基本介紹
- 中文名：巴氏滅菌法
- 外文名：pasteurization
- 別稱：低溫消毒法
- 作用：殺死病菌
- 發明者：路易斯·巴斯德
- 加熱介質：水
簡介,主要原理,主要套用,替代方法,超高溫滅菌法,殺菌貯藏技術,電解殺菌,交流電殺菌,超音波殺菌,雷射殺菌,脈衝強光殺菌,磁場殺菌,微波殺菌,巴斯德,個人成就,醫學貢獻,發酵,
簡介
採用較低溫度(一般在60～82℃)，在規定的時間內，對食品進行加熱處理，達到殺死微生物營養體的目的，是一種既能達到消毒目的又不損害食品品質的方法。由法國微生物學家巴斯德發明而得名。巴氏殺菌熱處理程度比較低，一般在低於水沸點溫度下進行加熱，加熱的介質為熱水。
主要原理
巴氏殺菌是將混合原料加熱至68～70℃，並保持此溫度30min以後急速冷卻到4-5℃。因為一般細菌的致死點在溫度68℃、時間30min以下，所以將混合原料經此法處理後，可殺滅其中的致病性細菌和絕大多數非致病性細菌；混合原料加熱後突然冷卻，急劇的熱與冷變化也可以促使細菌的死亡。
在一定溫度範圍內，溫度越低，細菌繁殖越慢；溫度越高，繁殖越快（一般微生物生長的適宜溫度為28℃—37℃）。但溫度太高，細菌就會死亡。不同的細菌有不同的最適生長溫度和耐熱、耐冷能力。巴氏消毒其實就是利用病原體不是很耐熱的特點，用適當的溫度和保溫時間處理，將其全部殺滅。但經巴氏消毒後，仍保留了小部分無害或有益、較耐熱的細菌或細菌芽孢，因此巴氏消毒牛奶要在4℃左右的溫度下保存，且只能保存3~10天，最多16天。
當今使用的巴氏殺菌程式種類繁多。“低溫長時間”(LTLT)處理是一個間歇過程，如今只被小型乳品廠用來生產一些乳酪製品。“高溫短時間”(HTST)處理是一個“流動”過程，通常在板式熱交換器中進行，如今被廣泛套用於飲用牛奶的生產。通過該方式獲得的產品不是無菌的，即仍含有微生物，且在儲存和處理的過程中需要冷藏。“快速巴氏殺菌”主要套用於生產優酪乳乳製品。國際上通用的巴氏高溫消毒法主要有兩種：
一種是將牛奶加熱到62~65℃，保持30分鐘。採用這一方法，可殺死牛奶中各種生長型致病菌，滅菌效率可達97.3%~99.9%，經消毒後殘留的只是部分嗜熱菌及耐熱性菌以及芽孢等，但這些細菌多數是乳酸菌，乳酸菌不但對人無害反而有益健康。
第二種方法將牛奶加熱到75~90℃，保溫15~16s，其殺菌時間更短，工作效率更高。但殺菌的基本原則是，能將病原菌殺死即可，溫度太高反而會有較多的營養損失。
主要套用
巴氏殺菌熱處理程度比較低，一般在低於水沸點溫度下進行加熱，加熱的介質為熱水。不同的食品採用巴氏殺菌，有著不同的目的。某些食品，特別是牛乳、全蛋、蛋清和蛋黃，巴氏殺菌主要是破壞可能存在的病原菌，如結核桿菌和沙門氏菌。另外，大多數食品，如啤酒、果酒(葡萄酒)和果汁等採用巴氏殺菌的目的是從微生物和酶的角度來延長產品的貨架壽命。一般經過巴氏殺菌的食品仍會含有許多能夠生長的微生物，通常每毫升或每克中有幾千個活菌，比商業殺菌的產品的貯藏期有所縮短。巴氏殺菌技術除用於液態食品(果汁、牛乳)、酸性食品和果醬罐頭等外，還向其他領域滲透，如處理帶殼牡蠣時用蒸汽處理法會降低牡蠣的含菌數。它的優點就是在較低溫度、較短時間內處理食品，最大限度地使食品的色、香、味以及營養成分免受高溫長時間處理的破壞。
主要為牛奶的一種滅菌法，既可殺死對健康有害的病原菌又可使乳質儘量少發生變化。也就是根據對耐高溫性極強的結核菌熱致死曲線和乳質中最易受熱影響的奶油分離性熱破壞曲線的差異原理，在低溫下長時間或高溫下短時間進行加熱處理的一種方法。其中，在60℃以下加熱30分鐘的方式，作為低溫滅菌的標準，早為世界廣泛採用。利用高溫處理，雖對乳質多少有些影響，但可增強滅菌效果，這種方法稱為高溫滅菌（sterilization），也就是在95℃以上加熱20分鐘。巴氏滅菌法除牛奶之外，也可套用於發酵產品。
通常，市場上出售的袋裝牛奶就是採用巴氏滅菌法生產的。工廠采來鮮牛奶，先進行低溫處理，然後用巴氏消毒法進行滅菌。用這種方法生產的袋裝牛奶通常可以保存較長時間。當然，具體的處理過程和工藝要複雜的多，不過總體原則就是這樣。
需要指出的是，喝新鮮牛奶（指剛剛擠出的牛奶）反而是不安全的，因為它可能包含對我們身體有害的細菌。另一點是，巴氏消毒法也不是萬能的，經過巴氏消毒法處理的牛奶仍然要儲存在較低的溫度下（一般<4℃），否則還是有變質的可能性。因此市場上很多出售袋裝牛奶的方法是很不規範的。
巴氏消毒牛奶是世界上消耗最多的牛奶品種，英國、澳大利亞、美國、加拿大等國家巴氏消毒奶的消耗量都占液態奶80%以上，品種有全脫脂、半脫脂或全脂的。在美國市場上，實際幾乎全是巴氏消毒奶，而且是大包裝（1升、2升、1加侖）的，市民上超市一次就買夠一個星期喝的鮮奶。市場很少有滅菌純牛奶賣，有的小城鎮根本買不到。
巴氏消毒純鮮奶較好地保存了牛奶的營養與天然風味，在所有牛奶品種中是最好的一種。其實，只要巴氏消毒奶在4℃左右的溫度下保存，細菌的繁殖就非常慢，牛奶的營養和風味就可在幾天內保持不變。
巴氏滅菌法解決葡萄酒變酸的問題。當時，法國釀酒業面臨著一個令人頭疼的問題，那就是葡萄酒在釀出後會變酸，根本無法飲用。而且這種變酸現象還時常發生。巴斯德受人邀請去研究這個問題。經過長時間的觀察，他發現使葡萄酒變酸的罪魁禍首是乳酸桿菌。營養豐富的葡萄酒簡直就是乳酸桿菌生長的天堂。採取簡單的煮沸的方法是可以殺死乳酸桿菌的，但是，這樣一來葡萄酒也就被煮壞了。巴斯德嘗試使用不同的溫度來殺死乳酸桿菌，而又不會破壞葡萄酒本身。最後，巴斯德的研究結果是：以63.5℃的溫度加熱葡萄酒半小時，就可以殺死葡萄酒里的乳酸桿菌，而不必煮沸。這一方法挽救了法國的釀酒業。
替代方法
超高溫滅菌法
隨著技術的進步，人們還使用超高溫滅菌法（UHT超高溫瞬間滅菌，135℃-150℃，2秒，對營養成分破壞小）對牛奶進行處理。經過這樣處理的牛奶的保質期會更長。我們看到的那種利樂包裝的牛奶大多數是採用這種方法。
殺菌貯藏技術
在液體介質中利用脈衝放電的生物效應殺菌，殺菌設備一般由供給能量的脈衝放電電源和液體物料直接殺菌的殺菌室兩大部分構成，工作原理：脈衝放電殺菌時，把液態物料作為電介質置於殺菌室兩電極間隙內或連續流過殺菌室的兩電極間隙，當兩電極加上一定強度和頻率的脈衝電場時，在液態物料中產生極強烈的生物效應殺死其中的細菌。
電解殺菌
在導電的溶液中，由於在電極和溶液界面上交換電子而引起的氧化還原反應，這種技術的反應分2種，一種是在外界電能的作用下發生的，一種是沒有外接電源而是靠外界的光能、熱能或者其他形式的能量激發而成。
交流電殺菌
一般是指果蔬汁類的液體物料內通過數百赫茲以下的低頻交流電殺死微生物細菌的方法，其中有一種擴展使用方法，利用交流電的熱效應，也稱之為電阻加熱技術，它是利用連續流動的導電液體的電阻熱效應來進行加熱，以達到殺菌目的。
超音波殺菌
利用超音波在固體、液體、和氣體中傳播時的空化效應、力學效應、化學效應、熱效應、彌散效應、聲流效應、毛細效應、觸變效應的一系列反應來達到殺菌目的。
雷射殺菌
雷射是一種電磁波，也是一種能量流(光子流)，利用當它作用在生物體產生的一些特殊生物效應(化學反應、熱效應、電子效應、壓力效應、生物刺激效應)的工作原理殺菌。
脈衝強光殺菌
利用強烈白光閃照的技術進行殺菌，該技術一般用於處理食品的表面殺菌，可以延長透明物料的預包裝食品的貨架期。
磁場殺菌
無論是恆定磁場還是脈衝磁場都能有效地抑制某些微生物和細菌的生長，當達到一定的磁場強度時利用通過抑制食品的自由基活動、影響蛋白質和酶的活性使酶、胺基酸、核酸、蛋白質等生物大分子失去活性，殺死細菌。
微波殺菌
微波能的熱效應:在一定強度微波場的作用下，食品中的蟲類和菌體會因分子極化現象，吸收微波能升溫，從而使其蛋白質變性，失去生物活性。微波的熱效應主要起快速升溫殺菌作用；
微波能的非熱效應:高頻的電場也使其膜電位、極性分子結構發生改變；使微生物體內蛋白質和生理活性物質發生變異，而喪失活力或死亡。在滅菌中起到了常規物理滅菌所沒有的特殊作用，也是造成細菌死亡原因之一。
巴斯德
路易斯·巴斯德（Louis Pasteur） (1821-1895.9.25) 法國微生物學家、化學家，近代微生物學的奠基人。像牛頓開闢出經典力學一樣，巴斯德開闢了微生物領域，創立了一整套獨特的微生物學基本研究方法，開始用“實踐-理論-實踐”的方法開始研究，他也是一位科學巨人。
巴斯德個人成就
巴斯德一生進行了多項探索性的研究，取得了重大成果，是19世紀最有成就的科學家之一。他用一生的精力證明了四個科學問題：（1）每一種發酵作用都是由於一種微菌的發展，這位法國化學家發現用加熱的方法可以殺滅那些讓葡萄酒變酸的惱人的微生物。很快，“巴氏殺菌法”便套用在各種食物和飲料上。（2）每一種傳染病都是一種微菌在生物體內的發展：由於發現並根除了一種侵害蠶卵的細菌，巴斯德拯救了法國的絲綢工業。（3）傳染病的微菌，在特殊的培養之下可以減輕毒力，使他們從病菌變成防病的疫苗。他意識到許多疾病均由微生物引起，於是建立起了細菌理論。（4）曲頸瓶的巧妙發明和細菌試驗證明其不是由腐敗的物體產生，而是細菌將物體腐化，打破了牛頓等人長久以來的觀點。
醫學貢獻
巴斯德被認為是醫學史上最重要的傑出人物。巴斯德的貢獻涉及到幾個學科，但他的聲譽則集中在保衛、支持病菌論及發展疫苗接種以防疾病方面。
巴斯德並不是病菌的最早發現者。在他之前已有基魯拉、包亨利等人提出過類似的假想。但是，巴斯德不僅熱情勇敢地提出關於病菌的理論，而且通過大量實驗，證明了他的理論的正確性，令科學界信服，這是他的主要貢獻。
顯然病因在於細菌，那么顯而易見，只有防止細菌進入人體才能避免得病。因此，巴斯德強調醫生要使用消毒法。向世界提出在手術中使用消毒法的約瑟夫·辛斯特便是受了巴斯德的影響。有毒細菌是通過食物、飲料進入人體的。巴斯德發展了在飲料中殺菌的方法，後稱之為巴氏消毒法（加熱滅菌）。
傳染病
巴斯德50歲時將注意力集中到惡性癰痕上。那是一種危害牲畜及其他動物，包括人在內的傳染病；巴斯德證明其病因在於一種特殊細菌。他使用減毒的惡性癰疽桿狀菌為牲口注射。
1881年，巴斯德改進了減輕病原微生物毒力的方法，他觀察到患過某種傳染病並得到痊癒的動物，以後對該病有免疫力。據此用減毒的炭疽、雞霍亂病原菌分別免疫綿羊和雞，獲得成功。這個方法大大激發了科學家的熱情。人們從此知道利用這種方法可以免除許多傳染病。
狂犬病
1882年，巴斯德被選為法蘭西學院院士，同年開始研究狂犬病，證明病原體存在於患獸唾液及神經系統中，並製成病毒活疫苗，成功地幫助人獲得了該病的免疫力。按照巴斯德免疫法，醫學科學家們創造了防止若干種危險病的疫苗，成功地免除了斑疹傷寒，小兒麻痹等疾病的威脅。
說到狂犬病，人們自然會想到巴斯德那段膾炙人口的故事。在細菌學說占統治地位的年代，巴斯德並不知道狂犬病是一種病毒病，但從科學實踐中他知道有侵染性的物質經過反覆傳代和乾燥，會減少其毒性。他將含有病原的狂犬病的延髓提取液多次注射兔子後，再將這些減毒的液體注射狗，以後狗就能抵抗正常強度的狂犬病毒的侵染。1885年人們把一個被瘋狗咬得很厲害的9歲男孩送到巴斯德那裡請求搶救，巴斯德猶豫了一會後，就給這個孩子注射了毒性減到很低的上述提取液，然後再逐漸用毒性較強的提取液注射。巴斯德的想法是希望在狂犬病的潛伏期過去之前，使他產生抵抗力。結果巴斯德成功了，孩子得救了。在1886年還救活了另一位在搶救被瘋狗襲擊的同伴時被嚴重咬傷的15歲牧童朱皮葉，記述著少年的見義勇為和巴斯德豐功偉績的雕塑就坐落的巴黎巴斯德研究所外。巴斯德在1889年發明了狂犬病疫苗，他還指出這種病原物是某種可以通過細菌濾器的“過濾性的超微生物”。
預防接種技術
巴斯德本人最為著名的成就是發展了一項對人類進行預防接種的技術。這項技術可使人類抵禦可怕的狂犬病。其他科學家套用巴斯德的基本思想先後發展出抵禦許多種嚴重疾病的疫苗，如預防斑疹傷寒和脊髓灰質炎等疾病。
正是他做了比別人多得多的實驗，令人信服地說明了微生物世界的產生過程。巴斯德還發現了厭氧生活現象，也就是說某些微生物可以在缺少空氣或氧氣的環境中生存。巴斯德對蠶病的研究具有極大的經濟價值。他還發展了一種用於抵禦雞霍亂的疫苗。
發酵
1854年9月，法國教育部委任巴斯德為里爾工學院院長兼化學系主任，這時的他對酒精工業發生了興趣，而製作酒精的一道重要工序就是發酵。當時里爾一家酒精製造工廠遇到技術問題，請求巴斯德幫助研究發酵過程，巴斯德深入工廠考察，把各種甜菜根汁和發酵中的液體帶回實驗室觀察。經過多次實驗，他發現，發酵液里有一種比酵母菌小得多的球狀小體，它長大後就是酵母菌。
不久，在菌體上長出芽體，芽體長大後脫落，又成為新的球狀小體，在這循環不斷的過程中，甜菜根汁就“發酵”了。巴斯德繼續研究，弄清發酵時所產生的酒精和二氧化碳氣體都是酵母使糖分解得來的。這個過程即使在沒有氧的條件下也能發生，他認為發酵就是酵母的無氧呼吸並控制它們的生活條件，這是釀酒的關鍵環節。
1857年路易斯·巴斯德年發表的“關於乳酸發酵的記錄”是微生物學界公認的經典論文。
