食品高温工艺的应用

人类自从知道用火，深深得益于食品的热处理。热加工后的食品美味适口，提高了消化吸收率，降低了生物性病原威胁，延长了食品保藏期限。当然，热处理不当，也可产生营养素损失，形成有害热解产物等，但这毕竟是次要的。食品卫生上对高温工艺的着眼点在于正确理解高温工艺的基础上，控制食品质量变化和达到消毒杀菌要求。

1．高温工艺的应用 食品高温工艺主要应用于以改善食品色香味型即烹任意义上的热处理，食品加工所必需的加热，以及消除生物病原上的消毒杀菌。如煎炒烹炸、罐藏、焙烤、烘干浓缩、熬糖、炼油、炸制等等。工艺要点是利用适宜热源，通过水、汽、油及金属工具等介质，对食品进行热处理。

食品热处理的温度，通常考虑消毒杀菌有效、蛋白质变性与淀粉糊化等必要温度，从60℃开始即可认为是热处理。能够杀死繁殖型微生物，包括常见致病菌，而又最大限度保持食品结构及营养素的巴氏消毒法，温度范围为60一95℃。多用于鲜奶、啤酒、酱油、某些饮料等的杀菌。包括63℃30分的传统巴氏消毒法，和72—95℃10一30秒的高温瞬间巴氏消毒法，后者生产效率高，杀菌效果相同。食品热处理最常用的温度是100℃，不仅可以消除绝大多数生物病原，也是习惯上认为食物生熟的界限温度，而且以常压下水沸为标志，界限鲜明，100—120℃(应为121)是高温杀菌范围。罐头等须长期无菌保藏的食品多用此温度。须借助高压方可达到。例如在海平面温度为l00、105、110、115、120℃，压力表指示压力(kg/cm2)顺次为0、0．20、0．43、0．70、0．99。一般海拔在5000m以下，当地海拔每增高100m，为得到同等温度，压力约需增加0．01kg／cm2。当鲜奶、软罐头等有做成薄层进行热处理的条件时，可用超高温(UHT)处理，即温度达120—150℃，1—3秒，鲜奶杀菌效果与前述传统的和高温瞬间巴氏消毒法等效，当然须有灵敏准确的升降温控制手段。消毒杀菌以外的热处理，基本上均应在此温度范围内。据近年研究，温度过高例如190℃以上的煎烙食物蛋白质和加热250℃以上的食用油脂，将有诱变性杂环胺及有害性脂肪酸聚合体产生，应注意避免。

2．高温工艺的热源 最普遍应用的供热方式是炉灶，虽然比较原始，但简单经济，而且在中餐烹饪上几乎是气热、电热所无法取代的。一般用隔壁灶等方式，防止煤、煤气、燃油等的污染。一火多用的万能灶，即在炉膛内安装水加热器的办法，因其温度压力不稳定，除简单采暖、供应少量热水外，作为热源意义不大。高温工艺普遍采用的供热方式是安装中央锅炉，连接管道，供水供气，可准确调控气水用量及其压力温度与时间。如供给的热水、热气直接与食品接触(如将蒸汽通入食物蒸煮锅水中)，则此种锅炉应与一般采暖锅炉在水质卫生要求上不同。饼干面包等焙烤业的烤炉，在卫生上以用电烤炉为好。任何情况下均不应用烟火直接烘烤食品。啤酒厂直火烘干麦芽，是啤酒亚硝胺的主要来源；直火烘干水分高的粮食，曾证明有致癌性物质污染。用远红外线(波长1000mμ以上)加热是一种节省能源的方式，主要导热方式是辐射，穿透力强。辐射原件应选用碳化硅、氧化镁、氧化钛等安全无害材质。红外线消毒柜升降温很快，不适于陶瓷器皿消毒。另一种热源是微波加热。微波电场是超高频电场，食品中水分子是电荷分布不均匀的双极子，所以随电场方向改变而改变，频率从915到2415MHz，水分子超高频振动转化为热能。其特点是食品内(水分子)产热，升温快而受热均匀。130g的牛排，由生到熟，600W功率只需1分钟，1200W才40秒即可。120g的馒头同上条件只需40秒和20秒，150g扒牛肉，由生到熟只需3分和1分40秒。大肠杆菌15秒全部死灭。可见微波加热的优点是快速、节省能源、杀菌效果高，营养素损失少，无害。适用于水分分布均匀食品的再加热。不用金属器皿，防止微波反射，可用玻璃、陶瓷、纸、耐热塑料等盛装食品，且能旋转，使微波均匀。注意开启炉门自动切断电源，保护操作安全。

3．高温工艺对食品质量的影响 高温作用于食品，可使食品质量发生一系列改变。主要有①蛋白质变性：指高温作用下蛋白质分子四级结构改变，空间构象破坏，肽链松散开，酶等特殊蛋白质失去生理功能，氮溶解指数(NSl)下降，保水性下降，易受消化酶作用而有利于在体内消化吸收等。热处理也可使食品蛋白质由溶胶状态变成凝胶状态而改变食品构型，加热也可使食品中游离氨基酸、寡肽、嘌呤、嘧啶、肌酸等增加或溶出，而使食品有悦人的香气与美味。近年有报告称蛋白质中色氨酸、谷氨酸等，在190℃以上可热解产生有诱变性的杂环胺类化合物(见本章第五节)。②油脂经l 60—180℃以上加热，特别是达250℃时，将产生过氧化物，低分子分解产物、脂肪酸的二聚体和多聚体、碳基和环氧基等，以致油脂变色、粘度上升、脂肪酸氧化，而有一定毒性并破坏氨基酸等营养素。例如豆油180℃加热64小时，聚合物含量达26％，玉米油200℃经48小时过氧化物价由1.11至2.0L，酸价由0．2L至1．6L，粘度由0．65L至7．55L(Poises法，25℃)。这些结果在国内已得到一定验证，主要呈现于反复加热的煎炸油中。为此，我国专门制订了煎炸油卫生标准及卫生管理办法，规定煎炸油除须符合食用油要求外，酸价不超过5，羰基价不超过50meq／kg，煎炸温度在250℃以下(应该再低些)，煎炸后的油须滤过除渣后始得再用等(GB7102—86)。最好是少用不用反复高温处理过的油脂。③高温工艺对食品中碳水化合物有多种影响，主要有1)淀粉的a化即糊化：淀粉粒结晶被破坏，膨润与水结合，粘度增高。a化即淀粉性食物一般认为的生熟标志，要求这类食物a化至少达85％以上。这是人体吸收利用淀粉的必要条件。几种食物淀粉的糊化温度，大米、马铃薯、玉米、小麦粉分别为63．6、64．5、86．2和87．3℃。淀粉类食物热处理后的a化程度，应是高温工艺关注问题之一。2)淀粉性食物老化：俗称回生。老化与糊化是淀粉粒呈结晶态不与水结合或分子内氢键结合破坏与水结合的两个相反的过程，在一定条件下老化与糊化是可逆的。如馒头冷凉之后变硬(老化)，干烤之后变软(糊化)即其一例。馒头、面包一类食品，人们均不喜欢其老化。食物老化条件是直链淀粉比例大、玉米、小麦等来源的淀粉、水分含量在30％-60％，弱酸性，0-60℃等。保持60℃以上，食物即不发生老化。蔗糖酯类、盐类、PO4-3、C03-2等有脱自由水或阻止淀粉分子间结合作用的物质，均有防止食物老化作用。3)食品褐变：食品褐变有酶促褐变与非酶褐变。前者如苹果、梨、茄子中鞣酸、氯原酸等一类多酚化合物，在多酚氧化酶作用下形成红棕色的现象。后者，非酶褐变也称碳氨反应或美拉德反应。系由蛋白质、氨基酸等的氨基和糖以及脂肪氧化的醒、酮等碳基所发生的反应。使食物带有红棕色和香气，如烤面包的硬壳，酱油、豆酱的颜色气味，炼乳、果汁等的棕色物质等。有的是人们希望的，有的则是要避免的。凡原料中有氨基与碳基的高温工艺，均须注意这种褐变反应。4)碳水化合物的焦糖化：是焙烤业、糖果业高温工艺中食品的重要变化。适度焦糖化可赋与食物以悦人色泽与香气。焦糖化一般分二个阶段。150℃以下，糖类分子不断链，产生一系列异构化(a,β糖、醛酮糖异构化)，分子间和分子内脱水，生成寡聚糖、无水糖等。温度超过150℃，则糖分子碳链断裂，产生低分子挥发物，如麦芽醇及某些酮类等香气物质，碱性物质有促进这种反应的作用。5)食品质量的其他影响：食品热处理最显著的变化是影响色香味型，除已叙述者外，，还有：四毗咯衍生物分解变化所致食品变色，如植物性食品中叶绿素被分解或脱掉镁离子而变褐，但在碱性下生成叶绿醇、叶绿酸、Mg2+被Cu2+取代则绿色反而更鲜明。血红素是动物性食品中的四吡咯色素，以血红蛋白和肌红蛋白形式存在。加热时其中珠蛋白变性，Fe2+氧化成Fe3+，生成变性血色素而使肉类由红变灰。虾蟹体内类胡萝卜素与蛋白质结合，生鲜状态时呈青灰色，加热后或腐败时蛋白变性或分解，则虾蟹即显示类胡萝卜素的红黄色。许多天然食品含有低分子易挥发的香气物质，如水果、茶叶、酒类等，加热时香气浓郁，但随即因挥发丧失而失去香气，牛乳有时因所产酸、醛、酮、硫化氢等而产生热臭味。烧煮肉类的诱人香气主要是内酯、映喃、吡嗪和含硫化合物；其鲜美滋味则主要是蛋白质分解产生的谷氨酸钠、氨基酸酰胺肽、肌苷酸等，一般总称为含氮浸出物。

4．高温工艺与消毒杀茵’加热消毒杀菌的温度范围已如前述，即60一95℃的巴氏消毒，100℃的常用消毒杀菌温度，100一120℃的高温灭菌，120—150℃的超高温灭菌。消毒杀菌效果除温度外，还有湿热比干热有效，菌量少比严重污染有效，对繁殖型或幼菌细胞比对芽胞或者菌细胞有效，对细菌生存不利的环境(pH、基质等)比适于细菌生存的环境更有效等等。为了既保证消毒杀菌效果又不无谓浪费能源，各不同企业应针对所处理食品的消杀目标微生物，确定所需适宜加热要求，以D(DRT)值表示。在一定温度下，能杀死食品中某种细菌量90％的时间(分)，称为该菌在该温度下的90％递减时间简称D值或DRT值。一般食品杀菌多采用4—5D，或5—6D值，但对低酸罐头为杀灭最危险的A、B型肉毒梭菌而主张用12D。例如12l℃下持续加热0．1-0．2×12＝1.2—2．4分。即理论上允许食品中残留菌量相当原有菌量的10-12。为明确对各种细菌的杀菌条件，也可按加热致死时间曲线来估测，即在半对数纸上，横轴表示温度(℃)，纵轴表示加热时间的对数(分)，所做曲线。例如pH为7肉毒梭菌芽胞各座标点为：

温度(℃) 98．8 l07．2 110 115 117．5 121．1

时间(分) 417 60 32 10 8.7 2．4

在加热致死时间曲线上，121．1℃所对应的时间称为F值，一个对数周期的加热时间(如由10到100分)所对应的加热温度变化值称为Z值。上例中F值为2．4分，Z值为10℃(32分需110℃，320分需100℃)。高温工艺常用嗜热脂肪芽胞梭菌为指示菌，此菌最低生长温度为30-45℃，适宜温度为50—65℃，最高生长温度为70一77℃，此菌也是罐头平酸腐败的代表菌，高温工艺处理如此菌不复存在，则可说明嗜热菌也已全部死灭。此菌全部死灭所需温度与时间(℃，分)如下：100℃，1200分，105℃60分，110℃196分，115℃70分，120℃19分，125℃7分，130℃3分，135℃1分。

5.高温工艺一些实用参数 ①一些罐头的杀菌条件：850g柑桔罐头，5—23—30’／100℃，迅速冷却至38℃；3798原汁猪肉罐头，15—60—20’/121℃；227g清蒸鲑鱼罐头，15—80—15’／115．2℃；200g炖牛肉软罐头，长宽厚170X136×13mm，12l℃30分；罐头内容物PH＞5．3、4．6—5．3、3．7—4．5、＜3．7分别称为低酸、弱酸、酸性与强酸罐头，其杀菌适宜温度顺次分别为＞110℃、105℃、90一100℃、75—80℃。②鲜奶处理条件：鲜奶有溶菌素，其作用时间因环境温度而异，在0、10、25和30℃下，可保持48、24、6和3小时；鲜奶不同保藏时间为6一12、12—18、18—24、24—30时，所需温度分别须降至10—8、8—6、6—5、5—4℃；鲜奶杀菌方法，用传统巴氏法、高温短时杀菌和超高温杀菌，其中细菌死灭率分别为97。3％一99。9％、82．8％一99．8％，99。999％一100％；全脂奶粉喷雾干燥条件：浓缩乳密度12—13Be、比重1．089—1．098、干物质40％一45％、温度40一56℃、喷雾压力100—160kg／cm2、喷咀孔径1．0—1．4mm、进风温度140一200℃、干燥室温度70—90℃、排风温度75—85℃、干燥室压力-2kPa一-3．3kPa(-15一-25mmHg)、奶粉水分＜2％。③饼干烘烤条件：韧性饼干与酥性饼干，炉温240一260℃，烘烤3．5—5分，成品含水2％一4％；苏打饼干炉温260—270℃，烤4—5分，水分2．5％一3．5％；粗饼干，200—210℃，烤7—10分，水分2％一5％。④熬糖工艺：蔗糖液浓度为65％、80．9％、85．7％190．4％、94．9％、98％，沸点分别为104℃、110℃、114℃、120℃、130℃、160℃。⑤加热消毒，食品企业餐茶具及其他物品首先要用加热消毒法，不可能时才可用洗消剂。因其一是杀菌效果可靠，尤其对病毒，二是消毒后有“净干亮洁”的特点而易于检查。食具小工具100℃3—5分煮沸；食具、管道、台板、大桶等用90—lOO℃蒸气5一10分钟消毒。