巴氏杀菌技术详解：原理、过程及其在食品保鲜中的应用

食品加工中的杀菌技术有巴氏消毒和高压灭菌。 #生活知识# #饮食生活# #食品加工#

引言

巴氏杀菌，这个听起来既熟悉又科学的术语，其实是我们日常饮食安全背后不可或缺的守护者。自19世纪以来，这项以法国科学家路易·巴斯德命名的技术，就默默守护着从餐桌上的牛奶到超市货架上的果汁等一系列食品的安全防线。它利用适度的热力魔法，既是一道屏障，阻挡了致病微生物的侵扰，又像时间的缓释胶囊，延缓了食物变质的脚步。本文将带您深入探索巴氏杀菌的奥秘，从它的历史起源到现代技术的演变，再到它如何在不同食品中的具体应用，以及各种巴氏杀菌技术的比较，全面解析这一食品安全领域的关键技术。

巴氏杀菌是什么

巴氏杀菌是食品保藏和食品安全中极为关键的环节，通过消灭致病菌并大幅降低腐败微生物的数量来确保食品的安全性。这一过程被广泛应用于各类食品和饮料行业，其中乳制品加工领域应用最为普遍。巴氏杀菌常与牛奶处理相关联，全球范围内均有应用。它采用“适度热处理”方法，以阻止酶促和微生物导致的食品变质，通过加热至最高100°C，消灭如非芽孢形成细菌、酵母和霉菌等对热敏感的腐败微生物。

然而，由于需要较高的加热和冷却要求，巴氏杀菌往往是一个能耗密集型过程。为了达到最佳效果，巴氏杀菌通常与其他保藏技术如浓缩、调节酸度和化学抑制等联合使用。巴氏杀菌过程中可采用两种方式：慢速和快速。慢速巴氏杀菌使用较高的温度并持续较长时间，典型的组合为75°C保持8到10分钟或63到65°C保持30分钟。而快速、高温或闪蒸巴氏杀菌则仅需几秒钟，温度通常在85至90°C以上，常见的组合包括88°C下1分钟、100°C下12秒以及121°C下2秒。

图1、左图：牛奶高温短时（HTST）巴氏杀菌设备（来源： https://www.britannica.com/technology/pasteurization#/media/1/446003/254630）；右图：牛奶巴氏杀菌过程示意图（来源： https://www.daviddarling.info/encyclopedia/P/pasteurization.html）

巴氏杀菌的历史

巴氏杀菌的历史可以追溯到19世纪，由法国科学家路易·巴斯德发明，最初用于葡萄酒和啤酒的处理。1862年，首次采用了高温短时（HTST）的方法进行处理。到了20世纪初，技术迅速发展，促进了多种巴氏杀菌技术的诞生。

1908年，芝加哥率先立法要求牛奶必须经过巴氏杀菌处理。在20世纪上半叶，主要采用的是称为罐式巴氏杀菌的持留法，这种方法基于分批加热牛奶，在大约63°C下持续30分钟。

然而，到了20世纪40年代初，高温短时（HTST）连续处理方法已在工业界得到广泛应用。随着工艺技术的进步，推出了多种温度及作用时间的组合。

如今，板式换热器被普遍用于执行HTST方法，这是公认的牛奶巴氏杀菌技术。现代巴氏杀菌设备通过多个加热和冷却阶段，确保牛奶达到规定的温度要求。

巴氏杀菌的目的

巴氏杀菌的目的并非彻底消灭食品中的所有微生物，而是减少活菌数量，使它们在适当的储存条件下不易引发疾病传播。它是众多HACCP（危害分析和关键控制点）计划中常用的控制点，并在食品行业中被广泛应用。

巴氏杀菌通常用于消除所有致病微生物（比如牛奶的巴氏杀菌），或减少导致食品腐败的微生物数量，比如醋的处理。此过程能灭活所有非芽孢形成的病原菌、大部分腐败的植物性微生物，并减缓或阻止微生物和酶的活性。

通过巴氏杀菌，可以在低温条件下延长食品的保质期，一般情况下为4°C下保存几天（如牛奶）或几个月（如瓶装水果）。

表1、不同食品巴氏杀菌的目的

序号食品主要目的次要目的处理条件1果汁（pH < 4.5）酶失活（果胶酯酶、多聚半乳糖醛酸酶）破坏致腐微生物（如沙门氏菌、隐孢子虫）65°C下30分钟；77°C下1分钟；88°C下15秒2啤酒（pH < 4.5）破坏致腐微生物（野生酵母、乳酸杆菌属）以及残留酵母（酿酒酵母属）/瓶装时65°C至68°C下20分钟；900至1000千帕压力下72°C至75°C，持续1至4分钟3牛奶（pH > 4.5）消灭病原体（布鲁氏菌、结核分枝杆菌、贝纳柯克斯体）消灭致腐微生物（嗜热链球菌、克雷莫里斯链球菌）及酶63°C下30分钟；71.5°C下15秒4液态蛋消灭病原体（如萨芬堡沙门氏菌）消灭致腐微生物64.4°C下2.5分钟；60°C下3.5分钟5冰淇淋破坏致腐微生物消灭病原体65°C下30分钟；71°C下10分钟；80°C下25秒

巴氏杀菌的类型

1、罐式巴氏杀菌或低温巴氏杀菌

罐式巴氏杀菌机包含一个温度可控的封闭罐体。它也被称为分批巴氏杀菌、低温或延长巴氏杀菌。食品被加热至62°C至64°C之间，并在此温度下保持约30分钟，然后迅速冷却。经过巴氏杀菌的食品在冰箱中的保质期为2至3周。原料被加入巴氏杀菌罐中，加热至所需温度，保持规定时间，利用冷却技术，最后将物料泵出罐外。在乳品业，制作冰淇淋、奶酪、酸奶及其他常见食品前，牛奶会通过罐式彻底巴氏杀菌。如今，罐式/分批巴氏杀菌主要应用于小型企业及除牛奶外的其他产品。然而，大型企业偶尔也会使用此方法（例如，用于果汁）。

优点：

罐式巴氏杀菌适用于大企业及小工厂中的低产量产品。

特别适合加工需要添加发酵剂混合、静置孵化数小时、搅拌打碎凝块以及最终冷却等步骤的培养产品，如脱脂乳和酸奶油。

缺点：

罐式巴氏杀菌通常分批进行，因此速度较慢。

尽管采用手动控制，操作员仍需持续密切关注，以防过热、保温过度或烧焦。

由于罐体不能再生热量，加热和冷却相对较为昂贵。

表2、罐式巴氏杀菌对食品产品的温度和时间要求

产品温度时间牛奶62°C30分钟奶油、酸奶65°C30分钟蛋酒、冷冻甜点混合物69°C30分钟

2、高温短时（HTST）巴氏杀菌

HTST巴氏杀菌也称为闪蒸巴氏杀菌或连续式方法。HTST代表高温短时处理，是目前最流行的巴氏杀菌技术之一。液体被加热至71.5°C至74°C之间，持续约15至30秒，或者加热至74°C至76°C，持续15至20秒，随后通过连续式换热器迅速冷却至4°C至5.5°C。目标是消灭耐热的有害细菌芽孢（如肉毒梭状芽孢杆菌芽孢）。HTST巴氏杀菌牛奶的典型冷藏保质期为2至3周。HTST应实现牛奶中活微生物数量5个对数单位的减少，几乎消除所有酵母、霉菌、普通腐败菌和有害细菌。

优点：颜色和风味保留得更好，适用于乳制品、果汁/浆果为基础的产品及桶装啤酒产品。

缺点：适用的制造工厂较少，成本较高。

3、超高温灭菌（UP）

类似于HTST过程，超高温灭菌也是在稍有不同的工具下以更高温度进行。UP处理的产品保质期更长，但仍需冷藏。不同乳制品根据其脂肪含量需要不同的巴氏杀菌过程。冰淇淋、乳制甜点混合物、奶油或加工奶酪需要更强的处理，如70°C下25至30分钟或80°C下25秒。

优点：超高温灭菌极大地延长了牛奶的保质期。

缺点：牛奶口味不同于常规巴氏杀菌牛奶，维生素A、D和E的含量比常规巴氏杀菌牛奶低20%。开盖后，由于抗菌剂、有益细菌和酶的水平降低，保质期缩短。

4、超高温（UHT）

超高温（UHT）目前被用来保存牛奶。牛奶在包装前以135°C灭菌2至5秒，然后无菌灌装入容器中。即使不放入冰箱，UHT牛奶有时也能保存6至9个月。UHT处理同样预期能消灭细菌芽孢。

优点：处理时间短，保质期长。

缺点：灭菌降低了牛奶的营养价值，UHT处理耗能高，改变了牛奶的原始风味，且UHT牛奶包装不可生物降解。

巴氏杀菌可杀灭的微生物

1、产酸菌：链球菌（Streptococci）、乳杆菌（Lactobacilli）、微杆菌（Microbacteria）、大肠菌群（Coliforms）、微球菌（Micrococci）

2、产气菌：大肠菌群（Coliforms）、丁酸梭菌（Clostridium butyricum）、托鲁拉干酪菌（Torula cremoris）

3、造成粘丝或绳状发酵的微生物：黏液明串珠菌（Alcaligenes viscolactis）、荧光假单胞菌（Enterobacter aerogenes）

4、蛋白水解微生物：芽孢杆菌属（Bacillus spp.）、假单胞菌属（Pseudomonas spp.）、普罗威登斯菌属（Proteus spp.）、溶血链球菌（Streptococcus liquefaciens）

5、脂解微生物：荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）、无色杆菌属（Achromobacter lipolyticum）、脂肪假丝酵母（Candida lipolytica）、青霉菌属（Penicillium spp.）

这些微生物中，有些会导致食品变质，产生不良味道、质地或外观变化，而巴氏杀菌通过杀灭或显著减少这些微生物的数量，以确保食品的安全性和延长保质期。

不同巴氏杀菌技术的比较

评判标准罐式（VAT）高温短时（HTST）超高温（UHT）工艺类型分批处理连续处理连续处理温度与时间65°C，30分钟72°C，15至30秒135°C至150°C，几秒钟适用食品脱脂乳、酸奶油牛奶、蛋奶酒、冷冻甜点混合物、果汁等牛奶保质期延长（以牛奶为例）冷藏下几天冷藏下2至3周无菌包装下6至9个月杀死的微生物植物性病原体植物性病原体所有细菌及芽孢

从上述比较可以看出，不同类型的巴氏杀菌技术各有特点，适用于不同食品的处理需求和保质期要求。罐式巴氏杀菌适合低产量和特定文化产品，如酸奶油，但保质期相对较短；HTST适用于大规模生产，如牛奶和果汁，保质期适中；而UHT能提供最长的保质期，适用于需要长期保存的牛奶产品，但可能会对口感和营养有更大影响。

总结

综上所述，巴氏杀菌作为食品处理的重要一环，不仅承载着公共卫生安全的重任，还平衡着食品品质与保存期限之间的微妙关系。从最初的罐式巴氏杀菌到如今普遍应用的高温短时（HTST）和超高温（UHT）技术，每一次进步都标志着人类在追求更高效、更安全食品保存方式的不懈努力。尽管不同的巴氏杀菌方法对食品口感、营养素保留及保质期有着各自的影响，但它们共同的目标始终未变——守护健康，让每一口食物都成为安心之选。随着科技的不断进步，未来的巴氏杀菌技术或将带来更加精准、高效的食品安全解决方案，继续为全球食品安全护航。

【相关资源】

名称：大肠埃希氏菌 | Escherichia coli

菌株编号：HZB218154

微生物资源鉴定保藏平台

敬请关注“灰藻视界”，共筑健康未来！
— 武汉市灰藻生物科技有限公司团队敬上

灰藻生物：我们期待着与客户共同成长，共创生命科学的美好未来！

更新日期：2024-06-11

#创作团队

编制人：小灰

网址：巴氏杀菌技术详解：原理、过程及其在食品保鲜中的应用 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/274306

相关内容

16种食品杀菌技术及常见的误区
食物的保存方法多种多样.果脯是我们生活中最喜爱的食品之一.果脯的保存方法及其理论依据是:( ) A.巴氏消毒法.巴斯德高温消毒的原理B.高温灭菌法.破坏需氧菌生存环境的原理C.糖渍法.用糖去掉鲜果中的水分阻止细菌和真菌的生长及繁殖的原理D.盐渍法.用盐腌制除去鲜果中的水分阻止细菌和真菌的生长及繁殖的原理 题目和参考答案——青夏教育精英家教网——
为生活创造新鲜美味和健康——新含气调理烹调保鲜技术在食品加工中的应用
食品保鲜的方法合集
辐照技术在果蔬贮藏保鲜中的应用研究进展
一种带有UVCLED的食品保鲜盒及其使用方法技术
纳米技术在肉类保鲜中的应用研究进展
食品的冰温贮藏保鲜技术及其应用
食品保鲜盒及其制备方法与流程
食品贮藏保鲜技术论文题目有哪些及答案解析

随便看看