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用水分活度、pH、化学物质及包装控制

发布时间：2024-10-26 09:44:05 来源：农资网编辑：郑钦文本文有5897个字，大约阅读时间15分钟

作者

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。

本节将叙述使用 pH 、水分活度、抑制剂和气体的微生物学控制。

一、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。

pH4.6 是酸性食品和低酸食品的分界限。有些食品开始是低酸食品，加工后成为酸性食品。这将在后面讨论。

天然酸性食品是那些自然含酸的食品。常见的天然酸性的食品有： pH 为4.0 的桃；pH 为3.5 的橙汁和pH 为3.5 的苹果。通常而言，大部分水果属天然酸性的食品。但有些热带水果如菠萝，根据生长条件pH 可能大于4.6 。

低酸食品（ pH4.6 以上）如有：pH 为6.3 的生鱼；pH 为5.0 的青刀豆罐头；pH 为5.5 的面包和pH 为6.2 的鲜火腿。如上所述，低酸食品包括含蛋白质食品、各种蔬菜、淀粉质食品及其它多种食品。

食品经加工变酸的产品包括如使用醋（醋酸）降低 pH 的腌渍鱼和腌渍椒，和通过发酵产生乳酸来降低pH 的橄榄和甜泡菜。

酸化是直接向低酸食品加酸的过程。目标通常为 pH4.6 或更低。这些食品称为酸化食品，要符合相应的法规如FDA21CFRPART114 。有些情况食品虽然经过加酸，但最终 pH 仍高于4.6 ，这就需要其他方法来加以控制，如冷藏。

发酵是使用某些无害微生物来促进食品化学变化的过程。这些微生物作用的结果是产生酸或乙醇。细菌一般产生醋酸或乳酸，酵母菌一般产生乙醇。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。

一、各类微生物生长温度范围：

某些微生物生长温度范围如下表

微生物
生长范围（℃）

沙门氏菌各型
5-46

肉毒梭菌

A和B型

非蛋白水解B型

E型

F型

10----7

3.3--45

3.3---45

金黄色葡萄球菌
7—50

耶尔森氏肠球菌
1---42

单增李斯特菌增
0.3—45

01型霍乱弧菌
10—42

副溶血性弧菌
5—44

产气荚膜梭菌
10---52

蜡样芽胞杆菌
4—55

大肠杆菌（致病型）
7---49

志贺氏菌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；预煮(热烫)、巴氏消毒法、加热杀菌或灭菌，还有热的保持。

本部分将概述每种热处理过程。首先介绍有关热向食物传递热的两种主要形式。第一种是传导传热，热是缓慢地由一个粒子向下一个传递，首先是容器被加热，然后将热传递给食物，食物受热最慢的点通常是离热源最远的点，当在炉中烤肉或干的包装的情形就是这样，中心受热最慢。另一种热传递较快的形式叫对流传热，热传导方式通过容器壁，当食物受热时，延着容器壁食物温度升高，远离容器壁的食物下沉，产生循环，帮助热在容器内传递，当然，对流传热只能在食物能够流动时才能进行，如液体或固液混合体类的食物，如汤罐头或青豆罐头。对流传热的冷点一般在液体上下流动的交叉点，对流加快了热处理，使得内容物受热更快，更均匀。

为了更快地加热和使得食物受热更均匀，我们还可以使用强制对流。通过外力促使食物摇动，摇动或晃动加快了自然的对流过程，更快地将热从容器的表面传递给食物本身，这就是为什么某些加工者使用旋转装式杀菌锅来对罐头食品进行热处理。

知道热是如何传递进食物是容易的，但要科学地计算需要多少热量才能杀灭致病菌这并不容易，你不能期望经过一定的热处理微生物就肯定都能被杀死。

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。

一、预煮

预煮是一种比较温和的热处理形式，用来改善食品的质量。预煮可去除产品中的气体，软化产品，固定产品的色泽以及灭活酶的活性等。

它同样具有杀灭或减少热敏感致病菌和腐败微生物数量的作用。

水和蒸汽型的预煮机在食品加工业中最为常用，它们的构造和操作相似，产品由传送带或螺旋结构进入水浴或一蒸汽仓内，水可以通过通入蒸汽直接加热或分布在水浴中的管道进行加热。

控制预煮的时间和温度通常并不作为控制食品安全的关键点，只有在预煮作为后道热杀菌的准备才是例外。对预煮设备如果不控制预煮的温度和时间，杀菌可能导致偏差，预煮应放在82℃或更高温度下进行，并须频繁腾空清理并清洁来防止耐热菌的生长。

控制仪器，通常是在水浴中或在流动蒸汽中安放指针式温度计。如果微小的温度变化是重要的，指针式温度计需替换成/或增加温度控制记录仪。

因为大量用于商业化的预煮机从进料到出料都是连续式的，预煮时间通过设备传动的速度来控制，这可以通过某一产品从进到出的时间来进行核查，同样可以通过计算设备的转速来进行检查。

二、巴氏消毒法

巴氏消毒法通常用来杀灭那些在正常储藏条件下可以生长的致病菌的营养细胞，它同样用于降低腐败微生物的数量以保障有效的货架期，但在另一些场合应用，有别的含意，这点将在后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。

一、辐照

·伽玛射线

·加速电子

·辐射消毒（灭菌）

·针对性的辐射杀菌

·有选择的辐射杀菌

辐照是消灭微生物的一种方法，通常是用来描述一个产品暴露在离子射线下的常用术语。

1．伽玛射线和加速电子射线

我们可能熟悉的一些普通形式的离子射线有Ｘ－射线，微波和紫外线，这些射线都已在食品中应用，但这部分我们将集中讨论两种其它形式的射线，伽玛射线和加速电子射线。这两种射线在消灭和减少食品中的微生物方面有着实际应用实例。

美国FDA已批准对猪肉、牛肉、禽肉、羊肉、香料、调味品进行辐照，也可以用于水果、蔬菜和谷物。有关食品辐照的要求在21CFRPART179可以查到。

每种技术都有自已的术语，辐照也不例外。KILOGRAY是个用于食品加工业中描述辐照量值的术语。

影响微生物抵抗辐照的一些因素包括：

·细菌的数量

·细菌的类型

·细菌的年龄

·氧气的存在与否

·食品的特征

数量是主要的，存在的微生物越多，就需越多的射线消灭它们。

一般而言：

·芽胞比繁殖体对辐照更有抵抗性。

·革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌对辐照更有抵抗性。

·酵母比霉菌对辐照更有抵抗性。

·微生物在生长期时对辐照更敏感。

·生物体对辐照的敏感性在无氧时更大。

·高蛋白食物和干燥食品能对微生物抵抗辐照提供更多的保护作用。

辐照过程必须科学地设计以保证用最少量的射线最理想的减少微生物。

2．辐射消毒（灭菌）

辐射消毒（灭菌）类似商业无菌。食品暴露在30～40千戈瑞之间的射线水平下被认为是商业无菌消毒。

暴露在2.5～10千戈瑞辐照水平将消除大部分食物的所有病原菌的繁殖体。这种辐照水平称为针对性辐射通过加工控制可确保食品安全，加工控制就是控制食品在加工设施和车间内的流程。

但加工控制必须符合必备的程序，建立在一定的基础上。这包括：卫生、良好操作规范(GMP)、培训、产品回收程序和设备维修保养计划等。这里重点讲卫生和良好操作规范。

确保食品在卫生状态下加工最重要的是卫生操作，包括八个方面，适用于所有食品种类的零售商、批发商、仓库和生产操作。下面分别说明卫生操作的八个方面:

一、水的安全

水的安全是直接与食品或食品接触表面接触或用于生产的冰和水质和水处理，包括防止饮用水和非饮用水系统的交叉污染。

食品加工者必须在适宜的温度下能保证足够的饮用水资源。关于井水，各级政府多有相应的要求，如认可了水井的构造和定期检查大肠菌群总数和其它影响水质的成份。井口必须远离水井以促进适宜的排水，应密封以禁止污水的进入。

水泵设计必须合理，防止虹吸,使废水和污水倒流入上水管造成交叉污染。在检查时，要沿上水管道和废水管道进行检查，判定是否造成交叉污染。

加工操作中易造成交叉污染的关键区域包括：

水龙头：需要典型的一个真空中断器或其它禁止回流装置以避免产生负压情况。当在水管中排出空气后产生负压，由通常的正压改变至负压力。所以，如果水管中浸满水，而水管没有防止回流装置保护，脏水在地面上或槽中可能被吸入饮用水中。

清洗/解冻/漂洗槽：水不应进入低于水边缘的槽中。再者，如果是负压状况，清洗用水可能有吸入饮用水供应系统。在这些情况中，在进水管和槽边缘之间必须有两倍于进水管直径的间隙以防止虹吸。

当冰与食品或食品接触表面相接触，生产和储藏必须卫生。食品及不卫生的物品不能同存于冰中。制冰机内应经常检验以保证清洁，不存在交叉污染。

二、食品接触表面的状况及清洁

食品接触表面的装况及清洁包括设计、工艺、原料、维护、清洁和卫生，以及手套和衣服。

食品接触表面在使用中断时，在预备加工之前需要清洁，为了安全必要时进行消毒。要注意此时的关键是必须首先清洁，然后再消毒。

食品卫生检查者为判断是否清洁时，需要察看难清洗的区域和产品残渣可能出现的地方，如加工台下或操作台的排水管内等产品残渣聚集、微生物繁殖的地方。

食品接触表面设备的设计和安装应易于清洁，这在卫生中极为重要。设计的设备应无粗糙焊缝、破裂或凹陷，防止细菌免于清洁或接触到消毒剂。在不同表面连接处应具有平滑的过渡区。设计时要考虑到设备的所有部件，从外到里要求一致。

另外，如果设备设计得很好，但实用性差，经过刮擦而造成坑洼不平以致于难以充分清洗，这种设备应修理或重新设计安装。

食品接触表面的设备必须用适宜的材料制作，如木头这种为多孔状、难于清洗的材料不能用做为食品接触表面。食品接触表面是食品可与之接触的任意表面，如食品与墙壁相接触，那么这堵墙是一个产品接触表面，设计、维护和清洁应符合同样的要求。

其它产品接触表面还包括加工人员接触其他污染物而未经清洁和消毒的手，然后接触食品的。这些污染物如不能充分清洗和消毒的降温设施和休息室的门把、垃圾箱和原材料包装。

手套也是食品接触表面，需要由一种适宜的材料制成并维持在一种合适状态。手套解决不了关系到产品的卫生状况，它们能传播细菌。手套和手一样,清洁和消毒同等重要，但比手更易于清洁。若手套维护不适当，有破洞，也成为产品的污染源。

不使用时，手套的贮存也是一个问题，必须贮藏于不被污染的地方。处理即食产品禁止使用手套，因为可能会导致产品的二次污染。

如使用手套的话，应有清洁和消毒的程序。加工厂也应提供清洁加工人员的外衣，大街上穿的衣物不能与食品接触。

三、防止交叉污染

防止交叉污染涉及到厂房的设计，人员的卫生操作规范，原料和熟食产品的物理性隔离等。

1．人员卫生：

手进行适宜的清洗和消毒能防止污染。清洗手的目的是去除感官存在的物质和可传播的细菌，所以消毒能有效地减少和消灭细菌。但如果人员戴着珠宝或其物品，手的清洗和消毒将不可能有效。感官上存在的物质藏于皮肤和珠宝或戒指之间—— 清洗就是把工厂和加工设备的污物去掉。 “ 污物 ” 确切地说是存于食品接触表面为细菌生长所需的营养物质，包括脂肪、碳水化合物、蛋白质和矿物质。消毒是在清洗之后，用消毒剂破坏微生物的繁殖体，，进而减少其它微生物的数量。但要切记设备未经 “ 清洗 ” ，消毒剂时不能发挥作用的。

一般而言，有两种清洁方式，即人工和现场清洁(CLEAN-INPLACE)。人工清洁不只是意味着一把刷子和水桶，包括选择正确的清洁器材和适用机械清洁方式以去除食品接触表面的污物，还包括发泡剂等。没有合适的清洗设备，只用刷子和人工很难清洗许多加工设备。

现场清洁体系是通过使用循环清洁管子和设备进行清洗和消毒的方式。设备不能轻易拆开，但现场清洗要确实。在使用清洁设备之前，必须去掉食品碎屑，否则就会降低清洁的有效性。

要去除污物，必须具有充分的水源供应。理想的水源供应是无微生物、中性pH值和低矿物成份。一些加工厂可能必须对水加以处理才能使水质达到要求。清洗消毒用水最好包括热水和冷水，而且压力较大。对人工清洗来说，热水的温度应最低82℃或更高。然而需要注意的是当温度超过50℃可能导致一些蛋白质和其它污物变性而粘到在要清洁的表面。水温合适有助清洁剂去除脂肪、碳水化合物、蛋白质和矿物质。清洗每种污物对清洁剂的有效性都是挑战，清洗的对象不同，用的清洗剂不同。

碱/氯碱：脂肪、蛋白质、碳水化合物

酸：矿物质

清洁剂在清洁中有几种辅助功能。一些是降低水的硬度，另外可以结合水中的金属离子，增加湿度能力，或乳化脂肪。例如，使用碱或氯碱清洁剂以去除脂肪、蛋白质和碳水化合物，用酸性清洁剂以可降低矿物质等等。重要的是，查看标签说明并验证此清洁剂是去除污物的。

清洁程序：

清洗

冲洗

消毒

三个间隔的洗涤槽用于清洗、冲洗和消毒。第一个洗涤槽用于清洗设备，是清洁剂使用之处。清洁剂的作用是松散并去除固态物体和微生物。为达到清洁剂的全部效果，使用机械清洁也是很重要的。第二个洗涤槽装满清水，用于冲洗清洁剂和那些被清洁剂松散的固态物体，其影响消毒效果。第三个洗涤槽是用于消毒的。

消毒方式：

化学剂

加热

辐射

基本上有三种方式来消毒：化学剂；加热；或辐射。因为辐射在加工厂环境下对于设备消毒不现实，只有加热和化学剂消毒是可讨论的。

化学消毒方式是最普遍的消毒方式。有四种：氯、碘、季铵和酸。氯是最普遍的，但碘、季铵或四价化合物及酸也常用。能影响消毒剂作用的因素包括时间、pH值、温度和水的硬度。

对pH值，一般说消毒剂的有效性随pH的增加而增长。除了四价化合物，对碘、氯和酸性消毒剂来说，对所有的消毒方式，温度越高，消毒就越有效。在较高的温度下氯和碘作为气体开始由消毒剂解决方式脱离出去。加热能加速化学反应，降低表面张力。

每一种消毒剂最低有效性是不同的，可根据说明使用。

氯是最广泛使用的消毒剂。氯在下列接触时间和水温时最有效。

49℃或更高：25ppm氯的接触时间为10秒。

37.7℃和49℃之间，50ppm氯需7秒钟。

37.7℃以下：100ppm氯需10秒钟。

碱性高的水（指pH10.0以上）这些数值有的可能改变。

碘要求12.5ppm浓度溶液要有效条件为最低24℃水温和30秒的接触时间。

季铵要求150-400ppm的溶液有效条件为最低24℃的水温和30秒的接触时间。水的硬度可能影响四价化合物的消毒剂。在使用此消毒液之前应知道水的硬度。

最低溶液浓度最低温度最少接触时间

氯25ppm49℃10秒

氯50ppm37.7℃7秒

氯100ppm12.7℃10秒

碘12.5ppm24℃30秒

季铵150-400ppm24℃30秒

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