食品生產(chǎn)過程的安全控制課件

第三篇食品生產(chǎn)過程的安全控制

,

2023/3/14第一章食品熱處理和殺菌第一節(jié)食品熱處理的類型和特點(diǎn)第二節(jié)熱處理對(duì)食品的作用第三節(jié)食品熱處理?xiàng)l件的選擇與確定2023/3/14食品工業(yè)中熱處理的類型主要有：工業(yè)烹飪熱燙熱擠壓殺菌等第一節(jié)食品熱處理的類型和特點(diǎn)2023/3/14熱擠壓是一種高溫短時(shí)的熱處理過程，它能夠減少食品中的微生物數(shù)量和鈍化酶。擠壓處理具有下列特點(diǎn)：擠壓食品多樣化（可以通過調(diào)整配料和操作條件直接生產(chǎn)出各種擠壓食品）；在短時(shí)間內(nèi)完成多種單元操作（混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等）；便于生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制和連續(xù)生產(chǎn)。2023/3/14熱殺菌是以殺滅微生物為主要目的的熱處理形式，根據(jù)要?dú)缥⑸锏姆N類的不同可分為巴氏殺菌和商業(yè)殺菌。2023/3/14巴氏殺菌處理?xiàng)l件較溫和，典型的條件是62.8℃，30min，達(dá)到同樣的巴氏殺菌效果，可以有不同的溫度、時(shí)間組合，如（75~90℃、15秒）。巴氏殺菌可使食品中的酶失活，并破壞食品中熱敏性的微生物和致病菌。對(duì)于低酸性食品（PH＞4.6），其主要目的是殺滅致病菌，而對(duì)于酸性食品，還包括殺滅腐敗菌和鈍化酶。2023/3/14第二節(jié)熱處理對(duì)食品的作用一、加熱對(duì)微生物的影響食品中的微生物是導(dǎo)致食品不耐貯藏的主要原因。2023/3/14微生物耐熱性參數(shù)①熱處理過程中微生物數(shù)量每減少同樣比例所需時(shí)間是相同的。如在一定的溫度下，微生物的活菌數(shù)每減少90%所對(duì)應(yīng)的時(shí)間是相同的，這一時(shí)間被定義為D值，稱為指數(shù)遞減時(shí)間(Decimalreductiontime)。D值不受原始菌數(shù)影響

2023/3/142023/3/14②熱力致死時(shí)間(TDT)值是指在某一恒定溫度條件下，將食品中的某種微生物活菌(細(xì)菌和芽抱)全部殺死所需要的時(shí)間(min)。微生物的熱力致死時(shí)間隨熱殺菌溫度的變化規(guī)律。熱力致死時(shí)間曲線（TDT曲線）2023/3/14微生物耐熱性參數(shù)F0值：?jiǎn)挝粸閙in，是采用121.1℃殺菌溫度時(shí)的熱力致死時(shí)間。F0值越大，菌的耐熱性越強(qiáng)。

2023/3/14微生物耐熱性參數(shù)Z值：Z值是熱力致死時(shí)間變化10倍所需要相應(yīng)改變的溫度數(shù)。Z

不同微生物對(duì)溫度的敏感程度可以從Z值反映，Z值小的對(duì)溫度敏感程度高。2023/3/14微生物耐熱性參數(shù)⑤F0=nDTDT值（或F0值）建立在“徹底殺滅”的概念基礎(chǔ)上。已知在熱處理過程中微生物并非同時(shí)死亡，即當(dāng)微生物的數(shù)量變化時(shí)，達(dá)到“徹底殺滅”這一目標(biāo)所需的時(shí)間也就不同。因此，必須重新考慮殺菌終點(diǎn)的確定問題。2023/3/14設(shè)將菌數(shù)降低到b=a10-n為殺菌目標(biāo)。

采用某一個(gè)殺菌溫度T，根據(jù)熱力致死速率曲線方程，所需理論殺菌時(shí)間：t=nDT（TRTn，T值）。若n足夠大，則殘存菌數(shù)b就足夠小，達(dá)到某種可接受的安全“殺菌程度”，就可以認(rèn)為達(dá)到了殺菌的目標(biāo)。2023/3/14F0=nD的意義：用適當(dāng)?shù)臍埓媛手荡孢^去“徹底殺滅”的概念，這使得殺菌終點(diǎn)（或程度）的選擇更科學(xué)、更方便。通過F0=nD，還將熱力致死速率曲線和熱力致死時(shí)間曲線聯(lián)系在一起，建立起了D值、Z值和F0值之間的聯(lián)系。2023/3/14

二、加熱對(duì)酶的影響酶會(huì)導(dǎo)致食品在加工和貯藏過程中的質(zhì)量下降，包括過氧化物酶、多酚氧化酶、脂肪氧合酶、抗壞血酸氧化酶等。一般而言，過氧化物酶是食品中最耐熱的酶類，它的鈍化作為熱處理對(duì)酶破壞程度的指標(biāo)。但對(duì)于某些食品(蔬菜)的熱處理滅酶而言，如豆類中的脂肪氧合酶較過氧化物酶與豆類變味的關(guān)系更密切，對(duì)于這些食品的熱處理以破壞脂肪氧合酶為滅酶指標(biāo)更合理。2023/3/14三、加熱對(duì)食品成分的影響加熱對(duì)食品成分的影響可以產(chǎn)生有益的結(jié)果，也會(huì)造成營(yíng)養(yǎng)成分的損失，甚至產(chǎn)生有害物質(zhì)。熱處理可改善營(yíng)養(yǎng)素的可利用率，如淀粉的糊化和蛋白質(zhì)的變性可提高其在體內(nèi)的可消化性。也可改善食品的感官品質(zhì)。

加熱對(duì)食品成分產(chǎn)生的不良后果：熱處理造成營(yíng)養(yǎng)素的損失研究最多的對(duì)象是維生素。熱處理雖然可提高蛋白質(zhì)的可消化性，但蛋白質(zhì)的變性使蛋白質(zhì)(氨基酸)易于和還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)而造成損失。2023/3/142023/3/14低溫保藏食品的基本原理

（一）低溫對(duì)微生物的影響微生物都有一定的溫度習(xí)性。通常溫度降低時(shí)，微生物的生長(zhǎng)速率降低，當(dāng)溫度降低到-10℃時(shí)大多數(shù)微生物會(huì)停止繁殖，部分出現(xiàn)死亡。

低溫抑制微生物生長(zhǎng)繁殖的原因主要是:低溫導(dǎo)致微生物體內(nèi)代謝酶的活力下降，各種生化反應(yīng)速率下降；低溫導(dǎo)致微生物細(xì)胞內(nèi)外的水分凍結(jié)形成冰結(jié)晶，冰結(jié)晶會(huì)對(duì)微生物細(xì)胞產(chǎn)生機(jī)械刺傷。低溫使部分蛋白質(zhì)變性，而使細(xì)胞喪失活性。2023/3/14

（二）低溫對(duì)酶的影響溫度對(duì)酶的活性影響很大，高溫可導(dǎo)致酶的失活，低溫處理可降低酶活，但不會(huì)完全喪失酶活。一般來(lái)說，溫度降低到-18℃才能比較有效地抑制酶的活性，但溫度回升后酶的活性會(huì)重新恢復(fù)，從而加速果蔬的變質(zhì)，故對(duì)于低溫處理的界蔬往往需要在低溫處理前進(jìn)行滅酶處理，以防止果蔬質(zhì)量降低。2023/3/14食品干燥完畢后，微生物就處于休眠狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境條件改變，食品物料吸濕，微生物也會(huì)重新恢復(fù)活動(dòng)。僅靠干燥并不能將微生物全部殺死，因此干燥制品并非無(wú)菌。食品干制過程仍需加強(qiáng)衛(wèi)生控制，減少微生物污染，降低其對(duì)食品的腐敗變質(zhì)作用。2023/3/14(二)水分活性對(duì)酶反應(yīng)的影響?食品物料干燥過程隨著物料水分降低，酶本身也失水，活性下降。但當(dāng)環(huán)境適宜(如吸濕)，酶仍會(huì)恢復(fù)活性。?在Aw值較低時(shí)，酶反應(yīng)進(jìn)行極慢或者是完全停止，這是由于食品物料中缺乏流動(dòng)性水分使酶不能擴(kuò)散到基質(zhì)的特定部位。2023/3/14

微波加熱原理與特點(diǎn)第四章食品的微波處理與輻照食品微波處理主要是利用微波的熱效應(yīng)。食品中的水分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等介質(zhì)吸收微波能使溫度升高，這個(gè)過程稱介電加熱。微波在介電材料產(chǎn)生熱主要有兩種機(jī)制:離子極化和偶極子轉(zhuǎn)向。溶液中的離子在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生離子極化。離子帶有電荷從電場(chǎng)獲得動(dòng)能，相互發(fā)生碰撞作用，可以將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱。在微波高頻率(如2450MHz)下產(chǎn)生的交變電場(chǎng)會(huì)引起離子無(wú)數(shù)次的碰撞，產(chǎn)生更大的熱，引起介質(zhì)溫度升高。2023/3/14當(dāng)食品處于交變電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)方向改變會(huì)引起水分子極性轉(zhuǎn)動(dòng)，水分子轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢受頻率影響，在高頻電場(chǎng)中使分子之間產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，引起摩擦發(fā)熱，使物料溫度升高，達(dá)到加熱目的。2023/3/14微波加熱的主要特點(diǎn)為:1.加熱效率高，節(jié)約能源2.加熱速度快，易控制3.利用食品成分對(duì)微波能的選擇吸收性，用于不同微波干燥目的4.有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量2023/3/14食品輻照(Foodirradiation)是指利用射線照射食品(包括食品原料、半成品)，抑制食物發(fā)芽和延遲新鮮食物生理成熟過程的發(fā)展，或?qū)κ称愤M(jìn)行消毒、殺蟲、殺菌、防霉等加工處理，達(dá)到延長(zhǎng)食品保藏期，穩(wěn)定、提高食品質(zhì)量的處理技術(shù)。用鈷60、銫137產(chǎn)生的，射線或電子加速器產(chǎn)生的低于10MeV電子束照射的食品為輻照食品。2023/3/14腌漬：使食鹽或糖滲入食品組織內(nèi)，降低其水分活度，提高其滲透壓，或通過微生物的正常發(fā)酵降低食品的pH值，從而抑制腐敗菌的生長(zhǎng)，防止食品腐敗變質(zhì)，獲得更好的品質(zhì)，并延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的加工方法稱為食品的腌漬。煙熏：在腌制的基礎(chǔ)上利用木材不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣熏制食品的方法。煙熏的目的主要是為了提高肉制品的保存期和形成該類食品的風(fēng)味。第五章食品的腌漬和煙熏保藏2023/3/14第六章食品的化學(xué)保藏化學(xué)保藏的特點(diǎn)：往食品中添加了少量的化學(xué)制品，如防腐劑、生物代謝產(chǎn)物及抗氧化劑等物質(zhì)之后，就能較有效的延緩食品的腐敗變質(zhì)和達(dá)到某種加工目的。與其它食品保藏方法，如罐藏、冷(凍)保藏、干藏等相比，化學(xué)保藏具有簡(jiǎn)便、有效而又經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。2023/3/14廣義上講，凡是能抑制微生物的生長(zhǎng)活動(dòng)，延緩食品腐敗變質(zhì)或生物代謝的物質(zhì)都稱為防腐劑。狹義的防腐劑僅指可直接加入到食品中的山梨酸（鹽）、苯甲酸（鹽）等化學(xué)物質(zhì)，即常稱為食品防腐劑。廣義的防腐劑除包括狹義的防腐劑物質(zhì)外，還包括通常不能直接加入到食品中的，只在食品貯運(yùn)過程中應(yīng)用的防腐劑和用于食品容器、管道及生產(chǎn)環(huán)境的殺菌劑，以及通常認(rèn)為是食品配料而且有防腐作用的食鹽、醋、蔗糖、二氧化碳等。2023/3/14主要的有機(jī)類防腐劑（1）苯甲酸及其鹽類（2）山梨酸及其鹽類（3）對(duì)羥基苯甲酸酯類（4）丙酸鹽2023/3/14苯甲酸及其鈉鹽有抑制微生物生長(zhǎng)繁殖的作用，其抑菌機(jī)理是阻礙微生物細(xì)胞的呼吸系統(tǒng)，使三羧酸循環(huán)(TCA循環(huán))過程難以進(jìn)行。是一種廣譜抑菌劑。山梨酸的抑菌機(jī)理為抑制微生物尤其是霉菌細(xì)胞內(nèi)脫氫酶系統(tǒng)活性，并與酶系統(tǒng)中的巰基結(jié)合，使多種重要的酶系統(tǒng)被破壞，從而達(dá)到抑菌和防腐的要求。對(duì)霉菌、酵母和好氣性微生物有明顯抑制作用，但對(duì)于能形成芽胞的厭氣性微生物和嗜酸乳酸桿菌的抑制作用甚微。2023/3/14對(duì)羥基苯甲酸酯的抑菌機(jī)理與苯甲酸類似，主要使微生物細(xì)胞呼吸系統(tǒng)酶和電子傳遞系統(tǒng)酶的活性受抑制，并能破壞微生物細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，從而起到防腐作用。丙酸鹽屬于脂肪酸鹽類抑菌劑，常用的有丙酸鈣和丙酸鈉。丙酸鹽作為一種霉菌抑制劑，必須在酸性環(huán)境中才能產(chǎn)生作用，即它實(shí)際上是通過丙酸分子來(lái)起到抑菌作用的，2023/3/14第七章食品柵欄技術(shù)柵欄技術(shù)由L.Leistner教授提出來(lái)，他認(rèn)為柵欄技術(shù)亦可稱為組合式的抑菌技術(shù)，是結(jié)合一種以上食品保藏因子共同保障食品的穩(wěn)定性和安全性。如果將每一種食品保藏因子看成是一個(gè)阻礙微生物跨越的柵欄，那么微生物是否能跨越柵欄將是決定食品保存性的關(guān)鍵。在一個(gè)食品體系中，微生物是可以連續(xù)跨越許多個(gè)柵欄。如果我們適度的提高某些保藏因子的強(qiáng)度，微生物便無(wú)法逾越，即確保了產(chǎn)品質(zhì)量。2023/3/142023/3/14柵欄因子和柵欄效應(yīng)食品內(nèi)部存在能阻止殘留的致腐菌和病原菌生長(zhǎng)繁殖的因子，這些因子即是加工防腐方法，例如F（高溫處理）、t（低溫冷藏）、Aw（降低水活性）、PH（酸化）、Eh（降低氧化還原值）、cf（應(yīng)用乳酸菌等競(jìng)爭(zhēng)性微生物）和Pres（應(yīng)用亞硝酸鹽、山梨酸鹽等防腐劑，或煙熏等）。隨著保藏技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型障礙因子，如：2023/3/14柵欄因子PH類：微膠囊酸化劑壓力類：超高壓生產(chǎn)設(shè)備射線類：微波、輻射、紫外線生化類：菌種、酶防腐類：臭氧、次氯酸鹽、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、液氯、鰲合物、酒精其它類：磁振動(dòng)場(chǎng)、高頻無(wú)線電、熒光、超聲波等。2023/3/14柵欄因子（Hurdles）及其協(xié)同效應(yīng)決定了食品微生物穩(wěn)定性，這就是柵欄效應(yīng)（HurdlesEffect）。不同種類的產(chǎn)品有其特有抑菌柵欄相互作用著，兩個(gè)或兩個(gè)以上之柵欄因子的作用不僅僅是單一柵欄作用的累加，這即是柵欄效應(yīng)(HurdleEffect)的原理。2023/3/14柵欄的種類控制微生物生長(zhǎng)的柵欄不外乎殺菌、低溫貯存、水活性和pH值等傳統(tǒng)的保藏因子。根據(jù)Leistner和Gorris(1995)指出在法規(guī)安全的考慮下，目前可應(yīng)用的柵欄計(jì)有50多種，茲將其分類如下:

2023/3/141.物理性柵欄包括溫度(殺菌、殺菁、冷凍、冷藏)；照射(UV、微波、離子)；電磁能(高電場(chǎng)脈沖、振動(dòng)磁場(chǎng)脈沖)；超音波；壓力(高壓、低壓)；氣調(diào)包裝(真空包裝、充氮包裝、CO2包裝)；活性包裝；包裝材質(zhì)(積層袋、可食性包膜)。

2023/3/142.物理化學(xué)性柵欄包括水活性(高或低)；pH值(高或低)；氧化還原電位(高或低)；煙熏；氣體(CO2、O2、O3)；保藏劑(有機(jī)酸、醋酸鈉、磷酸鈉、己二烯酸鉀等等)2023/3/143.微生物柵欄包括有益的優(yōu)勢(shì)菌；保護(hù)性培養(yǎng)基：抗菌素抗生素。

2023/3/14食品腐敗的主要原因細(xì)菌、酵母菌、霉菌（微生物量）酶、化學(xué)反應(yīng)蟲鼠侵染（昆蟲、寄生蟲、鼠害）水分損失/增加與氧和光的反應(yīng)時(shí)間溫度2023/3/14食品保鮮柵欄潛在的“柵欄"1. 高溫2. 低溫3. 低水活性（Aw）4. 酸化5. 供氧減少（氮?dú)?、CO2）6.競(jìng)爭(zhēng)性微生物菌叢7.防腐劑8.包裝技術(shù)2023/3/14食品保鮮柵欄

高溫1.巴氏滅菌法中溫處理（例如以63oC處理30分鐘；以100oC處理12秒）優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量破壞植物病原體（致病微生物）降低總體微生物量，增加保質(zhì)期不能破壞芽孢（一些細(xì)菌的休眠期）通常與其它柵欄結(jié)合（例如冷藏）2023/3/14食品保鮮柵欄2.商業(yè)滅菌低酸食品（例如蔬菜和肉類）高熱處理（相當(dāng)于在121.1oC處理幾分鐘）能破壞芽孢提供“耐貨架存放”的產(chǎn)品一些營(yíng)養(yǎng)及品質(zhì)遭到破壞（色澤、風(fēng)味和質(zhì)地）2023/3/14食品保鮮柵欄低溫1.冷藏對(duì)大多數(shù)食品而言，理想溫度為0oC-4oC

短期保鮮（數(shù)天至數(shù)周）優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量（新鮮、最低程度的加工、真空）

減慢微生物生長(zhǎng)、呼吸、酶反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)速度一些病原體仍能生長(zhǎng)（例如：肉毒桿菌（E型）、李斯特氏桿菌）2023/3/14食品保鮮柵欄2.冷凍通常溫度為-18oC至-30oC品質(zhì)取決于產(chǎn)品、時(shí)間和溫度長(zhǎng)期保鮮（數(shù)月至數(shù)年）阻止微生物生長(zhǎng)和呼吸減慢化學(xué)反應(yīng)速度須有精良包裝2023/3/14食品保鮮柵欄降低水活度（aw）aw

是水的“可用性"微生物生長(zhǎng)、酶反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)需要水干藏（脫水）或（加溶質(zhì)）將食品扎緊

通常aw越低，保鮮期限越長(zhǎng)酸性增加（pH值降低）酸性減緩腐敗菌和病原體的生長(zhǎng)pH值在4.5以下，不會(huì)滋生病原體，也不會(huì)生出孢子

（例如果汁和泡菜）pH值高于4.5，必須滅菌，保證耐儲(chǔ)存性pH值低于4.5，可用巴氏法滅菌2023/3/14食品保鮮柵欄對(duì)氧氣進(jìn)行控制氧含量低可以阻止很多腐敗菌的生長(zhǎng)

有些病原體要求厭氧條件

（例如：肉毒桿菌）防腐劑抑制細(xì)菌、酵母菌、霉菌

特定情況下可少量應(yīng)用（毫克/公斤）例如：苯甲酸鹽（軟飲料）、丙酸鹽（烘焙食品）、亞硝酸鹽（肉類）、亞硫酸鹽（葡萄酒）、抗壞血酸鹽（果汁）2023/3/14食品保鮮柵欄

競(jìng)爭(zhēng)性微生物“有益的”細(xì)菌抑制“有害的”細(xì)菌（腐敗菌、病原體）

可通過下列方式實(shí)現(xiàn)：“排擠出"產(chǎn)生酸產(chǎn)生抗生素（細(xì)菌素）例如：乳酸菌（泡菜、酸奶）2023/3/14“柵欄”技術(shù)aw和pH在細(xì)菌生長(zhǎng)方面的相互作用。10FDA良好生產(chǎn)規(guī)范1.00.9awpH5抑制區(qū)生長(zhǎng)區(qū)*酸化食品與酸性食品聯(lián)邦條例在密封容器中熱加工低酸食品包裝酸性與aw控制的食品aw控制的食品酸化食品2023/3/14食品保鮮柵欄減少亞硝酸鹽的咸肉（“Wisconsin法”）傳統(tǒng)上，咸肉和其他腌制肉類都使用亞硝酸鹽，具有抗肉毒桿菌的特性（加上色澤和風(fēng)味）。但是，油炸咸肉會(huì)產(chǎn)生亞硝胺，亞硝胺是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)。

希望降低亞硝酸鹽，但維持感官特性和安全性。

“Wisconsin法”降低了亞硝酸鹽，但增加了一種乳酸菌和可發(fā)酵的蔗糖。如果溫度適當(dāng)，乳酸菌生長(zhǎng)，蔗糖發(fā)酵，生成乳酸，降低pH值，阻止病原體的生長(zhǎng)。因此，咸肉通過幾個(gè)柵欄得以保鮮，包括防腐劑、冷藏、競(jìng)爭(zhēng)性微生物菌叢和pH。

“Wisconsin法”制作的咸肉與普通咸肉的感官特性沒有顯著差別。2023/3/14食品保鮮柵欄巴氏滅菌流程的軟干酪這些產(chǎn)品的pH值>4.5，且aw>0.85。必須遵守低酸灌裝食品規(guī)定（例如：商業(yè)滅菌）。但是，由于品質(zhì)原因，這些產(chǎn)品不能進(jìn)行商業(yè)滅菌。這些軟干酪