（农产品加工及贮藏工程专业论文）茶干杀菌工艺研究.pdf

茶干杀菌工艺研究 摘要 茶干是我国居民餐桌上必备的佐餐食品。由于茶干中的营养物质丰富，水份适宜， 有利于微生物的生长和繁殖，货架期一般都很短。本文主要从杀菌工艺的优化入手， 探讨了茶干的包装形式以及若干种杀菌方式对杀菌效果的影响，最终选择巴氏杀菌考 查并优化了温度、时间、排列方式等因素的影响，同时确立温度与货架寿命的关系。 实验研究的主要结论如下： 1 探讨了茶干的包装形式，聚乙烯真空包装的茶干在市场中有良好的商业价值。 2 选择几种不同杀菌方法对茶干进行杀菌实验，确定巴氏杀菌作为本实验研究茶 干杀菌的方法。 3 通过单因素和正交试验的研究，优化巴氏杀菌方法。在聚乙烯真空包装下，每 袋中重叠装入2 块茶干，净重约1 0 9 ，并辅以添加生物防腐剂( n i s i n 0 0 4 5 9 k g ，柠檬酸 0 0 3 8g , k g ，纳他霉素0 0 1 5g k g ) ，立放于循环水浴中，8 0 c ，杀菌2 0 m i n ，具有良好 的杀菌效果，3 5 恒温条件下保质期可达3 0 天。 4 考察了本实验杀菌工艺条件的可靠性，测定其货架寿命，绘制、拟合出温度与 样品货架寿命的曲线t ：1 3 4 x 1 0 6 e 司0 3 4 5 t ( t = 1 5 3 5 c ) ，便于推测一定温度范围内其他温 度下的货架寿命。 关键词：茶干；杀菌；包装：货架寿命 s t u d yo nt h es t e r i l i z a t i o nt e c h n i c a l o ft h ed r i e db e a nc u r d a b s t r a c t s d r i e db e a nc u r di sap o p u l a rf o o di nc h i n e s ep e o p l e sd i n n e rt a b l e t h es h e l fl i f eo f d r i e db e a nc u r di so f t e nv e r ys h o r t ，d u et ot h eh i g l ln u t r i t i o na n dm i l dm o i s t u r ew h i c hl e a d t ot h eg r o w t ha n dp r o p a g a t i o no fm i c r o b e s i nt h i sp a p e rt h eo v e r a l ls t e r i l i z a t i o nt e c h n o l o g y w a sd i s c u s s e d ；t h ep a c k a g ea n dt h ee f f e c t so fd i f f e r e n ts t e r i l i z a t i o nm e a s u r e sw e r es t u d i e d a n dp a s t e u r i z a t i o nw a sc h o s e n t h ef a c t o r so fp a s t e u r i z a t i o ni n c l u d i n gt e m p e r a t u r e ，t i m e d u r a t i o n ，p r o d u c ta r r a n g e m e n t sw e r ei n v e s t i g a t e da n do p t i m i z e d t h ep a p e ra l s od i s c u s s e d t h ec o n n e c t i o no f d r i e db e a nc u r d s h e l f l i f ew i t l ls t o r a g et e m p e r a t u r e t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h i sp a p e ra r el i s t e da sf o l l o w s ： 1 d i f f e r e n t p a c k a g eo f 越e db e a nc u r dw e r ea p p l i e d v a c c u mp a c k a g ew i t h p o l y e t h y l e n ea r et h eb e s t 2 d i f f e r e n ts t e r i l i z a t i o nm e a s u r e sw e r es t u d i e da n dp a s t e u r i z a t i o nw a sc h o s e ni nt h e e x p e r i m e n t 3 b ys i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t s ，p a s t e u r i z a t i o nw e r ei n v e s t i g a t e da n d o p t i m i z e d ：t w op i e c e so ff o l d e dt e at o u f uw i t hn e a tw e i g h to f10 9u n d e rv a c c u mp a c k a g e d o s e dw i t hb i o - a n t i s e p t i c s ( n i s i n 0 0 4 5 9 k g , l e m o na c i d0 0 38g k g ，n a t a m y c i n0 015g k g ) w e r ep l a c e di n8 0 。cc i r c u l a t e dw a t e rb a t ha n dk e p tf o r2 0 r a i n t h es t e r i l i z a t i o nt ot e at o u f u u n d e rt h ep r o c e s st a l k i n ga b o v ew e r et h eb e s t t h ep r o d u c t sc a l lb ep r e s e r v e df o r3 0d a y s u n d e r3 5 4 t h ee q u a t i o nt = 1 3 4 x10 6 e 旬0 3 4 5 t ( t = 15 3 5 。c ) b e t w e e ns h e l fl i f ea n dt e m p e r a t u r e w a sd e d u c e df r o mt h ed a t ao ft h ee x p e r i m e n t s h e l fl i f eu n d e ro t h e rt e m p e r a t u r ec a l lb e e s t i m a t e du s i n gt h ee q u a t i o n k e y w o r d s ：d r i e db e a nc u r d ；s t e r i l i z a t i o n ；p a c k i n g ；s h e l fl i f e i i 插图清单 图1 1 茶干工艺流程图3 图2 1 菌落总数检验程序1 2 图2 2 大肠菌群检验程序1 4 图3 1 包装袋排列方式2 2 图4 1 累计危险率与失效时间散点图( 1 5 ) 2 9 图4 2w e i b u l l 危险分布图( 1 5 ) 2 9 图4 3 累计危险率与失效时间散点图( 2 5 ) 3 1 图4 4w e i b u l l 危险分布图( 2 54 c ) 3 1 图4 5 累计危险率与失效时间散点图( 3 5 ) 3 3 图4 6w e i b u l l 危险分布图( 3 5 1 3 3 图4 7 货架寿命温度曲线3 5 v 表格清单 表2 1 微生物指标1 5 表2 2 包装方式正交试验表头设计1 6 表2 3 包装材料对杀菌效果的影响1 6 表2 4 充气种类对杀菌效果的影响1 7 表2 5 填充气体时间对杀菌效果的影响1 7 表2 6 包装方式正交试验结果1 8 表2 7 包装方式正交试验结果( y 1 ) 分析1 8 表2 8 包装方式正交试验结果( y 1 ) 分析1 8 表3 1 杀菌正交试验表头设计2 2 表3 2 常见杀菌方式实验结果分析2 3 表3 3 温度对杀菌效果的影响2 3 表3 4 时间对杀菌效果的影响2 3 表3 5 排列方式对杀菌效果的影响( 五日后) 2 4 表3 6 巴氏杀菌正交实验结果2 4 表3 7 巴氏杀菌正交实验结果( y 1 ) 分析2 5 表4 1 样品消费者接受性的测定评单2 7 表4 21 5 储藏的样品微生物指标的测定结果2 8 表4 32 5 储藏的样品微生物指标的测定结果2 8 表4 43 5 储藏的样品微生物指标的测定结果2 8 表4 5 回归统计结果( 1 5 c ) 3 0 表4 6 回归方差分析结果0 5 c ) 3 0 表4 7 回归分析结果( 1 5 ) 3 0 表4 8 回归统计结果( 2 5 c ) 3 2 表4 9 回归方差分析结果( 2 5 ) 3 2 表4 1 0 回归分析结果( 2 5 c ) 3 2 表4 1 1 回归统计结果( 3 5 c ) 3 4 表4 1 2 回归方差分析结果( 3 5 ) 3 4 表4 1 3 回归分析结果( 3 5 c ) 3 4 表4 1 43 0 c 储藏的样品微生物指标的测定结果3 5 v i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得 佥壁王些太堂 或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 学位论文作者签字盘许摇带日期：研年中月衫日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 金理王些盘堂 有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人 授权 金理工业太堂 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名：森秤拖 签字日期：w 谭年争月日 | 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： i i 导师签名： 签字日期：年月日 电话： 邮编： 第一章引言 1 1 豆制品的概述以及茶干在国内外的发展状况 豆制品是以大豆、小豆、绿豆、豌豆、蚕豆等豆类为主要原料，经加工而成的食 品。大多数豆制品是由大豆的豆浆凝固面成的豆腐及其再制品。 豆制品中含有丰富的蛋白质【1 1 ，一般为干重的2 0 3 0 ( 大豆可得4 0 ) ，其蛋白质 价值与肉类极接近，因此常有素肉之称。大豆是最古老的食用作物，我国是大豆的故 乡，豆腐等传统的豆制品亦起源于我国。随着食品科学技术的发展，以及对食品营养 与健康、食物结构等方面研究的进展，在一些发达国家中，特别是北美和西欧，人们 已认识到动物性食物进食过多是导致心血管病、脑血管病、肥胖症，糖尿病等所谓“文 明疾病 增加的原因之。因此，营养学家告诫人们，在膳食结构中应增加植物性蛋 白质，尤其是要增加大豆食品，因为它不含胆固醇和乳糖酶，只含少量的脂肪和热量， 是植物蛋白中的佼佼者。 随着世界人口的膨胀，资源短缺和环境恶化是当今世界各国面临的严重挑战，有 三分之二的人生活在发展中的国家，他们的食物结构还仍以谷物为主，而谷物蛋白质 的生理效价低( 含不完全氨基酸) ，且动物蛋白资源不足【2 】o 食品和农业科学家研究证 明，若以同样的成本及能量发展动物食品原料或发展豆类及其它植物性食品原料，其 回收率前者仅有5 - 2 0 ，而后者可为前者的5 1 0 倍。国内外学者们一致提出发展植物 蛋白原料，特别是发展大豆食品是解决食物结构不合理和食物不足的有效途径1 3 j 。 到2 1 世纪，世界人口结构将进入“超高龄化社会 ，面临的最大问题之一是健 康与医疗，各种豆类都可利用现代技术，分离出对人体有保健功能的物质或去除有害 物质制成保健食品，以达到延缓或抗衰老的目的。因此豆制品的加工与开发有着广阔 的前景与社会效益。 近年来，我国大豆进口量居高不下，2 0 0 7 年又创新高，达3 0 8 2 万吨，国内生产 约为1 4 0 0 万吨，给我国大豆产业带来巨大冲击。在大豆市场竞争目趋激烈的环境中， 寻找我国大豆产业发展的潜在突破口事关重要。我国国产大豆是传统豆制品的适宜原 料，但豆腐等传统食品工业发展相对缓慢、市场萎缩，传统豆制品产业面临严重危机。 据不完全统计，我国用于生产豆制品的大豆每年超过4 0 0 万吨，但年销售额超过1 0 0 0 万元的、有一定规模的豆制品生产企业却不多，产品的市场占有率不到1 0 。而从一 般的市场规律来看，规模企业的产品市场占有率至少应该在5 0 t 4 1 ，可见我国传统大 豆食品还有很大的发展空间。 豆制品主要分为两大类【5 】，即发酵性豆制品和非发酵性豆制品。发酵性豆制品是 以大豆为主要原料，经微生物发酵而成的豆制品。如腐乳、豆豉等。非发酵性豆制品 是指以大豆或其它杂豆为原料制成的豆腐，或豆腐再经卤制、炸卤、熏制、干燥的豆 制品，如豆腐、豆浆、豆腐丝、豆腐皮、豆腐干、腐竹等【6 】。 中国豆制品产业正处于发展的过程中，不可避免地还存在一些发展中的问题，这 些问题的解决，有待于政府有关部门和企业的努力，有待于技术进步的有力支持，以 保证中国豆制品产业获得又好又快的发展f 7 1 。 ( 1 ) 货架期短、卫生质量差 对于豆腐、豆皮、豆丝、豆干、素鸡、腐竹这些豆制品，人们习惯于直接食用， 根据北京密云县卫生防疫站的检验报告，1 9 9 6 年至2 0 0 1 年豆制品细菌指标阳性率多 在2 0 5 0 之间 8 1 ，豆制品卫生问题已经严重制约豆制品的商品流通，制约着工业 化大规模生产。导致豆制品保质期短、卫生质量差的原因，主要有以下几个方面 9 】： 大豆原料微生物污染严重；加工敷料带入安全隐患；加工设备落后；加工过 程中卫生条件差，二次污染严重；杀菌强度不高；包装落后，产品货架期短； 从业人员素质较低，管理落后。 ( 2 ) 加工工艺不规范，工艺参数模糊 中国传统豆制品的加工，是作为一种民间手艺的，工艺和配方因人而异，为经验 性积累，导致加工工艺不规范，工艺参数模糊，产量、质量不稳定，难以适应工业化 生产。 ( 3 ) 加工设备和工具十分简陋 加工设备和工具十分简陋，难以适应工业化生产的需要。很多豆制品生产仅局限 于小规模作坊式或前店后厂式生产，产量低，质量差。 ( 4 ) 产品技术含量低，缺少基础性研究 我国豆制品加工机械化、工业化进程缓慢的原因是多方面的，除了管理体制、市 场营销方面的因素外，技术力量薄弱、缺少基础性研究是一个主要障碍。虽然豆腐生 产在我国已有2 0 0 0 多年的历史，积累了丰富的生产经验，但尚未上升到理论高度， 好多现象还没有理论解释，往往是知其然而不知其所以然，很难指导机械化生产。特 别是点浆操作的机械化、自动化一直是制约豆制品现代化生产的瓶颈【1 0 】。目前，自动 化点浆操作生产的豆腐，其品质和得率不及手工制品，导致点浆工序上仍然采用手工 2 操作。我国从日本进口了多条传统豆腐( 石膏、卤水豆腐) 生产线，目前大多数都处于 停产和半停产状态。 茶于又叫豆腐干，作为中国传统豆制品，含有丰富的营养物质，深受人们的喜爱， 但是也保留了传统工艺的缺点【n 】。茶干生产企业基础薄弱，发展资金投入不足，融资 渠道不畅，依靠自身积累很难迅速做大做强，导致整体规模小、产业化水平低；从事 茶干生产的加工户，大多分布在农村，食品安全意识相对较薄弱，加工场地和生活区 难以严格区分，且附近不可避免地存在猪圈、厕所、垃圾堆等污染源，加工环境和杀 菌技术难以达到食品卫生安全条件：加工茶干虽然采用传统工艺，但产品保鲜、产品 包装和品牌打造等环节都需要一定技术含量，而且各个企业之间缺乏统一的加工技术 质量标准和产品卫生安全标准，从而制约了产业发展；监管服务体系不够完善，食品 监管部门管理体制不顺，存在着多头管理，而管理又难以完全到位【l 2 1 。 茶干制作工艺大同小异，一般的制作工艺流程图如图1 1 所示。 图1 1 茶干工艺流程图 f i g 1 1s c h e m a t i cd i a g r a mo f t e c h n o l o g yo f t h ed r i e db e a nc u r d 我国茶干行业发展前景充满机遇，也存在着问题，尤其是技术环节上，货架期较 短，技术的落后严重影响产品行业的兴起，解决好这些问题才能使我国的茶干行业走 的更好更远。 1 2 包装形式与杀菌方法的研究与应用 1 2 1 包装形式的应用 我国食品卫生法对于食品包装材料的定义是：包装、盛放食品用的纸、竹、 木、金属、搪瓷、陶瓷、塑料、橡胶、天然纤维、化学纤维、玻璃等制品和接触食品 的涂料。欧盟称食品包装材料为“食品接触材料( f o o dc o n t a c tm a t e r i a l s ) ”，美国将食 品包装材料作为“间接食品添加剂( i i l d i r e c tf o o da d d i t i v e s ) ”进行管理。近年来，随着 人们对食品安全的日益关注，作为与食品直接接触的包装材料，其安全性也备受关注。 近年国内外发生的多起与食品包装材料有关的事件，如聚氯乙烯( p v c ) 塑料薄膜风波、 特氟龙不粘涂料风波、雀巢婴儿牛奶i t x 污染事件、回收p c 塑料加工饮用水桶事件等， 无不吸引了众多的目光，成为舆论的焦点【l 引。 包装可分为硬包装与软包装【1 4 】。硬包装是指在充填或取出内装物后，容器形状基 本不发生变化的包装。一般用金属、木质、玻璃、陶瓷、硬质塑料等材料制成。如玻 璃包装容器，它具有无毒、无味；透明、美观、阻隔性好、不透气、原料丰富，价格 低廉，并且可以多次周转使用等特点。既可高温杀菌，也可低温贮藏。正是由于其具 有诸多优点，因此成为果茶、酸枣汁等许多饮料首选的包装材料。但是玻璃包装容器 也有着一些缺点：主要是自重大，易破损，运输费用高，印刷等二次加工性能差。软 包装是指在充填或取出内装物后，容器形状发生变化的包装。一般包装材料有纸、塑 料、金属等。软包装与硬包装相比具有成本低、安全、卫生、方便等优点，备受消费 者欢迎。 茶干的包装选取软包装较为合适。塑料是目前使用最为广泛的一类食品包装材 料，常见塑料中聚乙烯( p e ) 和聚丙烯( p p ) 安全性最好【1 5 】，因为这两类塑料的单体原料 一乙烯和丙烯是无毒的物质，在生产加工的过程中也很少或不加入加工助剂。不同种 类塑料的物理特性也不一样，在目前用于食品包装的各种塑料中，阻气阻湿性能以聚 偏氯乙烯( p v d c ) 最佳，印刷性能以尼龙为好，机械强度和抗冲击性聚碳酸酯( p c ) 最优， 耐腐蚀、耐热、耐寒性能以丙烯腈丁二烯苯乙烯( a b s ) 和丙烯腈苯乙烯( a s ) 最好， 各种塑料各自的特性也决定了其不同的用途。作为巴氏杀菌( 蒸煮) 的茶干包装袋，p e 和p p 均可，但p p 的价格要高于p e ，优先选择p e 为包装材料。铝箔作为新型包装材料 越来越显示出所特有的优越性能 1 6 1 ，它具有高阻隔性能、轻量化、抗紫外等优势。食 品中一般采用铝塑复合包装较多，茶干的包装也可采用此种材料。 气调包装( m o d i f i e da t m o s p h e r ep a c k a g i n g ，简称m a p ) ，指用一定理想气体组分充 入包装，在一定温度条件下改善包装内环境的气氛，并在一定时间内保持相对稳定， 从而抑制产品的变质过程，延长产品的保质期【1 7 1 。气调包装的一个重要措施是贮藏初 始调节包装内的气体组分，以达到抑制腐烂和变质、维持易腐烂食品正常货架期内的 品质或延长其货架寿命的目的。 气调包装体系是一个封闭的系统，在这个系统中同时存在着两种过程：一是产品 的生理系列化过程，即新陈代谢的呼吸过程；二是包装材料透气作用导致产品与包装 内气体的交换过程，这两个过程使气调系统成为一个动态系统【l8 1 。 4 c 0 2 能抑制细菌和真菌的繁殖与生长，能增加延迟期和减少对数生长期的繁殖效 率。n 2 是一种惰性气体，无味，能控制化学反应，在同食品的接触过程中呈中性，n 2 不容易透过包装膜，在气调包装系统中也可作为充填气体1 9 ，2 0 1 。豆制品中含有大量细 菌，有好养细菌、厌氧细菌等，适当选择包装气体可以有效延长豆制品的货架寿命， 增加市场竞争力。 包装材料的选择、包装气体的选择以及所占比例对产品都具有极其重要的意义。 本文对于此方面也做了一定研究。 1 2 2 杀菌方法的选择 食品杀菌技术，就是运用各种手段，杀灭食品本身污染的、从食品包装容器带入 的、加工与调配过程中由操作人员和设备引入的、以及生产环境中存在的各种有害微 生物，从而保持食品品质并达到一定保藏期的一种技术【1 3 】。食品杀菌技术是食品工业 的核心技术之一。从某种意义上讲，食品工业的发展史就是食品杀菌技术的发展史。 近年来我国食品加工技术有了很大进步，但是在杀菌技术的研究开发方面还面临许多 亟待解决的问题【2 1 1 。对世界杀菌技术新动向的了解有助于改善我国在此领域的落后状 况，也是发展我国食品n i 技术的迫切需要。杀菌费用在一些食品加工成本中占很大 比例，杀菌技术的经济性直接影响产品的价格和市场竞争力，杀菌工艺的好坏直接影 响产品的质量。为使我国的豆制品工业有长足的发展并在国际市场上占有一席之地， 应大力开展豆制品杀菌技术的研究【2 2 1 。 1 2 2 1 热杀菌法 随着现代科技的发展杀菌的方法众多，但通常都用加热法促使微生物死亡。加热 法的杀菌机理一般认为是由于细胞内蛋白质受热凝固失去新陈代谢能力的缘故，所以 细胞内蛋白质凝固的难易程度直接关系到微生物的需热性，通常细菌细胞的死亡温度 5 0 6 0 ，与细胞内蛋白质的凝固温度是一致的。加热杀菌的环境条件有干热和湿热 两种并可细分为以下几种： 巴氏杀菌法【2 3 】这是在1 0 0 。c 以下的低温杀菌，加热介质常用热水。巴氏杀菌最 早用于牛乳清毒后用于酸性食品果汁、果酱等罐头食品的杀菌，可作为茶干等豆制品 的杀菌方法。 高温杀菌法它是在1 0 0 以上的加热介质中进行杀菌的方法，加热温度提高 细胞蛋白质就会加速凝固，杀死细菌所需的时间也越短2 4 1 ，可以作为豆制品的杀菌方 法，但是热力杀菌时物料也发生一系列物理化学变化这些变化大多对品质产生不良影 响，因此要适当控制温度。 超高温杀菌法【2 5 】它是用15 0 c 左右的加热介质在数秒钟内杀灭细菌的方法， 此法常用于液体无菌包装时杀菌，用于容器外杀菌特别有效。超高温瞬时杀菌技术可 分为间接杀菌和直接杀菌两大类。它是使物料迅速升温至1 3 0 以上，然后保持几秒 钟而实现对料液瞬间杀菌的目的。超高温瞬时杀菌技术的杀菌效果特别好，几乎可以 达到或接近灭菌的要求，而且杀菌时间短，物料中营养物质破坏少，成分保持率达9 2 以上，配合食品无菌包装技术的超高温式杀菌装备在国内外发展很快2 6 1 。目前这种杀 菌技术已广泛用于灭菌乳、果汁及各种饮料、豆乳、酒等液体产品的生产过程中，并 不适合于茶于杀菌。 1 2 2 2 超高压杀菌 食品超高压技术( 简称u h p ) 当前备受各国重视，并广泛开展研究的一项食品高新 技术，它可简称为高压技术或高静水压技术。 高压处理食品是先将食品原料充填到塑料等柔软的容器中，密封后再投入到有数 干个大气压的高压装置中加压处理。简单的说，食品领域利用高压处理和加工主要是 基于食品的主成分水可压缩性很低，很小的体积压缩比即可形成极高的压强，高 压导致微生物的形态结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜发生多方面的变化， 从而影响微生物原有的生理活动机能，甚至使原有功能破坏或发生不可逆变化。它是 利用了帕斯卡定律：加在液体上的压力可以瞬间以同样大小转到系统的各个部分。其 结果可能导致一系列现象发生，如生命活动停止，蛋白质、淀粉解构、发生变性，酶 失去机能，细菌被杀死等。食品工业上就利用这一原理使高压处理后的食品得以安全 长期保存。与此相反，形成蛋白质一次构造的氨基酸的缩氨酸结合，在数千高压下其 构造不发生变化；同样食品中的维生素、香气成分等低分子化合物，在高压下也不发 生变化 2 7 1 。 对于茶干来说，由于高压下食物的体积会缩小，故只能用软材料包装。茶干中含 有大量细菌，一些产芽抱的细菌，特别是低酸性食品中的肉毒梭茵，需在7 0 以上加 压到6 0 0 m p a 或加压到1 0 0 0 m p a 以上才能杀死【2 8 】，酶因其分子量和分子结构不同，超 高压下活性变化也不样，故需加压到所有酶失活为止。超高压装置必须采用耐高压 的金属材料和结构，故装置笨重，且基本建设费用高；因反复加减压，高压密封体易 损坏，加压容器易发生损伤，故实用的超高压装置目前压力在5 0 0 m p a , , 左右2 9 1 。因此， 作为茶干的杀菌方法超高压并不十分适合。 6 1 2 2 3 臭氧杀菌技术 臭氧是氧的同素异形体，在常温下是一种淡紫色气体，在水中很不稳定，时刻发 生还原反应，产生十分活泼具有强烈氧化作用的单原子氧，在其产生的瞬间，与细胞 壁中的蛋白质发生化学反应，从而使细菌的细胞壁和细胞膜受到破坏，细胞膜的通透 性增加，细胞内物质外流，使细胞失去活性。同时臭氧能扩散进入细胞里，氧化细胞 内的酶或r n a 、d n a ，从而致死菌原体 3 0 】。臭氧杀菌具有高效、快速、安全、便宜 等优点，作为一种气体杀菌剂广泛应用于食品加工、运输与贮存及自来水、纯净水生 产等领域中。 1 2 2 4 辐照杀菌技术 辐照就是利用x 射线、谢线或加速电子射线对食品的穿透力以达到杀死食品中的 微生物和害虫的一种冷灭菌消毒方法。受辐照的食品或生物体会形成离子、激发态分 子或分子碎片，进而这些产物间又相互作用，生成与原始物质不同的化合物，还会发 生一系列生化效应，导致害虫、虫卵、微生物体内的蛋白质、核酸及促进生化反应的 酶受到破坏、失去活力，进而终止食品被侵蚀和生长老化的过程，维持品质稳定 3 1 】。 辐照杀菌的效果良好，但其成本昂贵，通常仅用于名贵药材等产品的灭菌。 1 2 2 5 微波杀菌技术 用于食品杀菌的微波频率常为2 4 5 0 m h z 。微波对微生物致死效应有两方面的因 素，即热效应和非热效趔2 2 1 。热效应是指物料吸收微波能，温度升高从而达到杀菌效 果。非热效应是指微波形成的电磁场使生物体的极性分子产生强烈的旋转效应，使微 生物的营养细胞失去活性或破坏微生物细胞内的酶系统，造成微生物的死亡【3 2 】。微波 杀菌具有穿透力强、节约能源、加热效率高、适用范围广等特点。而且微波杀菌便于 控制，加热均匀，食品的营养、成分及色、香、味经杀菌基本接近食品的天然品质。 微波杀菌主要用于肉、鱼、豆制品、牛乳、水果及啤酒等3 3 1 。 1 2 2 6 紫外线杀菌技术 当微生物被紫外线照射时，其细胞的部分氨基酸和核酸吸收紫外线，产生光化学 作用使细胞变质，从而导致微生物死亡f 3 4 , 3 5 1 。紫外线最强的杀菌波长是2 5 3 7a 。紫外 线杀菌广泛用于空气、水及食品表面、食品包装材料、食品加工车间、设备、器具、 工作台的灭菌处理。 1 2 2 7 高压电场脉冲杀菌技术 高压电场脉冲杀菌是在两个电极间产生瞬间高压，以脉冲电场作用于食品。高压 7 电脉冲处理能破坏细菌的细胞膜，改变其通透性，从而杀死细胞。高压电脉冲杀菌一 般在常温下进行，处理时间为几十毫秒。所以用这种方法处理过的食品与新鲜食品相 比在物理性质、化学性质、营养成分上改变很小，风味、滋味无感觉出来的差异。而 且杀菌效果明显，达到商业无菌的要求，特别适用于热敏性食品，具有广阔的应用前 景【3 6 1 。 食品工程中的杀菌技术还有很多，如二氧化氯杀菌技术、氯气杀菌技术、电子灭 菌技术、加热与加压并用杀菌技术、加热与化学药剂并用杀菌技术、加热与辐射并用 杀菌技术、静电杀菌技术等，这些技术正在处于进一步研究阶段。 1 3 货架寿命简介与研究进展 食品的货架寿命( 保质期) 指的是食品的最佳食用期( g b7 7 1 8 2 0 0 4 ) t 3 7 1 ，也就是包 装食品在标签指明的贮存条件下，保持品质的期限。在此期限内，产品完全适于销售， 并保持标签不必说明或己经说明的特有品质( 感官品质、理化品质、卫生品质) 。消费 者可以根据生产日期及保质期对产品的质量特性进行判断以确定是否购买。我国规 定，食品的保质期必须标明在包装上【3 s 】。 1 3 1 货架寿命的影响因素 食品是个多元的、活跃的复杂体系，与食品品质有关的微生物增殖、酶反应、 物理化学变化等都可能会在同一时间发生，而外界一些条件如温度、相对湿度也会影 响这些反应的进行【3 9 1 。为了研究食品预期的货架寿命，就必须理解微生物的，酶的， 物理化学的反应机制，确定哪些是造成比如质地、风味、气味或者营养成分丢失的原 因，然后通过科学建模，确保食品安全和感官可接受，建立货架寿命贮藏温度的定量 关系。影响食品质量变化的四个主要因素是：内部结构、加工方式、包装以及贮藏条 件【删。理解这几个因素之间的相互作用是预算和测定货架寿命的关键。举个例子，如 果加工参数改变引起了产品中不合需要的化学或者物理变化，那么就可能需要重新包 装或者改良包装来保证所要求的货架寿命4 1 1 。同样，恰当的加工处理是以确定的原料 和成分为基础的，这样才能避免不宜或者不受欢迎的反应，促进合意的物理和化学变 化形成食品最后的形态和特征。 1 3 2 货架寿命的评定方法 国外学者对食品货架寿命的测定进行了广泛的研究。食品货架寿命的确定主要有 以下一些方法：基于已公布的相关数据估计货架寿命；或者采用消费者的投诉作为评 定货架寿命的依据；利用市场上己知的同类产品的数据，在产品上市后，再继续通过 实际货架条件下随机抽取样品的方式来验证保质期。但是在大多数情况下，相关数据 难以得到，或者没有同类产品相关试验数据，或者需要产品在上市后才能得到，因此 这些方法都很难采用 4 2 】。 在研发新产品或对已有产品的配方或工艺改进的过程中，由于时间的限制，研发 人员不可能对产品的保质期进行实际的测定，特别是那些对微生物较不敏感的食品。 目前应用最广泛的是加速寿命试验( a s l t ) 来测定食品货架寿命，即在比常规环境更恶 劣的条件下储藏产品，测试产品营养、卫生、感官等一系列指标的变化直到货架寿命 结束，然后用这些数据分析在实际销售情况下的货架寿命。3 0 年来a s l t 得到了 广泛的关注，它提供了一种测定货架寿命的方法而不需要等上一两年才能得到结果。 1 3 3 货架寿命测定的建模和加速寿命试验 选择适当可靠的方法来模拟食品中质量的降低是测定货架寿命重要的第一步，然 后选择有效适当的货架寿命测定方法【4 4 1 。货架寿命的预测是基于食品中质量降低的基 本原理，尤其重要的是动态地模拟食品体系中发生的不同变化的机制一“8 1 。一般食品 体系中质量降级的公式可以描述如下： r q = ( c i ，e j ) 质量降级的速度( r q ) 是许多合成因素( c i ) 和环境因素( e j ) 的函数，合成因素包括： 活性粒子的浓度、微生物水平、催化剂、反应抑制剂、p h 和水分活度等等，环境因 素包括：温度、相对湿度、光照、机械应力和总压等等。 温度对反应速度的重大影响很早就被公认。升高温度会加快很多成熟老化过程， 这也是许多加速方法的原理。最广泛使用的是a r r h e n i u s ( ；可仑尼乌斯) 模型，它是根据 热力学定律和统计力学原理建立的。食品变质反应的动力学模拟也遵守a r r h e n i u s 温 度法则。 许多有关品质变化的文献中，并没有给出引起品质变化的反应速度常数、活化能 等，而是仅给出了货架寿命终点数据与温度的关系【4 9 】。由品质函数冈可知，对一定的 变质程度，速度常数反比于达到一定品质损失程度的时间，这个规律可一直持续到品 质变化到不可接受的时间t ，即货架寿命。因此，( i n t ) 对l t 作图可得到一条直线，如 果食品贮存在一个小的温度范围内，那么由实验数据绘制的i n t t 图也是一条直线。 货架寿命的方程为： t ：t o e b t 9 式中t 热力学温度下的货架寿命； 卜热力学0 度条件下的货架寿命； 卜频率因子 1 4 本课题的主要研究内容及意义 1 4 1 主要研究内容 本文主要研究不同杀菌方法对茶干致腐菌的杀菌效果，优化茶干的包装形式，选 择最佳杀菌方法，并且对其进行进一步的优化，预测茶干货架寿命，具体包括以下四 部分： ( 1 ) 研究不同的包装材料、填充形式对茶干的包装形式进行优化，并符合有关国 家包装行业的标准。 ( 2 ) 采用不同的杀菌方法对茶干杀菌，优选出最佳的工艺方法。 ( 3 ) 优化最佳的工艺条件，如温度、时间等，使其效果达到最佳。 ( 4 ) 验证最佳杀菌方法和包装形式的杀菌效果。 ( 5 ) 在不同温度下测定茶干货架寿命，绘制茶干货架寿命曲线。 1 4 2 研究意义 茶干作为豆制品深加工的产物，深受人们的喜爱，但其丰富的营养物质，也滋生 着大量微生物，这对茶干的货架寿命是种挑战。目前，市场上的茶干保鲜期和货架期 仅仅为半个月至一个月左右，如何延长货架寿命是许多豆制品生产企业共同面临的主 要问题。 本课题从杀菌方法和包装形式入手，优化杀菌工艺，不仅提高产品在生产中的杀 菌效果，而且有效的防止了产品包装后微生物的生长。这有助于提高茶干的货架寿命， 扩大产品的销售半径，提高产品的市场竞争力。 1 0 第二章茶干包装形式的选择及优化 2 1 材料与方法 2 1 1 原料 茶干由安徽黄山佳龙土特产有限公司提供。 2 1 2 主要试剂 2 1 4 检测方法 2 1 4 1食品卫生菌落总数的测定方法( 引用标准g b t4 7 8 9 2 - - 2 0 0 3 ) t 5 1 】。 营养琼脂培养基：按g b t4 7 8 9 2 8 - - 2 0 0 3 中4 7 规定。 磷酸盐缓冲稀释液：按g b t4 7 8 9 2 8 - - 2 0 0 3 中3 2 2 规定【5 2 】。 菌落总数的检验程序：如图2 1 所示。 检样 i 做成几个适当倍数的稀释液 l选择2 个3 个适宜稀释液 i 各取l m l 分别加入灭菌培养皿内 i 每皿内加入适量营养琼脂 3 6 c 士i c i 4 8 2 h 菌落计数 图2 1 菌落总数检验程序 f i g2 1p r o c e d u r eo fm e a s u r i n ga e r o b i cb a c t e r i a lc o u n t 操作步骤： ( 1 ) 检样稀释及培养 1 ) 以无菌操作将检样2 5g ，用无菌剪刀剪碎( 粒径 0 5 m m ) 放于含有2 2 5 m l 灭菌 生理盐水的灭菌玻璃瓶内( 瓶内予置适当数量的玻璃珠) ，经充分振摇，做成1 ：l o 的 稀释液。 2 ) 用l m l 灭菌吸管吸取1 ：1 0 稀释液l m l ，沿管壁徐徐注入含有9 m l 灭菌生理 盐水试管内( 注意吸管尖端不要触及管内稀释液) ，振摇试管，混合均匀，做成1 ：1 0 0 的稀释液。 3 ) 另取l m l 灭菌吸管，按上条操作顺序，做1 0 倍递增稀释液，如此每递增稀释 一次，即换用1 支l m l 灭菌吸管。 4 ) 根据非发酵性豆制品及面筋卫生标准( o b2 7 1 1 - 2 0 0 3 ) 的要求，做1 ：1 0 ，1 ：1 0 0 ， l ：1 0 0 0 ，这3 个稀释度，分别在做1 0 倍递增稀释的同时，即以吸取该稀释度的吸管移 l m l 稀释液于灭菌平皿内，每个稀释度做两个平皿。 5 ) 稀释液移入平皿后，应及时将凉至4 6 。c 营养琼脂培养基( 可放置于4 6 + 1 水浴 1 2 保温) 注入平皿约1 5 m l ，并转动平皿使混合均匀。同时将营养琼脂培养基倾入加有 l m l 生理盐水的灭菌平皿内作空白对照。 6 ) 待琼脂凝固后，翻转平板，置3 6 4 - 1 温箱内培养4 8 + 2 h 。 ( 2 ) 菌落计数方法 做平板菌落计数时，可用肉眼观查，必要时用放大镜检查，以防遗漏。在记下各 平板的菌落数后，求出同稀释度的各平板平均菌落总数。 ( 3 ) 菌落计数与报告 。 1 ) 平板菌落数的选择 选取菌落数在3 0 - 3 0 0 之间的平板作为菌落总数测定标准。一个稀释度使用两个 平板，采用两个平板平均数作为最后的菌落数，若其中一个平板有较大片状菌落生长， 则不宜采用，而应以无片状茵落生长的平板作为该稀释度的菌落数，若片状菌落不到 平板的一半，而其余一半中菌落分布又很均匀，则计算半个平板后乘2 以代表全皿菌 落数。平板内如有链状菌落生长时( 菌落之间无明显界线) ，若仅有一条链，可视为一 个菌落；如果有不同来源的几条链，则应将每条链作为一个菌落计。 2 ) 稀释度的选择 应选择平均菌落数在3 0 - 3 0 0 之间的稀释度，乘以稀释倍数报告之。 若有两个稀释度，其生长的菌落数均在3 0 - - 3 0 0 之间，则视两个稀释度的平均菌 落数之比如何来决定。若其比值小于或等于2 ，应报告其平均数；若大于2 则报告其 中较小的数字。 若所有稀释度的平均菌落数均大于3 0 0 ，则应按稀释度最高的平均菌落数乘以稀 释倍数报告之。 若所有稀释度的平均菌落数均小于3 0 ，则应按稀释度最低的平均菌落数乘以稀释 倍数报告之。 若所有稀释度均无菌落生长，则以小于1 乘以最低稀释倍数报告之。 若所有稀释度的平均菌落数均不在3 0 - 3 0 0 之间，且其中一部分大于3 0 0 而另一 部分小于3 0 时，则以最接近3 0 或3 0 0 的平均菌落数乘以稀释倍数报告之。 3 ) 菌落数的报告 菌落数在1 0 0 以内时，按其实有数报告，大于1 0 0 时，采用两位有效数字，在两 位有效数字后面的数值，以四舍五入方法计算。为了缩短数字后面的零数，也可用1 0 的指数来表示。 1 3 2 1 4 2 食品卫生微生物学检验大肠菌群测定方法( 引用标准g b t 4 7 8 9 3 2 0 0 3 ) 5 3 】 乳搪胆盐发酵管：按g b t4 7 8 9 2 8 - - 2 0 0 3 中4 9 规定 5 2 1 。 伊红美蓝琼脂平板：按g b t4 7 8 9 2 8 - - 2 0 0 3 中4 2 5 规定【5 2 1 。 乳糖发酵管：按g b t4 7 8 9 2 8 - - 2 0 0 3 中4 1 0 规定【5 2 】。 e c 肉汤：按g b t4 7 8 9 2 8 - - 2 0 0 3 中4 1 1 规定【5 2 。 磷酸盐缓冲稀释液：按g b t4 7 8 9 2 8 - - 2 0 0 3 中3 2 2 规定【5 2 】。 革兰氏染色液：按g b t4 7 8 9 2 8 - - 2 0 0 3 中2 2 规定【翻。 大肠菌群检验程序：如图2 2 所示。 图2 2 大肠菌群检验程序 f i g2 2p r o c e d u r eo fm e a s u r i n gc o l i f o r mb a c t e r i a 1 4 操作步骤： ( 1 ) 检样稀释 1 ) 以无菌操作将检样2 5g 剪碎( 粒径 1 0 6 3 o 1 0 2 3 7 1 0 53