第一节 食品的加热处理

一、加热方法的原理

    在食品贮藏与保鲜时，加热杀菌法是最为广泛应用的方法之一。我们知道，食品腐败大部分是由微生物细菌、酵母和丝状菌或霉菌引起的。因此，通过加热，在温度达到变性温度值后，微生物细胞内的生理活性物质，例如酶蛋白质、核蛋白质、脱氧核糖核酸等，就会发生变性和钝化，从而失去细胞膜的渗透机能、代谢活性和增殖能力，而导致死亡，最终达到防止食品腐败的目的。

    1、酶的失活

    动植物体内的各种酶，大多数在70～80℃失活。然而，某些细菌的α—淀粉酶和水果蔬菜中的过氧化物酶等，则需要在90℃以上，比较长的时间才能失活。

    2、微生物的死亡

    微生物细胞对加热的忍耐性依微生物的种类有显著的差异。一般来说，属于同一分类学族的微生物大体显示类似的耐热性。   

    对于酵母，其大部分营养细胞在50～58℃、10～15min的加热处理下死亡。若加热到 100℃，所有的酵母均在数分钟内死亡。因此，用酵母制作的酿造物可用简单的低温加热方式杀菌，如清酒、啤酒、酱油等的保藏。牛乳等也可用63℃、30min处理来进行灭菌。这种采用 100℃以下的温度和比较短时间的加热处理，通常称为巴氏杀菌法。

    对于丝状菌，其大多数菌丝和孢子在温热下，60℃、5～l0min死亡。与食品有关的红霉、青霉和毛霉等比其他霉的耐热性强。而且，干热下比湿热下更具耐热性。在120～130℃、约 30min时，仍不死亡的丝状菌孢子也不少。

    细菌比酵母和丝状菌具有更强的耐热性。细菌是最原始的生物，其分布广、种类多、可生存的环境也宽。多数酵母和丝状菌的繁殖在30℃附近最适宜，而细菌不仅在37℃，而且以 40～50℃为最适温度的高温种类也非常多。除了中温和高温繁殖细菌外，细菌芽孢也比酵母、丝状菌或霉菌孢子更耐热，即使在100℃、数小时的加热下也不容易死亡。肉毒杆菌即为此属菌，它是重要的食品中毒菌，一般将其孢子作为判断食品灭菌或杀菌程度的指示菌。对于这样的细菌芽孢，必须进行强热处理，才能完全杀死。

    与食品行关的细菌和芽孢的耐热性如表14-1、14-2所示。

表14—1  细菌的加热死亡时间

表14—2 细菌孢子加热死亡时间

二、加热杀菌的影响因素

l、加热温度

    由于细菌芽孢具有非常强的耐热性，所以在100℃以下的温度完全杀死微生物，以达到防腐败的目的，几乎是不可能的。只有在高压杀菌过程中，以100℃以上的温度和适当时间才能使杀菌彻底进行。加热温度死亡的关系如表14—3所示。

    但是，在实际操作时，提高加热温度必须与食品质量相关联，否则可能得不偿失。例如，罐头等用高温加热杀菌，虽然杀菌是完全的，但却降低了内容物的风味、色泽、组织、状态、营养价值等，因此就不可取了。

    2、活菌浓度

    在某一特定的温度下，对微生物细胞群进行加热杀菌时，细胞群的活菌浓度越高则达到一定的杀菌效果所需的时间越长，从表14—3就可以很明显地看出。在数学上，这就表现为活菌数与一定温度下的加热时间成对数关系。一般把活菌数减少90％所需要的加热时间用符号D表示。罐头工业等为了安全起见，对耐热性最强的肉毒杆菌的芽孢进行相当于12D的加热处理，即lml中存在10¹²个孢子，则希望把此细菌产生的芽孢减少到1个所必要的最低热处理时间。

表14—3  加热温度对芽孢死亡时间的影响

(玉米汁，pH6.0，耐热性酸败菌：A.200 000个／ml，B. 2 000个／ml)

 3、加热环境

    加热时环境的水分含量是影响微生物死亡的最大因素。一般，环境的水分含量越低，细胞的耐热性越强。加热时环境溶液的氢离子浓度是影响微生物死亡的重要因素。营养细胞和芽孢在中性或近干中性的环境溶液中显示最强的耐热性。环境溶液由中性向酸性变化或向碱性变化均降低细胞的耐热性，其中酸性方向的降低更为显著。因此pH低的食品容易杀菌，即耐热性低，pH高的食品则相对困难。如表14—4所示，橘子之类的强酸性原料，轻微杀菌就可以了，而卷心菜之类的中性原料要高温长时间。

表14—4  pH不同的各种罐头所需的杀菌温度和时间

除了以上各种因素外，存在于环境溶液中的各种低分子物质和高分子物质也影响微生物细胞的耐热性。例如，大部分食品中的氧化钠，在0.5％～3.0％的低浓度时，对某些细菌芽孢有阻止加热致死的效果，但高浓度则与此相反，能促进加热死亡。糖类对某种微生物的营养细胞和芽孢与低浓度氯化钠的情况一样，有保护的作用。但能起最大保护作用的浓度依微生物的种类不同而异。一般来说，生长在糖浓度高的环境下的高渗透压的微生物，高糖浓度有最大的保护作用。然而，氯化钠和糖类等的低分子溶质对微生物的保护效果并不普遍。有些微生物不受这些物质的保护。与此相反，蛋白质和淀粉等高分子物质的保护效果是相当普遍的，大部分微生物的营养细胞和芽孢的耐热性随这些物质浓度增加而增强。

    另外，具有杀菌作用和抑菌作用的大多数化合物与加热并用，则可以提高加热杀菌的效果。

三、超高温杀菌

    一般在高温(120～130℃)下短时间加热比低温(115℃以下)长时间加热可保留更好的风味、色泽、组织和状态，而且对细菌芽孢的死亡也更有效果。根据食品的种类已创造出各种方法，随着技术和装置的进步，在更高温度下，从数分钟以至数秒钟加热时间的“高温短时杀菌法”(筒称HTST法)正在研究和试用中。目前已应用的瞬间高温方法有HCF法、马奇法和史密斯博罗法。

    马奇法是美国普遍应用的方法，为HCF改良法。适用于用泵输送的液体、半流动体的食品杀菌。即是在加压状态下加热杀菌、急速冷却，在过热蒸汽或无菌惰性气体中连续装罐、卷边密封。   

    史密斯—博罗法是全部在铁制密封室内进行。用新鲜蒸汽急速地在150～170℃的超高温瞬间杀菌后，急剧冷却至121～125℃，在121～124℃下装入已杀过菌的罐里，卷边密封后急剧冷却。这些均称为无菌装罐法。    .

对于全是液体而易腐败的牛乳的大规模连续杀菌，可以采用70～75℃、15～16s(HTST法)处理。另一种较为先进的方法是，预先在2～6min内，将牛乳预热到80～88℃，然后用加热到130～150℃的数个热交换器，加热0.5～2s。这种超高温瞬间杀菌法已在许多国家应用。