嗜热脂肪芽孢杆菌

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,#,专题,07,食品的商业杀菌与商业无菌,主讲教师：钟瑞敏,食品工艺学,2,1,、热力杀菌与非热杀菌一般机理,2,、食品酸度、水分活度与杀菌工艺的关系,学习重点,学习内容,第一节 食品的杀菌与除菌方法,第二节 热力杀菌微生物控制理论,第三节 食品的商业无菌,3,第一节 食品的杀菌与除菌,一、基本概念与分类,1,、食品的杀菌,采用物理或化学手段处理食品，在尽量避免降低食品品质和安全质量的前提下，使食品中污染的微生物完全灭绝或部分灭绝的方法。,请列举一些生活中烹饪或食品制作中涉及杀菌操作的事例？,4,物理杀菌,热力杀菌,（通过升高温度使微生物致死的方法，是目前最为普遍使用的常规方法，理论成熟、技术形式多样）,非热力杀菌,（主要采用电磁波、高静压、电场等方法使食品中微生物致死的技术，目前大多还是处于研发阶段的新技术）,化学杀菌,通过发生化学反应达到杀灭微生物的方法。比较安全的是臭氧杀菌、二氧化氯杀菌等方法。主要用于水饮料的灭菌处理和工具消毒。属于,非热力杀菌范筹,。,食品除菌,（采用膜分离手段将食品中微生物移除的技术，已应用于液态食品如生啤、果汁饮料等除菌）,2,、食品的杀菌方法分类,5,热杀菌技术,-,将食品加热至可使蛋白质变性的温度,(60),，从而促使食品中的微生物体,内酶系蛋白变性,导致微生物死亡的方法。,热介质常用,热水、高温高压水蒸汽、高温油、热空气,等。,现代食品的热杀菌工艺由法国人,Appert,发明,已有,200,多年历史，经过各国长期的生产实践,拥有成熟的基础理论和装备。,热杀菌工艺是现代食品工业发展的基础。,虽然杀菌技术种类繁多，但热杀菌工艺在食品生产中最常用、应用范围最广。,目前,90%,以上的食品采用热杀菌。,二、食品的热力杀菌方法,6,（一）食品工业应用的热杀菌方法分类与原理,1,、从传热介质分类,干热杀菌,湿热杀菌,干热杀菌介质一般为热空气（主要为,氧化、蛋白变性和浓缩作用破坏微生物原生质致死,）（如医用干热灭菌器，,160170 30-60min,）,湿热杀菌介质为水分子，或油脂等（主要为,蛋白质变性致死,）,2,、从热源分类,电能,火焰,微波,主要通过电能使发热器件发射,红外或远红外（升温致死）,火焰主要通过加热空气产生的,热空气粒子流,传热,（升温致死）,微波主要通过食品吸收,300-300,000MHz,高频电磁波并在,电场振,荡中引起介电分子运动,产生热能（,升温致死和电场致死,）,7,（二）食品热力杀菌技术,2,、食品热力杀菌方式,金属罐头,袋装食品,瓶装食品,利乐砖奶、饮料,康美盒果汁果冻,耐热聚酯瓶饮料,杀菌锅杀菌,水浴锅杀菌,喷淋隧道杀菌,（火焰杀菌）,管式杀菌,板式杀菌,预装食品的杀菌,无菌包装食品的杀菌,1,、食品热力杀菌技术,高压高温杀菌,(,水蒸汽杀菌,),常压高温杀菌,(,火焰或油浴杀菌,),常压常温杀菌,高压常温杀菌,HTST,杀菌,(,7090,560S,),UHT(,138,28S,，效果属于,常温杀菌范畴,),高温杀菌,(Apperization),（阿氏杀菌,100,）,常温杀菌,(Pasteurization),（巴氏杀菌,60100,）,8,三、食品的非热力杀菌方法简介（非热效应）,利用穿透力很强的,、,、,射线或电子束辐照食品，,引起微生物的,D N A,损伤,，导致微生物死亡。,具有低能耗、无污染、无残留、冷加工等优点。,常用,60,Co-,射线。当吸收剂量达到,635 kGy,时食品中的病原菌、腐败菌具有显著杀灭作用。已广泛用于肉类、水产、果蔬、香辛料的保鲜或杀菌处理。目前全国已建成和投产的,30,万居里以上的,60,Co,辐照中心有,58,座。,1,、紫外线杀菌（,Ultraviolet Sterilization,）,当微生物被紫外线照射时，其细胞的部分氨基酸和核酸吸收紫外线，产生,光化学作用，,引起细胞内成分特别是,核酸、原浆蛋白、酯的化学变化,，使细胞质变性而导致微生物死亡。,1,）当细菌、病毒吸收超过,360065000,W/c,剂量,时，对细菌、病毒的脱氧核醣核酸（,DNA,）及核醣核酸（,RNA,）具有强大破坏力。,2,）仅适用于透明液体食品的巴氏杀菌；车间空气和容器表面消毒（兼有形成臭氧的杀菌作用）。,2,、辐照杀菌（,Irradiation Sterilization,）,电离吸收单位,1,戈瑞,=1J/kg,放射物质核素的衰变活度单位,(1,居里,=,3.710,10,次,/,秒原子核衰变,),9,采用,1001000MPa,的超高压对食品进行的杀菌处理。超高压可,影响物质的非共价键（氢键、疏水键），,引起蛋白质变性、脂肪结晶、淀粉糊化等而导致微生物死亡。,3,、超高压或高静压杀菌（,Ultrahigh Pressure Sterilization,）,例如：在,2225,下，,100450MPa,可杀灭非芽孢菌（如,200MPa,下荔枝汁可达到商业无菌的要求）；,但含有芽孢的低酸性食品却不易达到商业无菌的要求（通常需在,8001000MPa,下辅助热力杀菌方可）,。,10,4,、高压脉冲电场杀菌（,Pulsed Electric Field Sterilization,）,将食品置于两个电极间产生的瞬间高压脉冲电场中，由于高压脉冲电场,可增大微生物膜电位差，使膜厚减小，当膜电位差达到临界值时，细胞膜穿孔，改变其通透性,，从而导致微生物死亡。,15,100 kV/cm,脉冲电场技术可在低于,40,的条件下实现对液体物料的灭菌。,国内外研究人员使用高压脉冲电场对培养液中的,酵母、各类革兰氏阴性菌、阳性菌,细菌孢子,在,苹果汁、香蕉汁、菠萝汁、牛奶、蛋清液,等进行了大量实验研究结果表明,:,抑菌效果可以降低,4 6,个,log,其,处理时间,一般在几个微秒到几个毫秒,最长不超过,1 s,处理后,保鲜期提高到,4 6,周,，并保持食品原来的色、香、味及营养成。,11,当磁力强度足够时，将食品放在,N,极与,S,极之间，经过连续摆动，因,磁力线切割导致食品内部形成变化的感应电流,，,1,）影响,微生物内电子和离子不能正常传递,；,2,）影响,酶分子构相的扭曲和变形,；,3,）食品分子形成,电离效应，影响微生物代谢,；,4,）可能,形成自由基,。,目前在果汁、牛奶、调味品等流质食品中杀菌效果研究较多。,5,、振动或脉冲磁场杀菌,（,Vibrating/,Oscillating,Magnetic Field Sterilization,）,西瓜汁,：最佳参数组合为,磁场强度,7.59T,（特斯拉。,永磁铁附近的磁感强度大约是,0.4,0.7,特,）,脉冲数,15,西瓜汁温度,20 ,菌落总数和大肠菌群数可达到果汁的,商业无菌要求,。,牛奶,：温度,50,，,磁场强度,6.33T,，脉冲数,15,。牛奶的菌落总数和大肠菌群数已,达到商业无菌要求,。,12,6,、臭氧杀菌技术,（,Ozone Sterilization,）,臭氧在水中的氧化还原电位仅次于氟，杀菌能力远高于氯和二氧化氯。通过,与微生物细胞膜上的脂质双键反应，作用于蛋白和脂多糖，形成溶菌作用,而导致微生物死亡。,应用：,1,）,水饮料,：在水中臭氧浓度,0.3-2mg/L,时，,0.5-1min,内就可以致死细菌。,2,）食品采用气体置换包装，真空包装、封入脱氧包装和封入粉末酒精包装时，,填充臭氧以杀灭酵母菌,，就可解决这些包装食品变质问题。,3,）对食品生产过程中盛装容器、管路、设备、车间环境消毒也取得令人满意效果。常用臭氧浓度,3-10mg/L,。,4,）,空气杀菌的臭氧标准浓度是,0.2mg/m,3,。,13,7,、膜过滤除菌技术,(,冷过滤除菌,),（,Membrane filtration Sterilization,）,现代膜过滤技术可实现,0.0001,m,的截留孔径。食品物料中微生物粒径一般在,0.52,m,。,一般截留孔径小于,0.05,m,时可达到除菌要求,。,应用：,1,）常用,微孔陶瓷、金属膜、中空纤维、反渗透膜、纸板,等材料。,微孔过滤、超滤和反渗透膜过滤,已成功应用于液态食品的冷过滤除菌生产。,2,）在,果酒、低度白酒、纯生啤酒、果汁,生产已广泛应用。,14,第二节,热力杀菌微生物控制理论,15,无包膜病毒,（如乙肝病毒）,革兰氏阴性菌（,如,大肠杆菌）,真菌及孢子,原虫,孢囊,朊病毒,细菌芽孢,分枝杆菌（,如,结核分枝杆菌）,原虫营养体,革兰氏阳性菌（,如乳酸菌,）,脂包膜病毒,（如流感病毒）,120-130,4h,不易杀灭。疯牛病毒,16,你了解,pH,为多少的液体可感知酸味吗？,一、食品,pH,值、水份活度,Aw,与食品中残存微生物的关系,17,18,1.,平衡,pH4.6,是罐藏食品安全控制的关键界点,美国联邦法规（,Code of Federal Regulations(CFR),）根据大量科学证据，在,CFR Title 21 Parts 113,中确定,食品中危害性最强的肉毒梭状芽孢杆菌,（,Clostridium botulinum,）,及其芽孢,作为必须杀灭的对象。,-,致命剂量,:0.1,g,一、食品,pH,值、水份活度,Aw,与食品中残存微生物的关系,Clostridium botulinum,1970s,美国暴发过几次比较严重的低酸性食品、肉类制品,肉毒梭状芽孢杆菌毒素中毒事件,。目前美国每年至少发生,110,个该食物中毒的病例。,家庭制作的蔬菜罐头、玉米浆、烟熏肉或鱼、蜂蜜等食品易发生肉毒梭状芽孢杆菌食物中毒，尤其是婴儿为易发人群,。,19,平衡,pH,4.6,的食品,适宜非芽孢菌（即普通腐败菌，如酵母、霉菌、非芽孢细菌）生长，,但易于在,常温（,60100,）,条件下短时间内可杀灭；,平衡,pH,4.6,的食品,，,可残留的危害性致病菌,除了肉毒梭状芽孢杆菌芽孢，还有嗜温菌和嗜热菌等生孢菌芽孢,，,必须采用,高温（,115121,）,条件才能杀灭。,科学证据表明：平衡,pH,4.6,的食品,中即使残留存在,肉毒梭状芽孢杆菌的芽孢,，,它们将处于被抑制状态，不能萌发生长，不会危害人体健康,。,确定平衡,pH,4.6,作为食品必须采用高温杀菌的界点，是基于,C.botulinum,芽孢,可在平衡,pH,4.6,的食品中萌发并生长，而,C.botulinum,芽孢,必须,121,高温才能杀灭。,20,2.,食品水份活度,Aw,0.85,是食品安全控制的另一重要界点,什么是水分活度？微生物一般适宜在什么环境中生长繁殖？,21,当食品中水份活度,Aw,0.85,，同时平衡,pH,4.6,时,，更需考虑高温杀菌，否则食品腐败和安全风险极大。,高,Aw,是大多数致病菌的适宜生长环境。确定,Aw,0.85,作为罐藏食品安全控制点，是基于,金黄色葡萄球菌（,S.aureus,）代谢毒素产生的最小,Aw,为,0.85,。,最适生长温度,37,，最适生长,pH7.4,，干燥环境下可存活数周。,代谢毒素包括：溶血毒素、杀死白细胞素、肠毒素（可耐受,100,煮沸,30,分钟而不被破坏）等。,22,1.,低酸性食品,(,平衡,pH4.6,、,Aw,0.85),2,）嗜温生孢厌氧菌,（适宜生长温度,3550,）：常见于蔬菜、肉类和水产,罐头。,生孢梭状杆菌,:,缺氧腐败,;D,121.1,=1.5min;,肉毒杆菌及芽孢（,A,和,B,型）,:,缺氧腐败,/,产神经毒素,;D,121.1,=0.2min,二、食品酸度分类与杀菌方法的选择,这类食品的主要杀灭对象菌包括：,1,）嗜热生孢菌,（适宜生长温度,4055,）：常见于蔬菜、猪肉类罐头。,嗜热脂肪芽孢杆菌,：平盖酸败；,D,121.1,=45min;,嗜热解糖梭状芽孢杆菌,：高温缺氧发酵,;D,121.1,=34min;,致黑梭状芽孢杆菌,(,Clostridium nigrificans,),：致黑硫臭腐败,;,D,121.