微生物耐熱性參數可以用Z值表示。它是指加熱致死作用時間降低一個對數周期所需升高的溫度。Z值表示了微生物在不同溫度下的相對耐熱性。即不同微生物具有不同Z值。某微生物所處食品環境不同，其Z值也不相同。Z值越大，微生物耐熱性越強。
基本介紹
- 中文名：微生物耐熱性參數
- 外文名：Heat resistance parameters of microorganisms
- 表示：Z值
- 意義：微生物在不同溫度下的相對耐熱性
- 影響因素：微生物種類，所處環境等
- Z值大小：Z值越大，微生物耐熱性越強
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表示微生物耐熱性參數Z值的定義及含意
Z值的大小說明微生物耐熱性大小。不同的微生物可以有不相同的Z值。對某一種微生物在相同的環境條件下，它們的Z值應該是不變的。肉毒桿菌通常定為10℃。從它的熱力致死時間曲線(見圖1)上可以找到，加熱致死時間從100分鐘減少到10分鐘，殺菌溫度必須從106.5℃增加至116.5℃。也可以理解為殺菌溫度提高10℃，加熱致死時間就為原來的1/10。從而可知Z值越大，微生物耐熱性就越強。
圖1
微生物耐熱性
為了建立確保食品理想貨架期或食品安全所需的溫度一時間組合，必須對影響微生物耐熱性的因素進行評估。首要因素是微生物種類，一般來說，不同微生物，其耐熱性各不相同。食品中，尤其是處於厭氧條件下的罐頭食品，耐熱性最強的病原菌是肉毒梭狀芽孢桿菌。但是還有一些產芽孢腐敗微生物，如腐敗厭氧3679菌(Putrefactive anaerobe 3679，PA3679)和嗜熱脂肪桿菌，其耐熱性比肉毒梭狀芽孢桿菌更強。如果熱處理能使肉毒梭狀芽孢桿菌和這些耐熱性腐敗菌失活，食品中其他病原菌也會被殺死。
微生物熱致死作用
圖2顯示了細菌加熱致死的速率與加熱體系中原始細菌數成正比關係。微生物熱致死符合對數遞減規律，它意味著在恆定熱處理溫度條件下，在相等時間間隔內，殺死細菌的百分比相同。即在一定致死溫度下，若第一分鐘殺死90%的原始菌數，第二分鐘則殺死90%的餘下細菌，第三分鐘也殺死90%餘下的細菌，以此類推。對數遞減規律也適用於細菌芽孢，只是其致死曲線的斜率與細菌營養體的致死曲線斜率不同，因為細菌芽孢的耐熱性更強。
為了定量表示微生物的耐熱性，引入了“D值”概念。D值指在一定環境和一定熱致死溫度條件下，殺死原始活菌數90%所需的加熱時間，也稱對數遞減時間。在數值上等於一定溫度條件下殘存細菌數減少一個對數循環所需要的時間。例如，在115℃下處理某細菌，如果殺死原始活菌數90%所需的加熱時間為5min，則可表示為D115℃=5min。D值與原始細菌數無關，但隨熱處理溫度、菌種、細菌或芽孢所處環境的因素而變化。D值定量反映了某種微生物在特定溫度下的耐熱性，D值越大，微生物耐熱性越強。
圖2
如果利用不同溫度下的熱致死速度曲線可以建立熱致死時間曲線。利用熱致死時間曲線，可以確定另一個表示微生物耐熱性的參數Z值。它是指加熱致死作用時間降低一個對數周期所需升高的溫度。Z值表示了微生物在不同溫度下的相對耐熱性。即不同微生物具有不同Z值。某微生物所處食品環境不同，其Z值也不相同。Z值越大，微生物耐熱性越強。
F值是熱加工中常用的第三個定量參數，它是指在一定溫度下具有特定Z值微生物獲得指定減少(微生物數量)所需時間。F值定義的關鍵是指定減少，它可以是建立食品安全所要求的致病微生物數量減少，如巴氏殺菌產品中病原菌的減少；也可以是達到食品理想貨架期所要求的食品腐敗菌數量的減少，如商業無菌產品中腐敗菌減少。由於殺菌溫度和Z值可變，因此往往需要設定一個參照F值，一般採用F0表示。它是當致死溫度為121℃時，殺死Z值為10℃的一定數目的細菌所需要時間。如果殺死指定數量微生物的時間為6min，則F0值為6。即使在其他溫度下達到相同指定減少所需時間可能不同，但熱處理的F0值仍可表示為6。或者說具有同等殺菌效果的熱處理F值均可用相應F0值來表示。如果致死量小於指定減少，則F0低於6，反之亦然。F0值大小主要取決於熱處理強度、食品種類。F0通常也用於定量表示食品的熱殺菌難易程度。F0值大殺菌難，F0值小殺菌強度可減小。
影響微生物耐熱性的第二個因素為食品的酸度或pH值。根據食品的pH不同。可將食品分為低酸性(pH>4.5)食品、酸性(pH4.0～4.5)食品和高酸性(pH<4.0)食品。
一般來說，隨著食品的酸度增加(pH值降低)，微生物的耐熱性大大降低，因此採用熱加工來保藏食品時，可根據食品的pH差異，確定不同的熱處理強度。
第三個因素是水分活度。水分活度或加熱環境相對濕度對微生物的耐熱性影響顯著。一般情況下，水分活度越低，微生物細胞或芽孢的耐熱性越強。可能是由於蛋白質在濕狀態下加熱變性速度更快，從而加速微生物死亡。因此，在相同溫度下濕熱殺菌效果優於乾熱殺菌。
影響耐熱性的第四個因素是食品組成。很多食品組分都不同程度地具有保護微生物不受熱破壞的作用。比如，高溫度的糖溶液可以保護細菌芽孢，因此對加糖食品的加熱滅菌強度要求更高。食品中的澱粉、蛋白質及糖具有相同的保護作用。另外，食品中的脂肪和油脂會阻礙濕熱穿透。因而影響了濕熱的致死作用。
在上述影響微生物的耐熱性因素中。酸度(pH)是影響微生物耐熱性參數D值最重要的因素。因此食品商業無菌處理的強度確定通常以此為依據。
