嗜熱脂肪芽孢桿菌

1、專題07 食品的商業(yè)殺菌與商業(yè)無菌,主講教師：鐘瑞敏,食品工藝學(xué),2,1、熱力殺菌與非熱殺菌一般機(jī)理2、食品酸度、水分活度與殺菌工藝的關(guān)系,學(xué)習(xí)重點(diǎn),學(xué)習(xí)內(nèi)容,第一節(jié) 食品的殺菌與除菌方法 第二節(jié) 熱力殺菌微生物控制理論 第三節(jié) 食品的商業(yè)無菌,3,第一節(jié) 食品的殺菌與除菌,一、基本概念與分類,1、食品的殺菌—采用物理或化學(xué)手段處理食品，在盡量避免降低食品品質(zhì)和安全質(zhì)量的前提下，使食品中污染的微生物完全滅絕

2、或部分滅絕的方法。,請(qǐng)列舉一些生活中烹飪或食品制作中涉及殺菌操作的事例？,4,物理殺菌,熱力殺菌（通過升高溫度使微生物致死的方法，是目前最為普遍使用的常規(guī)方法，理論成熟、技術(shù)形式多樣）,非熱力殺菌（主要采用電磁波、高靜壓、電場(chǎng)等方法使食品中微生物致死的技術(shù)，目前大多還是處于研發(fā)階段的新技術(shù)）,化學(xué)殺菌,通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)達(dá)到殺滅微生物的方法。比較安全的是臭氧殺菌、二氧化氯殺菌等方法。主要用于水飲料的滅菌處理和工具消毒。屬于非熱力殺菌范籌。

3、,,,,食品除菌（采用膜分離手段將食品中微生物移除的技術(shù)，已應(yīng)用于液態(tài)食品如生啤、果汁飲料等除菌）,2、食品的殺菌方法分類,5,熱殺菌技術(shù)--將食品加熱至可使蛋白質(zhì)變性的溫度(≥60℃)，從而促使食品中的微生物體內(nèi)酶系蛋白變性導(dǎo)致微生物死亡的方法。 熱介質(zhì)常用熱水、高溫高壓水蒸汽、高溫油、熱空氣等。,現(xiàn)代食品的熱殺菌工藝由法國人Appert發(fā)明,已有200多年歷史，經(jīng)過各國長期的生產(chǎn)實(shí)踐,擁有成熟的基礎(chǔ)理論和裝備。熱殺菌工藝是現(xiàn)

4、代食品工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。 雖然殺菌技術(shù)種類繁多，但熱殺菌工藝在食品生產(chǎn)中最常用、應(yīng)用范圍最廣。目前90%以上的食品采用熱殺菌。,二、食品的熱力殺菌方法,6,（一）食品工業(yè)應(yīng)用的熱殺菌方法分類與原理,1、從傳熱介質(zhì)分類,干熱殺菌,濕熱殺菌,干熱殺菌介質(zhì)一般為熱空氣（主要為氧化、蛋白變性和濃縮作用破壞微生物原生質(zhì)致死）（如醫(yī)用干熱滅菌器，160~170 ℃ 30-60min）,濕熱殺菌介質(zhì)為水分子，或油脂等（主要為蛋白質(zhì)變性

5、致死）,,2、從熱源分類,7,（二）食品熱力殺菌技術(shù),2、食品熱力殺菌方式,1、食品熱力殺菌技術(shù),8,三、食品的非熱力殺菌方法簡介（非熱效應(yīng)）,利用穿透力很強(qiáng)的α、β、γ射線或電子束輻照食品， 引起微生物的D N A 損傷， 導(dǎo)致微生物死亡。具有低能耗、無污染、無殘留、冷加工等優(yōu)點(diǎn)。 常用60Co-γ射線。當(dāng)吸收劑量達(dá)到6~35 kGy時(shí)食品中的病原菌、腐敗菌具有顯著殺滅作用。已廣泛用于肉類、水產(chǎn)、果蔬、香辛料的保鮮或殺菌

6、處理。目前全國已建成和投產(chǎn)的30 萬居里以上的 60Co輻照中心有58 座。,1、紫外線殺菌（Ultraviolet Sterilization ）,當(dāng)微生物被紫外線照射時(shí)，其細(xì)胞的部分氨基酸和核酸吸收紫外線，產(chǎn)生光化學(xué)作用，引起細(xì)胞內(nèi)成分特別是核酸、原漿蛋白、酯的化學(xué)變化，使細(xì)胞質(zhì)變性而導(dǎo)致微生物死亡。 1）當(dāng)細(xì)菌、病毒吸收超過3600~65000μW/c㎡劑量時(shí)，對(duì)細(xì)菌、病毒的脫氧核醣核酸（DNA）及核醣核酸（RNA）

7、具有強(qiáng)大破壞力。 2）僅適用于透明液體食品的巴氏殺菌；車間空氣和容器表面消毒（兼有形成臭氧的殺菌作用）。,2、輻照殺菌（Irradiation Sterilization ）,電離吸收單位1戈瑞=1J/kg,放射物質(zhì)核素的衰變活度單位(1居里= 3.7×1010次/秒原子核衰變),9,采用100~1000MPa 的超高壓對(duì)食品進(jìn)行的殺菌處理。超高壓可影響物質(zhì)的非共價(jià)鍵（氫鍵、疏水鍵），引起蛋白質(zhì)變性、脂肪結(jié)晶、淀粉

8、糊化等而導(dǎo)致微生物死亡。,3、超高壓或高靜壓殺菌（Ultrahigh Pressure Sterilization ）,例如：在22~25℃下，100~450MPa可殺滅非芽孢菌（如200MPa下荔枝汁可達(dá)到商業(yè)無菌的要求）； 但含有芽孢的低酸性食品卻不易達(dá)到商業(yè)無菌的要求（ 通常需在800~1000MPa下輔助熱力殺菌方可）。,10,,4、高壓脈沖電場(chǎng)殺菌（Pulsed Electric Field Steriliza

9、tion ）,將食品置于兩個(gè)電極間產(chǎn)生的瞬間高壓脈沖電場(chǎng)中，由于高壓脈沖電場(chǎng)可增大微生物膜電位差，使膜厚減小，當(dāng)膜電位差達(dá)到臨界值時(shí)，細(xì)胞膜穿孔，改變其通透性，從而導(dǎo)致微生物死亡。,15～100 kV/cm脈沖電場(chǎng)技術(shù)可在低于40℃的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)液體物料的滅菌。,國內(nèi)外研究人員使用高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)培養(yǎng)液中的酵母、各類革蘭氏陰性菌、陽性菌, 細(xì)菌孢子在蘋果汁、香蕉汁、菠蘿汁、牛奶、蛋清液等進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明: 抑菌效果可以降低4~

10、6 個(gè)log, 其處理時(shí)間一般在幾個(gè)微秒到幾個(gè)毫秒, 最長不超過1 s, 處理后保鮮期提高到4~ 6周，并保持食品原來的色、香、味及營養(yǎng)成。,11,當(dāng)磁力強(qiáng)度足夠時(shí) ，將食品放在N極與S極之間，經(jīng)過連續(xù)擺動(dòng)，因磁力線切割導(dǎo)致食品內(nèi)部形成變化的感應(yīng)電流，1）影響微生物內(nèi)電子和離子不能正常傳遞；2）影響酶分子構(gòu)相的扭曲和變形；3）食品分子形成電離效應(yīng)，影響微生物代謝；4）可能形成自由基。 目前在果汁、牛奶、調(diào)味品等流質(zhì)食品中

11、殺菌效果研究較多。,5、振動(dòng)或脈沖磁場(chǎng)殺菌（ Vibrating/Oscillating Magnetic Field Sterilization）,西瓜汁：最佳參數(shù)組合為磁場(chǎng)強(qiáng)度7. 59T（特斯拉。永磁鐵附近的磁感強(qiáng)度大約是0.4～0.7特 ） , 脈沖數(shù)15, 西瓜汁溫度20 ℃ , 菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)可達(dá)到果汁的商業(yè)無菌要求。,牛奶：溫度50℃，磁場(chǎng)強(qiáng)度6.33T，脈沖數(shù)15。牛奶的菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)已達(dá)到商業(yè)

12、無菌要求。,12,6、臭氧殺菌技術(shù)（Ozone Sterilization ） 臭氧在水中的氧化還原電位僅次于氟，殺菌能力遠(yuǎn)高于氯和二氧化氯。通過與微生物細(xì)胞膜上的脂質(zhì)雙鍵反應(yīng)，作用于蛋白和脂多糖，形成溶菌作用而導(dǎo)致微生物死亡。 應(yīng)用： 1）水飲料：在水中臭氧濃度0.3-2mg/L時(shí)，0.5-1min內(nèi)就可以致死細(xì)菌。 2）食品采用氣體置換包裝，真空包裝、封入

13、脫氧包裝和封入粉末酒精包裝時(shí)，填充臭氧以殺滅酵母菌，就可解決這些包裝食品變質(zhì)問題。 3）對(duì)食品生產(chǎn)過程中盛裝容器、管路、設(shè)備、車間環(huán)境消毒也取得令人滿意效果。常用臭氧濃度3-10mg/L。 4）空氣殺菌的臭氧標(biāo)準(zhǔn)濃度是0.2mg/m3。,13,7、膜過濾除菌技術(shù)(冷過濾除菌)（Membrane filtration Sterilization） 現(xiàn)代膜過濾技術(shù)可實(shí)現(xiàn)0.0001μm 的截留孔

14、徑。食品物料中微生物粒徑一般在0.5~2 μm 。一般截留孔徑小于0.05 μm 時(shí)可達(dá)到除菌要求。 應(yīng)用： 1）常用微孔陶瓷、金屬膜、中空纖維、反滲透膜、紙板等材料。微孔過濾、超濾和反滲透膜過濾已成功應(yīng)用于液態(tài)食品的冷過濾除菌生產(chǎn)。 2）在果酒、低度白酒、純生啤酒、果汁生產(chǎn)已廣泛應(yīng)用。,14,第二節(jié) 熱力殺菌微生物控制理論,15,120-130℃4h不易殺滅。瘋牛病毒,,16,你了解

15、pH為多少的液體可感知酸味嗎？,一、食品pH值、水份活度Aw與食品中殘存微生物的關(guān)系,17,,,,,,,18,1. 平衡pH4.6是罐藏食品安全控制的關(guān)鍵界點(diǎn),美國聯(lián)邦法規(guī)（Code of Federal Regulations(CFR)）根據(jù)大量科學(xué)證據(jù)，在 CFR Title 21 Parts 113中確定食品中危害性最強(qiáng)的肉毒梭狀芽孢桿菌（Clostridium botulinum ）及其芽孢作為必須殺滅的對(duì)象。--致命劑量:0

16、.1μg,一、食品pH值、水份活度Aw與食品中殘存微生物的關(guān)系,Clostridium botulinum,1970s美國暴發(fā)過幾次比較嚴(yán)重的低酸性食品、肉類制品肉毒梭狀芽孢桿菌毒素中毒事件。目前美國每年至少發(fā)生110個(gè)該食物中毒的病例。家庭制作的蔬菜罐頭、玉米漿、煙熏肉或魚、蜂蜜等食品易發(fā)生肉毒梭狀芽孢桿菌食物中毒，尤其是嬰兒為易發(fā)人群。,19,平衡pH＜4.6的食品適宜非芽孢菌（即普通腐敗菌，如酵母、霉菌、非芽孢細(xì)菌）生長，但易于在

17、常溫（60~100℃）條件下短時(shí)間內(nèi)可殺滅；,平衡pH＞4.6的食品，可殘留的危害性致病菌除了肉毒梭狀芽孢桿菌芽孢，還有嗜溫菌和嗜熱菌等生孢菌芽孢，必須采用高溫（115~121℃）條件才能殺滅。,科學(xué)證據(jù)表明：平衡pH＜4.6的食品中即使殘留存在肉毒梭狀芽孢桿菌的芽孢，它們將處于被抑制狀態(tài)，不能萌發(fā)生長，不會(huì)危害人體健康。,確定平衡pH＞4.6作為食品必須采用高溫殺菌的界點(diǎn)，是基于C. botulinum芽孢可在平衡pH＞4.6的食品

18、中萌發(fā)并生長，而C. botulinum芽孢必須121℃高溫才能殺滅。,20,2. 食品水份活度Aw 0.85是食品安全控制的另一重要界點(diǎn),什么是水分活度？微生物一般適宜在什么環(huán)境中生長繁殖？,21,當(dāng)食品中水份活度Aw＞0.85，同時(shí)平衡pH＞4.6時(shí)，更需考慮高溫殺菌，否則食品腐敗和安全風(fēng)險(xiǎn)極大。,高Aw 是大多數(shù)致病菌的適宜生長環(huán)境。確定Aw ＞ 0.85 作為罐藏食品安全控制點(diǎn)，是基于金黃色葡萄球菌（ S. aureus ）代謝

19、毒素產(chǎn)生的最小Aw為 0.85 。,最適生長溫度37 ℃ ，最適生長pH7.4，干燥環(huán)境下可存活數(shù)周。代謝毒素包括：溶血毒素、殺死白細(xì)胞素、腸毒素（可耐受100 ℃煮沸30分鐘而不被破壞）等。,22,1.低酸性食品(平衡pH≥4.6、Aw＞0.85),2）嗜溫生孢厭氧菌（適宜生長溫度35~50℃）：常見于蔬菜、肉類和水產(chǎn) 罐頭。 生孢梭狀桿菌:缺氧腐敗; D121.1℃=1.5min;

20、肉毒桿菌及芽孢（A和B型）: 缺氧腐敗/產(chǎn)神經(jīng)毒素; D121.1℃=0.2min,二、食品酸度分類與殺菌方法的選擇,這類食品的主要?dú)鐚?duì)象菌包括：,1）嗜熱生孢菌（適宜生長溫度40~55℃）：常見于蔬菜、豬肉類罐頭。 嗜熱脂肪芽孢桿菌：平蓋酸敗；D 121.1℃=4~5min; 嗜熱解糖梭狀芽孢桿菌：高溫缺氧發(fā)酵; D 121.1℃=3~4min; 致黑梭狀芽孢桿菌(Clostridi

21、um nigrificans) ：致黑硫臭腐敗; D 121.1℃=2~3min;,殺菌強(qiáng)度必須高于致病菌芽孢和耐熱腐敗菌的耐熱強(qiáng)度，需采用高溫殺菌（115~121.1℃）工藝。,23,2.中酸性食品(3.7＜ pH＜4.6 、Aw＞0.85 ）,,,b.酸化食品(

22、加酸、發(fā)酵，平衡pH≤4.6) 。當(dāng)酸化不當(dāng)或食品并不是所有成分pH＜4.6 時(shí)，可能存在：耐酸嗜熱菌（主要對(duì)象菌如凝結(jié)芽孢桿菌。 需采用高溫（ ＞ 100℃）殺菌工藝。）,a.天然酸性食品:常見腐敗菌為耐酸非芽孢菌（酵母、霉菌、乳酸菌等）多數(shù)在65~100 ℃常溫可殺滅。 常采用65~100℃殺菌工藝。,殺菌強(qiáng)度視情況而定。,24,常見腐敗菌為耐酸性非芽孢菌（酵母菌、霉菌、乳酸菌等，適宜生長溫度30℃左右， D65~90℃＜2min）

23、。 最常用巴氏殺菌溫度為：65~85 ℃ 。,3.高酸性食品(2.5＜ pH＜3.7 、Aw＞0.85 ）,殺菌強(qiáng)度只須高于耐酸性非芽孢菌的耐熱強(qiáng)度，只需采用巴氏殺菌（65~100℃）工藝。,25,小結(jié),本課重點(diǎn)學(xué)習(xí)了熱殺菌的基本概念、各種熱殺菌和非熱殺菌技術(shù)原理以及熱力殺菌微生物控制理論。,食品的殺菌可采用物理或化學(xué)方法。目前90%以上的食品采用熱殺菌，是基于其極高的生產(chǎn)效率和對(duì)食品安全的保證。但許多非熱殺菌新技術(shù)也展