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第一章 食品罐藏工艺
第四节 罐头食品的杀菌与冷却
1. 罐藏食品微生物学
1.1 罐头食品的腐败及腐败菌
1862年Louis Pasteur阐明了食品腐败的原因是微生物的作用;
1895年Russel(麻省理工学院)从微生物学角度研究发现经过密封杀菌的青豆罐头爆裂的原因：是残存的产气菌活动的结果，进一步说明了罐藏食品腐败的原因是加热未能达到杀死罐内的耐热微生物(或灭菌强度不够)。
不同类型的食品中腐败微生物类型可能不同，微生物的耐热性也可能不同。
食品腐败(Food Spoilage)------是指食品在微生物作用下，食品的感官品质、营养品质甚至卫生安全品质等发生不良变化，而丧失其可食性的现象。
腐败菌(Spoilage bacteria)------导致食品腐败变质的各种微生物。
罐头食品中微生物存活、生长与下列因素有关：
微生物自身特性：各种微生物都有适宜生长条件;
罐头食品特性：食品种类、化学组成、pH值;
加工和贮藏条件：加工方式、热处理温度和时间
随着罐头食品种类、性质、加工和贮藏条件的不同，罐内腐败菌群是不相同的，可以是细菌、酵母或霉菌，也可以是多种微生物的混合物。
1.1.1 食品pH值与腐败菌的关系
不同种类的食品的酸度或pH值是不同的，而各种腐败菌对酸性环境的适应性不同，所以在各食品中出现的腐败菌也不同。
食品中生长的微生物种类与食品的pH值有密切关系。
常见食品的pH值
根据腐败菌对不同pH值的适应情况及其耐热性，可按照pH值将罐头食品分为4类：
低酸性食品: pH5.0
酸性食品： pH4.6～5.0
酸性食品: pH3.7～4.6
高酸性食品： pH3.7以下
A 低酸性食品：pH5.0
食品品种：虾、贝类、禽、牛肉、猪肉、蘑菇、青豆、芦笋等
常见腐败菌：嗜热嗜温厌氧菌，嗜温兼性厌氧菌
杀菌方式：高温杀菌：105～121℃。
B 中酸性食品：pH4.6～5.0
食品品种：汤类、面条、蔬菜肉混合物等
常见腐败菌：嗜热嗜温厌氧菌，嗜温兼性厌氧菌
杀菌方式：高温杀菌：105～121℃
C 酸性食品：pH3.7～4.6
食品品种：水果及果汁等
常见腐败菌：非芽孢耐酸菌，耐酸芽孢菌
杀菌方式：沸水或100℃以下介质杀菌
D 高酸性食品：pH3.7以下
食品品种：水果、果汁、酸渍蔬菜等
常见腐败菌：耐热性低的耐酸微生物及酶、酵母、霉菌以及部分导致食品风味变坏的酶;
杀菌方式：沸水或100℃以下介质杀菌
1.1.2 罐头常见腐败变质现象及其原因
胀罐、平盖酸坏、黒变或硫臭腐败、发霉、引起食物中毒的产毒菌
A 胀罐：又称胖听(swell)
是指罐头底盖不像正常情况下呈平坦或内凹状，而出现外凸的现象。
是罐头食品最常见的腐败变质现象。
根据底盖外凸程度，可分为：隐胀罐、轻胀罐、硬胀罐
隐胀罐：外观正常，若用硬棒扣击底盖的一端，则它的另一端底盖就会外凸，如用力将凸端慢慢地向罐内掀压，罐头则又重新恢复原装。
轻胀罐：底或盖呈外凸状，若用力将凸端掀回原装，则另一端随之外凸。
硬胀罐：罐头底、盖同时坚实的或永久性的外凸。
微生物生长产气，会使玻璃罐会出现跳盖现象
产生胀罐现象的原因较多，并不全是微生物生长的结果。根据产生原因可分为三类：
假胀罐： 氢胀罐： 细菌性胀罐
假胀罐：因食品装量过多或罐内真空度过低所造成;一般杀菌后就会出现，如.午餐肉罐头就极易出现假胀罐现象。
氢胀罐：因罐内食品酸度太高，内壁迅速腐蚀,锡、铁溶解产生氢气，大量氢气聚集顶隙中而出现胀罐，一般经一段时间贮藏后才会出现。
酸性及高酸性食品易出现氢胀罐，开罐后内壁有严重的酸腐蚀斑。
内容物中锡、铁过高，还会出现严重的金属味
细菌性胀罐：因微生物在罐头中生长繁殖，代谢有机质产酸产气所引起的胀罐现象。
产生原因：① 杀菌不足;② 罐头裂漏。
细菌性胀罐
低酸性食品胀罐
常见腐败菌：专性厌氧嗜热芽孢杆菌和厌氧嗜温芽孢菌：
内毒杆菌、梭状芽孢杆菌、双酶梭状芽孢杆菌、溶组织梭状芽孢杆菌
典型菌：嗜热解糖梭状芽孢杆菌;适温35℃，32℃生长慢。
酸性食品胀罐：
腐败菌：专性厌氧嗜温芽孢杆菌，e.g.巴氏固氮梭状芽孢杆菌等。
其耐热性虽不高，但在酸性罐头食品中常因杀菌不足而残留下来，导致罐头的腐败。
高酸性食品胀罐
腐败菌：小球菌、乳杆菌、明串珠菌等非芽孢杆菌。
原因：杀菌不彻底;罐头裂漏
B 平盖酸坏(Flat sours)
平盖酸坏------是指罐头外观正常，而内容物却已在细菌活动下发生腐败，呈轻微或严重酸味的变质现象。
细菌在罐头中生长，代谢产酸但不产气，导致食品pH下降(可下降至0.1～0.3)，却不出现胀罐。
平酸菌：导致罐头食品产生平盖酸坏变质的微生物，被称为平酸菌;
平酸菌大多数为兼性厌氧的嗜热性腐败菌;
平酸菌能将碳水化合物分解产生乳酸、甲酸、乙酸等有机酸类，使食品酸败，但不产生气体;
罐头外观正常，必须开罐检验方能区别。
低酸性食品中常见的平酸菌：
嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus),其耐热性很强(高于肉毒杆菌)，能在49～55℃下生长，最高生长温度65℃。
酸性食品中常见的平酸菌：
嗜热酸芽孢杆菌(Bacillus thermoacidurans) (pH低于4.0不再产生芽孢，并迅速自行消失)能在pH4或略低的介质中生长，最适生长温度45℃，最高生长温度54～60℃，是番茄制品中常见的重要腐败菌。在中酸性食品中也能生长。
C 黒变或硫臭腐败(Sulphide spoilage)
硫臭腐败------是由致黒梭状芽孢杆菌(Clostridium nigrificans)分解含硫蛋白质并产生唯一的H2S气体，H2S与罐内壁铁质反应生成黑色的FeS，沉积于罐内壁或食品上，使食品发黑并呈有臭味，此现象称黒变或硫臭腐败。
致黒梭状芽孢杆菌(Clostridium nigrificans) 能在35-70℃范围内生长，适宜生长温度55℃，其芽孢的耐热性比平酸菌和嗜热厌氧腐败菌(e.g内毒杆菌，Clostridium botulinum)的低，这类腐败罐头在正常杀菌条件下并不常见，只有杀菌严重不足时才会出现。
D 发霉
罐头内食品上出现霉菌生长的现象，称发霉
一般并不常见，只有容器、裂漏、或罐头内真空度过低时，才有可能在低水分及高浓度糖分的食品表面生长。
除个别青霉菌菌株稍耐热外，大多数霉菌为不耐热菌，易杀死;
霉菌还需O2才能生长繁殖。
E 引起食物中毒的产毒菌
可在罐头食品中生长的产毒菌种类不多,主要为：肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌。
肉毒杆菌较耐热，其余菌均不耐热。
罐头食品杀菌时多用肉毒杆菌作为杀菌对象，避免食物中毒。
在罐头食品中绝对不能有产毒菌等危害人体健康的致病微生物存在，且应避免污染了产毒菌的原料用于罐头食品的加工;
1989年蘑菇罐头金黄色葡萄球菌肠毒素事件曾严重影响中国蘑菇罐头的国际贸易。
造成罐头食品腐败变质的主要原因：杀菌不足、罐头裂漏、杀菌前污染严重
A. 杀菌不足
造成原因很多，如：①原料的污染情况;②新鲜度;③车间清洁卫生情况;④生成技术管理;⑤杀菌操作技术;⑥杀菌工艺条件的合理性等
如果原料污染严重，新鲜度极差，那么杀菌强度再怎么提高，也不一定能达到杀菌的要求，也不能生产出优质的罐头食品。
杀菌过程中合理选用杀菌式，严格掌握操作规程，防止杀菌锅中出现气袋和死角也是十分重要的。
B. 裂漏
裂漏导致罐头食品腐败，则罐内的腐败菌较杂、菌类较多，大多数不耐热;可能有：球菌、非芽孢菌及芽孢菌出现，酵母较少见，霉菌大多数在严重裂漏时才会出现;有时也会出现单纯的芽孢菌，但要具体分析;在低酸性食品中，如有活的球菌、非芽孢菌存在，显然可以归因于裂漏所致。
导致裂漏的原因：
卷边结构不良：重合率
杀菌时锅内压力和罐内压力平衡控制不当，引起罐内突角，卷边松动。杀菌后冷却时腐败菌随空气或水被吸入罐内，而引起腐败。
导致裂漏的原因：
卷边结构不良：重合率
杀菌时锅内压力和罐内压力平衡控制不当，引起罐内突角，卷边松动。杀菌后冷却时腐败菌随空气或水被吸入罐内，而引起腐败。
C. 罐头食品在杀菌前出现早期腐败：
大多数是因为生产管理不当及在高温季节生产高峰期原料积压所致。
就肉类罐头而言，装罐后等待杀菌的时间越长，温度越高时，罐内的腐败菌(产气荚膜梭菌)繁殖很快，经杀菌后虽可将它们杀死，但罐头已出现隐胀罐或氢胀罐的状态。
原料污染严重，则杀菌强度需提高。
为了减少杀菌前微生物的污染与繁殖，需特别加强原辅料、加工过程及周围环境等方面的卫生，严格控制清洁用水，水质等卫生标准。
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