糖水水果罐头组织解体原因与控制技术研究

徐久飞，许美玲，郝建光，张　鑫（临沂出入境检验检疫局，山东临沂276034）

糖水水果罐头组织解体原因与控制技术研究

徐久飞，许美玲，郝建光，张鑫
（临沂出入境检验检疫局，山东临沂276034）

摘要：针对糖水水果罐头组织解体的严重质量问题，研究导致组织解体的原因和控制方法。通过对整个生产工艺流程的微生物污染途经进行试验分析，结合现行生产工艺，提出了生产中预防和控制水果罐头微生物污染的具体措施，并对生产工艺流程进行了改进。

关键词：水果罐头；组织解体；危害；控制

罐头是我国主要的加工食品，在出口食品中占有重要地位。水果罐头约占我国罐头总产量的25%，年出口量80余万吨，是国内外罐头食品市场颇受欢迎的产品，发展前景良好。但是，水果罐头生产上出现了果肉组织软烂解体的质量问题[1-3]，有些企业成品储存1个多月就出现此类质量问题，特别是在糖水山楂、黄桃、草莓等水果罐头产品上发生率较高[4-5]。对此，科研人员进行了大量的研究，虽然取得了一些成果，但仍未能从根本上解决这一问题。自中国加入WTO以来，水果罐头产品出口势头良好，但因出口产品发生上述质量问题，给一些企业造成了较为严重的经济损失，成为当前制约我国水果罐头加工质量的一大难题。本文从现象调查发现和实验室数据分析[6]的角度，结合生产过程，深入分析探讨糖水水果罐头组织解体的微生物污染原因、途径和防控措施。

1　材料与方法

1.1试验材料

生产厂家提供当年生产的库存糖水黄桃、草莓罐头。1.2试验方法

1.2.1样品及取样方法

将待测样品放置在超净工作台上，开启紫外灯30 min后，用75%酒精进行表面消毒。用灭菌开罐器开启罐顶，无菌取出罐头样品至均质袋内均质，分别取1mL内容物转入疱肉肉汤、溴甲酚紫葡萄糖肉汤、麦芽浸膏肉汤、硫乙醇酸钠肉汤、酸性肉汤增菌培养基中，振荡混匀。另外无菌盛出约100 g罐头内容物分别于无菌袋中密封，置于4℃冰箱中用于以后的重复性试验。将剩余的均质样品做pH测定。

1.2.2内容物增菌

将加入糖水水果罐头的疱肉肉汤、溴甲酚紫葡萄糖肉汤、麦芽浸膏肉汤、硫乙醇酸钠肉汤、酸性肉汤增菌培养基分别在35、55℃2种温度下培养48 h，每隔24 h观察记录1次。培养48 h后，进行第2次增菌培养。取1 mL上述增菌液至疱肉肉汤、溴甲酚紫葡萄糖肉汤、麦芽浸膏肉汤、硫乙醇酸钠肉汤、酸性肉汤增菌培养基中，继续在35、55℃2种温度下培养48 h，每24 h观察记录一次增菌现象。

1.2.3分离培养

分别选用疱肉琼脂培养基、溴甲酚紫葡萄糖琼脂培养基、硫乙醇酸钠琼脂培养基、嗜热耐酸芽孢杆菌培养基、AC琼脂培养基、麦芽浸膏琼脂培养基进行分离培养。取1 mL第1次增菌液及第2次增菌液至培养皿中，加入上述培养基中，凝固后，连续培养120 h，每24 h观察记录试验现象。

1.2.4菌株鉴定

采用革兰氏染色、芽孢染色等染色方法相结合的方式对实验中的微生物进行鉴定，再根据其生长特征、生理特征、外观形态并结合细菌鉴定手册、伯杰细菌鉴定手册进行更进一步的判断，最后利用BD微生物鉴定仪进行菌种复检。并送至国家工业微生物菌种保藏管理中心（CICC）进行菌种最终验证并进行保存。

2　糖水水果罐头组织解体的微生物污染原因

水果罐头属酸性食品，其pH一般在4.5以下，通常采用80℃～100℃的水浴加热杀菌，杀菌条件根据产品种类、工艺过程的卫生条件、罐型大小等不同而异。热力杀菌的目的是使罐头食品达到“商业无菌”，而非完全杀菌，正常罐头允许罐内残存某些微生物或芽孢，这些微生物或芽孢在罐内特殊环境（真空、pH低）下处于休眠状态。

罐头食品加工工序较多，实际生产过程中受原辅材料、生产环境、设备运行状态和员工操作素质等各方面的因素制约，任一环节出现问题都会导致最终产品受到微生物污染。从杀菌后罐头腐败变质的微生物污染途经进行分析，主要存在两种情况：一是热力杀菌不足。如果热力杀菌不足，造成杀菌后罐头食品内仍然存在未休眠的微生物，就会导致罐头产品腐败变质；二是容器密封不良。由于罐头包装容器材质缺陷、封口密封性不足，导致外界不洁净水、气进入罐内，导致罐头受到外来微生物污染，或罐内残存的微生物，遇合适的条件生长繁殖，引起罐头腐败变质。如罐头处在低真空状态，有低浓度的氧气存在时，一些耐热性的好气性微生物就能繁殖，使罐头胀罐腐败变质。

对组织解体变质罐头和正常罐头进行微生物培养、分离试验。试验结果表明：硫乙醇酸钠肉汤、麦芽浸膏肉汤增菌效果最好；疱肉琼脂培养基分离效果最好。经过增菌、选择性培养、分离出罐头中存在的微生物，通过筛选、回接试验和菌种鉴定，最终确定11种微生物可以导致正常罐头出现组织解体变质现象，其中细菌8种，霉菌3种，分离出的微生物的生物学特性见表1。

表1　组织解体的腐败水果罐头中分离出微生物的生物学特性Table 1　The biological characteristics of microorganisms in the tissue disintegration filth canned fruit

3　引起糖水水果罐头组织解体的微生物污染途径

3.1密封不良导致糖水水果罐头组织解体的微生物污染途径

3.1.1包装材料缺陷

由于空罐、罐盖与垫片等均是流水线生产出来的产品，在实际生产过程中，存在一定概率的残次品，如材质分布不均匀、密封胶圈存在毛刺、罐口与罐盖接触面的水平度和光滑度差异较大等。残次品通常会造成封口质量差，密封性不够，严重的出现罐内真空度达不到要求，好气菌活跃繁殖致使水果罐头腐败变质。这种罐头腐败变质的现象通常没有一定的规律性。

3.1.2封口机封口不严

封口机调试完毕后，长时间运转过程中因零件磨损、设备老化等机械原因，可能会出现封口达不到密封安全性的情况。有些水果罐头加工企业使用真空封口机进行封口，如果吹出水蒸气的速度过快，可能导致汤液流出，罐内顶隙增加。对500 g糖水黄桃罐头进行研究时发现：经过真空封口机封口的糖水水果罐头罐内真空度与顶隙有关，顶隙越大，真空度越大，冷却时受罐内压力转换的剧烈冲击越大。由此推断冷却水内吸的运动距离也越远，因此造成冷却水内吸的风险越大。

3.1.3SSOP控制不严

车间内环境、加工人员、工器具等食品接触面的卫生消毒控制不严会造成微生物大量繁殖。企业通常都将环境卫生的控制作为SSOP的重要内容进行执行，但是由于员工流动性大、培训力度不足，对SSOP的有效性评价不全面等原因，执行时往往不够彻底。在工艺环节上，大部分企业往往注重杀菌前的SSOP控制，罐头杀菌后，认为罐头产品已经密封，外界环境变化不会对罐头内容物造成影响，不需要严格执行SSOP的控制要求，因此在思想上没有引起足够重视，罐头冷却和存储环节放松了SSOP控制要求，客观上增加了罐头产品遭受外源性微生物污染的几率。

3.1.4冷却水二次污染

杀菌后的冷却环节是控制罐头产品质量安全的关键，是对前面诸多环节质量控制的集中考验，本研究将冷却这一环节作为研究的重点。在杀菌完毕冷却过程中，罐头是由杀菌时的90℃左右热水浴中，直接进入20℃左右的冷却水中，温度骤降，罐内压力由正压迅速转变为负压，由于机械原因或因罐盖垫片胶圈暂时软化可能造成暂时性或永久性缝隙，尤其是材质不均匀就很容易导致暂时性缝隙，这样罐头就有可能在内外压力差的作用下吸入少量冷却水，形成二次污染，这一现象在玻璃瓶罐头上表现尤其明显。由于玻璃导热慢，冷却时金属瓶盖热量传递速度大于玻璃瓶的速度，因此玻璃瓶罐头的罐内温度下降是不均匀的，罐内压力会随温度的不均匀下降而出现一定的弹性。冷却过程中，受金属罐盖、密封胶圈、玻璃瓶口等不同材料热胀冷缩系数、材质均匀度、表面平滑度与罐内压力弹性变化等各种客观因素的共同影响，理论上冷却水内吸是普遍存在的。当罐头在水中冷却，罐内压力下降到开始形成负压后，极少量冷却水就有可能在内外压力差的作用下，沿着材质不均匀形成的暂时性狭小缝隙反复向内运动，如果运动距离大于瓶口厚度，就会造成极少量冷却水进入罐内。受罐内真空度逐渐增大的影响，罐盖封闭力度会逐渐增大，重新封闭暂时产生的狭小缝隙，由于这一过程非常短暂，所以不会对罐内真空度造成明显影响。因此，冷却环节的质量控制重点应是2个方面：一是杀菌后水果罐头的中心温度能够迅速降低到安全限值，二是控制并避免冷却水内吸进入罐内。

通过对多个水果加工企业调查发现，企业一般会把冷却环节设为关键控制环节，并将出水口的余氯检测作为关键控制点，通常设定为大于0.5 mg/kg。对于冷却水内吸的隐患，除通过冷却后的“打检”甄别出密封明显不良的残次品，对于真空度没有明显变化却内吸少量冷却水的“隐患罐头”还无法甄别。

以500 g包装的糖水黄桃罐头（杀菌温度94℃）为例，研究不同冷却时间对糖水水果罐头内部压力、罐内壁温度和中心温度的影响。20℃冷却，冷却时间对糖水水果罐头内部压力、罐内壁温度和中心温度的影响见图1。

图1　20℃冷却，冷却时间对糖水水果罐头内部压力、罐内壁温度和中心温度的影响Fig.1　20℃cooling，canned fruit internal pressure，the temperature of the inner wall and the center temperature at different cooling time

玻璃瓶黄桃罐头在完成热杀菌后，使用压力表进行检测，表明杀菌结束后，罐内为正压力。进入20℃冷却水2 min后，罐内壁温度降为55℃左右，罐内压力基本降为零；3 min后，罐内壁温度降为50℃左右，罐内出现负压，并在较短时间内迅速增加，此后随冷却时间增长，负压逐渐增大。因此，对于500 g玻璃瓶糖水黄桃罐头而言，在进入冷却水后的1 min～4 min这一时间区间可能是冷却水内吸的一个关键，前面所说的包装材料缺陷、封口质量问题等均可能直接导致少量冷却水因罐内负压增大而内吸，如内吸运动距离超过瓶口厚度，则很可能造成外来微生物的二次污染。此后随罐内负压增强，罐头封口处的暂时性缝隙会因罐盖对密封胶圈或垫片的挤压而封闭，最终罐内真空度不会产生明显变化。

3.1.5传递运输操作不当

罐头杀菌后还需经过吹干、码垛、运输等环节，在此期间如果存在工人不规范操作，罐头接缝处会因碰撞出现微小的变形，引起瞬间漏罐。有资料表明，此时如果周围环境有腐败菌存在，就可能随气流内吸进入罐内。规格越大的罐头由于重量大，碰撞时接触部分变形严重，出现瞬间漏罐的风险就越大。

3.2热力杀菌不足导致罐头组织解体的微生物污染途径

3.2.1原料腐败

腐败菌耐热性影响因素主要包括：细胞本身的遗传性、组成、形态，培养基的成分，培育时的环境因子，发育时的温度以及代谢产物等。通常来说，成熟细胞要比未成熟的细胞耐热。培养温度愈高，孢子的耐热性愈强，而且在最适温度下培育的细菌孢子具有最强的耐热性。营养丰富的培养基中发育的孢子耐热性强，营养缺乏时则弱。从上述腐败菌的耐热性特点可以推断：果肉松软多汁的过熟果与腐烂果中含有的腐败菌孢子耐热性很强。

由于罐头的加工工艺复杂，工序较多，因此第一道工序控制微生物的重要性往往被忽视。有研究表明，罐头从原料到封口有多道工序，虽然中间经过酸碱的处理，但是在橘子罐头中仍然能够检测出橘青霉，葡萄罐头检测出曲霉菌，说明原料中的微生物即使经过多道工序，依然有可能会进入罐头中。

3.2.2半成品生产积压

糖水水果罐头的整个生产过程涉及多个环节，如果统筹不当，极容易造成某一环节产生半成品积压现象。由于夏秋季节，天气炎热，积压半成品极容易因微生物繁殖导致腐败。

3.2.3杀菌公式不能满足要求

在对水果罐头加工企业进行调查时发现，有些加工企业在生产过程中，存在根据客户反馈的产品品质情况，凭生产经验对杀菌公式进行杀菌温度、时间等关键参数进行微调的情况。调整后的杀菌公式未经或仅经简单验证，即投入大规模生产应用，缺乏理论依据和数据支持。

4　防止糖水水果罐头微生物控制措施

4.1密封不良导致罐头微生物污染的控制措施

为了更好地了解罐头生产过程中热力杀菌对微生物的杀灭效果，本试验对目标菌进行致死温度测试（表1），设定杀菌时间为10 min。结果表明3种霉菌的致死温度均不超过60℃。实际生产过程中，水果罐头的杀菌温度通常为80℃～100℃，时间超过10 min，因此根据实验获得的霉菌致死温度，可以将霉菌作为糖水水果罐头密封不良导致二次污染的目标菌。

4.1.1包装材料合格验收

对于因包装材料缺陷引起的罐头腐败问题，可以从5个方面予以控制：一是重视包装材料的采购。包装材料应尽可能选择生产设备先进、残次品率低、生产能力大、质量上乘的大型包装材料生产企业。二是严格执行包装材料的进厂验收标准，重点检验容器边缘平滑度、焊缝均匀度、垫片胶圈毛刺等关键部位。三是防止运输过程碰撞。防止运输过程中的剧烈碰撞，避免碰撞部位变形受损。四是储存过程防止容器锈蚀或沾染污秽杂质，有些水果罐头企业一次性购入大量的空罐，长时间放置可能会导致罐口锈蚀或沾染污秽杂质，加工时可能影响封口质量。五是使用前加强检查。在对空罐消毒时，应要求员工将碰撞变形、沾染污秽、卷边损伤或瓶口不平的缺陷包装材料挑拣出来，杜绝用于罐头的生产加工。

4.1.2封口机定期维修保养

封口设备的定期维修保养和关键岗位员工培训是该环节控制的重点。设备维修保养人员应全面考虑封口设备的易损耗零部件的使用寿命，严格执行保养手册，在易损耗零部件失去正常功能之前，及时更换调试新部件。封口人员应加强责任意识，对于疑似产生问题的罐头，应及时报告技术、品管人员进行深入分析，确定问题根源并予以解决。使用蒸汽喷射封口机的罐头加工企业还应该调试蒸汽压力，使其保持一个稳定的合理输出，减少顶隙中氧气的存在。

4.1.3加强SSOP控制

SSOP涉及的内容很多，在此以杀菌环节为界限，将其分为前后2个部分。前部分的SSOP卫生控制是各出口罐头加工企业的控制重点，研究对象和采取的措施也比较全面，在此不再赘述。本文主要强调杀菌后相关环节的SSOP卫生控制。比如冷却车间内冷却水、空气、加工人员、工器具等食品接触面的卫生消毒控制；半成品存储环境的温湿度控制等。冷却车间也应加强车间内环境的杀菌消毒，冷却水建议采用自动加氯设备加氯并暂存于储水罐（池）待余氯降低至安全值内再导入冷却池内的外加氯方式，人员、设备、工器具等食品接触面加强消毒管理。产品储存库应注意保持干燥，严格控制温湿度，水果罐头的适宜储存温度是0℃～15℃，最大湿度小于70%。

4.1.4冷却环节安全控制

冷却水的安全可以通过加氯处理得到控制，但是这种方法无法解决罐头再杀菌后的冷却过程中，罐内压力迅速变化导致压差大而引起的冷却水内吸问题。

通过研究冷却时间对糖水水果罐头的罐内压力、温度（罐内壁温度、中心温度）的影响，根据能够造成水果罐头组织解体的目标菌的生物学特性，认为可以通过梯度分段冷却的方法解决糖水水果罐头安全冷却和防止冷却水内吸这两个关键问题。结合水果罐头加工企业的实际操作情况，建议采用二次冷却方法，即60℃一次冷却，20℃二次冷却。

60℃一次冷却是指将热力杀菌后的水果罐头首先置于60℃的冷却水中水浴降温，使罐内正压力缓慢降低。在此阶段，罐内温度始终保持较高温度，从本质上讲，仍然属于杀菌延缓期。待包装容器内压力明显下降后，再将罐头置于20℃二次冷却水中，并最终冷却至中心温度35℃～40℃。

经过反复试验，60℃冷却时，时间对糖水水果罐头罐内压力、罐内壁温度与中心温度的影响见图2。

图2　60℃冷却时，f力、罐内壁温度与中心温度的影响Fig.2　60℃cooling，canned fruit internal pressure，the temperature of the inner wall and the center temperature at different cooling time

确定60℃水温下冷却5 min为最佳时间，此时罐内压力明显下降，包装容器内的温度变化趋于平稳，罐盖内密封圈的热胀冷缩幅度得到缓和。此时再将罐头置于二次冷却的20℃冷却水中后，罐内会迅速产生负压，将罐盖牢牢吸住，极大地减少了罐盖内吸冷却水的运动距离。

试验表明，直接冷却的罐内压力需要一个短暂的正负压力转换过程，这一过程存在较大的冷却水内吸的风险；而分段冷却方法的一次冷却阶段，罐内温度仍然属于热力杀菌的范围，在此阶段罐内压力由较高的正压明显下降，二次冷却阶段才属于真正意义上的冷却，在此阶段罐内温度迅速下降，快速形成真空并迅速增大，牢牢吸住罐盖，阻止冷却水进入罐内，因此分段冷却方法基本不存在剧烈的罐内正负压力的转换过程。罐内正负压力转换过程的缩短可以有效缓解罐内压力迅速转变对包装容器的剧烈冲击，极大缩短了冷却水内吸的运动距离，从而最大限度避免冷却水内吸造成罐内微生物二次污染的风险。

4.1.5传递运输规范操作

员工的规范操作与生产设备及其周围环境的卫生条件十分重要，因此必须加强运输过程中员工的安全意识和规范操作培训，并对所有的操作设备、轨道、传送带、提升机等定期清洗消毒。

4.2热力杀菌不足导致罐头微生物污染的防控措施4.2.1原料的挑拣和清洗

原料清洗之前，首先应加强选果。原料的挑拣重点是去除果肉软化多汁的过熟果、腐烂果，如此可以有效防止腐败菌扩散，控制微生物污染。原料清洗时应采用流动的清洁水。在使用流水线清洗时，注意水流方向应由高清洁区流向低清洁区。

4.2.2均衡生产

水果罐头的整个生产过程应实行均衡生产，从原料加工开始，即应做到原料随出库随加工，实行流水线作业，勿使某一环节产生半成品积压现象。从原料进入加工车间到封口杀菌，应控制在2 h内完成。如不能达到这一目标，或因设备故障及其他意外原因暂停生产时，应采取半成品入冷风库、或消毒液浸泡等有效措施妥善处置半成品。

4.2.3杀菌公式的制定与验证

糖水水果罐头的杀菌线必须进行热分布测试，每个罐头品种的每个规格都必须进行热渗透测试，根据产品品质需要制定适宜的杀菌公式。加工企业绝不能因糖水水果罐头酸性强、微生物不宜繁殖而随意调整杀菌公式的关键参数。如确需调整杀菌公式，应对调整后的杀菌公式进行分析论证，必要时应通过严格的目标菌回接试验进行验证，验证合格后方可采用。

5　结论

本项目研究认为，糖水水果罐头组织解体变质是罐头中微生物繁殖产生果胶酶，导致水果果肉中连接相邻细胞壁的中胶层内的果胶分解产生的，究其根源仍然是罐头内微生物活跃的结果。本项目组从水果罐头微生物污染角度着手，深入分析导致水果罐头产生微生物污染的原因和途径。研究结果表明造成水果罐头微生物污染的原因是密封不良和热力杀菌不足，其中以密封不良引起的水果罐头组织解体变质现象较多，致死温度较低的霉菌通常可以作为密封不良引起水果罐头组织解体变质现象的指示菌。密封不良引起水果罐头组织解体变质的关键环节是冷却环节带菌冷却水内吸造成的微生物二次污染，本项目组通过采用梯度分段冷却方法予以解决。因此解决糖水水果罐头组织解体变质现象，关键是确认微生物污染原因和途径，重点是加强生产过程控制和加工环境控制，有的放矢才能科学做好水果罐头加工全过程质量控制。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.18.048

收稿日期：2014-03-27

作者简介：徐久飞（1979—），男（汉），农艺师，硕士，研究方向：食品安全评价。

The Analysis and Control Technology of the Tissue Disintegration in Canned Fruit

XU Jiu-fei，XU Mei-ling，HAO Jian-guang，ZHANG Xin
（Linyi Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau，Linyi 276034，Shandong，China）

Abstract：This article discussed the serious quality problems of the canned fruit caused by the tissue disintegration，and we studied the reasons led to tissue disintegration and the control methods.Through

experimental analysis of the entire production process，we found out the microbial contamination pathways，and combined with the existing production process，we had put forward specific measures to prevent and control the microbial contamination in the production，and the production process had been improved.

Key words：canned fruit；tissue disintegration；biological hazards；control