1、加热时间的影响（HEATING TIME INFLUENCE）——D值

 

 一旦温度达到足以杀死孢子的程度，孢子的存活数量就会按照如下指数曲线减少。参见图1。

 
图2：D值

 

如图2所示，D值是表示在给定温度下细菌孢子残存数减少10倍所需要的时间，也可以称之为“10倍减少值”。显然，在一个D的情况下，还会有很多细菌孢子存活。例如，在121.1°C的温度下，肉毒杆菌减少10倍所需要的时间是0.2分钟，也就是说在121.1°C下肉毒杆菌的D值为0.2分钟，如果要让肉毒杆菌的残存数以10倍为单位递减12次，则需要12D的时间，即12×0.2=2.4分钟。

 

       2、温度影响（TEMPERATURE INFLUENCE）——Z值

 

温度越高，细菌孢子的致死速度越快，使细菌孢子数减少10倍所需的时间（即D值）就越短。让细菌孢子的D值降低10倍的温度升高值称为Z值，Z值与杀菌时间的关系呈对数曲线关系。换言之，Z值是指能使细菌孢子残存数减少90%而让加热时间缩短为原来的1/10所需要的温度升高值。如图3所示。

图3：Z值

     

显而易见，要达到一定的杀菌程度（n个D），可以通过提高温度来缩短杀菌时间。图4以肉毒杆菌为例，在110°C下需要100分钟才能达到所要的杀菌程度，而当温度提高10°C，杀菌时间可相应地缩短为原来的1/10。即120°C下只需10分钟，130°C下为1分钟，140°C下只需0.1分钟。

 
图4：肉毒杆菌的杀菌温度与时间的关系

 

对于食品的加热杀菌，还有必要考虑食品在加热时产生的化学变化。正如Z值可以确定细菌孢子的杀灭情况一样，Z值也可以用来确定化学反应的状况。尤其是，任何热处理都会导致酶的反应，例如褐变以及蒸煮后风味的变化。

 

图5是食品化学反应和杀菌温度之间的关系示意图。假设某细菌孢子的Z值为10°C，而某食品褐变的zui高限值Z=30°C（让褐变程度降至原来的1/10所需的温度升高值），则图5中的A点（5分钟118°C）代表着给定杀菌效果下酶的反应强度。在同样的杀菌效果之下，当温度提高到B点（1分钟124°C），则褐变反应的强度将相应减弱；同样，当杀菌温度降到C点（20分钟112°C），褐变反应的强度将相应增强。

图5：食品化学反应和杀菌温度之间的关系

 

3、杀菌值（STERILIZING VALUE）——F值

 

通常，杀菌温度和时间是参照肉毒杆菌的耐热特性来制定的，以12个1/10递减（即12D）为基础进行热处理就能达到商业无菌。即：D121.1度＝0.2分钟， 12×D = 2.4分钟，并由此获得商业灭菌的温度时间参数：121.1°C保持2.4分钟。

 

某一致死温度下将某一数量的细菌全部杀灭所需要的加热时间（分钟）成为F值，而在温度为121.1°C下对Z=10°C的细菌进行加热杀菌所需要的时间（分钟）通常用F0值来表示。然而，要瞬间达到并保持121.1°C，继而立即冷却在现实杀菌操作中是很难做到的。因此，必须通过计算来获得每一温度段加热处理所产生的灭菌值。

                                图6：F0值计算公式的导出

图7是某食品中心温度测量曲线

 

根据图6导出的F0值计算公式，计算115°C下1分钟这一部分的杀菌值（partial sterilizing value）。如图8所示。

图8：115°C的温度下杀菌1分钟所获得的“部分杀菌值”的计算

 

这样的话，我们就有可能将一个完整的加热曲线划分成一连串的短时恒温热处理并分别计算它们的部分杀菌值，将所有部分杀菌值累加即可计算出总的杀菌值F0。如图9所示。

 

图9：总杀菌值的计算

      

4、杀菌规程的确定

 

在计算机普及之前，通过公式法计算F0值再累加的方式被认为十分繁琐，而且容易出现计算错误，因此普遍推荐用半对数坐标纸绘制传热曲线，即以实际温度和加热温度（或冷却温度）之差的对数值为纵坐标，以时间为横坐标绘成的曲线以求出有关参数。而目前，测温手段和电脑软件的使用使得通过实际中心温度的测量和计算F0值变得十分简单，通过曲线法确定杀菌公式的做法已经很少被实际应用。只要能实际测量并计算出F0值，杀菌公式的确定就变得十分简单。加工企业可以参照部门推荐的F0值，对照自己测量得到的F0值，来验证杀菌公式（温度与时间）是否能获得必要的杀菌效果。

 

在确定杀菌公式时应当注意以下几个因素：

 

（1） Z值。美国FDA根据产品的酸度和水分活度，将罐装食品分为低酸食品和高酸食品，低酸食品杀菌时Z值取10°C，而高酸食品杀菌时Z值取8.89°C。

 

（2）、上述介绍的计算F0值的公式是以121.1°C的杀菌温度和Z=10°C为前提的，在这种杀菌温度下，90°C以上的温度就开始有F0值。但是在高酸食品杀菌时，一般杀菌温度都≦100°C，而且Z值=8.89°C，这种情况下，60°C以上的温度就开始有F值。因此，罐装食品是低酸还是高酸，计算F值时相关的参数要相应改变。

 

（3）、有关部门规定，测定热穿透来确定杀菌公式时需要对同一规格的产品进行多点多次测量，保证杀菌釜中每个杀菌位置所测到的F0值都大于或等于推荐值。单点测量值不能代表整个杀菌釜内其它罐装食品的中心温度。（完）