熱殺菌的基本規(guī)律

熱殺菌的基本規(guī)律一、加熱對微生物的影響（一）微生物和食品的腐敗變質(zhì)食品中的微生物是導致食品不耐貯藏的主要原因。細菌、霉菌和酵母都可能引起食品的變質(zhì)。（二）微生物的生長溫度不同微生物的最適生長溫度不同，當溫度高于微生物的最適生長溫度時，微生物的生長就會受到抑制，而當溫度高到足以使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)發(fā)生變性時，微生物即會出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。（三）濕熱條件下腐敗菌的耐熱性一般認為，微生物細胞內(nèi)蛋白質(zhì)受熱凝固而失去新陳代謝的能力是加熱導致微生物死亡的原因。因此，細胞內(nèi)蛋白質(zhì)受熱凝固的難易程度直接關(guān)系到微生物的耐熱性。蛋白質(zhì)的熱凝固條件受其它一些條件，如：酸、堿、鹽和水分等的影響。（四）影響腐敗菌耐熱性的因素1、 加熱前--腐敗菌的培育和經(jīng)歷對其耐熱性的影響加熱前--腐敗菌的培育和經(jīng)歷對其耐熱性的影響影響因素主要包括：細胞本身的遺傳性、組成、形態(tài)，培養(yǎng)基的成分，培育時的環(huán)境因子，發(fā)育時的溫度以及代謝產(chǎn)物等。成熟細胞要比未成熟的細胞耐熱。培養(yǎng)溫度愈高，孢子的耐熱性愈強，而且在最適溫度下培育的細菌孢子具有最強的耐熱性。營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中發(fā)育的孢子耐熱性強，營養(yǎng)缺乏時則弱。2、 加熱時一加熱溫度、加熱致死時間、細胞濃度、細胞團塊存在與否、介質(zhì)性狀和pH值等方面的因素對腐敗菌耐熱性的影響。加熱時一加熱溫度、加熱致死時間、細胞濃度、細胞團塊存在與否、介質(zhì)性狀和pH值等方面的因素對腐敗菌耐熱性的影響（1） 加熱條件：在一定熱致死溫度下，細菌（芽孢）隨時間變化呈對數(shù)性規(guī)律死亡；溫度愈高，殺滅它所需的時間愈短。（2） 細菌狀態(tài)：在一定熱致死溫度下，菌數(shù)愈多，殺滅它所需時間愈長。細胞團塊的存在降低熱殺菌的效果（3） 介質(zhì)性狀：包括水分（水分活度）、pH值、碳水化合物、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、無機鹽等，是影響殺菌效果的最重要的因素。（4） 各種添加物、防腐劑和殺菌劑的影響3、 加熱后--熱死效果的檢驗加熱后--熱死效果的檢驗腐敗菌受熱損傷后有如下表現(xiàn)：發(fā)育時的誘導期延長，營養(yǎng)需求增加；發(fā)育時最適pH范圍縮??；增殖時最適溫度范圍縮??；對抑制劑的敏感性增強；細胞內(nèi)的物質(zhì)產(chǎn)生泄漏；對放射線的敏感性增加；細胞中酶的活力降低；核酸體的RNA分解等。判斷腐敗菌是否被殺滅，需測定其熱死效果，常通過對經(jīng)過熱處理后的細菌芽孢進行再培養(yǎng)，以檢查是否仍有存活。選擇適當?shù)呐囵B(yǎng)基，如果腐敗菌沒有再生長，說明殺菌工藝適用。名詞解釋：細菌、霉菌和酵母食品中的微生物是導致食品不耐貯藏的主要原因。一般說來，食品原料都帶有微生物。在食品的采收、運輸、加工和保藏過程中，食品也有可能污染微生物。在一定的條件下，這些微生物會在食品中生長、繁殖，使食品失去原有的或應有的營養(yǎng)價值和感官品質(zhì)，甚至產(chǎn)生有害和有毒的物質(zhì)。細菌、霉菌和酵母圖譜細菌、霉菌和酵母都可能引起食品的變質(zhì)，其中細菌是引起食品腐敗變質(zhì)的主要微生物。細菌中非芽抱細菌在自然界存在的種類最多，污染食品的可能性也最大，但這些菌的耐熱性并不強，巴氏殺菌即可將其殺死。細菌中耐熱性強的是芽抱菌。芽抱菌中還分需氧性、厭氧性的和兼性厭氧的。需氧和兼性厭氧的芽抱菌是導致罐頭食品發(fā)生平蓋酸敗的原因菌，厭氧芽抱菌中的肉毒梭狀芽抱桿菌常作為罐頭殺菌的對象菌。酵母菌和霉菌引起的變質(zhì)多發(fā)生在酸性較高的食品中，一些酵母菌和霉菌對滲透壓的耐性也較高微生物的最適生長溫度與熱致死溫度（°C）最低生長溫度最適生長溫度最高生長溫度嗜熱菌30?4550?7070-^90嗜溫菌5?1530?4545?^55低溫菌_5?525?3030?^55嗜冷菌-10?_512?1515?25濕熱條件下微生物的耐熱性芽苞菌的耐熱性（在濕熱條件下測得）菌 種熱死條件菌 種熱死條件溫度【匸）時間（分）淑度⑴）時間【分）需氧桿菌1002-1200*地衣形芽皚桿菌10013.5巨大芽魁桿菌1001-2.1PA3679生芽也桿菌梭狀芽迫桿菌1210.84-2.6枯草芽苞桿菌10011.3//1105.8-15.9短小芽迪桿菌1001.5嗜珈解糖棧狀芽范桿菌1324.4嗜熱脂肪芽皚桿菌10071412472.5嗜熱脂肪芽魁桿菌1210.1-14蠟弒芽魁桿菌1000.8-14.2肉毒桿菌8518多粘芽范桿菌1008.2凝結(jié)芽葩桿菌10030-270環(huán)狀芽葩桿菌1001.^5

酵母的耐熱性菌 種懸浮液熱 死案件溫度（C）時間（分）啤酒酵母水545啤酒酵母皚子水625葡萄酒酵母啤酒5420葡萄酒酵母葡萄汁5710葡萄汁酵理緩沖液550.3葡商汁酵母范子緩沖液5515.0拜耳氏酵母緩沖蔽600.3拜耳氏酵母范子緩沖液608.1濕熱與干熱條件下腐敗菌的耐熱性比較菌 種覿殺菌條件（湛度、D值）濕執(zhí)干 執(zhí)1葡萄球菌小球菌5兀無VD分1WC分謹球菌鼠傷寒沙門氏菌57^1.2分g吒右分丸腸桿菌55T?加分75r4D分5230枯草桿菌口DC0.0&-0.4S口DC154-295分嗜熱脂肪芽魁桿菌nor4T分1201?15-13分PA3579生芽魁梭狀芽魁桿菌0.&1.4分口DC115-1P5分黑曲霉55T3咅分1001?1CID分食品熱殺菌的反應動力學（一）熱破壞反應的反應速率食品中各成分的熱破壞反應一般均遵循一級反應動力學，也就是說各成分的熱破壞反應速率與反應物的濃度呈正比關(guān)系。這一關(guān)系通常被稱為〃熱滅活或熱破壞的對數(shù)規(guī)律（logarithmicorderofinactivationordestruetion）"。這一關(guān)系意味著，在某一熱處理溫度（足以達到熱滅活或熱破壞的溫度）下，單位時間內(nèi)，食品成分被滅活或被破壞的比例是恒定的。微生物的熱力致死速率曲線DT值即指數(shù)遞減時間（Decimalreductiontime），是熱力致死速率曲線斜率的負倒數(shù)，可以認為是在某一溫度下，每減少90%活菌（或芽抱）所需的時間，通常以分鐘為單位。由于上述致死速率曲線是在一定的熱處理（致死）溫度下得出的，為了區(qū)分不同溫度下微生物的D值，一般熱處理的溫度T作為下標，標注在D值上，即為DT。很顯然，D值的大小可以反映微生物的耐熱性。在同一溫度下比較不同微生物的D值時，D值愈大，表示在該溫度下殺死90%微生物所需的時間愈長，即該微生物愈耐熱。必須指出，DT值是不受原始菌數(shù)影響的，但隨熱處理溫度不同而變化，溫度愈高，微生物的死亡速率愈大，DT值則愈小。TDT值即熱力致死時間（Thermaldeathtime）。在一定時間內(nèi)（通常指1?10分鐘）對細菌進行熱處理時，從細菌死亡的最低熱處理溫度開始的各個加熱期的溫度稱為熱力致死溫度。在某一恒定溫度（熱力致死溫度）條件下，將食品中的一定濃度的某種微生物活菌（細菌和芽抱）全部殺死所需要的時間（min），一般用TDT值表示，同樣在右下角標上殺菌溫度。F值F值又稱殺菌值，是指在一定的致死溫度下將一定數(shù)量的某種微生物全部殺死所需的時間（min）。由于微生物的種類和溫度均為特指，通常F值要采用上下標標注，以便于區(qū)分，即。一般將標準殺菌條件下的記為F0在121.1°C熱力致死溫度下的腐敗菌的熱力致死時間，通常用F值表示。F值可用于比較相同Z值時腐敗菌的耐熱性，它與菌的熱死試驗時的原始菌數(shù)有關(guān)，隨所指定的溫度、菌種、菌株及所處環(huán)境不同而變化。Z值當熱力致死時間減少1/10或增加10倍時所需提高或降低的溫度值，一般用Z值表示。Z值是衡量溫度變化時微生物死滅速率變化的一個尺度。

TRT值即熱力指數(shù)遞減時間。在某特定的熱死溫度下，將細菌或芽抱數(shù)減少到10—n時所需的熱處理時間，。它是指在一定的致死溫度下將微生物的活菌數(shù)減少到某一程度如10-n或1/10n（即原來活菌數(shù)的1/10n）所需的時間（min），記為TRTn,單位為分鐘，n就是遞減指數(shù)。很顯然：TRTn=iiD可以看出，TRT值不受原始微生物活菌數(shù)影響，可以將它用作確定殺菌工藝條件的依據(jù)，這比用前述的受原始微生物活菌數(shù)影響的TDT值要更方便有利。TRTn值象D值一樣將隨溫度而異，當n=1,TRT1=D。若以D的對數(shù)值為縱坐標，加熱溫度T為橫坐標，根據(jù)D和T的關(guān)系可以得到一與擬熱力致死時間曲線相同的曲線，也稱為TRT1曲線。（二）熱破壞反應和溫度的關(guān)系要了解在一變化溫度的熱處理過程中食品成分的破壞情況，必須了解不同（致死）溫度下食品的熱破壞規(guī)律，同時掌握這一規(guī)律，也便于人們比較不同溫度下的熱處理效果。描述熱處理過程中食品成分破壞反應的方法主要有下表中列出的三種參數(shù)：方法熱力致死時間阿累尼烏斯方程溫度系數(shù)反應速率種參數(shù)：方法熱力致死時間阿累尼烏斯方程溫度系數(shù)反應速率D（或F）kk溫度相關(guān)因子ZEaQ10熱力致死時間曲線熱力致死時間曲線理對■死屛彩■曲熱力致死時間曲線是采用類似熱力致死速率曲線的方法而制得的，它將TDT值與對應的溫度T在半對數(shù)坐標中作圖，則可以得到類似于致死速率曲線的熱力致死時間曲線（Thermaldeathtimecurve），見圖2-2。采用類似于前面對致死速率

曲線的處理方法，可得到下述方程式:T-TiT1-TT-TilugflDTLfTDT)= =(1-2-1)式中：T1、T-分別指二個不同的殺菌溫度，。CTDT1和TDT-對應于T1、T的TDT值，minZ-指TDT值變化90%(—個對數(shù)循環(huán))所對應的溫度變化值，C由于TDT值中包含著D值，而TDT值與初始活菌數(shù)有關(guān)，應用起來不方便，人們采用D值代替TDT值作熱力致死時間曲線，結(jié)果可以得到與以TDT值作的熱力致死時間曲線很相似的曲線。為了區(qū)別，人們將其稱為擬熱力致死時間曲線(Phantomthermaldeathtimecurve)。從式(2-1)可以得到相應的D值和Z值關(guān)系的方程式：(1-2-2)式中：D1和D-對應于溫度T1和T的D值，minZ值-指D值變化90%(一個對數(shù)循環(huán))所對應的溫度變化值，C由于D和k互為倒數(shù)關(guān)系，則有：T-T1lo^(k/ki)=-一-(1-2-3)式(2-3)說明，反應速率常數(shù)的對數(shù)與溫度呈正比，較高溫度的熱處理所取得的殺菌效果要高于低溫度熱處理的殺菌效果。不同微生物對溫度的敏感程度可以從Z值反映，Z值小的對溫度的敏感程度高。要取得同樣的熱處理效果，在較高溫度下所需的時間比在較低溫度下的短。這也是高溫短時(HTST)或超高溫瞬時殺菌(UHT)的理論依據(jù)。不同的微生物對溫度的敏感程度不同，提高溫度所增加的破壞效果不一樣。上述的D值Z值不僅能表示微生物的熱力致死情況,也可用于反映食品中的酶、營養(yǎng)成分和食品感官指標的熱破壞情況。阿累尼烏斯方程反映熱破壞反應和溫度關(guān)系的另一方法是阿累尼烏斯法，即反應動力學理論。阿累尼烏斯方程為：疋pET(1-2-4)式中：k-反應速率常數(shù)，min-1 k0-頻率因子常數(shù)，min-1Ea-反應活化能，JXmol-1 R-氣體常數(shù)，8.314JXmol-1XK-1T-絕對溫度，K反應活化能是指反應分子活化狀態(tài)的能量與平均能量的差值，即使反應分子由一般分子變成活化分子所需的能量，對2-4式取對數(shù)，則得:EaRTEaRT(1-2-5)設溫度T1時反應速率常數(shù)為kl,則可通過下式求得頻率因子常數(shù):(1-2-6)則有:2.303R2.303R（1-2-7）式2-7表明，對于某一活化能一定的反應，隨著反應溫度T（K）的升高，反應速率常數(shù)k增大。Ea和Z的關(guān)系可根據(jù)2-4式和2-7式給出，將2-4式中的溫度由。C轉(zhuǎn)換成K：El2.303RT-*TT]T-Ti（1-2-8）重排可得:2.303RTT!Z1-2-9）式中：T1-參比溫度，KT-殺菌溫度，K值得注意的是盡管Z和Ea與T1無關(guān)，但式2-9取決于參比溫度T1。這是由于絕對溫度的倒數(shù)（K-1）和溫度（C）