一、用水分活度、pH、化学物质及包装控制

 

食品加工可以利用水分活度、pH、化学物质及包装来控制病原体生长。而对食品加工来讲，通过控制病原体所需的营养成分，则难以达到目的，因为除特别情形之外，大多数食品为病原体生长产提供了充足的营养。我们还是集中精力通过水分活度、pH、化学物质及包装控制病原体生长。

　

通过分别控制食品中水分活度和pH值，或加入化学添加剂如盐类物质，或通过特定的包装技术调节气体来控制病原体的生长。但是，加工者一般将这些控制技术结合使用，而不是只依赖于一种。因为单一控制系统如完全达到目的，可能是苛刻的，而且使产品不为消费者接受。

 

1、控制pH

 

每种微生物生长都有最低、最佳、最高pH值，酵母菌和霉菌可在低pH下生长，当pH值为 4.6或以下时可抑制致病菌生长和产生毒素的，这是我们关心的主要问题。但有些病原体，特别是艾希氏大肠杆菌0157:H7，虽然在酸性条件下生长被抑制，仍可存活较长时间。pH 是一种抑制病菌生长的方法，而不能破坏现存的致病菌。但是，在低pH值保持时间较长时，很多微生物将被破坏。

 

2、控制水分活度

 

如同pH，每种微生物体有其生长的最低、最佳、最高水分活度。酵母菌和霉菌可在低水分下生长，但是0.85是病原体生长的安全界限。0.85是根据金黄色葡萄球菌产生毒素的最低水分活度得来的。

 

0.85以上水分活度食品需要冷藏或其它措施来控制病原体生长。水分活度0.60至0.85的食品为中等水分食品，这些食品不需要冷藏控制病原体，但由于主要酵母菌和霉菌引起的腐败，要有一个限定货架期。对大部分水分活度在0.6以下食品，有较长的货架期，也不需冷藏，这些食品称为低水分食品。

 

 大部分生肉、水果和蔬菜属于水份较高的食品（水分活度高于0.85 ）。值得注意的是面包，多数人认为它是干燥，货架稳定的产品。实际上，它有相当高的水分活度，它只是因pH、水分活度的多重屏障，而使之安全，并且霉菌比病原体更容易生长，换言之，它变危险之前就长霉变绿了。

 

有些独特风味的产品如酱油外表像是高水分产品，但因盐、糖或其它成分结合了水分，它们的水分活度很低，其水分活度在0.80左右。因果酱和果冻的水分活度可满足酵母菌和霉菌生长，它们需在将包装前轻微加热将酵母菌霉菌杀灭以防止腐败。

 

干燥是食品防腐最古老的方法之一。除防腐之外，干燥产生了食品的自身特性，如同发酵。世界上很多地方还在用开放式空气干燥，一般而言有四种基本干燥方法。

①热空气干燥----用于固体食品如蔬菜、水果和鱼

②喷雾干燥----用于流体和半流体如牛奶

③真空干燥----用于流体如果汁

④冷冻干燥----用于多种产品

 

另一种降低食品水分活度的方法是加盐或糖。这种类型食品的例子有----酱油、果酱和腌鱼，这不需要非常特殊的设备。对流体或半流体产品，如酱油或果酱，用配方加工控制。对固体食品如鱼或熏火腿，可用盐干燥，即放入盐溶液或浸入盐水中。

 

控制水分活度分两步。第一，科学地设定可保证水分活度为0.85或更低的干燥、盐渍或加工配方，然后严格地执行。第二，可取制成品样品测试其水分活度。

 

3、化学抑制剂

 

有时所选定的食品控制方法不能防止所有的微生物生长。这种情况下，可添加化学物质以进一步确保产品的安全。化学防腐剂包括苯甲酸盐、山梨酸、亚硫酸盐、亚硝酸盐和抗生素。

 

苯甲酸盐，包括苯甲酸、苯甲酸钠或钾和对羟苯甲酸。它们主要用于抑制酵母菌和霉菌。

 

山梨酸盐，包括山梨酸、山梨酸钠和钾。山梨酸盐用于抑制霉菌。

 

丙酸用于抑制面包、蛋糕和奶酪中霉菌。

 

亚硫酸盐，包括二氧化硫用于多种产品如柠檬汁、水产品、蔬菜、糖蜜、葡萄酒、果脯和果。亚硫酸盐主要作为抗氧化剂，但也有抗微生物特性。

亚硝酸盐，用于熏肉和熏鱼，通常与盐和糖混合使用。亚硝酸盐抑制肉毒梭菌的生长。

盐也用于阻止病原体生长，特别是肉毒梭菌。

 

使用的化学防腐剂，必须符合GB 2760最新版本的要求，并在食品的标签上应注明使用成分。

 

4、控制包装

 

包装不同于其它控制方法，虽然包装有时用于控制微生物生长，但对腐败生物体的控制是有限的，不能作为可控制致病菌生长的单一方法。但通过改变包装有助于产品安全性，所以在这里加以讨论。

 

从食品安全角度看，包装有两个功能，可防止食品污染，也可增加食品控制的有效性。

 

①真空包装

很多产品是真空包装。真空包装是在将封口前用机械抽出包装中空气。产品放在低透氧性袋中，再放在真空机内用机械抽出袋中空气然后进行热封口。薄膜紧贴在产品上。袋中不残留空气或气体。

 

②充气包装

 

产品可包装于充气包装中。充气包装包括一次充气和封口处理。所充的气体有三种，可单独或混合使用，包括氮气、二氧化碳和氧气。这些气体都有各自不同功能。

 

氮气取代氧气，因而减弱了需氧腐败生物的生长。

 

二氧化碳能使很多微生物致死，破坏腐败生物以延长货架期。

 

氧气是需氧腐败生物体生命线。但含有一定氧气可增加抑制肉毒梭菌的安全性。通常为浓度约2至4％的氧。然而，包装中存在的氧可使腐败微生物生长，并消耗氧气以至降低至2 ％安全浓度之下，这样产品的保质期受到限制。

 

二、通过冷藏和冷冻控制

 

本部分主要论述了运用温度控制微生物生长的方法。温度为5到46℃是致病菌生长的危险范围。当食品处于温度危险范围时，为使致病菌尽可能不生长，限制食品在这个温度范围存放的时间是非常关键的。

 

某些微生物生长温度范围如下表：

 

（一）冷藏库

 

冷藏温度对控制致病菌的生长确实起到了很好的作用，但是一些病菌比如：李斯特菌和耶尔森氏菌在接近冻结点时仍可以生长。冷藏在减慢食品变质、氧化酸败和导致其它质量缺陷的生物的、化学的变化过程方面具有显著作用。

 

（二）时间/温度

 

食品一旦不再冷藏，它要经过细菌生长对数期，即食品的温度升到致病性微生物生长范围。开始时，微生物很少生长或不生长，它们只是在适应新的环境。根据冷藏间的温度不同，食品能在非冷藏条件下至少安全存放数小时，而没有致病菌显著生长的危险。然后，产品的温度上升到冷藏以上，致病菌生长加快，代时间变短，进入对数期。 

　　

按照通常的计算方法，食品在微生物繁殖的危险温度范围不得超过4小时，这是正常合理的时间安排。但是，不同的致病菌在不同的食品上、不同的温度下生长繁殖的速度不同。所以，产品能够在危险范围安全停留的最长时间取决于两种条件：存在的致病菌种类和食品适合致病菌生长繁殖的能力。食品加工商必须依据这些参数而设定极限，不能按照４小时来进行计算。食品验收员判定严重时间/温度失控时，也可以应用这些参数。

 

在加工过程中对时间和温度的控制比冷藏复杂，需要掌握产品对时间和温度的要求。这可以通过许多方式做到，如：批量标记产品，确定在非冷藏条件下存在的时间，监测冷却间的温度，或监测不同生产环节的产品温度。随后将讨论这些控制设备。

 

（三）冷冻

 

有些微生物在冷冻贮藏过程中很长时间内仍能保持活力。大部分病毒、细菌的芽胞和部分细菌的繁殖体在冷冻温度下都能存活。其它一些生物体则对与有关冷冻过程的一个或多个步骤如冷冻、冷藏或解冻是敏感的。由于一些多细胞生物通常比细菌对低温更敏感，因此冷冻、冷藏是破坏多种食品中生物体如寄生性原虫、线虫、蠕虫的有效方法。对于直接食用或不经过烹调就食用的食品，这一点尤为重要。

 

（四）烹调后迅速冷却

 

烹调后的冷却也是一个很关键的环节。请记住：烹调过的食品可能依然有病原体，尤其是一些耐热的繁殖体细胞，比如：单核细胞增生性李斯特菌在烹调过程中依然存活。另外，芽胞在烹调过程中存活，当产品温度下降到46℃以下时开始生长。同时食品在冷却过程中可能会因为手的接触和冷凝水滴漏或与其它食品接触而受到二次污染。如果存在以上情况，烹调后的冷却将非常关键。

 

如果能确保在烹调过程能够完全破坏可能在冷却过程中生长的芽胞，并确保在冷却过程中食品不会受到二次污染，冷却过程就不是特别关键。具备这种条件的情况可能仅局限于一些特定的高压加热过程。

 

有时人们有一些错误的认识，认为将食品冷藏起来就可以阻止微生物生长。当冷却大量热的食品时，就可能需要很长的时间，才能将食品冷却到能抑制病原体生长的温度。

 

首先，在很短时间内将温度从60℃降至21℃。在这段时间里，温度必须迅速地降下来，因为在这个温度范围内繁殖非常迅速。这个温度目标达到以后，需要再将产品的温度降到 5℃以下，这种冷却方法可以使微生物生长处于停滞期。

 

（五）预冷方法

 

冰浴

冰棒搅拌

加冰

 

对装有热食品的容器进行冷藏之前用冰浴预冷。这样有助于迅速降低温度，并防止热食品在冷藏室升高温度，这种方法最适用于液体。

 

另一种快速降低温度的办法是搅拌食品。一个较好的办法是使用“冰浆（棒）”，这种中空的搅棒中装入水并进行冷冻，融化了的冰将留在棒内而不会混入食品中。同样这种办法也最适用于液体食品。

 

往热食品里加冰也是一种好办法。这一办法适用于汤、浆汁。唯一的问题是一定要弄清楚配方中规定需要加水。

 

在室温下对装在大容器内的食品进行预冷不是一个很安全的做法，在这种情况下，食品的温度将有很长一段时间停留于微生物生长的范围。食品应当立即被放入冷藏室，甚至要将其分成几部分，以利于更快地冷却。

 

如果食品是在一个大的双层蒸气锅里加工的，就可以在夹层锅里装上冷水进行循环来预冷食品，然后再进行冷藏。

 

三、通过热处理控制

 

前面讨论了冷藏和冷冻可以阻止微生物繁殖，而要杀死或灭活微生物通常是采用加热。通常食品加工企业用于杀灭和控制微生物生长的热处理有几种形式； 煮 、蒸、炸、烤、炒、高温高压杀菌、管式热交换器、刮板式热交换器等。

 

影响微生物死亡速度的因素很多，主要包括：食物的导热性，食物的特性，微生物的种类，和微生物的耐热性，下面我们将分别讨论。

影响致死率的因素

·食物的导热性

·食物的特性

·微生物的种类(芽胞或营养细胞)

·微生物细胞的耐热性

 

导热性：不同的食物导热方式不同，传热速率也不同。如前面介绍的热传导导热和对流导热，它们的冷点也不同。在食物冷点的致病菌将比那些在食物表面的灭活更慢，因为它们受热更少。

 

食物的特性：食物一定的特性使得热处理更易或更难破坏其中存在的致病菌。这里有三个例子：在酸性环境下食物中的致病菌更易破坏；糖和油的存在降低了热对致病菌的作用；湿度的大小，包括食物的湿度和环境湿度，使得致病菌灭活更容易。

 

微生物的种类(芽胞或繁殖体)：同一致病菌的芽胞比其繁殖体耐热性高得多，同时不同的致病菌具有不同的热耐受性。例如，单核李斯特菌，非常耐热，而创伤弧菌具有很强的热敏感性。然而，无论那一种的耐热性，都无法和肉毒梭菌或腊样芽胞杆菌相比，除了高压杀菌，在许多种热处理的情况下这两种菌都能存活。

 

这就是一些为什么各种不同的致病性微生物不会同时死亡的原因。而且，一种致病菌的数千个细胞放在一个食品罐中，它们受到相同的热处理，仍然不会同时死亡，这是因为相同种的致病菌个体的差异。如同每一种生物，一些强壮，一些较弱，知道对食物的加热量来灭活其中的致病菌和一些方法来预测致病菌的灭活是很重要的。

 

四、微生物控制的新技术 

 

食品工业界在继续发展现有控制微生物控制方法的同时，正研究新技术以保证食品的微生物安全，同时也为消费者提供稍需加工或不需加工的高质量食品。这些年，辐照、高强度电子场、脉冲光、紫外线、高压加工和臭氧已作为消灭微生物的非加热方法。然而，在商业上运用这些技术仅在最近几年。尽管这些新技术以及其它方法看起来能达到预期结果，但通常也受到限制而不能应用于实际生产。因此在现有食品加工中采用上述新技术时，必须理解每个方法的优点、缺点和由那些要求。

1、辐照

2、高强度脉冲光

3、高强度脉冲电子场 

4、紫外线

    · 空气和表面消毒

    · 液体的巴氏消毒

 

紫外线是一些食品在巴氏消毒水平上的另一种过程，许多年来把紫外线用作空气和表面消毒。

　　

根据波长可基本分为三种形式的紫外线：长波、中波和短波。所有紫外线波长都比可见光短且不能被人看见。紫外光是于253.7nm范围内的紫外灯产生的。

　　

为了使紫外线杀死细菌和其他微生物，他们必须接触到微生物体上，且每种微生物体必须吸收足够数量的能量以被杀死。使微生物失活必需的剂量是由时间和强度来决定。

　　

近来，用紫外线进行巴氏消毒透明液体的过程已经发展了。这个过程包括灌输液体薄膜在预定的速率下通过紫外光，在这个过程中发现显著地减少了液体的生物运载量。

　　

对天然的紫外光、流速、混浊度、产品性质和灯输出需要连续监控。

      

对其他系统有一些要求：紫外光必须穿透进入产品。这就是为什么该过程被限制用于透明液体。

      

紫外光杀菌的优缺点

优 点:系统价格比其他低

缺 点: 只能用于透明液体薄膜的表面面统

      

5、高压加工

6、欧姆加热

7、臭氧

· 杀菌剂

· 加工和处理

　　

臭氧作为杀菌剂的使用并不新鲜了。在加工水中用臭氧杀死微生物，例如蔬菜加工者。这种处理允许加工水重复使用而不是倒掉。在美国和其他国家这种方法处理饮用水也有多年。臭氧另一个优点，不象氯，在处理的水中无毒性残留。

　　

臭氧也用在封闭区域中的表面处理，如冰箱。它可以减少或消灭包括冰箱表面和内部存放产品表面的霉菌。臭氧作为氯的替代物有潜在的用途。这是更强的消毒剂，能杀死大量不同的微生物体，潜在用途之一是消毒新鲜的水果和蔬菜。臭氧用来消毒新鲜水果和蔬菜尚未被FDA认可。