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第一節(jié) 食品的加熱處理

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-04-24

 

一、加熱方法的原理

    在食品貯藏與保鮮時(shí),加熱殺菌法是最為廣泛應(yīng)用的方法之一。我們知道,食品腐敗大部分是由微生物細(xì)菌、酵母和絲狀菌或霉菌引起的。因此,通過加熱,在溫度達(dá)到變性溫度值后,微生物細(xì)胞內(nèi)的生理活性物質(zhì),例如酶蛋白質(zhì)、核蛋白質(zhì)、脫氧核糖核酸等,就會(huì)發(fā)生變性和鈍化,從而失去細(xì)胞膜的滲透機(jī)能、代謝活性和增殖能力,而導(dǎo)致死亡,最終達(dá)到防止食品腐敗的目的。

    1、酶的失活

    動(dòng)植物體內(nèi)的各種酶,大多數(shù)在7080℃失活。然而,某些細(xì)菌的α—淀粉酶和水果蔬菜中的過氧化物酶等,則需要在90℃以上,比較長的時(shí)間才能失活。

    2、微生物的死亡

    微生物細(xì)胞對(duì)加熱的忍耐性依微生物的種類有顯著的差異。一般來說,屬于同一分類學(xué)族的微生物大體顯示類似的耐熱性。   

    對(duì)于酵母,其大部分營養(yǎng)細(xì)胞在5058℃、1015min的加熱處理下死亡。若加熱到 100℃,所有的酵母均在數(shù)分鐘內(nèi)死亡。因此,用酵母制作的釀造物可用簡(jiǎn)單的低溫加熱方式殺菌,如清酒、啤酒、醬油等的保藏。牛乳等也可用63℃、30min處理來進(jìn)行滅菌。這種采用 100℃以下的溫度和比較短時(shí)間的加熱處理,通常稱為巴氏殺菌法。

    對(duì)于絲狀菌,其大多數(shù)菌絲和孢子在溫?zé)嵯拢?/SPAN>60℃、5l0min死亡。與食品有關(guān)的紅霉、青霉和毛霉等比其他霉的耐熱性強(qiáng)。而且,干熱下比濕熱下更具耐熱性。在120130℃、約 30min時(shí),仍不死亡的絲狀菌孢子也不少。

    細(xì)菌比酵母和絲狀菌具有更強(qiáng)的耐熱性。細(xì)菌是最原始的生物,其分布廣、種類多、可生存的環(huán)境也寬。多數(shù)酵母和絲狀菌的繁殖在30℃附近最適宜,而細(xì)菌不僅在37℃,而且以 4050℃為最適溫度的高溫種類也非常多。除了中溫和高溫繁殖細(xì)菌外,細(xì)菌芽孢也比酵母、絲狀菌或霉菌孢子更耐熱,即使在100℃、數(shù)小時(shí)的加熱下也不容易死亡。肉毒桿菌即為此屬菌,它是重要的食品中毒菌,一般將其孢子作為判斷食品滅菌或殺菌程度的指示菌。對(duì)于這樣的細(xì)菌芽孢,必須進(jìn)行強(qiáng)熱處理,才能完全殺死。

    與食品行關(guān)的細(xì)菌和芽孢的耐熱性如表14-1、14-2所示。

 

141  細(xì)菌的加熱死亡時(shí)間

不形成芽孢的細(xì)菌

時(shí)間/min

溫度/0C

沙門氏菌

4.3

60

金黃色葡萄球菌

18.8

60

埃希氏大腸桿菌

2030

57.3

嗜熱鏈球菌

15.0

7075

保加利亞乳桿菌

30.0

71

 

142 細(xì)菌孢子加熱死亡時(shí)間

形成芽孢的細(xì)菌

1000C死亡所需的時(shí)間/min

炭疽桿菌

1.7

枯草芽孢桿菌

1520

肉毒桿菌

100230

平酸菌

1030

 

二、加熱殺菌的影響因素

l、加熱溫度

    由于細(xì)菌芽孢具有非常強(qiáng)的耐熱性,所以在100℃以下的溫度完全殺死微生物,以達(dá)到防腐敗的目的,幾乎是不可能的。只有在高壓殺菌過程中,以100℃以上的溫度和適當(dāng)時(shí)間才能使殺菌徹底進(jìn)行。加熱溫度死亡的關(guān)系如表143所示。

    但是,在實(shí)際操作時(shí),提高加熱溫度必須與食品質(zhì)量相關(guān)聯(lián),否則可能得不償失。例如,罐頭等用高溫加熱殺菌,雖然殺菌是完全的,但卻降低了內(nèi)容物的風(fēng)味、色澤、組織、狀態(tài)、營養(yǎng)價(jià)值等,因此就不可取了。

    2、活菌濃度

    在某一特定的溫度下,對(duì)微生物細(xì)胞群進(jìn)行加熱殺菌時(shí),細(xì)胞群的活菌濃度越高則達(dá)到一定的殺菌效果所需的時(shí)間越長,從表143就可以很明顯地看出。在數(shù)學(xué)上,這就表現(xiàn)為活菌數(shù)與一定溫度下的加熱時(shí)間成對(duì)數(shù)關(guān)系。一般把活菌數(shù)減少90%所需要的加熱時(shí)間用符號(hào)D表示。罐頭工業(yè)等為了安全起見,對(duì)耐熱性最強(qiáng)的肉毒桿菌的芽孢進(jìn)行相當(dāng)于12D的加熱處理,即lml中存在1012個(gè)孢子,則希望把此細(xì)菌產(chǎn)生的芽孢減少到1個(gè)所必要的最低熱處理時(shí)間。

143  加熱溫度對(duì)芽孢死亡時(shí)間的影響

(玉米汁,pH6.0,耐熱性酸敗菌:A.200 000個(gè)/ml,B. 2 000個(gè)/ml)

    A

    B

加熱溫度 /℃

死亡時(shí)間 /min

加熱溫度 /℃

死亡時(shí)間 /min

   100

   105

   110

   115

   120

   125

   130

   135

   140

   1 320

   690

   225

   84

   23

   8

   3.5

   1.25

   1.0

   100

   105

   110

   115

   120

   125

   130

   135

   140

   1 080

   540

   175

   60

   17

   6

   2.5

   1.0

   0.66

 3、加熱環(huán)境

    加熱時(shí)環(huán)境的水分含量是影響微生物死亡的最大因素。一般,環(huán)境的水分含量越低,細(xì)胞的耐熱性越強(qiáng)。加熱時(shí)環(huán)境溶液的氫離子濃度是影響微生物死亡的重要因素。營養(yǎng)細(xì)胞和芽孢在中性或近干中性的環(huán)境溶液中顯示最強(qiáng)的耐熱性。環(huán)境溶液由中性向酸性變化或向堿性變化均降低細(xì)胞的耐熱性,其中酸性方向的降低更為顯著。因此pH低的食品容易殺菌,即耐熱性低,pH高的食品則相對(duì)困難。如表144所示,橘子之類的強(qiáng)酸性原料,輕微殺菌就可以了,而卷心菜之類的中性原料要高溫長時(shí)間。

144  pH不同的各種罐頭所需的殺菌溫度和時(shí)間

罐頭種類

PH

殺菌溫度/

殺菌時(shí)間/min

橘子

2.70

82

3

蘋果

3.53

102

10

3.60

102

12

葡萄

8.80

102

12

4.00

100

20

4.20

100

17

番茄

5.05

100

20

胡蘿卜

6.07

115

30

馬鈴薯

6.20

115

60

玉米

6.90

120

57

豆類

6.97

115

38

卷心菜

6.97

115

45

菜豆

6.98

115

25

 

除了以上各種因素外,存在于環(huán)境溶液中的各種低分子物質(zhì)和高分子物質(zhì)也影響微生物細(xì)胞的耐熱性。例如,大部分食品中的氧化鈉,在0.5%~3.0%的低濃度時(shí),對(duì)某些細(xì)菌芽孢有阻止加熱致死的效果,但高濃度則與此相反,能促進(jìn)加熱死亡。糖類對(duì)某種微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和芽孢與低濃度氯化鈉的情況一樣,有保護(hù)的作用。但能起最大保護(hù)作用的濃度依微生物的種類不同而異。一般來說,生長在糖濃度高的環(huán)境下的高滲透壓的微生物,高糖濃度有最大的保護(hù)作用。然而,氯化鈉和糖類等的低分子溶質(zhì)對(duì)微生物的保護(hù)效果并不普遍。有些微生物不受這些物質(zhì)的保護(hù)。與此相反,蛋白質(zhì)和淀粉等高分子物質(zhì)的保護(hù)效果是相當(dāng)普遍的,大部分微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和芽孢的耐熱性隨這些物質(zhì)濃度增加而增強(qiáng)。

    另外,具有殺菌作用和抑菌作用的大多數(shù)化合物與加熱并用,則可以提高加熱殺菌的效果。

三、超高溫殺菌

    一般在高溫(120130)下短時(shí)間加熱比低溫(115℃以下)長時(shí)間加熱可保留更好的風(fēng)味、色澤、組織和狀態(tài),而且對(duì)細(xì)菌芽孢的死亡也更有效果。根據(jù)食品的種類已創(chuàng)造出各種方法,隨著技術(shù)和裝置的進(jìn)步,在更高溫度下,從數(shù)分鐘以至數(shù)秒鐘加熱時(shí)間的“高溫短時(shí)殺菌法”(筒稱HTST)正在研究和試用中。目前已應(yīng)用的瞬間高溫方法有HCF法、馬奇法和史密斯博羅法。

    馬奇法是美國普遍應(yīng)用的方法,為HCF改良法。適用于用泵輸送的液體、半流動(dòng)體的食品殺菌。即是在加壓狀態(tài)下加熱殺菌、急速冷卻,在過熱蒸汽或無菌惰性氣體中連續(xù)裝罐、卷邊密封。   

    史密斯—博羅法是全部在鐵制密封室內(nèi)進(jìn)行。用新鮮蒸汽急速地在150170℃的超高溫瞬間殺菌后,急劇冷卻至121125℃,在121124℃下裝入已殺過菌的罐里,卷邊密封后急劇冷卻。這些均稱為無菌裝罐法。    .

對(duì)于全是液體而易腐敗的牛乳的大規(guī)模連續(xù)殺菌,可以采用7075℃、1516s(HTST)處理。另一種較為先進(jìn)的方法是,預(yù)先在26min內(nèi),將牛乳預(yù)熱到8088℃,然后用加熱到130150℃的數(shù)個(gè)熱交換器,加熱0.52s。這種超高溫瞬間殺菌法已在許多國家應(yīng)用。

 
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