許一平[1] 成煒

（仙桃出入境檢驗檢疫局 湖北仙桃 433000）

摘要 熱力殺菌是出口食品企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制的關(guān)鍵工序。本文論述了熱力殺菌工藝設(shè)計的依據(jù)及影響因素，并介紹了通過對熱力殺菌過程的驗證確保工藝的有效性和產(chǎn)品的安全性。

關(guān)鍵詞 熱力殺菌；工藝設(shè)計；驗證

XU Yi-ping, CHENG Wei

(Xiantao Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Xiantao city, Hubei Province, 433000)

Abstracts: Thermal sterilization is the critical process of product quality safety control in food factory for export. This article mainly discusses the basis and influence factors of thermal sterilization technological design. And the methods of ensuring technological effectiveness and products’ safety through verification of thermal sterilization were introduced

Keywords: Thermal sterilization; Technological design; Verification

殺菌是食品工業(yè)質(zhì)量安全控制的關(guān)鍵工序。將食品加熱到某一高溫并保持一段時間使可導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)的微生物失去生命力以保藏食品的過程稱為熱力殺菌。熱力殺菌實質(zhì)上是一種熱處理過程，目前的出口食品企業(yè)，如罐藏食品、冷凍水產(chǎn)品、熟制蛋品等均采用此加工工藝，其主要目的是殺滅有害微生物的同時使食品加熱熟化。熱力殺菌是食品加工企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制的關(guān)鍵工序，是HACCP質(zhì)量管理體系的關(guān)鍵控制點(diǎn)[1]。然而很多出口食品企業(yè)在熱力殺菌工藝設(shè)計上憑經(jīng)驗制訂的比較多，缺乏科學(xué)的驗證依據(jù)、食品品質(zhì)變化和殺菌效果評價。本文淺析了出口食品熱力殺菌工藝設(shè)計及有效性驗證，以期對食品質(zhì)量管理從業(yè)人員有所啟發(fā)。

食品中的微生物是導(dǎo)致食品不耐貯藏的主要原因。一般來說，食品原料都帶有各類微生物。在食品的采收、運(yùn)輸、加工和貯藏過程中，食品也有可能污染微生物。食品經(jīng)過殺菌處理，尤其是劇烈的高溫加熱，其品質(zhì)如色、香、味以及營養(yǎng)成分如碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)等會發(fā)生變化。理想的熱力殺菌效果是將熱力對食品品質(zhì)的影響限制在最小程度的條件下迅速而有效地殺死存在于食品物料的有害微生物，達(dá)到產(chǎn)品安全衛(wèi)生指標(biāo)的要求。下面以沸水浴殺菌和高壓濕熱殺菌為例介紹熱力殺菌的工藝設(shè)計。

沸水浴殺菌是設(shè)備最簡單、費(fèi)用最低的熱力殺菌方法，常用于pH低于4.5的酸性罐藏食品的殺菌，如柑橘、蘋果等水果罐頭。酸性罐藏食品中的酸性內(nèi)容物能抑制殺菌后殘余微生物的生長繁殖，有利于殺菌后罐頭的貯藏。因此相對不劇烈的沸水浴殺菌能最大限度減少對酸性罐藏食品內(nèi)營養(yǎng)成分的破壞。另外，冷凍水產(chǎn)制品也大多采用沸水浴殺菌方式，因為殺菌后的成品-18℃以下冷凍保藏基本能阻止微生物的進(jìn)一步生長繁殖。

水產(chǎn)品的沸水浴殺菌過程又稱蒸煮，蒸煮的目的之一就是消除即將進(jìn)行有氧包裝的產(chǎn)品中的病原體的營養(yǎng)細(xì)胞(或降低到可接受的水平)。即食性水產(chǎn)品一般選擇具有最強(qiáng)耐熱性且不能形成芽孢的食源性病原體——單核細(xì)胞增生李斯特菌作為目標(biāo)病原體。蒸煮對目標(biāo)病原體的破壞程度通常選取其污染水平的6級對數(shù)下降——“6D”過程作為評價標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。按照美國FDA和美國海產(chǎn)品HACCP聯(lián)盟編寫的《水產(chǎn)品HACCP實施指南》中關(guān)于單核細(xì)胞增生李斯特菌的滅活的數(shù)據(jù)，產(chǎn)品內(nèi)部中心溫度為85℃，對應(yīng)的滅菌時間為1.2秒，致死率達(dá)到100.00[2]。這是最低限的安全蒸煮強(qiáng)度要求，是僅從殺菌角度考慮的一種理想模式。實際操作過程中，還要綜合考慮產(chǎn)品煮熟的品質(zhì)要求及產(chǎn)品的出品率、蒸煮隧道熱分布的均勻性和是否存在冷點(diǎn)等因素延長殺菌時間。如在小龍蝦熱力殺菌工藝設(shè)計中，可對蒸煮線進(jìn)行熱分布測試,對不同規(guī)格產(chǎn)品進(jìn)行熱穿透測試，根據(jù)擬殺滅的目標(biāo)致病菌及殺菌程度并綜合考慮蒸煮后產(chǎn)品的感官質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)，確定不同形態(tài)及規(guī)格產(chǎn)品蒸煮的關(guān)鍵限值[3,4]。

高壓濕熱殺菌是利用高壓飽和蒸汽、過熱水噴淋等手段殺滅微生物的方法，是熱力殺菌中最有效、應(yīng)用最廣泛的殺菌方法。一般pH高于4.5的低酸性罐藏食品，如蔬菜、豆類或動物源性食品罐頭，熟制真空包裝蛋品多采用此殺菌方式。

以罐頭食品為例，熱力殺菌強(qiáng)度即溫度和時間的組合，如121℃，30min或118℃，42min。殺菌強(qiáng)度設(shè)計必須科學(xué)合理，主要取決于2個因素：一是目標(biāo)微生物的耐熱性；二是罐頭食品的傳熱性。微生物的耐熱性是制訂殺菌強(qiáng)度的理論依據(jù)，它規(guī)定了罐頭殺菌時必須達(dá)到的最低殺菌值。微生物的耐熱性以D值、Z值、F值、F0值等殺菌參數(shù)進(jìn)行界定。

D值表示在一定溫度下，殺死90%目標(biāo)菌所需要的時間，亦稱微生物殺滅率。在一定殺菌條件下，不同微生物具有不同的D值；同一微生物在不同殺菌條件下，D值亦不相同。因此D值隨微生物的種類、環(huán)境和滅菌溫度變化而異。Z值表示熱力致死時間呈1/10或10倍變化時，相對應(yīng)的加熱溫度的變化。不同微生物的Z值不同，Z值越大表明其耐熱性越強(qiáng)。F值表示在一定溫度下，殺死一定濃度的細(xì)菌或芽孢所需的時間，亦稱殺菌致死值。F值可用于比較不同殺菌過程的殺菌值。在F值右側(cè)上下角分別注Z值和所依據(jù)的溫度，即F12110，通常可用F0值表示，F(xiàn)0表示121℃條件下，殺滅產(chǎn)品中90%肉毒梭菌芽孢所需要的時間。實際熱力殺菌操作中除了121℃恒溫過程以外，還包括升溫和降溫時間，因此實際殺菌強(qiáng)度還包括這兩個過程的殺菌強(qiáng)度換算。一般F值與D值關(guān)系可用F=nD表示，n是不固定的，隨工廠衛(wèi)生條件、食品污染微生物的種類及其程度而變化[5,6]。

在《出口罐頭生產(chǎn)企業(yè)注冊衛(wèi)生規(guī)范》中明確規(guī)定：“熱力殺菌工藝必須能夠保證殺菌強(qiáng)度達(dá)到足以殺滅對象菌，其中低酸性罐頭的殺菌強(qiáng)度不低于“12D”，酸性罐頭及酸化罐頭的殺菌強(qiáng)度不低于“6D”，如因保持產(chǎn)品特性需要而采用低于上述殺菌強(qiáng)度的殺菌工藝，企業(yè)應(yīng)當(dāng)提供科學(xué)證明”。低酸性罐頭食品最低殺菌強(qiáng)度必須至少采用12D值，才能基本上保證食品安全衛(wèi)生[7]。一般選定肉毒梭狀芽孢桿菌作為熱力殺菌的目標(biāo)菌。試驗表明，肉毒梭狀芽孢桿菌在121.1℃條件下，其D值為0.204。最低殺菌強(qiáng)度F0=12D=2.5，也就是在121.1℃下加熱2.5分鐘即可。但實際上目前很多罐頭企業(yè)的熱殺菌強(qiáng)度往往采用121℃，30min，比其理論最低殺菌值大很多。主要原因是根據(jù)肉毒梭狀芽孢桿菌的耐熱性來確定罐頭的F0值只是表明為滿足殺死該微生物所應(yīng)提供的熱量，而如何根據(jù)所要求的最低殺菌強(qiáng)度來確定殺菌規(guī)程還需要依據(jù)罐頭的傳熱特性等來確定，同時企業(yè)還在綜合各種因素的基礎(chǔ)上增加了很大的保險系數(shù)[8,9]。

在熱力殺菌工藝中，殺菌設(shè)備的熱分布和產(chǎn)品的熱穿透狀況是確保產(chǎn)品質(zhì)量安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是出口衛(wèi)生注冊評審、日常檢驗監(jiān)管放行和HACCP官方驗證的主要內(nèi)容。

上世紀(jì)70年代初，美國由于對商業(yè)生產(chǎn)并用密封容器包裝的低酸性的食品熱加工不充分，引發(fā)了對生命具有威脅的肉毒桿菌中毒事件。因此，F(xiàn)DA發(fā)布《21 CFR 108（緊急許可控制）》和《21 CFR 113（熱加工處理的低酸性食品）》兩個法規(guī)，要求所有食品加工企業(yè)都要在FDA進(jìn)行注冊，并對該企業(yè)的加工工藝進(jìn)行登記備案。近年來，進(jìn)口國官方對我出口熱加工食品的熱力殺菌效果更是給予了重點(diǎn)關(guān)注。2006年美國FDA曾通報中國輸美貝類產(chǎn)品熱加工的充分性問題，國家認(rèn)監(jiān)委發(fā)布《關(guān)于切實加強(qiáng)輸美貝類產(chǎn)品衛(wèi)生注冊監(jiān)管工作的通知（國認(rèn)注函[2006]138號）》文件對上述情況作了專門強(qiáng)調(diào)，出口水產(chǎn)品熱加工的有效性已引起了發(fā)達(dá)國家的高度關(guān)注。部分國外客戶已經(jīng)開始要求出口淡水小龍蝦企業(yè)提供其工廠蒸煮工藝熱力殺菌有效性的驗證報告。

目前大部分出口食品企業(yè)的HACCP體系都把熱力殺菌作為關(guān)鍵控制點(diǎn)，檢驗檢疫部門對出口食品企業(yè)進(jìn)行HACCP官方驗證必然涉及到熱力殺菌工藝的有效性驗證。通過對工廠熱力殺菌工藝的驗證，有利于發(fā)現(xiàn)其設(shè)計是否科學(xué)合理、其設(shè)備配置和熱加工操作及監(jiān)控等是否滿足國內(nèi)外相關(guān)法規(guī)及質(zhì)量體系要求，同時有利于企業(yè)及時實施系統(tǒng)的糾偏措施，確保工藝的有效性和產(chǎn)品的安全性，為拓展國外市場提供重要保證。

熱力殺菌工藝的驗證是HACCP驗證的重點(diǎn)，主要包括質(zhì)量體系的現(xiàn)場審核和殺菌設(shè)備驗證兩個方面。

對熱力殺菌工藝的現(xiàn)場審核驗證應(yīng)該包括熱力殺菌關(guān)鍵限值的設(shè)定有無科學(xué)合理的依據(jù)；是否制定殺菌工藝的監(jiān)控程序和記錄；殺菌工藝監(jiān)控設(shè)備是否校準(zhǔn)；殺菌工藝監(jiān)控記錄的真實性和規(guī)范性；是否建立殺菌操作員工的崗位培訓(xùn)計劃；殺菌操作員工是否掌握殺菌操作規(guī)程、監(jiān)控程序以及糾偏措施；殺菌操作員工是否了解和掌握殺菌設(shè)備的構(gòu)造以及相應(yīng)的功能；是否建立殺菌不合格品的控制程序等等。

殺菌設(shè)備驗證包括殺菌容器內(nèi)環(huán)境的熱分布測試和產(chǎn)品的熱穿透測試。目前針對出口食品企業(yè)的熱力殺菌設(shè)備大多采用丹麥ELLAB公司的無線溫度驗證系統(tǒng)進(jìn)行測試。該系統(tǒng)由應(yīng)用軟件、讀數(shù)臺和微記錄系統(tǒng)三部分組成，其中微記錄系統(tǒng)又包括記錄器、電池、探針傳感器三部分。測試時使用n（n視設(shè)備容積而定）套無線溫度傳感器對加熱過程熱加工設(shè)備中具有代表意義的n個檢測點(diǎn)定時進(jìn)行溫度檢測和記錄。傳感器可分別測試環(huán)境溫度和產(chǎn)品中心溫度，其中環(huán)境溫度探針暴露在加熱環(huán)境中監(jiān)測環(huán)溫，中心溫度探針插入產(chǎn)品中心部位檢測產(chǎn)品在加熱過程中的穿透溫度。收集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過ValSuite應(yīng)用軟件處理后即可獲得熱加工設(shè)備的熱分布及產(chǎn)品熱穿透數(shù)據(jù)。通過收集的數(shù)據(jù)與工廠質(zhì)量體系工藝要求對比，驗證體系運(yùn)行的有效性。

熱力殺菌出口食品的安全和營養(yǎng)，關(guān)鍵在于熱力殺菌強(qiáng)度即溫度和時間的確定。加工廠應(yīng)建立一套科學(xué)的熱力殺菌工序以消除病原體或使其數(shù)量減少到可接受的水平，同時使每個單位產(chǎn)品接受最低限度的熱處理，使產(chǎn)品的失水率較低而又能保持產(chǎn)品固有的商業(yè)品質(zhì)。目前部分出口罐頭加工廠所使用的熱殺菌公式，其殺菌強(qiáng)度遠(yuǎn)大于法規(guī)規(guī)定值的幾倍甚至更高，雖然產(chǎn)品的安全性有了保證，但也造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)和食品營養(yǎng)損失。加工廠對出口罐頭原料微生物污染水平、過程衛(wèi)生控制水平等進(jìn)行統(tǒng)計分析和比較，進(jìn)而在試驗的基礎(chǔ)上采用最優(yōu)化的殺菌強(qiáng)度，充分發(fā)揮HACCP體系在控制食品安全方面的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。

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