一、用水分活度、pH、化學物質及包裝控制

 

食品加工可以利用水分活度、pH、化學物質及包裝來控制病原體生長。而對食品加工來講，通過控制病原體所需的營養成分，則難以達到目的，因為除特別情形之外，大多數食品為病原體生長產提供了充足的營養。我們還是集中精力通過水分活度、pH、化學物質及包裝控制病原體生長。

　

通過分別控制食品中水分活度和pH值，或加入化學添加劑如鹽類物質，或通過特定的包裝技術調節氣體來控制病原體的生長。但是，加工者一般將這些控制技術結合使用，而不是只依賴于一種。因為單一控制系統如完全達到目的，可能是苛刻的，而且使產品不為消費者接受。

 

1、控制pH

 

每種微生物生長都有最低、最佳、最高pH值，酵母菌和霉菌可在低pH下生長，當pH值為 4.6或以下時可抑制致病菌生長和產生毒素的，這是我們關心的主要問題。但有些病原體，特別是艾希氏大腸桿菌0157:H7，雖然在酸性條件下生長被抑制，仍可存活較長時間。pH 是一種抑制病菌生長的方法，而不能破壞現存的致病菌。但是，在低pH值保持時間較長時，很多微生物將被破壞。

 

2、控制水分活度

 

如同pH，每種微生物體有其生長的最低、最佳、最高水分活度。酵母菌和霉菌可在低水分下生長，但是0.85是病原體生長的安全界限。0.85是根據金黃色葡萄球菌產生毒素的最低水分活度得來的。

 

0.85以上水分活度食品需要冷藏或其它措施來控制病原體生長。水分活度0.60至0.85的食品為中等水分食品，這些食品不需要冷藏控制病原體，但由于主要酵母菌和霉菌引起的腐敗，要有一個限定貨架期。對大部分水分活度在0.6以下食品，有較長的貨架期，也不需冷藏，這些食品稱為低水分食品。

 

 大部分生肉、水果和蔬菜屬于水份較高的食品（水分活度高于0.85 ）。值得注意的是面包，多數人認為它是干燥，貨架穩定的產品。實際上，它有相當高的水分活度，它只是因pH、水分活度的多重屏障，而使之安全，并且霉菌比病原體更容易生長，換言之，它變危險之前就長霉變綠了。

 

有些獨特風味的產品如醬油外表像是高水分產品，但因鹽、糖或其它成分結合了水分，它們的水分活度很低，其水分活度在0.80左右。因果醬和果凍的水分活度可滿足酵母菌和霉菌生長，它們需在將包裝前輕微加熱將酵母菌霉菌殺滅以防止腐敗。

 

干燥是食品防腐最古老的方法之一。除防腐之外，干燥產生了食品的自身特性，如同發酵。世界上很多地方還在用開放式空氣干燥，一般而言有四種基本干燥方法。

①熱空氣干燥----用于固體食品如蔬菜、水果和魚

②噴霧干燥----用于流體和半流體如牛奶

③真空干燥----用于流體如果汁

④冷凍干燥----用于多種產品

 

另一種降低食品水分活度的方法是加鹽或糖。這種類型食品的例子有----醬油、果醬和腌魚，這不需要非常特殊的設備。對流體或半流體產品，如醬油或果醬，用配方加工控制。對固體食品如魚或熏火腿，可用鹽干燥，即放入鹽溶液或浸入鹽水中。

 

控制水分活度分兩步。第一，科學地設定可保證水分活度為0.85或更低的干燥、鹽漬或加工配方，然后嚴格地執行。第二，可取制成品樣品測試其水分活度。

 

3、化學抑制劑

 

有時所選定的食品控制方法不能防止所有的微生物生長。這種情況下，可添加化學物質以進一步確保產品的安全。化學防腐劑包括苯甲酸鹽、山梨酸、亞硫酸鹽、亞硝酸鹽和抗生素。

 

苯甲酸鹽，包括苯甲酸、苯甲酸鈉或鉀和對羥苯甲酸。它們主要用于抑制酵母菌和霉菌。

 

山梨酸鹽，包括山梨酸、山梨酸鈉和鉀。山梨酸鹽用于抑制霉菌。

 

丙酸用于抑制面包、蛋糕和奶酪中霉菌。

 

亞硫酸鹽，包括二氧化硫用于多種產品如檸檬汁、水產品、蔬菜、糖蜜、葡萄酒、果脯和果。亞硫酸鹽主要作為抗氧化劑，但也有抗微生物特性。

亞硝酸鹽，用于熏肉和熏魚，通常與鹽和糖混合使用。亞硝酸鹽抑制肉毒梭菌的生長。

鹽也用于阻止病原體生長，特別是肉毒梭菌。

 

使用的化學防腐劑，必須符合GB 2760最新版本的要求，并在食品的標簽上應注明使用成分。

 

4、控制包裝

 

包裝不同于其它控制方法，雖然包裝有時用于控制微生物生長，但對腐敗生物體的控制是有限的，不能作為可控制致病菌生長的單一方法。但通過改變包裝有助于產品安全性，所以在這里加以討論。

 

從食品安全角度看，包裝有兩個功能，可防止食品污染，也可增加食品控制的有效性。

 

①真空包裝

很多產品是真空包裝。真空包裝是在將封口前用機械抽出包裝中空氣。產品放在低透氧性袋中，再放在真空機內用機械抽出袋中空氣然后進行熱封口。薄膜緊貼在產品上。袋中不殘留空氣或氣體。

 

②充氣包裝

 

產品可包裝于充氣包裝中。充氣包裝包括一次充氣和封口處理。所充的氣體有三種，可單獨或混合使用，包括氮氣、二氧化碳和氧氣。這些氣體都有各自不同功能。

 

氮氣取代氧氣，因而減弱了需氧腐敗生物的生長。

 

二氧化碳能使很多微生物致死，破壞腐敗生物以延長貨架期。

 

氧氣是需氧腐敗生物體生命線。但含有一定氧氣可增加抑制肉毒梭菌的安全性。通常為濃度約2至4％的氧。然而，包裝中存在的氧可使腐敗微生物生長，并消耗氧氣以至降低至2 ％安全濃度之下，這樣產品的保質期受到限制。

 

二、通過冷藏和冷凍控制

 

本部分主要論述了運用溫度控制微生物生長的方法。溫度為5到46℃是致病菌生長的危險范圍。當食品處于溫度危險范圍時，為使致病菌盡可能不生長，限制食品在這個溫度范圍存放的時間是非常關鍵的。

 

某些微生物生長溫度范圍如下表：

 

（一）冷藏庫

 

冷藏溫度對控制致病菌的生長確實起到了很好的作用，但是一些病菌比如：李斯特菌和耶爾森氏菌在接近凍結點時仍可以生長。冷藏在減慢食品變質、氧化酸敗和導致其它質量缺陷的生物的、化學的變化過程方面具有顯著作用。

 

（二）時間/溫度

 

食品一旦不再冷藏，它要經過細菌生長對數期，即食品的溫度升到致病性微生物生長范圍。開始時，微生物很少生長或不生長，它們只是在適應新的環境。根據冷藏間的溫度不同，食品能在非冷藏條件下至少安全存放數小時，而沒有致病菌顯著生長的危險。然后，產品的溫度上升到冷藏以上，致病菌生長加快，代時間變短，進入對數期。 

　　

按照通常的計算方法，食品在微生物繁殖的危險溫度范圍不得超過4小時，這是正常合理的時間安排。但是，不同的致病菌在不同的食品上、不同的溫度下生長繁殖的速度不同。所以，產品能夠在危險范圍安全停留的最長時間取決于兩種條件：存在的致病菌種類和食品適合致病菌生長繁殖的能力。食品加工商必須依據這些參數而設定極限，不能按照４小時來進行計算。食品驗收員判定嚴重時間/溫度失控時，也可以應用這些參數。

 

在加工過程中對時間和溫度的控制比冷藏復雜，需要掌握產品對時間和溫度的要求。這可以通過許多方式做到，如：批量標記產品，確定在非冷藏條件下存在的時間，監測冷卻間的溫度，或監測不同生產環節的產品溫度。隨后將討論這些控制設備。

 

（三）冷凍

 

有些微生物在冷凍貯藏過程中很長時間內仍能保持活力。大部分病毒、細菌的芽胞和部分細菌的繁殖體在冷凍溫度下都能存活。其它一些生物體則對與有關冷凍過程的一個或多個步驟如冷凍、冷藏或解凍是敏感的。由于一些多細胞生物通常比細菌對低溫更敏感，因此冷凍、冷藏是破壞多種食品中生物體如寄生性原蟲、線蟲、蠕蟲的有效方法。對于直接食用或不經過烹調就食用的食品，這一點尤為重要。

 

（四）烹調后迅速冷卻

 

烹調后的冷卻也是一個很關鍵的環節。請記住：烹調過的食品可能依然有病原體，尤其是一些耐熱的繁殖體細胞，比如：單核細胞增生性李斯特菌在烹調過程中依然存活。另外，芽胞在烹調過程中存活，當產品溫度下降到46℃以下時開始生長。同時食品在冷卻過程中可能會因為手的接觸和冷凝水滴漏或與其它食品接觸而受到二次污染。如果存在以上情況，烹調后的冷卻將非常關鍵。

 

如果能確保在烹調過程能夠完全破壞可能在冷卻過程中生長的芽胞，并確保在冷卻過程中食品不會受到二次污染，冷卻過程就不是特別關鍵。具備這種條件的情況可能僅局限于一些特定的高壓加熱過程。

 

有時人們有一些錯誤的認識，認為將食品冷藏起來就可以阻止微生物生長。當冷卻大量熱的食品時，就可能需要很長的時間，才能將食品冷卻到能抑制病原體生長的溫度。

 

首先，在很短時間內將溫度從60℃降至21℃。在這段時間里，溫度必須迅速地降下來，因為在這個溫度范圍內繁殖非常迅速。這個溫度目標達到以后，需要再將產品的溫度降到 5℃以下，這種冷卻方法可以使微生物生長處于停滯期。

 

（五）預冷方法

 

冰浴

冰棒攪拌

加冰

 

對裝有熱食品的容器進行冷藏之前用冰浴預冷。這樣有助于迅速降低溫度，并防止熱食品在冷藏室升高溫度，這種方法最適用于液體。

 

另一種快速降低溫度的辦法是攪拌食品。一個較好的辦法是使用“冰漿（棒）”，這種中空的攪棒中裝入水并進行冷凍，融化了的冰將留在棒內而不會混入食品中。同樣這種辦法也最適用于液體食品。

 

往熱食品里加冰也是一種好辦法。這一辦法適用于湯、漿汁。唯一的問題是一定要弄清楚配方中規定需要加水。

 

在室溫下對裝在大容器內的食品進行預冷不是一個很安全的做法，在這種情況下，食品的溫度將有很長一段時間停留于微生物生長的范圍。食品應當立即被放入冷藏室，甚至要將其分成幾部分，以利于更快地冷卻。

 

如果食品是在一個大的雙層蒸氣鍋里加工的，就可以在夾層鍋里裝上冷水進行循環來預冷食品，然后再進行冷藏。

 

三、通過熱處理控制

 

前面討論了冷藏和冷凍可以阻止微生物繁殖，而要殺死或滅活微生物通常是采用加熱。通常食品加工企業用于殺滅和控制微生物生長的熱處理有幾種形式； 煮 、蒸、炸、烤、炒、高溫高壓殺菌、管式熱交換器、刮板式熱交換器等。

 

影響微生物死亡速度的因素很多，主要包括：食物的導熱性，食物的特性，微生物的種類，和微生物的耐熱性，下面我們將分別討論。

影響致死率的因素

·食物的導熱性

·食物的特性

·微生物的種類(芽胞或營養細胞)

·微生物細胞的耐熱性

 

導熱性：不同的食物導熱方式不同，傳熱速率也不同。如前面介紹的熱傳導導熱和對流導熱，它們的冷點也不同。在食物冷點的致病菌將比那些在食物表面的滅活更慢，因為它們受熱更少。

 

食物的特性：食物一定的特性使得熱處理更易或更難破壞其中存在的致病菌。這里有三個例子：在酸性環境下食物中的致病菌更易破壞；糖和油的存在降低了熱對致病菌的作用；濕度的大小，包括食物的濕度和環境濕度，使得致病菌滅活更容易。

 

微生物的種類(芽胞或繁殖體)：同一致病菌的芽胞比其繁殖體耐熱性高得多，同時不同的致病菌具有不同的熱耐受性。例如，單核李斯特菌，非常耐熱，而創傷弧菌具有很強的熱敏感性。然而，無論那一種的耐熱性，都無法和肉毒梭菌或臘樣芽胞桿菌相比，除了高壓殺菌，在許多種熱處理的情況下這兩種菌都能存活。

 

這就是一些為什么各種不同的致病性微生物不會同時死亡的原因。而且，一種致病菌的數千個細胞放在一個食品罐中，它們受到相同的熱處理，仍然不會同時死亡，這是因為相同種的致病菌個體的差異。如同每一種生物，一些強壯，一些較弱，知道對食物的加熱量來滅活其中的致病菌和一些方法來預測致病菌的滅活是很重要的。

 

四、微生物控制的新技術 

 

食品工業界在繼續發展現有控制微生物控制方法的同時，正研究新技術以保證食品的微生物安全，同時也為消費者提供稍需加工或不需加工的高質量食品。這些年，輻照、高強度電子場、脈沖光、紫外線、高壓加工和臭氧已作為消滅微生物的非加熱方法。然而，在商業上運用這些技術僅在最近幾年。盡管這些新技術以及其它方法看起來能達到預期結果，但通常也受到限制而不能應用于實際生產。因此在現有食品加工中采用上述新技術時，必須理解每個方法的優點、缺點和由那些要求。

1、輻照

2、高強度脈沖光

3、高強度脈沖電子場 

4、紫外線

    · 空氣和表面消毒

    · 液體的巴氏消毒

 

紫外線是一些食品在巴氏消毒水平上的另一種過程，許多年來把紫外線用作空氣和表面消毒。

　　

根據波長可基本分為三種形式的紫外線：長波、中波和短波。所有紫外線波長都比可見光短且不能被人看見。紫外光是于253.7nm范圍內的紫外燈產生的。

　　

為了使紫外線殺死細菌和其他微生物，他們必須接觸到微生物體上，且每種微生物體必須吸收足夠數量的能量以被殺死。使微生物失活必需的劑量是由時間和強度來決定。

　　

近來，用紫外線進行巴氏消毒透明液體的過程已經發展了。這個過程包括灌輸液體薄膜在預定的速率下通過紫外光，在這個過程中發現顯著地減少了液體的生物運載量。

　　

對天然的紫外光、流速、混濁度、產品性質和燈輸出需要連續監控。

      

對其他系統有一些要求：紫外光必須穿透進入產品。這就是為什么該過程被限制用于透明液體。

      

紫外光殺菌的優缺點

優 點:系統價格比其他低

缺 點: 只能用于透明液體薄膜的表面面統

      

5、高壓加工

6、歐姆加熱

7、臭氧

· 殺菌劑

· 加工和處理

　　

臭氧作為殺菌劑的使用并不新鮮了。在加工水中用臭氧殺死微生物，例如蔬菜加工者。這種處理允許加工水重復使用而不是倒掉。在美國和其他國家這種方法處理飲用水也有多年。臭氧另一個優點，不象氯，在處理的水中無毒性殘留。

　　

臭氧也用在封閉區域中的表面處理，如冰箱。它可以減少或消滅包括冰箱表面和內部存放產品表面的霉菌。臭氧作為氯的替代物有潛在的用途。這是更強的消毒劑，能殺死大量不同的微生物體，潛在用途之一是消毒新鮮的水果和蔬菜。臭氧用來消毒新鮮水果和蔬菜尚未被FDA認可。