1、食品加工与保藏原理食品加工与保藏原理第二章第二章 食品热处理和杀菌食品热处理和杀菌 食品加工与保藏中的热处理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反应的基本规律食品热处理条件的选择与确定食品热处理条件的选择与确定食品的非热杀菌食品的非热杀菌 内容提要内容提要第一节第一节 食品加工与保藏中的热处理食品加工与保藏中的热处理 热处理（热处理（Thermal processing） 是采用加热的方式来改善食品品质、延长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），食品贮藏期的食品处理方法（技术）， 是食是食品加工与保藏中最重要的处理方法之一。品加工与保藏中最
2、重要的处理方法之一。一、一、 食品热处理的作用食品热处理的作用 正面作用正面作用 杀死微生物，主要是致病菌和腐败菌等有害的微生物；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；钝化酶，主要是过氧化物酶、抗坏血酸酶； 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；提高食品中营养成分的可利用率、可消化性等； 破坏食品中不合需要或有害的成分，如大豆中的胰蛋白酶抑制剂破坏食品中不合需要或有害的成分，如大豆中的胰蛋白酶抑制剂 负面作用负面作用 食品中的营
3、养成分，特别是热敏性成分有一定损失；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；食品的品质和特性产生不良的变化； 消耗的能量较大。消耗的能量较大。二、热处理的类型和特点二、热处理的类型和特点 1. 工业烹饪（工业烹饪（Industrial cooking） 煮、焖（炖）、烘（焙）、炸（煎）、烤煮、焖（炖）、烘（焙）、炸（煎）、烤 2. 热烫（热烫（Blanching or Scalding） 3. 热挤压（热挤压（Hot extrusion） 4. 杀菌杀菌 巴氏杀菌（巴氏杀菌（Pasteurisation） 商业杀菌（商业杀菌（Sterilization）
4、 二、热处理的类型和特点二、热处理的类型和特点 1. 工业烹饪（工业烹饪（Industrial cooking） 工业烹饪一般作为食品加工的一种前处理过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食用时的感官质量而采程，通常是为了提高食品食用时的感官质量而采取的一种处理手段。取的一种处理手段。 常见形式有：煮、焖（炖）、常见形式有：煮、焖（炖）、 炸（煎）炸（煎） 、烘、烘（焙）、烤。（焙）、烤。二、热处理的类型和特点二、热处理的类型和特点 2. 热烫（热烫（Blanching or Scalding） 热烫，又称烫漂、杀青、预煮，是食品加工与保热烫，又称烫漂、杀青、预煮，是食
5、品加工与保藏中主要用以破坏食品组织中导致质量降低藏中主要用以破坏食品组织中导致质量降低酶酶的活性的活性的一种热处理形式。的一种热处理形式。 热烫处理主要应用于蔬菜和某些水果，通常是蔬热烫处理主要应用于蔬菜和某些水果，通常是蔬菜和水果冷冻、干燥或罐藏前的一种前处理工序。菜和水果冷冻、干燥或罐藏前的一种前处理工序。二、热处理的类型和特点二、热处理的类型和特点 3. 热挤压（热挤压（Hot extrusion） 挤压是将食品物料放入挤压机中，物料在螺杆的挤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
6、出的过程。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（热挤压也被称为挤压蒸煮（Extrusion cooking）。）。 挤压是结合了混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等几挤压是结合了混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等几种单元操作的过程。种单元操作的过程。 二、热处理的类型和特点二、热处理的类型和特点 4. 热杀菌热杀菌 杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理形式，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：根据要杀灭微生物的种类的不同可分为： 巴氏杀菌（巴氏杀菌（Pasteurisat
7、ion） 商业杀菌（商业杀菌（Sterilization） 巴氏杀菌（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处理温度通常在100以下，达到同样的巴氏杀菌效果，以下，达到同样的巴氏杀菌效果，可以有不同的温度时间组合。可以有不同的温度时间组合。 巴氏杀菌的目的及其产品的贮藏期主要取决于杀菌巴氏杀菌的目的及其产品的贮藏期主要取决于杀菌条件、食品成分（如条件、食品成分（如pH值）和包装情况。值）和包装情况。 对低酸性食品（对低酸性食品（pH4.6），巴氏杀菌可以杀灭），巴氏杀菌可以杀灭致病致病菌菌
8、；对于酸性食品（；对于酸性食品（pH 4.6），巴氏杀菌不仅可以杀灭），巴氏杀菌不仅可以杀灭致病菌，还可以杀灭致病菌，还可以杀灭腐败菌腐败菌和和酶酶。 典型巴氏杀菌的条件典型巴氏杀菌的条件食品食品作用条件作用条件pH4.6果汁果汁65,30min;77,1min啤酒啤酒88,15s;65-68,20min;72-75,1-4minpH4.6牛乳牛乳63,30min;71.5,15s液态蛋液态蛋64.4,2.5min;60,3.5min冰淇凌冰淇凌65,30min;71,10min;80,15s商业杀菌（商业杀菌（Sterilization） 商业杀菌一般又简称为杀菌，是一种较强烈的热处理商业杀
9、菌一般又简称为杀菌，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。对食品营养成分和品质的破坏也较大。 杀菌后食品的无菌程度通常也并非达到完全无菌，只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是杀菌后食品中不含致病菌，残存的处于休眠状态的非
10、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度被称为“商业无菌（商业无菌（Commercially sterilization）”，也，也就是说它是一种部分无菌（就是说它是一种部分无菌（Partically sterile）。）。 商业杀菌是以杀死食品中的致病和使食品腐败变质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、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。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（很明显，这种效果只有在密封的容器内才
11、能取得（防止杀菌后的食品再受污染。）将食品先密封于容器内防止杀菌后的食品再受污染。）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（短时（HTST）或超高温瞬时（）或超高温瞬时（UHT）杀菌后的食品在）杀菌后的食品在无菌的条件下进行包装，则是无菌包装。无菌的条件下进行包装，则是无菌包装。 三、食品热处理使用的能源和加热方式三、食品热处理使用的能源和加热方式能源能源 气体燃料（天然气或液化气）气体燃料（天然气或液化气） 液体燃料（燃油等）液体燃料（燃油等） 固体燃料（如煤、木、炭等）固体燃料（如煤、木、炭等） 电电 加热方
12、式加热方式 直接加热直接加热 间接加热：蒸汽、热水、空气间接加热：蒸汽、热水、空气 湿热杀菌的概念湿热杀菌的概念 湿热杀菌是最主要的杀菌方式之一。它是以湿热杀菌是最主要的杀菌方式之一。它是以蒸气、热水为热介质，或直接用蒸汽喷射式加热蒸气、热水为热介质，或直接用蒸汽喷射式加热的杀菌法。利用热能转换器（如锅炉）将燃烧的的杀菌法。利用热能转换器（如锅炉）将燃烧的热能转变为热水或蒸汽作为加热介质，再以换热热能转变为热水或蒸汽作为加热介质，再以换热器将热水或蒸汽的热能传给食品，或将蒸汽直接器将热水或蒸汽的热能传给食品，或将蒸汽直接喷入待加热的食品。喷入待加热的食品。类型类型低温长时杀菌法低温长时杀菌法
13、高温短时杀菌法高温短时杀菌法 超高温瞬时杀菌法超高温瞬时杀菌法 蒸汽喷射式加热灭菌法蒸汽喷射式加热灭菌法 二次灭菌法二次灭菌法 低温长时杀菌法低温长时杀菌法（一）（一） 概念概念 低温长时杀菌法也称为巴氏杀菌。相对于商业杀菌而言，巴低温长时杀菌法也称为巴氏杀菌。相对于商业杀菌而言，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在100以下，典型的巴氏杀菌的条件是以下，典型的巴氏杀菌的条件是62.8/30min，达到同，达到同样的巴氏杀菌效果，可以有不同的温度、时间组合。巴氏杀菌样的巴氏杀菌效果，可以有不同的温度、时间组合。巴氏杀
14、菌可使食品中的酶失活，并破坏食品中热敏性的微生物和致病菌。可使食品中的酶失活，并破坏食品中热敏性的微生物和致病菌。巴氏杀菌的目的及其产品的贮藏期主要取决于杀菌条件、食品巴氏杀菌的目的及其产品的贮藏期主要取决于杀菌条件、食品成分（如成分（如pH值）和包装情况。对低酸性食品（值）和包装情况。对低酸性食品（pH4.6），其），其主要目的是杀灭致病菌，而对于酸性食品，还包括杀灭腐败菌主要目的是杀灭致病菌，而对于酸性食品，还包括杀灭腐败菌和钝化酶。和钝化酶。（二）（二） 特点特点简单、方便，杀菌效果达简单、方便，杀菌效果达99，致病菌完全被杀死；，致病菌完全被杀死；不能杀死嗜热、耐热性细菌、孢子，以及一
15、些残存的酶类；不能杀死嗜热、耐热性细菌、孢子，以及一些残存的酶类；设备较庞大，杀菌时间较长；设备较庞大，杀菌时间较长；高温短时杀菌法高温短时杀菌法（一）（一） 概念概念高温短时杀菌法主要是指食品经高温短时杀菌法主要是指食品经100以上，以上，130以以下的杀菌处理。主要应用于下的杀菌处理。主要应用于pH4.5的低酸性食品的杀菌。的低酸性食品的杀菌。（二）（二） 特点特点占地少，紧凑占地少，紧凑处理量大，连续化生产，节省热源，成本低；处理量大，连续化生产，节省热源，成本低；可于密闭条件下进行操作，减少污染的机会。但杀菌后可于密闭条件下进行操作，减少污染的机会。但杀菌后的细菌残存数会比低温长时杀菌
16、法高；的细菌残存数会比低温长时杀菌法高；加热时间短，营养成分损失少，乳质量高，无焖煮味；加热时间短，营养成分损失少，乳质量高，无焖煮味；可与可与CIP（原地无拆卸循环清洗系统）清洗配套，省劳（原地无拆卸循环清洗系统）清洗配套，省劳力，提高效率；力，提高效率；温度控制检测系统要求严格（仪表要准确）温度控制检测系统要求严格（仪表要准确）（三）设备适用范围（三）设备适用范围需要快速有效的热传导，通常采用刮板式或管式需要快速有效的热传导，通常采用刮板式或管式热交换器。这种方式适用于液体或小颗粒混合体。但热交换器。这种方式适用于液体或小颗粒混合体。但如果是很粘稠的液体或颗粒直径大于如果是很粘稠的液体或颗
17、粒直径大于3cm时，加热就时，加热就会受到热传导的控制，此时产品就需要受热数分钟才会受到热传导的控制，此时产品就需要受热数分钟才能达到杀菌要求，这样产品的质量、营养成分和口感能达到杀菌要求，这样产品的质量、营养成分和口感会受到影响。通常采用热水或蒸汽加热的管式或刮板会受到影响。通常采用热水或蒸汽加热的管式或刮板式热交换器。式热交换器。管式高温短时杀菌设备管式高温短时杀菌设备 超高温瞬时杀菌法超高温瞬时杀菌法（一）（一） 概念概念称为称为UHT杀菌，把加热温度为杀菌，把加热温度为135-150 ，加热时间为，加热时间为2-8s，加热产品达到商业无菌要求的杀菌过程称为超高温瞬，加热产品达到商业无菌
18、要求的杀菌过程称为超高温瞬时杀菌法。时杀菌法。（二）（二） 特点特点温度控制准确，设备精密；温度控制准确，设备精密；温度高，杀菌时间极短，杀菌效果显著，引起的化学变温度高，杀菌时间极短，杀菌效果显著，引起的化学变化少；化少；适于连续自动化生产；适于连续自动化生产；蒸汽和冷源的消耗比高温短时杀菌法蒸汽和冷源的消耗比高温短时杀菌法HTST高。高。超高温瞬时杀菌设备 巴氏杀菌设备 蒸汽喷射式加热灭菌法蒸汽喷射式加热灭菌法 （一）概念（一）概念是指采用蒸汽喷射的是指采用蒸汽喷射的UHTUHT灭菌法，称作直接蒸汽喷射。灭菌法，称作直接蒸汽喷射。在最后的灭菌阶段将产品与蒸汽在一定的压力下混合，蒸在最后的灭
19、菌阶段将产品与蒸汽在一定的压力下混合，蒸汽释放出潜热将产品快速加热至灭菌温度。这种直接加热汽释放出潜热将产品快速加热至灭菌温度。这种直接加热系统加热产品的速度比其它任何间接系统都要快。系统加热产品的速度比其它任何间接系统都要快。（二）特点（二）特点1 1、加热和冷却速度较快，瞬时加热更容易通过直接加热系、加热和冷却速度较快，瞬时加热更容易通过直接加热系统来实现。统来实现。2 2、能加工粘度高的产品，尤其对那些不能通过板式热交换、能加工粘度高的产品，尤其对那些不能通过板式热交换器进行良好加工的产品来说，它不容易形成结垢。但蒸汽器进行良好加工的产品来说，它不容易形成结垢。但蒸汽压力将限制设备长时间
20、运转。压力将限制设备长时间运转。3 3、产品灭菌后需要进行无菌均质，由此设备本身的成本和、产品灭菌后需要进行无菌均质，由此设备本身的成本和运转成本大大增加。运转成本大大增加。4 4、结构复杂，装置大多是非标准型，系统成本是同等、结构复杂，装置大多是非标准型，系统成本是同等处理能力的板式或管式加热系统的两倍。处理能力的板式或管式加热系统的两倍。 5 5、运转成本高，能量回收的限制性使加热成本增加。、运转成本高，能量回收的限制性使加热成本增加。但从某种程度上说，该系统连续运转较长时间可适当但从某种程度上说，该系统连续运转较长时间可适当弥补其高成本的缺陷。尤其对于牛乳来说，间接系统弥补其高成本的缺陷
21、。尤其对于牛乳来说，间接系统会产生严重的结垢现象，直接加热体系更符合产品的会产生严重的结垢现象，直接加热体系更符合产品的特性和质量要求。特性和质量要求。 二次灭菌法二次灭菌法（一）概念（一）概念二次灭菌法按设备运行方式可分为间歇式和连续式。二次灭菌法按设备运行方式可分为间歇式和连续式。 间歇式是指产品第一次灭菌采用管式超高温灭菌机，然间歇式是指产品第一次灭菌采用管式超高温灭菌机，然后经灌装、封盖后放入间歇式灭菌器内进行第二次灭菌。后经灌装、封盖后放入间歇式灭菌器内进行第二次灭菌。 连续式是指产品第一次灭菌采用管式或板式超高温灭菌连续式是指产品第一次灭菌采用管式或板式超高温灭菌机，第二次灭菌采用
22、连续式灭菌机。该法灭菌处理的产品保机，第二次灭菌采用连续式灭菌机。该法灭菌处理的产品保存期长，有利于长途储运。存期长，有利于长途储运。（二）特点（二）特点1 1、间歇式二次灭菌法设备简单，投资较低，但产品质量不、间歇式二次灭菌法设备简单，投资较低，但产品质量不稳定。稳定。2 2、连续式二次灭菌线的特点是投资大，产量高，产品质量、连续式二次灭菌线的特点是投资大，产量高，产品质量稳定。稳定。3 3、二次灭菌机是二次灭菌生产线的核心设备，要求其升温、二次灭菌机是二次灭菌生产线的核心设备，要求其升温、降温快，传热均匀，尽量减小热冲击和热惯性，性能良好，降温快，传热均匀，尽量减小热冲击和热惯性，性能良好
23、，严格执行灭菌规程。严格执行灭菌规程。第二节第二节 食品热处理反应的基本规律食品热处理反应的基本规律一、一、 食品热破坏的反应动力学食品热破坏的反应动力学 热破坏反应的反应速率热破坏反应的反应速率食品中各成分的热破坏反应一般均遵循一级反应动力学，食品中各成分的热破坏反应一般均遵循一级反应动力学，也就是说各成分的也就是说各成分的热破坏反应速率热破坏反应速率与与反应物的浓度反应物的浓度呈正比关呈正比关系。这一关系通常被称为系。这一关系通常被称为 热灭活或热破坏的对数规律热灭活或热破坏的对数规律（logarithmic order of inactivation or destructionloga
24、rithmic order of inactivation or destruction） 。这一关系意味着，在某一热处理温度（足以达到热灭活。这一关系意味着，在某一热处理温度（足以达到热灭活或热破坏的温度）下，单位时间内，食品成分被灭活或被破或热破坏的温度）下，单位时间内，食品成分被灭活或被破坏的比例是恒定的。坏的比例是恒定的。dcdtkcdcdtkc-dc = k cdt式中：式中：-dc/dt食品成分浓度（数量）减少的速率，食品成分浓度（数量）减少的速率， c食品成分的浓度，食品成分的浓度， k一级反应的速率常数。一级反应的速率常数。微生物微生物 耐热性参数耐热性参数DT值值TDT值值F
25、值值 Z值值TRT值值 图图2-1 2-1 微生物热力致死速率曲线微生物热力致死速率曲线DTDT值值即指数递减时间（即指数递减时间（Decimal Decimal reduction timereduction time），是热力致死速），是热力致死速率曲线斜率的负倒数，可以认为是率曲线斜率的负倒数，可以认为是在某一温度下，每减少在某一温度下，每减少9090活菌活菌（或芽孢）所需的时间，通常以分（或芽孢）所需的时间，通常以分钟为单位。钟为单位。由于上述致死速率曲线是在一由于上述致死速率曲线是在一定的热处理（致死）温度下得出的，定的热处理（致死）温度下得出的，为了区分不同温度下微生物的为了区分不
26、同温度下微生物的D D值，值，一般热处理的温度一般热处理的温度T T作为下标，标作为下标，标注在注在D D值上，即为值上，即为DTDT。很显然，。很显然，D D值值的大小可以反映微生物的耐热性。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在同一温度下比较不同微生物的D D值时，值时，D D值愈大，表示在该温度下值愈大，表示在该温度下杀死杀死9090微生物所需的时间愈长，微生物所需的时间愈长，即该微生物愈耐热。即该微生物愈耐热。 必须指出，必须指出，DTDT值是不受值是不受原始菌数影响的，但随热处原始菌数影响的，但随热处理温度不同而变化，温度愈理温度不同而变化，温度愈高，微生物的死
27、亡速率愈大，高，微生物的死亡速率愈大，DTDT值则愈小。值则愈小。TDTTDT值值即热力致死时间（即热力致死时间（Thermal death timeThermal death time）。）。 在一定时间内（通常指在一定时间内（通常指1 11010分钟）对细菌进分钟）对细菌进行热处理时，从细菌死亡的最低热处理温度开始的行热处理时，从细菌死亡的最低热处理温度开始的各个加热期的温度称为各个加热期的温度称为热力致死温度热力致死温度。在某一恒定温度（热力致死温度）条件下，将在某一恒定温度（热力致死温度）条件下，将食品中的一定浓度的某种微生物活菌（细菌和芽孢）食品中的一定浓度的某种微生物活菌（细菌和芽
28、孢）全部杀死所需要的时间（全部杀死所需要的时间（minmin），一般用），一般用TDTTDT值表示，值表示，同样在右下角标上杀菌温度。同样在右下角标上杀菌温度。F值值F F值又称杀菌值，是指在一定的致死温度下将一值又称杀菌值，是指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（定数量的某种微生物全部杀死所需的时间（minmin）。）。由于微生物的种类和温度均为特指，通常由于微生物的种类和温度均为特指，通常F F值要采用值要采用上下标标注，以便于区分，即上下标标注，以便于区分，即F Ft t。一般将标准杀菌。一般将标准杀菌条件下的记为条件下的记为F0F0在在121.1121.1热力致
29、死温度下的腐败菌热力致死温度下的腐败菌的热力致死时间，通常用的热力致死时间，通常用F F值表示。值表示。F F值可用于比较值可用于比较相同相同Z Z值时腐败菌的耐热性，它与菌的热死试验时的值时腐败菌的耐热性，它与菌的热死试验时的原始菌数有关，随所指定的温度、菌种、菌株及所原始菌数有关，随所指定的温度、菌种、菌株及所处环境不同而变化处环境不同而变化 Z Z值值指指D D值值( (或或TDTTDT值值) )变化变化90%(90%(一个对数坐标值一个对数坐标值) )所对应的温所对应的温度变化值度变化值(或或 F)F)。Z Z值是衡量温度变化时微生物死灭速率值是衡量温度变化时微生物死灭速率变化的一个尺
30、度。变化的一个尺度。 TRTTRT值值即热力指数递减时间。在某特定的热死温度下，将细即热力指数递减时间。在某特定的热死温度下，将细菌或芽孢数减少到菌或芽孢数减少到1010n n时所需的热处理时间。它是指在一时所需的热处理时间。它是指在一定的致死温度下将微生物的活菌数减少到某一程度如定的致死温度下将微生物的活菌数减少到某一程度如10-n10-n或或1/10n1/10n（即原来活菌数的（即原来活菌数的1/10n1/10n）所需的时间（）所需的时间（minmin），记），记为为TRTnTRTn，单位为分钟，单位为分钟，n n就是递减指数。就是递减指数。 TRTTRT值不受原始微生物活菌数影响，可以将
31、它用作确定值不受原始微生物活菌数影响，可以将它用作确定杀菌工艺条件的依据，这比用前述的受原始微生物活菌数杀菌工艺条件的依据，这比用前述的受原始微生物活菌数影响的影响的TDTTDT值要更方便有利。值要更方便有利。TRTnTRTn值象值象D D值一样将随温度而值一样将随温度而异，当异，当n=1n=1，TRT1=DTRT1=D。若以。若以D D的对数值为纵坐标，加热温度的对数值为纵坐标，加热温度T T为横坐标，根据为横坐标，根据D D和和T T的关系可以得到一与拟热力致死时间的关系可以得到一与拟热力致死时间曲线相同的曲线，也称为曲线相同的曲线，也称为TRT1TRT1曲线。曲线。热破坏反应和温度的关系
32、热破坏反应和温度的关系 要了解在一变化温度的热处理过程中食品成分的要了解在一变化温度的热处理过程中食品成分的破坏情况，必须了解不同（致死）温度下食品的热破破坏情况，必须了解不同（致死）温度下食品的热破坏规律，同时掌握这一规律，也便于人们比较不同温坏规律，同时掌握这一规律，也便于人们比较不同温度下的热处理效果。度下的热处理效果。 描述热处理过程中食品成分破坏反应的方法主要描述热处理过程中食品成分破坏反应的方法主要有下表中列出的三种参数：有下表中列出的三种参数：方法方法反应速率反应速率温度相关因子温度相关因子热力致死时间热力致死时间D D（或（或F F）Z Z阿累尼乌斯方程阿累尼乌斯方程k kEa
33、Ea温度系数温度系数k kQ10Q10热力致死时间曲线是采用类似热力致死速率热力致死时间曲线是采用类似热力致死速率曲线的方法而制得的，它将曲线的方法而制得的，它将TDTTDT值与对应的温值与对应的温度度T T在半对数坐标中作图，则可以得到类似于在半对数坐标中作图，则可以得到类似于致死速率曲线的热力致死时间曲线（致死速率曲线的热力致死时间曲线（Thermal Thermal death time curvedeath time curve），见图），见图2-22-2。采用类似于。采用类似于前面对致死速率曲线的处理方法，可得到下前面对致死速率曲线的处理方法，可得到下述方程式：述方程式：T1T1、T
34、 - T - 指二个不同的杀菌温度，指二个不同的杀菌温度，TDT1TDT1和和TDT - TDT - 对应于对应于T1T1、T T的的TDTTDT值，值，minminZ - Z - 指指TDTTDT值变化值变化9090（一个对数循环）所对应的温度变化值，（一个对数循环）所对应的温度变化值，由于由于TDTTDT值中包含着值中包含着D D值，而值，而TDTTDT值与初始活菌数有关，值与初始活菌数有关，应用起来不方便，人们采用应用起来不方便，人们采用D D值代替值代替TDTTDT值作热力致值作热力致死时间曲线，结果可以得到与以死时间曲线，结果可以得到与以TDTTDT值作的热力致死值作的热力致死时间曲
35、线很相似的曲线。为了区别，人们将其称为时间曲线很相似的曲线。为了区别，人们将其称为拟热力致死时间曲线（拟热力致死时间曲线（Phantom thermal death Phantom thermal death time curvetime curve）。）。 D1D1和和D -D -对应于温度对应于温度T1T1和和T T的的D D值，值，minminZ Z 值值 - - 指指D D值变化值变化9090（一个对数循环）所对应的温度变（一个对数循环）所对应的温度变化值，化值，由于由于D D和和k k互为倒数关系，则有：互为倒数关系，则有： 上式说明，反应速率常数的对数与温度呈正比，较高温度的上式说
36、明，反应速率常数的对数与温度呈正比，较高温度的热处理所取得的杀菌效果要高于低温度热处理的杀菌效果。不热处理所取得的杀菌效果要高于低温度热处理的杀菌效果。不同微生物对温度的敏感程度可以从同微生物对温度的敏感程度可以从Z Z值反映，值反映，Z Z值小的对温度的值小的对温度的敏感程度高。要取得同样的热处理效果，在较高温度下所需的敏感程度高。要取得同样的热处理效果，在较高温度下所需的时间比在较低温度下的短。这也是高温短时（时间比在较低温度下的短。这也是高温短时（HTSTHTST）或超高温）或超高温瞬时杀菌（瞬时杀菌（UHTUHT）的理论依据。不同的微生物对温度的敏感程度）的理论依据。不同的微生物对温度
37、的敏感程度不同，提高温度所增加的破坏效果不一样。不同，提高温度所增加的破坏效果不一样。上述的上述的D D值值Z Z值不仅能表示微生物的热力致死情况，也可用于值不仅能表示微生物的热力致死情况，也可用于反映食品中的酶、营养成分和食品感官指标的热破坏情况。反映食品中的酶、营养成分和食品感官指标的热破坏情况。 阿累尼乌斯方程阿累尼乌斯方程 反映热破坏反应和温度关系的另一方法是阿累尼乌斯法，即反映热破坏反应和温度关系的另一方法是阿累尼乌斯法，即反应动力学理论。反应动力学理论。 阿累尼乌斯方程为：阿累尼乌斯方程为：k - k - 反应速率常数，反应速率常数，min-1 min-1 k0 - k0 - 频率
38、因子常数，频率因子常数，min-1min-1Ea - Ea - 反应活化能，反应活化能，J Jmol-1 mol-1 R - R - 气体常数，气体常数，8.314J8.314Jmol-1mol-1K-1 K-1 T - T - 绝对温度，绝对温度，K K 反应活化能是指反应分子活化状态的能量与平均能量反应活化能是指反应分子活化状态的能量与平均能量的差值，的差值，即使反应分子由一般分子变成活化分子所需的即使反应分子由一般分子变成活化分子所需的能量能量，对，对2-42-4式取对数，则得：式取对数，则得： 设温度设温度T1T1时反应速率常数为时反应速率常数为k1k1，则可通过下式求，则可通过下式求
39、得频率因子常数：得频率因子常数： 上式表明，对于某一活化能一定的反应，随着反应温度上式表明，对于某一活化能一定的反应，随着反应温度T T（K K）的升高，反应速率常数）的升高，反应速率常数k k增大。增大。 EaEa和和Z Z的关系：的关系： 重排可得：重排可得： T1 - T1 - 参比温度，参比温度，K K T - T - 杀菌温度，杀菌温度，K K 值得注意的是尽管值得注意的是尽管Z Z和和EaEa与与T1T1无关，但上式取决于参比温无关，但上式取决于参比温度度T1T1。Ea和Z的关系 温度系数温度系数Q Q值值 还有一种描述温度对反应体系影响的是温度系数还有一种描述温度对反应体系影响的
40、是温度系数Q Q值，值，Q Q值表示反应在温度值表示反应在温度T2T2下进行的速率比在较低温度下进行的速率比在较低温度T1T1下快多少，若下快多少，若Q Q值表示温度增加值表示温度增加1010时反应速率的增时反应速率的增加情况，则一般称之为加情况，则一般称之为Q10Q10。Z Z值和值和Q10Q10之间的关系为：之间的关系为： 二、二、 加热对微生物的影响加热对微生物的影响1、微生物和食品的腐败变质、微生物和食品的腐败变质 食品中的微生物是导致食品不耐贮藏的主要原因。食品中的微生物是导致食品不耐贮藏的主要原因。 细菌、霉菌和酵母都可能引起食品的变质，其中细菌细菌、霉菌和酵母都可能引起食品的变质
41、，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，巴氏杀菌既可将其杀死。细菌中耐热菌的耐热性并不强，巴氏杀菌既可将其杀死。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。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（致称为致病菌或病原菌
42、。能在食品中产生毒素的微生物（致病菌）多见于细菌和霉菌。病菌）多见于细菌和霉菌。 2、微生物的生长温度和微生物的耐热性、微生物的生长温度和微生物的耐热性 微生物的最适生长温度微生物的最适生长温度 温度高于微生物的最适生长温度时，微生物的生长就会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。受到抑制甚至出现死亡现象。 3、湿热条件下腐败菌的耐热性、湿热条件下腐败菌的耐热性 一般认为，微生物细胞内蛋白质受热凝固一般认为，微生物细胞内蛋白质受热凝固而失去新陈代谢的能力是加热导致微生物死而失去新陈代谢的能力是加热导致微生物死亡的原因。因此，细胞内蛋白质受热凝固的亡的原因。因
43、此，细胞内蛋白质受热凝固的难易程度直接关系到微生物的耐热性。蛋白难易程度直接关系到微生物的耐热性。蛋白质的热凝固条件受其它一些条件，如：酸、质的热凝固条件受其它一些条件，如：酸、碱、盐和水分等的影响。碱、盐和水分等的影响。 芽孢菌芽孢菌D121/minD121/minZ/Z/食品食品嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌4.04.01010蔬菜蔬菜, ,乳乳嗜热解糖梭状芽孢杆菌嗜热解糖梭状芽孢杆菌3.0-4.03.0-4.07.2-107.2-10蔬菜蔬菜生芽孢梭状芽孢杆菌生芽孢梭状芽孢杆菌0.8-1.50.8-1.58.8-11.18.8-11.1肉肉枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌0.5-0.760.5
44、-0.764.1-7.24.1-7.2乳制品乳制品肉毒梭状芽孢杆菌肉毒梭状芽孢杆菌A A型和型和B B型型0.1-0.30.1-0.35.55.5低酸性食品低酸性食品肉毒梭状芽孢杆菌肉毒梭状芽孢杆菌E E型型3.0(D60)3.0(D60)1010低酸性食品低酸性食品4、影响腐败菌耐热性的因素、影响腐败菌耐热性的因素（1）加热前加热前腐败菌的培育和经历对其耐腐败菌的培育和经历对其耐热性的影响热性的影响影响因素主要包括：细胞本身的遗传性、组成、形影响因素主要包括：细胞本身的遗传性、组成、形态，培养基的成分，培育时的环境因子，发育时的态，培养基的成分，培育时的环境因子，发育时的温度以及代谢产物等。
45、温度以及代谢产物等。成熟细胞要比未成熟的细胞耐热。培养温度愈高，成熟细胞要比未成熟的细胞耐热。培养温度愈高，孢子的耐热性愈强，而且在最适温度下培育的细菌孢子的耐热性愈强，而且在最适温度下培育的细菌孢子具有最强的耐热性。营养丰富的培养基中发育孢子具有最强的耐热性。营养丰富的培养基中发育的孢子耐热性强，营养缺乏时则弱。的孢子耐热性强，营养缺乏时则弱。 （2）加热时加热时加热温度、加热致死时间、细胞浓度、加热温度、加热致死时间、细胞浓度、细胞团块存在与否、介质性状和细胞团块存在与否、介质性状和pH值等方面的因素对值等方面的因素对腐败菌耐热性的影响腐败菌耐热性的影响加热条件：在一定热致死温度下，细菌（
46、芽孢）随时间加热条件：在一定热致死温度下，细菌（芽孢）随时间变化呈对数性规律死亡；温度愈高，杀灭它所需的时间变化呈对数性规律死亡；温度愈高，杀灭它所需的时间愈短；愈短；细菌状态：在一定热致死温度下，菌数愈多，杀灭它所细菌状态：在一定热致死温度下，菌数愈多，杀灭它所需时间愈长。细胞团块的存在降低热杀菌的效果；需时间愈长。细胞团块的存在降低热杀菌的效果；介质性状：包括水分（水分活度）、介质性状：包括水分（水分活度）、pH值、碳水化合物、值、碳水化合物、脂质、蛋白质、无机盐等，是影响杀菌效果的最重要的脂质、蛋白质、无机盐等，是影响杀菌效果的最重要的因素；因素；各种添加物、防腐剂和杀菌剂的影响。各种添
47、加物、防腐剂和杀菌剂的影响。（3）加热后加热后热死效果的检验热死效果的检验腐败菌受热损伤后有如下表现：发育时的诱导期延长，腐败菌受热损伤后有如下表现：发育时的诱导期延长，营养需求增加；发育时最适营养需求增加；发育时最适pH范围缩小；增殖时最适范围缩小；增殖时最适温度范围缩小；对抑制剂的敏感性增强；细胞内的物质温度范围缩小；对抑制剂的敏感性增强；细胞内的物质产生泄漏；对放射线的敏感性增加；细胞中酶的活力降产生泄漏；对放射线的敏感性增加；细胞中酶的活力降低；核酸体的低；核酸体的RNA分解等。分解等。判断腐败菌是否被杀灭，需测定其热死效果，常通过对判断腐败菌是否被杀灭，需测定其热死效果，常通过对经过
48、热处理后的细菌芽孢进行再培养，以检查是否仍有经过热处理后的细菌芽孢进行再培养，以检查是否仍有存活。选择适当的培养基，如果腐败菌没有再生长，说存活。选择适当的培养基，如果腐败菌没有再生长，说明杀菌工艺适用。明杀菌工艺适用。以肉毒梭状芽孢杆菌为以肉毒梭状芽孢杆菌为对象菌，对象菌，以以pH划分酸性食品和低划分酸性食品和低酸性食品，酸性食品和低酸性食品的酸性食品，酸性食品和低酸性食品的杀菌条件杀菌条件不同。不同。酸性食品（酸性食品（Acid food）：）： pH4.6， 低酸性食品（低酸性食品（Low acid food）：）：指最终平衡指最终平衡pH4.6， Aw0.85 酸化食品酸化食品（Aci
49、dified foods）：）：是指加入酸或酸性食品使产品最后平衡是指加入酸或酸性食品使产品最后平衡pH4.6和和Aw0.85的低酸性食品，它们也可以被称为酸渍食品。的低酸性食品，它们也可以被称为酸渍食品。 典型芽孢菌的耐热性参数典型芽孢菌的耐热性参数 三、三、 加热对酶的影响加热对酶的影响 1、酶和食品的质量、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，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。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，包括过氧化物这些酶主要是氧化酶类和水解酶类，包括过氧化物酶、多酚
50、氧化酶、脂肪氧化酶、抗坏血酸氧化酶等。酶、多酚氧化酶、脂肪氧化酶、抗坏血酸氧化酶等。 2、酶的最适温度和热稳定性、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。适的作用温度。 酶的酶的稳定性稳定性还和其它一些因素有关：还和其它一些因素有关：pH、缓冲液的、缓冲液的离子强度和性质、是否存在底物、酶和体系中蛋白质的离子强度和性质、是否存在底物、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等。浓度、保温的时间及是否存在抑制剂和活化剂等。 影响酶的影响酶的耐热性耐热性的因素主要有：酶的种类和来源，的因素主要有
