滅菌參數(shù)F值和F值

1、 滅 菌 參 數(shù) （ F 值 和 F 0 值 ） D值：（考察對(duì)時(shí)間的關(guān)系） 在一定溫度下， 殺滅 90%微生物所需的 滅菌時(shí)間 殺滅微生物符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，即有 或lg N0 lgNt kt 2.303 式中， Nt ：滅菌時(shí)間為 t 時(shí)殘存的微生物數(shù)； N0 ：原有微生物數(shù)； k：滅菌 常數(shù) D值隨微生物的種類、環(huán)境和滅菌溫度變化而異 Z值：（考察對(duì)溫度的敏感性） 降低一個(gè) lgD 值所需升高的溫度， 即滅菌時(shí)間 減少到原來(lái)的 1/10 所需升高的溫度或相同滅菌時(shí)間內(nèi)， 殺滅 99%的微生物所 需提高的 溫度 。 即 D2 D1 T2 T1 10 Z F值：在一定滅菌溫度（T）下給定的

2、Z 值所產(chǎn)生的滅菌效果與在參比溫度 （T0） 下給定的 Z 值所產(chǎn)生的滅菌效果相同時(shí)所相當(dāng)?shù)臅r(shí)間。常用于干熱滅菌 F0值：在一定滅菌溫度（ T）、Z 值為 10所產(chǎn)生的滅菌效果與 121、 Z值 為 10產(chǎn)生的滅菌效果相同時(shí)所相當(dāng)?shù)臅r(shí)間（ min ）。 物理 F0值數(shù)學(xué)表達(dá)式： F0 = t 10 T-121/ Z 生物 F0 值數(shù)學(xué)表達(dá)式： F0=D121 （lgN0-lgNt） 為滅菌后預(yù)計(jì)達(dá)到的微生物殘存數(shù)，即染菌度概 率。 F0值 F0 值僅限于熱壓滅菌，生物 F0 值相當(dāng)于 121熱壓滅菌時(shí)，殺滅容器中全 部微生物所需要的時(shí)間。 F0 值體現(xiàn)了滅菌溫度與時(shí)間對(duì)滅菌效果的統(tǒng)一，數(shù)值更為

3、精確、實(shí)用。 為 了確保滅菌效果，應(yīng)適當(dāng)增加安全系數(shù)，一般增加理論值的 50%。 鍵詞：罐頭，殺菌， F值， D 值，Z值 一、實(shí)際殺菌 F 值 指某一殺菌條件下的總的殺菌效果。 通常是把不同溫度下的殺菌時(shí)間折算成 121的殺菌時(shí)間，即相當(dāng)于 121的殺菌時(shí)間，用 F 實(shí)表示。特別注意：它 不是指工人實(shí)際操作所花時(shí)間，它是一個(gè)理論上折算過(guò)的時(shí)間。 為了幫助大家理解和記憶，請(qǐng)看下面的例題。 例：蘑菇罐頭 110殺菌 10 min ，115殺菌 20 min ， 121殺菌 30 min。 工人實(shí)際殺菌操作時(shí)間等于 （或大于）60 min，實(shí)際殺菌 F值并不等于 60 min。 F實(shí)=10L1+2

4、0L2+30L3，L我們把它理解為不同溫度下的時(shí)間折算系數(shù)。 L1 肯定小于 L2，二者均小于 1。由于 121就不存在折算問(wèn)題，因此， L3 就是 1，F(xiàn) 實(shí)肯定小于 60min。由此可見(jiàn)， 實(shí)際殺菌 F 值不是工廠殺菌過(guò)程的 總時(shí)間之和。 再例：蘑菇罐頭 100殺菌 90 分鐘，120殺菌 10分鐘，哪個(gè)殺菌強(qiáng)度大折 算成相當(dāng)于 121的殺菌時(shí)間，再比較！即： 90L100和 10L120比較， 只要找到折算系數(shù)就好比較了。 二、安全殺菌 F 值 在某一恒定溫度（ 12l ）下殺滅一定數(shù)量的微生物或者芽孢所需的加熱時(shí) 間。它被作為判別某一殺菌條件合理性的標(biāo)準(zhǔn)值，也稱標(biāo)準(zhǔn) F 值，用 F安表

5、 示。 F 安表示滿足罐頭腐敗率要求所需的殺菌時(shí)間（ 121），例如，某罐頭 F 安 =30 min，通常表示罐頭要求在 121殺菌 30min。每種罐頭要求的標(biāo)準(zhǔn)殺菌 時(shí)間（通常 121為標(biāo)準(zhǔn)溫度），就象其它食品標(biāo)準(zhǔn)一樣，拿來(lái)作為參照，判 斷是否合格、是否滿足要求。同時(shí)也是確定殺菌公式中恒溫時(shí)間 2 的主要 依據(jù)。 F實(shí)和 F安的配合應(yīng)用， F實(shí)等于或略大于 F安，殺菌合理。 F實(shí)小于 F 安，殺菌不足，未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，要腐敗，必須延長(zhǎng)殺菌時(shí)間。 F 實(shí)遠(yuǎn)大于 F 安，殺菌過(guò)度，超標(biāo)準(zhǔn)殺菌，影響色香味形、 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，要求縮短殺菌時(shí)間。 通過(guò)這種比較和反復(fù)的調(diào)整，就可找到合適的恒溫時(shí)間 2。 三、

6、安全殺菌 F 值的計(jì)算 A 確定殺菌溫度 t 罐頭 pH 值大于，一般采用 121殺菌，極少數(shù)低于 115殺菌。罐頭 pH 值 小于，一般 100殺菌，極少數(shù)低于 85殺菌。實(shí)踐中可用 pH 計(jì)檢測(cè)，根 據(jù)經(jīng)驗(yàn)也可以粗略地估計(jì)，比如，甜橙汁是酸性，肉是偏中性。也可加檸檬 酸適當(dāng)降低某些罐頭 pH 值。 B選擇對(duì)象菌 腐敗的微生物頭目，殺菌的重點(diǎn)對(duì)象；耐熱性強(qiáng)、不易殺滅，罐頭中經(jīng)常出 現(xiàn)、危害最大。只要?dú)缢?，其它腐敗菌、致病菌、酶也被殺滅或失活。?jīng) 過(guò)微生物檢測(cè)，選定了罐頭殺菌的對(duì)象菌，知道了罐頭食品中所污染的對(duì)象 菌的菌數(shù)及對(duì)象菌的耐熱性參數(shù) D值，就可按下面微生物熱力致死速率曲線 的公式計(jì)

7、算安全殺菌 F 值。 F 安=D（lga-lgb ） 下面以 121標(biāo)準(zhǔn)溫度講解， 因?yàn)楦邷貧⒕闆r更具代表性、 人們更為關(guān)注。 F安通常指 t 溫度（ 121）下標(biāo)準(zhǔn)殺菌時(shí)間、要求的殺菌時(shí)間。 D值通常指 t 溫度（ 121）下殺滅 90%的微生物所需殺菌時(shí)間，是微生物耐 熱的特征參數(shù)， D 值越大耐熱性越強(qiáng)，常在右下角標(biāo)明具體試驗(yàn)溫度。由微 生物實(shí)驗(yàn)獲取 D值，常見(jiàn)的 D值可查閱本教材或相關(guān)手冊(cè)。為了幫助同學(xué)們 理解和記憶，請(qǐng)看例題。 例：已知蘑菇罐頭對(duì)象菌 D121=4min，欲在 121下把對(duì)象菌殺滅 %，問(wèn)需多 長(zhǎng)殺菌時(shí)間如果使對(duì)象菌減少為原來(lái)的 %，問(wèn)需多長(zhǎng)殺菌時(shí)間 第一個(gè) D值，

8、殺滅 90%；第二個(gè) D值，殺滅 9%（ 10%中的 90%）；第三個(gè) D值， 殺滅%（ 1%中的 90%）；第四個(gè) D值，殺滅 %（%中的 90%）。 答案：12 min， 16 min a 每罐對(duì)象菌數(shù) / 單位體積原始活菌數(shù)。 D121 min 。 b 殘存活菌數(shù) / 罐頭的允許腐敗率。 當(dāng)殘存活菌數(shù)小于 1 時(shí)，它與罐頭的腐敗 率是相等的。殘存活菌數(shù)為 1%，表示每個(gè)罐頭中有 1%個(gè)活菌，這是不合乎 邏輯的。但從概率的角度理解， 100個(gè)罐頭中有 1 個(gè)罐頭存在一個(gè)活菌，要 腐敗，即腐敗率就是 1%。同理，殘存活菌數(shù)為 1，從概率的角度理解，表 示 1000 個(gè)罐頭中有 1 個(gè)罐頭存在

9、一個(gè)活菌，要腐敗，即腐敗率就是 1 。 F安的計(jì)算典型例子： 某廠生產(chǎn) 425g 蘑菇罐頭，根據(jù)工廠的衛(wèi)生條件及原料 的污染情況，通過(guò)微生物的檢測(cè)，選擇以嗜熱脂肪芽胞桿菌為對(duì)象菌，并設(shè) 內(nèi)容物在殺菌前含嗜熱脂肪芽胞桿菌菌數(shù)不超過(guò) 2個(gè)/克。經(jīng) 121殺菌、保 溫、貯藏后，允許變敗率為萬(wàn)分之五以下，問(wèn)在此條件下蘑菇罐頭的安全殺 菌 F 值為多大 解：查表得知嗜熱脂肪芽胞桿菌在蘑菇罐頭中的耐熱性參數(shù) 殺菌前對(duì)象菌的菌數(shù)： a425（克/ 罐）2（個(gè)/ 罐）850（個(gè)/ 罐) 允許變敗率： b5l0 000 5 10-4 F安 D121(lga lgb) 4(1g8501g510-4) 44) mi

10、n 由此得到了蘑菇罐頭在 121需要?dú)⒕臉?biāo)準(zhǔn)時(shí)間 min ，解決了該蘑菇罐頭 F 安這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)殺菌時(shí)間問(wèn)題。 四、實(shí)際殺菌 F 值的計(jì)算方法 為計(jì)算 F 實(shí)值必須先測(cè)出殺菌過(guò)程中罐頭中心溫度的變化數(shù)據(jù)。 一般用罐頭 中心溫度測(cè)定儀測(cè)定。根據(jù)罐頭的中心溫度計(jì)算 F 實(shí)，把不同溫度下的殺菌 時(shí)間折算成 121的殺菌時(shí)間，然后相加起來(lái)。 F實(shí)=t1L1t2L2t3 L3t4L4+ L 致死率值，某溫度下的實(shí)際殺菌時(shí)間折算為 121殺菌時(shí)間的折算系數(shù)， 下面我們來(lái)解決 L 致死率，即折算系數(shù)的問(wèn)題。 由熱力致死時(shí)間公式 L=10(t-121)/Z 計(jì)算得到。該計(jì)算值已經(jīng)有列表，嫌 麻煩可在相關(guān)資料中查

11、閱。 式中： t 是罐頭殺菌過(guò)程中某一時(shí)間的中心溫度， 不是指殺菌鍋內(nèi)溫度。 Z 值是對(duì)象菌的另一耐熱性特征參數(shù)，如嗜熱脂肪芽胞桿菌 Z=10。還有一 個(gè)是前面講的 D值。在一定溫度下殺滅罐頭中全部對(duì)象菌所需時(shí)間為熱力致 死時(shí)間，熱力致死時(shí)間變化 10 倍所需要的溫度變化即為 Z值。 通常 121下的熱力致死時(shí)間用 F表示，右下角注明溫度。 凡不是注明 F實(shí)、 F 安，均指熱力致死時(shí)間。 請(qǐng)看例題： 對(duì)象菌 Z=10，F(xiàn)121=10 min，求 131、 141、 111、 101的熱力致死時(shí)間 對(duì) Z 值反過(guò)來(lái)理解，溫度變化 1 個(gè) Z 值熱力致死時(shí)間變化將變化 10 倍。從 上面溫度看，它

12、們分別是上升了 1個(gè)和 2個(gè) Z值、下降了 1個(gè)和 2 個(gè) Z值。 因此，上面 F值應(yīng)該分別在 121的基礎(chǔ)上下降 10倍和 100 倍、上升 10倍 和 100 倍，即熱力致死時(shí)間依次為 1min、 min 、 100 min、 1000 min。 解決 L 致死率、折算系數(shù)的取值問(wèn)題。返回前面的例題！ 例：蘑菇罐頭 110殺菌 10 min ，115殺菌 20 min ， 121殺菌 30 min。 工人實(shí)際殺菌操作時(shí)間等于或大于 60min，實(shí)際殺菌 F值并不等于 60 min。 F 實(shí) =10L1+20L2+30 L3 L1 10(110-121)/10= L2=10(115-121)

13、/10= L3=10(121-121)/10=1 F 實(shí) =10+20 +30 1 = min 由此可見(jiàn)，實(shí)際殺菌 F 值不是工廠殺菌過(guò)程的總時(shí)間之和。 再例：蘑菇罐頭 100殺菌 90 分鐘，或 120殺菌 10 分鐘，哪個(gè)殺菌強(qiáng)度 大 折算成相當(dāng)于 121的殺菌時(shí)間，再比較！ 90 L100 和 10 L120 比 較 ， L100=10(100-121)/10= L120=10(120-121)/10= 90L100=90 = min 10 L120=10= min 由此可見(jiàn)，后者殺菌強(qiáng)度更大，可能與一般的估計(jì)相反。同時(shí)說(shuō)明，應(yīng)該高 溫殺菌的罐頭， 100殺菌基本沒(méi)有效果，生產(chǎn)上一定要注

14、意。 五、實(shí)際殺菌 F 值的計(jì)算舉例 某廠生產(chǎn) 425g蘑菇罐頭，根據(jù)前面計(jì)算的 F安值制訂的兩個(gè)殺菌式為 10 一 2310min121和102510min12l，分別進(jìn)行殺菌試驗(yàn)， 并測(cè)得罐 頭中心溫度的變化數(shù)據(jù)如下表，試問(wèn)所擬殺菌條件是否合理 根據(jù)已經(jīng)測(cè)定的不同時(shí)間的中心溫度，代入公式 L=10(t-121)/Z 計(jì)算，蘑菇 罐頭選擇嗜熱脂肪芽胞桿菌為對(duì)象菌， Z=10。有一個(gè)中心溫度就對(duì)應(yīng)一個(gè) L 值，計(jì)算后填入 L 值這一列對(duì)應(yīng)位置， F 實(shí)這一列表示每對(duì)應(yīng) 3 分鐘折算 成 121的殺菌時(shí)間。 殺菌公式 11023 10 min 殺菌公式 21025 10 min 121121 時(shí)間中心溫度 L值 F實(shí)時(shí)間中心溫度 L值 F實(shí)= min 殺菌公式 1，F(xiàn)實(shí)略大于 F安，殺菌合理。恒溫殺菌時(shí)間只有 23 min ，但整 個(gè)殺菌過(guò)程相當(dāng)于 121實(shí)際殺菌時(shí)間 min ，多由升溫和降溫折算得到。工 廠實(shí)際殺菌過(guò)程時(shí)間近 50 min，加上罐頭進(jìn)鍋出鍋時(shí)間，工人完成一個(gè)輪回 的