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食品保藏中罐藏方面的知识点梳理,比较系统,重点也做了突出。包含特点、工艺、常见的生物腐败、分类、微生物、酶促反应、热处理的影响等内容。
编辑于2021-10-08 21:08:58罐藏
特点
商业无菌,灭菌率达到99.9999%
可以在常温下长期保存
真空密闭,缺氧环境抑制了腐败微生物的额生长繁殖
工艺(2种)
热处理(UHT+无菌灌装)
UHT处理后达到商业无菌(不含致病微生物,灭菌率99.9999%)
无菌环境
无菌包装材料
二次灭菌
装罐前灭一次菌
装罐后再灭一次
对食品风味的影响大于热处理
常见的生物腐败
种类
胀罐/胖听
由于罐头内微生物活动或者化学作用产生气体,形成正压,使一端或者两端外凸的现象
原因
化学性
酸性内容物与罐内壁金属(马口铁)发生化学反应
物理性
内容物装填过多、排气不足、装罐温度过低
微生物
管内微生物活动产生气体
低酸性
专性厌氧嗜热芽孢杆菌(嗜热芽孢菌)
厌氧嗜温芽孢菌
酸性
专性厌氧嗜温芽孢杆菌:巴氏固氮芽孢杆菌,梨菠萝番茄罐头
高酸性
小球菌,非芽孢菌:乳杆菌、明串珠菌
所以一般要留3-5mm顶隙,多了少了都不行
平盖酸败
外观正常,内容物变质,呈轻微或严重酸味(考概念),pH值可下降到0.1-0.3
导致平盖酸败的微生物称为平酸菌,平酸菌常因受到酸的抑制而自然消失
低酸性食品:嗜热脂肪芽孢杆菌(低酸→嗜热)
酸性食品:凝结芽孢杆菌(番茄制品中重要的腐败菌)
黑变或硫臭腐败
在细菌活动下,含硫蛋白质分解并产生H2S,与罐内壁铁发生反应生成黑色硫化物
原因:致黑梭状芽孢杆菌的作用,杀菌严重不足时才出现
发霉
一般不常见,因为没氧,有氧才长细菌
只有在容器漏裂或罐内真空度过低是才有可能在低水分及高浓度糖分的食品表面生长
产毒素
如:肉毒梭状芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌等
肉毒梭状耐热性较强,其余的多数产毒素的腐败菌均不耐热
肉毒梭状芽孢杆菌适合中性无氧的生长条件
为了避免中毒,多以肉毒杆菌作为杀菌对象考虑
原因
杀菌不足
产气并引起罐头膨胀的细菌
产酸不产气的平酸菌
产生硫化氢的细菌
密封不严
真空度不足容易引发密封不严
密封不严引起胀罐,主要是非芽孢菌
罐头密封不严,冷水进入罐头,还会导致酵母和霉菌的侵入
分类
pH值:4.6决定杀菌条件
pH<4.6时肉毒杆菌的生长受到抑制
内容物状态:固体+液汁或者酱/糜类,内容物的状态直接决定装罐方法
原料来源:决定产品的感官及营养特点
包装容器:贮运的难易程度、产品保质期、稳定性等
微生物
考:嗜冷菌能产生耐热的蛋白酶和脂肪酶
微生物生长温度三基点
最低生长温度
最适生长温度
最高生长温度
三基点内,微生物都能生长,但速率不一样
考虑的问题
微生物本身
微生物种类
初始菌数(原始活菌数),初始菌数多耐热性强
原始菌数越多,全部死亡所需时间越长
微生物的生理状态(营养体的耐热性、培养条件的影响)
细菌更耐热
微生物在稳定期耐热性更强
如果一直高温培养,微生物耐热性会增强
pH越低,耐热性越低
污染的种类
各种微生物耐热性各有不同
芽孢菌>非芽孢菌、霉菌、酵母菌
芽孢菌的芽孢>芽孢菌的营养细胞
厌氧菌芽孢>需氧菌芽孢
嗜热菌芽孢耐热性最强
生理状态与所处环境
稳定生长期的营养细胞>对数生长期的营养细胞
成熟的芽孢>未成熟的芽孢
较高温度下培养的微生物耐热性较强
含有磷酸或镁的培养基生长出的芽孢具有较强耐热性
含有碳水化合物和氨基酸的环境培养芽孢耐热性很强
菌龄与贮藏期有一定影响
菌种与菌株
菌种不同耐热性不同
同一菌种,菌株不同耐热性不同
正处于生长繁殖期的菌体细胞的耐热性比芽孢弱
嗜热菌芽孢耐热性>厌氧菌芽孢>需氧菌芽孢
同一芽孢的耐热性因热处理前菌龄、培育条件、贮存环境的不同而异
芽孢耐热
杀菌不足的情况下的腐败菌大多数为耐热性很强的芽孢菌,耐热性细菌能在低酸或中酸食品生长繁殖
耐热原因
酶与蛋白质结合
芽孢中水分的形式
灰分含量少
灰分:物质中的固体无机物的含量
脂肪含量高
食品本身(微生物所处的介质组成及特点)
水分活度
Aw低时微生物更耐热,烘箱干热灭菌比培养基灭菌需要的条件高
pH值
pH高时微生物更耐热
脂肪
脂肪含量高时更耐热
盐类
低浓度食盐对微生物有保护作用
高浓度食盐(>4%对微生物抵抗力有削弱作用)
糖类
一定浓度范围内,糖浓度↑,越难杀死食品中微生物(一般是小分子糖,大分子没这效果)
蛋白质等
外界环境条件
耐热性
定义:微生物在遭受一定时间的高温处理时所表现出的耐受力
嗜冷微生物对热最敏感,产芽孢菌比非芽孢菌耐热
微生物芽孢比营养细胞耐热性更强
杀灭芽孢是罐头食品杀菌的主要目标
指标(必考)
D值
在一定处理环境中和一定的热力致死温度条件下,每杀死某细菌数群众原有90%残存活菌数所需要的时间(4个要点)
直线横过一个对数循环所需要的时间(分钟),也就是直线斜率的倒数,反映了细菌的死亡速率
D值与细菌耐热性的强度成正比,D值越大,细菌死亡速率越慢,耐热性越强
不受原始菌数的影响
受处理温度、菌种、细菌芽孢所处环境等的影响
Z值
在热力致死温度曲线上,直接横过一个对数循环所需要改变的温度(℃)
Z值为热力致死时间的1/10,或10倍变化是相应的加热温度变化(℃)
Z值↑,因温度上升而取得的杀菌效果越小
F值
通常用121℃(国外用250℉或121.1℃)作为标准温度,该温度下的热力致死时间用符号F来表示,并称为F值
定义是在121℃温度条件下杀死一定浓度的细菌所需时间——F值与原始菌数相关
要关注对象菌——最耐热的菌(一般是肉毒梭状芽孢杆菌)
应用
计算T温度下的D值、Z值,再针对罐头产品需要确定n值→计算得到相应的F值
n值并非固定不变,要根据工厂和食品的原始菌数或污染菌的重要程度而定
嗜冷菌,产Pr酶脂肪酶耐热;芽孢菌,芽孢耐热
热力指数递减时间(TRT)
在任何特定热力致死温度条件下将细菌或芽孢数减少到某一程度如10^(-n)时所需要的处理时间
不受原始菌数影响
为运用概率说明细菌死亡情况建立了基础
12D分钟杀菌后罐内致死率为D值的主要杀菌对象芽孢数将降低到初始的10^(-12)
热力致死速率曲线
横坐标-加热时间(分)
纵坐标-残存活菌数
热力致死时间曲线(TDT)
Thermal Death Time:热力温度保持恒定不变,将处于一定条件下的悬浮液或食品中某一菌种的细胞或芽孢全部杀死所必须的最短热处理时间
横坐标-杀菌温度(℃)
纵坐标-杀菌加热时间(分)
热力致死温度曲线
横坐标-杀菌温度(℃)
纵坐标-热处理时间(对数值)
热力致死规律按指数递降
酶促反应
温度
低温区域(1区)
酶促反应速度比较缓慢
降低温度可使酶活性下降,但不会完全丧失
-18℃以下的低温才能有效抑制酶活性,但温度回升后酶活性有恢复
最适温度区域(2区)
温度对酶活性的影响达到最佳平衡
高温区域(3区)
酶促反应随着温度升高迅速下降
高温对酶的作用
酶活性
温度升高引起蛋白质变性造成酶活性下降直至完全钝化
钝化高级结构不变
酶活性温度系数(Q10)一般为2~3,表示在到达最适温度之前,温度每降低10℃,活性降至原来的1/2~1/3
酶促反应速度
酶温度升高带来的加快反应速度与酶的热变性导致的酶促反应速度减慢共同作用的结果
酶热变高级结构改变
高温对酶活性的钝化作用及酶的热变性
酶耐热性在食品加工、保藏中的应用
自从罐头食品热力杀菌高温短时/超高温瞬时→罐头常出现因酶活变质
过氧化物酶、果胶酯酶
酶钝化程度有时也被用作食品杀菌的测定指标,因为牛乳中碱性磷酸酶热处理时的钝化程度和肺结核菌及其他病原菌热处理死亡时一致,所以牛乳巴氏杀菌效果可以根据磷酸酶活力测定的结果判定
热处理的影响
植物源食品质构的变化
质构破坏的两种类型
半透膜的破坏
细胞间结构的破坏并导致细胞分离
其他变化
蛋白质变性
淀粉糊化
蔬菜和水果软化
色泽
叶绿素脱镁
胡萝卜素异构化,颜色变浅
类胡萝卜素是脂溶性的,且不饱和,容易氧化导致变色和变味
花青素降解成灰色的色素
虽然花青素对热稳定,但可以参加很多反应(芦笋+铁→黑色)
其他变化
美拉德反应
风味
通常加热不改变基本的风味如:甜、酸、苦、咸
蒸煮味的产生
重要来源是脂肪氧化——特别是豆类、谷物
美拉德反应也会改变一些风味
加热过程也会使一些风味物质挥发或改变
动物源食品质构的变化
色泽
肌红蛋白转化成高铁肌红蛋白,粉色→红褐色
美拉德和焦糖化反应会改变颜色
腌制过程改变颜色
肉由于加热引起的颜色损失可以通过外加色素校正
营养素
氨基酸损失可能达到10%-20%
维生素主要是硫胺素损失50%-70%,泛酸20%-35%,维生素损失的变动大,取决于容器中氧气、预处理方法(是否去皮、切片)或热烫
加热的理想效果
食品特性的改善
改善营养素的可利用率
杀死微生物
灭酶
减少营养素损失
罐头加工工艺程序
预处理
原料
热烫灭酶,适合果蔬
分级、筛选、清洗、整理、切分、护色等
罐藏容器
清洗和消毒,通常采用热水或热蒸汽(适用于二次灭菌产品)
装罐和预封
顶隙
罐内食品表面或液面与罐盖内壁间所留空隙距离
一般封罐后顶隙高度为3~5mm
必须保持适当的顶隙
影响罐内真空度的高低、食品质量、排气效果等
过小
影响排气效果+物理性胀罐
过大
不好调真空度,真空度不够
只有极少数产品不留顶隙
排气
含义
装罐或预封后,将罐内顶隙间或原料组织中残留的空气排出罐外的技术措施
排3个气体
顶隙
食品之间
食品组织内部
目的
防止罐内需氧型细菌及霉菌生长繁殖
防止或减轻因加热杀菌时空气膨胀使容器变形或受损、玻璃管跳盖,保证接缝的密封性
控制或减轻罐藏食品贮藏中金属内壁腐蚀(马口铁罐)
避免或减轻食品色香味的变化,特别是避免维生素和其他营养素氧化破坏
防止将假胀罐误认为腐败变质性胀罐
方法
加热排气(常用)
冷装罐,在预定的排气温度(用蒸汽或热水加热的排气箱)使罐内中心温度达到70~90℃(或80~95℃)
空气含量低
排除顶隙内的空气,密封温度是关键性因素
空气含量高
除了要达到预期密封温度外,还应合理延长排气时间
热灌装
将食品加热到70~75℃,然后立即装罐密封,紧接马上将罐倒置,利用残余热量进行罐盖杀菌
适用高酸性食品,如果酱、果汁产品
真空排气
真空封罐时利用真空密封室内的真空条件排除顶隙中的空气
密封室的真空度和食品湿度是控制罐内真空度的主要因素
蒸汽喷射法
向罐头顶隙喷射蒸汽,赶走空气后立即封管,依靠蒸汽冷凝来形成罐头真空度
罐头密封
金属罐的二重卷边
金属薄板制成的罐身与端盖卷合、压紧形成的密封结构
端盖表面有波纹→防胀罐
玻璃罐
卷封
旋封
软包装袋
主要采用热封合
杀菌和冷却
罐头食品的传热
传热方式:导热、对流、对流导热结合
冷点
导热最慢的一点,在罐头的几何中心处,加热时是罐头温度的最低点,冷却时是温度最高点
以导热传热的罐头食品加热时,冷点温度的变化缓慢,杀菌时较长
影响因素
食品物理特性
形状、大小、粘度、比重
产品类型
流体或带小颗粒的流体食品——对流传热
固体(肉、鱼等)——传导
罐藏容器的特点
材料:金属、玻璃、蒸煮袋
大小:几何形状
杀菌锅及罐头食品的初温
杀菌锅的形式及罐头在锅中的位置
静置式、旋转式、回转式(后两种传热快)
杀菌时间及F值的计算
杀菌:杀死全部致病菌,保证产品在货架期内微生物的稳定性,对应商业无菌
灭菌:杀灭全部的微生物和芽孢,对应无菌
罐头食品传热曲线
以加热时间为横坐标,加热温度(冷点温度)为纵坐标(对数坐标)得到的直线
杀菌时间影响因素
食品中可能存在的微生物或酶的耐热性
食品的污染情况
加热或杀菌的条件
食品的pH
罐头容器的大小
食品的物理状态
食品预期贮存条件
温度和时间的选用
恰好能将罐内细菌全部杀死和使酶钝化,保证贮藏安全,同时保住食品原有的品质或恰好将食品煮熟而又不至于过度
F值可以根据对象菌的耐热性、污染情况以及预期贮藏温度加以确定
同样的F值可以有大量温度-时间组合而成的工艺条件可供选用
原则上,尽可能选择高温短时杀菌工艺,但还要根据酶的残存活性和食品品质的变化作选择
杀菌条件的确定
冷点达到温度时计时开始
食品的升温(冷却中的降温)滞后于杀菌釜的温度
不同传热类型的食品升温速度不同
基本推算法(最经典)
细菌致死率+罐头食品传热曲线
关键:找出罐头食品传热曲线与各温度下细菌热力致死时间的关系
部分杀菌效率值(A)
罐头食品传热曲线与各温度下细菌热力致死时间的关系
A=加热时间/细菌在相应温度下的热力致死时间
A的数值及在杀菌中的意义
A=1,杀菌时间正好合适
A<1,杀菌不充分
A>1,杀菌时间过长(升温太慢,降温太慢)
用法
把罐头食品的传热过程和微生物致死时间绘成加热曲线和致死时间曲线(2个曲线都以温度为纵坐标,第1个加热时间横坐标,第二个致死时间横坐标)(PPT70)
以加热时间为横坐标,以致死率为纵坐标绘图
总杀菌效率值:致死率曲线包围的面积,也就是各个很小温度区间内的部分杀菌效率值之和(积分)
杀菌工艺的确定
三个因素:温度、时间、反压
杀菌式
压力平衡
杀菌时罐温↑,内容物体积↑,顶隙↓,顶隙气压↑
为了不使铁罐变形或玻璃罐跳盖,必须利用空气或杀菌锅内水形成的补充压力以抵消罐内空气压力,这种压力称为反压力
前提:确定合理的杀菌规程
保证食品的安全性
考虑食品的营养价值和商品价值
杀菌后迅速反压冷却至37~40℃
注意:杀菌锅温度升高到了杀菌温度T,并不意味着罐内食品温度也达到杀菌温度的要求,实际上食品尚处于加热升温阶段。对流型此阶段升温快,导热型升温慢,甚至开始冷却时尚未能达到杀菌温度
杀菌方法
常压沸水杀菌
高压蒸汽杀菌
高压水杀菌
其他方法:辐照、超高压、微波、无菌包装技术
罐头食品的冷却
检验、包装和储藏
外观检查:封口正常,两端内凹
保温检查:将罐头放置在微生物的最适生长温度以足够的时间,观察罐头有无胀罐和真空度下降等现象
敲音检查:用小棒敲击罐头,根据声音的清、浊判断罐头是否发生质变
真空度检查:用真空计抽检罐头的真空度
开罐检查:重量检验,感官检验,微生物检验,化学检验