微生物耐热性参数

微生物在不同温度下的相对耐热性

微生物耐热性参数可以用Z值表示。它是指加热致死作用时间降低一个对数周期所需升高的温度。Z值表示了微生物在不同温度下的相对耐热性。即不同微生物具有不同Z值。某微生物所处食品环境不同，其Z值也不相同。Z值越大，微生物耐热性越强。

表示微生物耐热性参数Z值的定义及含意

Z值的大小说明微生物耐热性大小。不同的微生物可以有不相同的Z值。对某一种微生物在相同的环境条件下，它们的Z值应该是不变的。肉毒杆菌通常定为10℃。从它的热力致死时间曲线(见图1)上可以找到，加热致死时间从100分钟减少到10分钟，杀菌温度必须从106.5℃增加至116.5℃。也可以理解为杀菌温度提高10℃，加热致死时间就为原来的1/10。从而可知Z值越大，微生物耐热性就越强。

微生物耐热性

为了建立确保食品理想货架期或食品安全所需的温度一时间组合，必须对影响微生物耐热性的因素进行评估。首要因素是微生物种类，一般来说，不同微生物，其耐热性各不相同。食品中，尤其是处于厌氧条件下的罐头食品，耐热性最强的病原菌是肉毒梭状芽孢杆菌。但是还有一些产芽孢腐败微生物，如腐败厌氧3679菌(Putrefactive anaerobe 3679，PA3679)和嗜热脂肪杆菌，其耐热性比肉毒梭状芽孢杆菌更强。如果热处理能使肉毒梭状芽孢杆菌和这些耐热性腐败菌失活，食品中其他病原菌也会被杀死。

微生物热致死作用

图2显示了细菌加热致死的速率与加热体系中原始细菌数成正比关系。微生物热致死符合对数递减规律，它意味着在恒定热处理温度条件下，在相等时间间隔内，杀死细菌的百分比相同。即在一定致死温度下，若第一分钟杀死90%的原始菌数，第二分钟则杀死90%的余下细菌，第三分钟也杀死90%余下的细菌，以此类推。对数递减规律也适用于细菌芽孢，只是其致死曲线的斜率与细菌营养体的致死曲线斜率不同，因为细菌芽孢的耐热性更强。

为了定量表示微生物的耐热性，引入了“D值”概念。D值指在一定环境和一定热致死温度条件下，杀死原始活菌数90%所需的加热时间，也称对数递减时间。在数值上等于一定温度条件下残存细菌数减少一个对数循环所需要的时间。例如，在115℃下处理某细菌，如果杀死原始活菌数90%所需的加热时间为5min，则可表示为D115℃=5min。D值与原始细菌数无关，但随热处理温度、菌种、细菌或芽孢所处环境的因素而变化。D值定量反映了某种微生物在特定温度下的耐热性，D值越大，微生物耐热性越强。

如果利用不同温度下的热致死速度曲线可以建立热致死时间曲线。利用热致死时间曲线，可以确定另一个表示微生物耐热性的参数Z值。它是指加热致死作用时间降低一个对数周期所需升高的温度。Z值表示了微生物在不同温度下的相对耐热性。即不同微生物具有不同Z值。某微生物所处食品环境不同，其Z值也不相同。Z值越大，微生物耐热性越强。

F值是热加工中常用的第三个定量参数，它是指在一定温度下具有特定Z值微生物获得指定减少(微生物数量)所需时间。F值定义的关键是指定减少，它可以是建立食品安全所要求的致病微生物数量减少，如巴氏杀菌产品中病原菌的减少；也可以是达到食品理想货架期所要求的食品腐败菌数量的减少，如商业无菌产品中腐败菌减少。由于杀菌温度和Z值可变，因此往往需要设定一个参照F值，一般采用F0表示。它是当致死温度为121℃时，杀死Z值为10℃的一定数目的细菌所需要时间。如果杀死指定数量微生物的时间为6min，则F0值为6。即使在其他温度下达到相同指定减少所需时间可能不同，但热处理的F0值仍可表示为6。或者说具有同等杀菌效果的热处理F值均可用相应F0值来表示。如果致死量小于指定减少，则F0低于6，反之亦然。F0值大小主要取决于热处理强度、食品种类。F0通常也用于定量表示食品的热杀菌难易程度。F0值大杀菌难，F0值小杀菌强度可减小。

影响微生物耐热性的第二个因素为食品的酸度或pH值。根据食品的pH不同。可将食品分为低酸性(pH>4.5)食品、酸性(pH4.0～4.5)食品和高酸性(pH<4.0)食品。

一般来说，随着食品的酸度增加(pH值降低)，微生物的耐热性大大降低，因此采用热加工来保藏食品时，可根据食品的pH差异，确定不同的热处理强度。

第三个因素是水分活度。水分活度或加热环境相对湿度对微生物的耐热性影响显著。一般情况下，水分活度越低，微生物细胞或芽孢的耐热性越强。可能是由于蛋白质在湿状态下加热变性速度更快，从而加速微生物死亡。因此，在相同温度下湿热杀菌效果优于干热杀菌。

影响耐热性的第四个因素是食品组成。很多食品组分都不同程度地具有保护微生物不受热破坏的作用。比如，高温度的糖溶液可以保护细菌芽孢，因此对加糖食品的加热灭菌强度要求更高。食品中的淀粉、蛋白质及糖具有相同的保护作用。另外，食品中的脂肪和油脂会阻碍湿热穿透。因而影响了湿热的致死作用。

在上述影响微生物的耐热性因素中。酸度(pH)是影响微生物耐热性参数D值最重要的因素。因此食品商业无菌处理的强度确定通常以此为依据。

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