tmax5-10min，Tmin100min。4-52.5-3.0℃100min5-85min10min5-81-2min优点：与罐头生产一样的操作条件下对多个产品做加热试验发生产气酸败，易区分填充物料和密封都比试管法省事缺点：有滞差需特别密封装置杀菌锅需便于调整不能用肉眼区分平酸型败坏后培育易受污染如测产气菌，应留意破罐，防止假阳性3100℃以内的温度条件下进展耐热性试验，三颈烧杯优点：对耐热性弱的微生物进展耐热性试验装置构造简洁，操作便利如操作得当，滞差可无视100℃，必需是液态样，留意内容物避开粘附在容器内壁，留意菌体凝集问题4、开放型TDT管优点：避开活菌残留省去熔封，开口100℃5>115.5101.7-148.9℃适用于高温短时试验，物料少，加热、冷却快优点：加热、冷却瞬时完成，在高温下，可进展高准确度耐热性测定加热时间准确，重现性好后培育自动进展，无污染危急，节约人力，操作简洁，维护、保养费用低廉缺点：装置价格昂贵，温度>101.7℃以上；仅限于液态食品，不行直接培育6、毛细管法 常与UHT连用，用小毛细管作加热容器优点：加热、冷却快速；可保存试样，以备后培育或不开口进展培育，以便观看缺点：费事，后培育易受污染7UHT优点：与大规模成套设备一样条件进展操作，易求得操作变量，在不充分条件下获得准确数据，装置体积小，可隔离进展试验，无污染四、微生物耐热性参数1/残存活菌曲线温度热处理微生物，不同时间所得残存数对数值呈直线关系。图1-2-3〔P87〕说明：直线横过一个对数周期时所需要的时间D值为直线斜率倒数，即细菌死亡率的倒数。2D在肯定环境中肯定的温度条件下，将全部对象菌90%杀灭所需要的时间。DD值不受原始菌数影响，其表示方法：D min121.1℃D/悬浮液的性质及其他因素而异。D值计算：D1 tm lgalgb3/食品中某一菌种的细胞/芽孢数全部杀死所的最短热处理时间。规律按指数递降进展。tlg0

”t” Z0t 121.1 tlg0 θ不同热处理温度，t加热致死时间，Zlg0

1时对应θ’-θF Z t”0值4〔thermalreductiontime〕Z〔10-n〕10-nnTRTn=nDTRT实为DD值有影响的因素支配，不受原始菌数影响。TRT值可按从概率角度解释细菌死亡状况。TRT值随温度而异。如n=1TRT=D。横坐标为加热温度，纵坐标为TRT〔D〕对n〔为始终线递减指数n不超过2TDT=nD。n同样可做出各nTt平行。ZDθ’下，当nD值中nFn值，可将其视为FlgnDlgF”

1ZlgnD””F Z

Z

(”lgF)Z

lgnD 121.1F

”取121.1℃，上式即F ZF nD121.110 Z

D121.1℃时测得，则F＝nD。512D〔罐头工业杀菌〕最低加热过程应降低到最耐热的肉毒梭状芽孢杆菌芽孢存活概率仅为10-12适用于pH值＞4.66F值和ZF值：肯定加热致死温度〔121.1℃〕下，杀死肯定浓度微生物所需加热时间。用于比较ZZF值表示:FZ,通常Z＝10℃，如θ＝121.1℃，上下标可省略，否则不省略。ZD1/1010时，相应的加热温度变化。Zlgt因

121.1

Ft

10

ZF Z 07Z两种不同温度时反响速率常数的比值。用 表示。K 2 一般

K＝10℃， 2 K 1

10 K11c1K lg a，

K t 2 1t c K tb 1 2tlg1

2，11

lg2 ZZ

10，Z101 1t Z 2

10

lg10五、酶的耐热性10

1.4～之间，但温度过高，温度特别高反响速度反而下降。缘由：温度上升加速反响假设温度过高，蛋白质破坏，导致反响速度下降。蛋白质被破坏温度即最低点。转折点为10

1.0。当过转折点后，随着温度提高，K值下降。温度高于80℃，热处理几分钟，几乎全部酶患病不行逆破坏。留意：某些酶经过热杀菌还能再度活化。其次节、食品的热传递热量传递方式的分子间热运动引起。发生于固体或接触物体之间对流：适用于液体物质。当液体或气体中存在某种程度温度差时，温度不同的两局部就会通过其密度差发生混合。这种混合比通过传导更易使温度均匀全都。除自然混合作用〔自然对流〕外，还有强制对流。透过物体散失。加热杀菌分类，按接触方式可分为间接加热和间接加热。一、罐装食品传热方式(一)传热方式：有传导，对流，对流传导三种。传导传热型所需要时间较长。传导传热型罐头：固态的，粘稠度高的食品或加热冷却过程中不能流淌的食品。对流传热型其冷点处于中心轴偏下部位。加热冷却过程较短。对流传导结合式可分为先对流后传导：冷却时只传导传热，乳糜状玉米罐头先传导后对流：冷却时只对流传热，苹果沙司罐头(二)影响罐装食品传热的因素固态食品：先装到容器中再杀菌液态食品：先装到容器中再杀菌或先杀菌再分装内因：装罐量，顶隙量，真空度，固形物量，糖液浓度，汁液与固形物比例，粘稠度，熟化程度，加工方法，食品组成与性状，填充方法，加热过程中特性，加热前食品初温及在容器内分布。外因：容器大小与外形，加热过程旋转，搅动，杀菌锅内容器数量，容器所处，杀菌锅内喷入蒸汽压力，喷射位置，杀菌锅内温度分布，有无所囊，升温时间等。具体有：食品的物理性质外形，大小，粘稠度和相对密度不同，糖〔温度上升，粘度下降，淀粉〔6%，方式为传导，果胶，块形大小，装罐方式食品初温对于传导型加热食品：影响显著；对于对流型加热食品：影响不显著。容器传热特性，热阻，几何尺寸〔h/D=0.25,加热时间最短。对于对流传热型罐头：容器种类和罐壁厚度对加热杀菌时间影响很大。对于传导传热型罐头：食品导热性对杀菌时间影响较大。杀菌设备形式：回转式＞静置式其他：加热时食品特性，加热前罐内温度分布状况，杀菌锅装填量，罐的码放排列方式。二、罐装食品传热的测定1把握罐藏食品的传热特性建立相应加热和冷却条件依据测得的加热和冷却的传热曲线直接对杀菌效果作出评价2短杆水银温度计 专用罐头中心温度测定仪3〔测温点的选择〕罐内加热最缓慢点〔冷点〕对流传热型罐藏食品：中心轴上离罐底罐高10%～15%，罐内中心线上热导传热型罐藏食品：几何中心或微偏上方热导对流结合型罐藏食品：对流传热和导热两冷点之间，由二者比值打算25%的罐内中心线作测定点特别罐藏食品：需测定〔10mm5mm〕4试样量 4～6只〔≤10〕测定次数 ≥1次/分钟，导热型可适当延长测罐内及杀菌锅内温度变化状况三、罐装食品的传热曲线(一)传热曲线类型线。在半对数坐标图上作出的加热杀菌和冷却时的传热曲线直线，其斜率可用fh、fcfh和fc表示加热杀菌时速率和冷却速率。f越高，速率越慢。这此曲线称为单数半对数曲线，纯粹图像。这两渐近线的交点一般叫转折点。这种热传递曲线称为转折型半对数加热曲线。一般应把升温时间42%计算在杀菌时间中〔不适于传热好或升温时温差为2～3℃食品〕(二)传热速率表达式1Ball某一杀菌温度时，加热时间可依据半对数加热曲线的fh值推算。tB

lgjIf ”h gt :杀菌温度下加热时间〔min〕bf :半对数加热传热直线横过一个对数周期所需的加热时间〔min〕h”：杀菌锅杀菌温〔θs〕和加热完毕时罐内冷点上能到达的最高温度(θ )间的差值g :杀菌锅杀菌温度〔θs〕和杀菌开头前罐藏食品初温〔θc〕的差值。I”:假初温c：初温c

” j：加热滞后因子 s

cc

s I2加热杀菌时间tjt

与uusnns cjlgu

jlgj tf h

f lg( ) h u

：罐内容物温度第三节杀菌强度和杀菌时间的计算及评价一、杀菌对象菌的选择罐藏食品进展最终热处理的对象主要是致病菌，腐败菌，产毒菌。罐藏食品商业无菌commercialsterilizationofcanned物。1罐藏食品种类不同，罐内腐败菌也不同，导致罐头腐败缘由也不同，各腐败菌生活习性不同，故杀菌工艺也不同确定对象菌才能正确选择合理杀菌工艺避开罐头腐败变质。2、依据腐败菌对不同pH值的适应性及耐热性，罐藏食品应分为：酸度级别低酸性食品低酸性食品＞5.0食品种类肉常见腐败菌热力杀菌要求高温杀菌〔pH>4.6，Aw>0.85〕4.6～5.0蔬菜，面条氧菌或嗜温兼性厌氧菌105～121.1℃酸性食品酸性食品：3.7～4.6水果及果汁非芽孢耐酸菌、沸水或100℃〔pH≤4.6〕耐酸芽孢菌以下介质杀菌高酸性食品：＜3.7酵母，霉菌，酶柠檬，醋栗，泡柠檬，醋栗，泡〔耐酸性强耐菜 热性差〕推断依据：肉毒杆菌的生长习性〔抗热、厌氧〕土壤菌。分为AB型，E型ABpH＜4.6EPA3679生芽梭状芽孢杆菌〔厌氧腐败菌酸菌〔嗜热脂肪芽孢杆菌〕中酸性食品存在的微生物：嗜热解糖梭状芽孢杆菌〔解糖厌氧菌食品。故中酸性食品被归入低酸性食品一类。pH＝3.7：酪酸菌和分散芽孢杆菌〔腐败〕在此条件下仍可生长，故pH＝3.7成为酸性食品和高酸性食品的分界限。高酸性食品：耐酸性细菌，酵母，霉菌〔该条件下，酶耐热性高于微生物〕二、杀菌强度1Z到在该杀菌条件下的实际杀菌效果，即杀菌强度〔F。0F和TDTF0件下是否到达杀菌要求。2F0F值定义：在参数温度为121.1〔totalijtegratedlethal0effect〕美国：仅指保持恒定温度下的时间〔holdingtime〕121.1Ft0 0

10 Z t0

保温时间，保温局部的杀菌温度121.1℃下D针对不同微生物种类确定t＝nD0Ft0 0

121.110 Z ，计算F0很多腐败微生物比肉毒杆菌耐热性强，在实际运用过程中，在罐头工业中通常选择F08～18，并依产品类别设定F值。0各种食品原料的典型F值如书P1110F值考虑的其他因素：0食品品质 即C0

值〔蒸煮值：C0

100t10Z ，C0

值提高，品质下降Z15～23F0C0值。F0值考虑安全问题及食品承受性。3F确定杀菌值之前，首先确定引起该罐藏食品变质的a微生物种类及bc腐败菌污染程度对于低酸性食品，考虑肉毒杆菌12D耐热性高嗜热菌〔4～5〕D～6D804～5DF三、加热杀菌时间的推算及评价1920比奇洛〔Bigelow〕根本推算法依据细菌致死率和罐藏食品传热曲线创立杀菌理论1923Ball公式法 由杀菌过程中罐头中心受热效果，争论用积分法计算杀菌效果的方法1939OlsonStevensSchultz改进计算法19231948Stumbo 提出F值 间考虑细菌数现在 最计算法 将数值影响考虑在内比奇洛推算法：条件下需要的加热、冷却杀菌时间。1At0t0

dt A致死量〔lethalvalue〕 t/t0局部杀菌量第四节、食品加热杀菌和热力杀菌装置一、低温加热杀菌作用：将食品中所存在的微生物局部地而不是全部杀灭的一种杀菌方法。适用范围：酒精，牛奶，果汁等液体食品〔pH<4.6〕食品品质易受高温影响，只需局部灭菌〔杀死拮抗微生物〕留意：常与冷藏，发酵，使用添加物〔Aw的物质等。操作：可分为三个阶段，升温阶段，保温阶段，冷却阶段严格操作时间，热交换充分有效进展分类：从操作角度分为回转式，连续式1、批量式低温加热杀菌装置液态食品：热交换三个阶段在同一装置中进展，夹层锅〔热交换率高〕温。或者将蒸汽送入密闭室，用蒸汽杀菌特点：固体食品传热系数小，热交换效率不高，外表易受过度热处理。可用于在设定温度下保温较长时间的食品技术性强，操作治理费工2、连续式低温加热杀菌装置固体食品/固液混合食品：不能连续加热杀菌，如用小容器包装，可连续处理液态食品：无论是否有包装，都适宜连续处理对于液态食品而言，热交换器有管式和板式管式有蛇管式，双管式，多管式板式：应用广板式热交换器特点：总传热系数大设备安装占用面积小，运转时内容量小，滞留时间短，易于将各分解并进展清洗，易于调整流量，同一组片内同时进展两种以上产品的热交换，承受适当金属材料不存在金属污染问题，可自动掌握，节约人工费用。罐装、瓶装小包装食品杀菌连续式水槽杀菌设备：适合于腌制菜和果品罐头杀菌，不适合瓶装食品分几个区，各分区内调整加热速度有传递带连续热水喷淋杀菌设备：酸性食品低温杀菌，对瓶装食品尤为适宜冷区，冷却区，最终冷却区连续蒸汽加热式杀菌设备〔隧道形〕热量传递速度不稳定，随蒸汽温度和速度而变连续滚动式常压加热杀菌设备罐的移动机构是一个螺旋形导轨，使罐沿导轨进展滚动3、高频加热杀菌使高频电磁能在物体内部转变为热能进展加热的一种方式。假设从导电性的角度划分，有金属和电解质溶液之类易于导电的导体和难于导电的电介体。以前者为对象的加热谓之感应加热，以后都为对象的加热叫做介质加热感应加热承受频率为数百千赫〔kHz〕以内的电磁波,介质加热承受数兆赫〔MHz〕以上300MHz～30GHz二、高温加热杀菌1立式压力杀菌釜：安装时一半安装在地面以下，开口比地面高80-90cm按蒸汽供给方式分：底部蒸汽吹入式，上部蒸汽吹入式卧式压力杀菌釜：一般在地面上，大型装置低于地面20-30cm，目的使轨道与地面高度一样可以分为：底部蒸汽吹入式，底部蒸汽吹入—空气冷却，空气加压—热水加热式30min，杀菌釜大小由罐型和生产量打算。用于玻璃容器的静止压力杀菌釜由于金属容器和玻璃容器在加热和冷却时所具有的特性及密封方式各不一样有很大差异。温度和压力不对应子耐强度比不上经二重卷封的金属容器。当T＞116℃杀菌时，无论什么产品，其容器内压均比杀菌釜内的蒸汽压高。缘由：容器内容器蒸汽压随温度上升而提高内容物产生物理性膨胀不分散性气体存在为防止杀菌时容器受内压作用“变形”或“盖子被顶开脱落〔跳盖〕入压缩空气，使外压＞内压。容器内产生压力大小受以下因素影响：装罐时温度，密封时容器内的顶隙，密封时的真空度，杀菌温度，内容物空气含量回转式杀