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文章录入：海融检测 文章来源：《罐藏食品》2008年第2期 添加时间：2020-6-8
作者：加铝宝柏集团研发部 高虎
民以食为天，食以安全为先。食品是人类赖以生存和发展的最基本物质条件，食品安全直接关系到国民的身体健康和生命安全。目前，国家出台了一系列措施加强食品、药品安全管理，而美国、欧盟、日本等发达国家，更是有着非常严格的规定。我们宝柏，作为食品加工相关企业，一直以来也非常关注这个问题。
杀菌技术，是食品加工过程中保证食品安全的一项非常重要的措施。杀菌就是通过一些物理、化学的手段，杀灭食品中的腐败菌和致病菌，以延长食品的贮藏期；同时，还要尽可能的保持食品的营养、风味、色泽等要素的不变。目前，食品杀菌技术有加热杀菌、辐照杀菌、紫外线杀菌、微波杀菌、高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、远红外照射杀菌、超声波杀菌、电阻加热杀菌、生物酶杀菌、臭氧杀菌、光波杀菌等。
我们的客户中，加热杀菌方式为主。加热杀菌技术包括，巴式杀菌、热灌装杀菌、水煮杀菌、高温蒸煮杀菌、超高温瞬时杀菌。本文将主要介绍加热杀菌技术。
一、加热杀菌技术的机理
导致食品腐败的主要原因就是微生物的存在。微生物一般包括细菌、霉菌、真菌、酵母菌以及放线菌等。一般微生物可能繁殖的温度范围在－10℃～90℃，根据其繁殖所需要的最适宜温度，可以将微生物分为嗜冷菌（好低温菌）、嗜温菌、嗜热菌（高温性菌）三类。以上各类细菌的繁殖温度范围见表1。
表1 细菌繁殖的温度范围（℃）
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最低
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最适
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最高
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嗜热菌
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30～45
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50～70
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70～90
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中温性菌
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5～15
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30～45
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45～55
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低温性菌
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－5～5
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25～30
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30～35
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嗜冷菌
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－10～5
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12～15
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15～25
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1．加热杀菌的原理
微生物加热杀菌的基本原理是破坏微生物的蛋白质、核酸、细胞壁和细胞膜，从而导致其死亡。
① 加热对蛋白质的作用
蛋白质是细菌的主要成分，它不仅是细菌基本结构的组成部分，而且与细菌的能量、代谢、营养、解毒及稳定内环境密切有关的酶，也是由蛋白质构成的。因此，破坏了微生物的蛋白质，抑止了一种或多种酶的活性，即可导致微生物的死亡。
干热和湿热对微生物蛋白质破坏的机理是不同的。湿热主要是通过凝固微生物的蛋白质导致其死亡，而干热则是氧化作用。湿热杀死细菌需要的温度较干热低得多，并且含水量越大，需要的温度越低。试验证明，当含水量为50％时，凝固温度为56℃；含水量为25％时，凝固温度为74～80℃；当含水量为0时，凝固温度要达到160～170℃。
② 加热对细胞壁和细胞膜的损伤
细菌的胞壁和胞膜是热力的重要作用点。细菌可由于热损伤胞壁和胞膜而死亡。
③ 加热对核酸的作用
加热不仅可以破坏微生物的酶蛋白和结构蛋白，而且也可以破坏微生物的核酸。研究表明，在生理pH值范围内，在贮存情况下加热时，RNA的感染性和分子完整性丧失。
2．影响加热杀死细菌效果的因素
首先，微生物的种类、细胞组成成分、细胞形态以及细胞的培养菌龄等微生物自身内在条件是影响微生物耐热性的主要因素，不同的加热杀菌条件，能够杀灭的细菌种类是不同的。其次，同种微生物间的耐热性也存在较大的差异。其三，加热杀菌时，微生物所处的环境条件也是影响其耐热性的重要影响因素。
微生物的耐热性是复杂的化学性、生理性以及形态方面的性质综合表现的结果。研究加热时的环境条件对杀菌效果的影响非常有意义。
加热温度和时间是影响微生物受热死亡的主要因素，同时，还有很多其他因素影响微生物死亡率。
① 水分
发育期微生物的细胞含水量为75％～85％，孢子的含水量为6％～17％。这些水分在细胞中以自由水和结合水的状态存在，它与外界环境中的水分保持着平衡关系。因此，食品的加热杀菌过程都可以看作以湿热形式作用于微生物。研究表明，微生物随着其细胞水分受到束缚而更加不容易受到热力损伤，但存在一个临界值，超过其值后，其敏感性反而会增强。
② pH值
酸碱度对微生物的繁殖、酶反应和热敏性等的影响都很大。酸和碱能促进蛋白质的热变性，且细胞的表层构造、机能都会直接受到外界酸碱度的影响，并对各代谢系统都有明显的影响。细菌一般在微酸性至中性范围内，其耐热性最强，超出这个范围，过酸或者过碱都会削弱其耐热性。表2是几种细菌耐热性最强时测到的pH值。另一方面，食品的pH值大致在2～7范围内。
表2 细菌耐热性最强时的pH值
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菌类
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pH值
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粪链球菌
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6.8
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肺炎克雷伯氏菌
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6.5
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金黄色葡萄球菌
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6.5
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鼠伤寒沙门氏菌
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6.0
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枯草芽孢杆菌芽孢
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7.0～7.5
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巨大芽孢杆菌
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7.0
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多黏芽孢杆菌芽孢
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7.0
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生孢梭菌芽孢
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6.6～7.5
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肉毒棱菌33A
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6.7～7.0
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生孢核菌PA 3679
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7.0
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在同一个pH值下，微生物的耐热性也会因为缓冲液的种类、范围不同而有所不同。
③ 碳水化合物
高浓度的碳水化合物的存在，对微生物细胞具有避免受到热力损伤的保护作用。蔗糖、甘油、山梨酸醇、果糖、葡萄糖对桑夫顿堡沙门氏菌、鼠伤寒沙门氏菌、鲁酵母、球形球拟酵母有影响，并且浓度越高，细菌的耐热性越好。
④ 脂类
脂类物质对细菌有保护作用。肉类脂肪、大豆油、橄榄油等脂肪类物质，都能使得细菌的耐热性提高，尤其含水量较少的肉类食物，需要的杀菌温度很高。微生物在脂类物质中的耐热性远比在水系中强。
但在牛奶中，脂类或者牛奶的其他成分会降低细菌的耐热性。
⑤ 蛋白质及其相关物质
蛋白质及其相关物质对微生物具有保护作用。
⑥ 无机盐
盐类的存在对微生物受热力损伤有的具有保护作用，有的具有反作用，因盐的种类、细菌的种类不同而有很大的差异。食盐（NaCL）对微生物的影响，一般来说，低浓度下对细胞有保护作用，高浓度（5％以上）则使其耐热性减弱，当浓度达到10％左右，其影响反而减小。
⑦ 其他因素
除了上面提到的这些因素，还有很多其他因素会影响细菌的耐热性，如气体的存在，会加速细菌的死亡；增加压力也会加速细菌的死亡，而减压则会减缓细菌的死亡。另外，微生物生存环境中的各种添加剂、防腐剂、杀菌剂等都会影响杀菌效果。
二、常用加热杀菌方法
基于以上加热杀菌的机理，现在食品加热杀菌技术通常有巴式杀菌、热灌装杀菌、水煮杀菌、高温蒸煮杀菌、超高温瞬时杀菌等。
1．巴式杀菌
巴式杀菌指低于水的沸点（100℃）以下的加热处理，又常称为低温杀菌。它最初是以杀灭所有污染于食品中的致病菌为目的的加热杀菌。它最早用于牛乳消毒，并无常温下保存期限的要求。经巴式杀菌后的产品，其中还有非致病的腐败芽孢菌，在常温下可能增殖，只有有限的保质期。若配合其他储藏条件，如2～4℃冷藏、发酵、加入添加剂等，可以有较长的保质期。
巴式杀菌也常用于pH < 4.5的酸性食品，如饮料、果汁、果酱、啤酒、糖水水果罐头和酸渍蔬菜类罐头的杀菌。这种方法虽然不能杀灭芽孢杆菌，但因酸性环境能抑止其生长，而在pH4.5以下能增殖的酵母菌及大部分耐酸的非芽孢细菌都不耐热，经过一定时间的加热，都可以杀灭。因此，巴式杀菌对于绝大多数经密封的酸性食品具有可靠的耐藏性。
2．热灌装
热灌装通常是将食品加热到80～90℃，趁热装入塑料包装袋的杀菌方法。主要用于酸性比较大的果汁、蔬菜汁、调味料等液态食品。
3．水煮杀菌
水煮杀菌通常是先将食品装入塑料包装袋密封，然后在沸水中煮沸30min左右。与巴式杀菌相似，主要杀死致病菌，而不能杀死一些非致病的腐败菌，如肉毒杆菌、芽孢菌等。适用的食物，也是酸性比较大的果汁等食品。
4．高温蒸煮杀菌
高温蒸煮杀菌指食品经过100℃以上的杀菌处理，主要用于pH > 4.5的低酸性食品的杀菌，如肉、鱼、家禽、蛋、豆制品等。这类食品因酸度较低，能被各种致病菌、芽孢菌、产毒菌及其他腐败菌污染变质，特别是肉毒梭状芽孢杆菌能在pH4.8以上繁殖，并能分泌毒素。肉毒梭状芽孢杆菌为厌氧性嗜温菌，其芽孢耐温性较强，因此，低酸性的食物都要经过以杀死肉毒梭状芽孢杆菌为目的的杀菌过程。
目前，对高温蒸煮的分级为：⑴ 121℃的高温蒸煮杀菌。对于大多数的食品，保持121℃×40min杀菌处理就可以了，但对于某些特殊的内容物，如牛肉，则需要60min的处理；对于水产品、豆制品，则10～20min就可以。⑵ 135℃的高温蒸煮杀菌。135℃情况下，一般来说，保持20min即可。⑶ 145℃短时间超高温杀菌，一般保持2～3min就可，最长不超过4～5min。这种超高温杀菌，目前很少使用。
5．超高温瞬时杀菌
超高温瞬时杀菌指在135～150℃温度下，保温2～8s的处理工艺，并且温度越高，保温时间越短。经过超高温处理，既无活生物，也无活孢子。但某些超高温产品可能仍有不会再繁衍的活孢子，因此超高温产品也称为商业无菌产品。这类产品有着很长的保质期。
超高温瞬时杀菌技术，最早用于牛奶的杀菌，即UHT奶，现在被广泛用于豆乳、酒、果汁以及各种饮料等液体食品。
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