殺菌原理及其殺菌工藝條件確定

1、細(xì)菌酵母微生物霉菌1.弓I起腐敗的原因食品中的酶殺菌原理及其殺菌工藝條件的確定食品罐藏原理.熱力殺菌原理:I其他化學(xué)食品本身含有各種酶。當(dāng)食品被米收或屠宰后往往會(huì)分解食品使 其不堪食用。但一般這比酶的抗熱性不強(qiáng)。通常在裝罐前的熱處理過 程中就失去活性。所以罐頭保藏食品的熱處理殺菌對(duì)象主要是腐敗微 生物。2. 何為殺菌：當(dāng)食品加熱到某一高溫，并保持一段時(shí)間使微生物失去生命力， 以保藏食品的過程稱之殺菌。3. 商業(yè)殺菌:使罐頭在一般正常條件下，運(yùn)輸貯藏和分配銷售的時(shí)候，罐頭不 再遭受腐敗微生物破壞致于腐敗，同時(shí)也不會(huì)有害于人體健康的熱力 殺菌。要達(dá)到商業(yè)無菌，必須借助于密封容器，進(jìn)行密封。防止再污

2、染, 達(dá)到商業(yè)無菌。.殺菌條件的科學(xué)確定：1.殺菌條件的確定，要考慮的因素有： .食品的特性、粘度、顆粒大小 .固體與液體的經(jīng)例 罐頭的大小 裝罐前預(yù)處理過程 污染腐敗微生物的種類、習(xí)性、數(shù)量等2殺菌條件確定的依據(jù)：微生物的耐熱性及種類：首先必須對(duì)食物對(duì)象進(jìn)行微生物方面的調(diào)查，搞清造成污染微生 物有哪些？哪些是腐敗和致病菌？它們的耐熱程度如何？繼而進(jìn)行 耐熱菌的TDT值、D值、Z值的測(cè)定和計(jì)算。 這對(duì)制定殺菌規(guī)程來說, 是起決定性作用的關(guān)鍵一步。對(duì)于低酸性食品，其主要危害是肉毒桿菌，因此，低酸性食品罐 頭殺菌的中心目的，就是要徹底殺死肉毒桿菌。.食品的傳熱、速度：fh.j （有些資料稱熱穿透速

3、度）隨著罐頭內(nèi)容物的不同以及固液比基質(zhì)的粘稠度，固形物在罐內(nèi) 的排列方式及固形物大小等方面的不同，它們的傳熱方式和傳熱速度 也不相同。有的是以對(duì)流傳熱為主，有的是以傳導(dǎo)為主，有的是兩者 兼有。傳熱方式對(duì)殺菌效果有著極其重要的影響。這一點(diǎn)我們絕對(duì)不 能忽視。.罐內(nèi)初菌數(shù)基質(zhì)中的初菌數(shù)對(duì)殺菌效果也有著一定的影響。由于微生物的生 長(zhǎng)或死亡都是按照對(duì)數(shù)規(guī)律遞增或遞減的。因此對(duì)同一種微生物來 說，如果污染嚴(yán)重， 那么要達(dá)到一定的安全值， 所需的殺菌時(shí)間就長(zhǎng)， 反之則短。3.確定熱力殺菌工藝條件的過程：二、腐敗微生物的耐熱性.腐敗微生物的一般習(xí)性對(duì)環(huán)境的要求：空氣 PH高酸性 PH V 4.0食品按PH分

4、類 酸性 PH4.04.5低酸性 PH >4.6 .要從公共衛(wèi)生安全角度分: 酸性：在酸性食品中肉毒桿菌不產(chǎn)生毒素。 低酸性：在低酸性食品中肉毒桿菌產(chǎn)生毒素總之：a.在低酸性食品中(PH > 4.6 )就有可能使肉毒桿菌芽孢產(chǎn)生 所以要接受殺死肉毒桿菌的熱量100 C以上。b. 在酸性食品中(PH V 4.5)它不可能產(chǎn)生肉毒桿菌毒素，所以 一般低于100 C以下。c. 酸化食品可按酸性食品接受殺菌。.微生物耐熱性的測(cè)定：1.燒瓶法2.TDT試管法3.TDT罐法TDT 指測(cè)定熱力致死時(shí)間的試管或罐:在測(cè)定細(xì)菌耐熱性時(shí)，應(yīng)盡可能避免熱傳導(dǎo)的因素，所以要求瞬 時(shí)加熱，瞬時(shí)冷卻。在做試驗(yàn)

5、時(shí)，溫度應(yīng)達(dá)45個(gè)之多，溫差一般為 2.53.0 C,以不同溫度進(jìn)行耐熱試驗(yàn)，其殺菌時(shí)間要有一定的間隔。.微生物耐熱性的表示法：1. D值：在某一溫度下，減少活菌數(shù)90%所需的時(shí)間（通常用“分”表示）。D值相當(dāng)于細(xì)菌致死曲線斜率的負(fù)倒數(shù)。D值愈大，表示該菌芽孢耐熱性愈強(qiáng)。微生物的死亡規(guī)律符合于指數(shù)規(guī)律y=ax。£=10-t/Dc：表示在某一溫度下C0logc tlog二tt：致死時(shí)間c0 DDD=t或D=tlog C0 -logclog a - log b2. F值和Z值:經(jīng)過t時(shí)間后，該菌的殘留濃度 F:在特定溫度下，將一定數(shù)量的菌全部殺死所需的時(shí)間或：在121.1 C時(shí)，殺死一定

6、量的菌所需的時(shí)間，也就是 121.1 C的TDT值，與環(huán)境、數(shù)量菌種、菌類有關(guān)。 Z:每一種D值變化10倍或-時(shí)的溫差。10或：熱力致死時(shí)間曲線，斜率的倒數(shù)。或：熱力致死時(shí)間每變化10倍或丄所供給的溫度差，它與環(huán)境數(shù)10量、菌種、菌類有關(guān)。121.1溫度內(nèi)視性熱力致死時(shí)間曲線z值的求法：.根據(jù)內(nèi)視性熱致死時(shí)間曲線求log = Tr TrDr 參照的Dr z熱力致死時(shí)間曲線zD值（即121.1 C時(shí)的D值）D任意溫度下的 D值.根據(jù)熱力致死時(shí)間曲線，在曲線上找出對(duì)應(yīng)于一個(gè)對(duì)數(shù)循環(huán)的值或計(jì)算某斜率的倒數(shù)。 .D、F、Z值的大小對(duì)殺菌速度的影響D、F、Z值的增大，說明殺菌速度慢，微生物本身耐熱性強(qiáng)

7、.熱力致死時(shí)間曲線議程log = LTl 刀r:對(duì)應(yīng)于Tr該菌致死時(shí)間（或特定溫度121.1C）刀：對(duì)應(yīng)于T該菌致死時(shí)間（任意溫度）Z:熱力致死時(shí)間穿過一個(gè)對(duì)數(shù)周期所需的溫度差T:任意一個(gè)致死溫度 .殺菌值的確定：罐頭食品殺菌的目的在于使罐內(nèi)腐敗微生物失去活力，以便在商品流通過程中保持食品不變質(zhì)為了確定殺菌值，首先要知道引起該罐頭食品變質(zhì)的微生物及其耐熱性最強(qiáng)的是哪一種和它的耐熱程度多高，即D值和Z值如何？其次根據(jù)T=D (loga logb ),還要了解被污染的程度。低酸性食品罐頭 中常有肉毒桿菌數(shù)生長(zhǎng)產(chǎn)生毒素，所以首先要保證殺滅肉類桿菌，這 是低酸性罐頭食品殺菌時(shí)的最低要求。根據(jù)許多學(xué)者的

8、試驗(yàn)測(cè)定：肉毒桿菌芽孢的耐熱性較高，為殺菌的對(duì)象菌，其濃度指標(biāo)下降到Co 一C=10-12C計(jì)算說明:例1:設(shè)某一低酸性食品罐頭中，每罐含有肉毒桿菌芽孢1個(gè)，而希望產(chǎn)品1012罐中，經(jīng)殺菌只有一罐殘存，這樣在 121.1 C下，殺菌需 要多長(zhǎng)熱處理時(shí)間？解：a=1012b=1 求 t=? 根據(jù) D= log a log bt=D(loga logb)=D(log10 -12 log1)=12D根據(jù)科學(xué)試驗(yàn)證明：肉毒桿菌的耐熱性較高D=0.204 (分)代入上式得：t=12 X 0.204=2.45(分)根據(jù)T值的定義：D值如果是 Dr即D121.1 C，則上式中的t值就相當(dāng)于F值，F(xiàn)=12Dr

9、，這主要是考慮到肉毒桿菌在公共衛(wèi)生上的因素，的以必須先用12D值才安全，根據(jù)美國等國的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，這樣的殺菌 值才不會(huì)有中毒問題發(fā)生但是低酸性食品中， 引起腐敗變質(zhì)的其他微生物的耐熱性還有比 肉毒桿菌更強(qiáng)的，如嗜熱菌芽孢，Dr可達(dá)34分鐘，如同樣采用 12D值殺菌強(qiáng)度，雖可以使其腐敗率降低到非常小的程度，但對(duì)感官品質(zhì) 極為不利，甚至不能食用，以采用45D的殺菌值為宜，6D也可以接受。雖然Dr值知道后，就很快求得在121.1 C對(duì)殺菌的時(shí)間，但要求其他殺菌溫度時(shí)要達(dá)到同樣的殺菌效果所需的時(shí)間，還必須用微生物特性的另一個(gè)值，即熱力致死時(shí)間曲線的斜率Z值log =DrTr -TZ例2:某產(chǎn)品每克含 Z

10、=10 C, D121.1C =2.00的芽孢10個(gè)，罐重 570克，殺菌溫度為115.5 C,問欲用多長(zhǎng)加熱時(shí)間才能達(dá)到正常的腐敗率（0.01%） ?如果半成品嚴(yán)重腐敗，使腐敗率變成0.1%，若仍要達(dá)到正常的腐敗率，問需要對(duì)該半成品用多長(zhǎng)的加熱時(shí)間？每克半成品芽孢數(shù)增加了多少個(gè)？ 解： 已知：Z=10 C ,D121.1 C =2.00 , a=10X570 個(gè)，b=0.01% ,求刀 115.5=?t= D121.1 C (loga log5)=2(log5700 Iog0.001)=2(log5700 -log10-4)=2(3.7559+4)=15.51(分)v t=刀 rlog 刀

11、r log 刀=T Tr115.5 -121.1Iog15.51 log L = 一10115.5 -121.1.Iog15.51 =log LIog15.51+0.56=log L?+0.56=log LL =56.23 (分)答：溫度為 115.5 C時(shí)需要 56.23分鐘的時(shí)間才能達(dá)到正常腐敗率(0.01% )。已知：t=56.23 分 a=10X570b=0.001 求 D115.5二?t115.5=D115.5(loga logb)D115.5= t115.55loga - log b=56.23log5700 -log 10-4滅菌與無菌操作技術(shù)一、物理滅菌法二、F值與F0值近年來

12、對(duì)滅菌過程無菌檢驗(yàn)中存在的問題引起人們的注意。一方面滅菌溫度多系測(cè)量滅菌器內(nèi)的溫度不是滅菌物體內(nèi)的溫度，同時(shí)無菌檢驗(yàn)方法也存在局限性，在檢 品存在微量的微生物時(shí)，往往難以用現(xiàn)行的無菌檢驗(yàn)法檢出。因此，對(duì)滅菌方法的可 靠性進(jìn)行驗(yàn)證是很必要的。F與F。值可作用驗(yàn)證滅菌可靠性的參數(shù)。1 D值研究表明微生物受高溫殺滅時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)其死亡速度屬一級(jí)過程,即:lg/JgN 口羔卞行26 162 303耳-心* I.式中N。為原始微生物數(shù)，N為t時(shí)殘存的微生物數(shù)，k為死亡n z yh速度常數(shù)。IgN對(duì)t作圖，得一條直線，直線的斜率為''寫frJVe LiR JZ, -'SLs6

13、- 2令斜率的負(fù)倒數(shù)為D值，即：由式6-3可知，當(dāng)IgN- lg 2=1時(shí)D=t,即卩D的物理意義為一定溫度下將微生物殺滅 90%（即使之下降一個(gè)對(duì)數(shù)單位）所需時(shí)間。D值是微生物的耐熱參數(shù)，不同微生物在 不同條件下有不同的D值，如表6-4所示。表6-4不同滅菌方法不同微生物的D值火菌方法微生物種類溫度/ C介質(zhì)或樣品D 值/min蒸氣火菌嗜熱脂肪牙抱桿1055%葡萄糖水溶液87.8菌蒸氣火菌嗜熱脂肪牙抱桿1215%葡萄糖水溶液2.4菌蒸氣火菌嗜熱脂肪牙抱桿121注射用水3.0菌蒸氣火菌產(chǎn)芽胞梭狀芽抱1055%葡萄糖水溶液1.3桿菌紅外線滅枯草芽胞桿菌160玻璃板18秒2. Z值隨溫度升高，微生

14、物死亡速度加速，即k增加，因而D值下降，在一定溫度范圍',內(nèi)（100138P） IgD與溫度T呈直線關(guān)系，直線的斜率由于此斜率為負(fù)值，為避免引入負(fù)數(shù)，令： JcAZri 1IE M - lg YV O -工眾 sD-d故Z值為降低一個(gè)IgD值需升高的溫度數(shù)，即滅菌時(shí)間減少至原來1/10所需要升高的 溫度。如Z=10C,則滅菌時(shí)間減少至原來1/10，而滅菌效果保持不變需要升高的的溫 度為10 Co表6-5是一些藥物溶液的Z值。式6-4也可表示為：需-*一】Jfti巴 M - i已沁0- 2 303占一 2設(shè) Z=10 C, T1=110 C, T2=121 C,貝U D2=0.079Do

15、 即卩 110 C1 min 與 121 C0.079 min 的滅菌效果相當(dāng)。若z=10乜，滅菌溫度每升高一度，則D2=0.794D，即溫度每升高一度，達(dá)到相同 的滅菌效率的滅菌時(shí)間將減少 20.6%。表6-5不同溶液中測(cè)定的嗜熱脂肪芽抱桿菌的Z值溶 液 Z值/ C5 %葡萄糖乳酸鹽林格氏溶11.37.6pH 7磷酸鹽緩沖液3. F值與Fo值（1）F值 F值的數(shù)學(xué)表達(dá)或可表示如下:式中t是測(cè)量被滅菌物品溫度的時(shí)間間隔，一般為 0.51.0 min或更小，T是每個(gè) t 測(cè)量被滅菌物品的溫度，To是參比溫度。由此表達(dá)式，F(xiàn)為在一定溫度（T）下給定Z 值所產(chǎn)生的滅菌效力與To給定Z值所產(chǎn)生的滅菌效

16、率相同時(shí)所相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，以 min為 單位。F值常用于干熱滅菌，例如干熱滅菌的參比溫度用 170C，消毀大腸桿菌內(nèi)毒素 的Z值為54C,貝詠用250E干熱滅菌消毀上述內(nèi)毒素的 F值為750 min。根據(jù)式（6-2 ）及（6-3），貝- -若N確定為滅菌效果（國際標(biāo)準(zhǔn)為106，即滅菌后微生物的存活概率不得大于百萬分之一），也可將在一定溫度（T）下殺死容器中全部微生物所需的時(shí)間稱為 F值，即式（6-8 ），它等于D值與微生物數(shù)降低值的 乘積，F(xiàn)值的意義就更明確了。F = D-x( lg Nd lg 10 6)（2）Fo值在濕熱滅菌中，參比溫度規(guī)定為121C，以嗜熱脂肪芽抱桿菌為生物指示劑的Z值為10

17、C，則與F值類似:A7ZV"即Fo值為一定滅菌溫度（T）下Z值為10 C所產(chǎn)生的滅菌效率與121C、Z值為10 C 所產(chǎn)生的滅菌效率相同時(shí)所相當(dāng)?shù)臅r(shí)間（min）。也就是說Fo是將各種滅菌溫度的滅菌 效果轉(zhuǎn)換為121C滅菌的等效值。目前Fo用于熱壓滅菌。一般要求一個(gè)滅菌程序（加 熱及冷卻過程）的Fo大于8,遇熱極敏感的的產(chǎn)品，可允許Fo小于8,但必須采取措施 確保產(chǎn)品無菌，除使用生物指示劑進(jìn)行驗(yàn)證外，還必須連續(xù)、嚴(yán)格的對(duì)微生物進(jìn)行監(jiān) 控。滅菌過程中，只需記錄被滅菌物品的溫度與時(shí)間，就可算出Fo。假設(shè)表6-6的滅菌程序，8 min從100C升至115C，恒溫30 min，然后同樣以8 m

18、in降溫至100C,A t取1 min，按表6-6數(shù)據(jù) 及式6-9計(jì)算該滅菌程序的Fo值如下：表6-6 滅菌過程中不同時(shí)間的溫度時(shí)間/mi n01234567838溫度100102104106108110112114115/ C時(shí)間3940414243444546/mi n溫度114112110108106104102100/ CMW仙6-16-2結(jié)果表明，上述滅菌程序 46 min的滅菌效果與121 °C, 8.40 min的滅菌效果相當(dāng)。與式6-8類似，F(xiàn)o值可看作是DI21值與微生物數(shù)降低值的乘積，即：Fo = D121 X( lg NO lg N)6-10同樣，N為滅菌后希望達(dá)到微生物殘存數(shù)。 如將含有200個(gè)嗜熱脂肪芽胞桿菌的5%葡 萄糖水溶液以121C熱壓滅菌時(shí)，D為2.4 min , N值為106，貝F。= 2.4 X( lg 200 - lg 10 6) =19.92 (min)因此，可以認(rèn)為F0相當(dāng)于以121C熱壓滅菌時(shí)，殺死容器中全部微生物所需要的時(shí)間。4影響F值與F0值的因素F0值的計(jì)算對(duì)于驗(yàn)證滅菌效果極為有用，當(dāng)產(chǎn)品以121C濕熱滅