糖水水果罐頭組織解體原因與控制技術研究

徐久飛，許美玲，郝建光，張　鑫（臨沂出入境檢驗檢疫局，山東臨沂276034）

糖水水果罐頭組織解體原因與控制技術研究

徐久飛，許美玲，郝建光，張鑫
（臨沂出入境檢驗檢疫局，山東臨沂276034）

摘要：針對糖水水果罐頭組織解體的嚴重質量問題，研究導致組織解體的原因和控制方法。通過對整個生產工藝流程的微生物污染途經進行試驗分析，結合現行生產工藝，提出了生產中預防和控制水果罐頭微生物污染的具體措施，并對生產工藝流程進行了改進。

關鍵詞：水果罐頭；組織解體；危害；控制

罐頭是我國主要的加工食品，在出口食品中占有重要地位。水果罐頭約占我國罐頭總產量的25%，年出口量80余萬噸，是國內外罐頭食品市場頗受歡迎的產品，發展前景良好。但是，水果罐頭生產上出現了果肉組織軟爛解體的質量問題[1-3]，有些企業成品儲存1個多月就出現此類質量問題，特別是在糖水山楂、黃桃、草莓等水果罐頭產品上發生率較高[4-5]。對此，科研人員進行了大量的研究，雖然取得了一些成果，但仍未能從根本上解決這一問題。自中國加入WTO以來，水果罐頭產品出口勢頭良好，但因出口產品發生上述質量問題，給一些企業造成了較為嚴重的經濟損失，成為當前制約我國水果罐頭加工質量的一大難題。本文從現象調查發現和實驗室數據分析[6]的角度，結合生產過程，深入分析探討糖水水果罐頭組織解體的微生物污染原因、途徑和防控措施。

1　材料與方法

1.1試驗材料

生產廠家提供當年生產的庫存糖水黃桃、草莓罐頭。1.2試驗方法

1.2.1樣品及取樣方法

將待測樣品放置在超凈工作臺上，開啟紫外燈30 min后，用75%酒精進行表面消毒。用滅菌開罐器開啟罐頂，無菌取出罐頭樣品至均質袋內均質，分別取1mL內容物轉入皰肉肉湯、溴甲酚紫葡萄糖肉湯、麥芽浸膏肉湯、硫乙醇酸鈉肉湯、酸性肉湯增菌培養基中，振蕩混勻。另外無菌盛出約100 g罐頭內容物分別于無菌袋中密封，置于4℃冰箱中用于以后的重復性試驗。將剩余的均質樣品做pH測定。

1.2.2內容物增菌

將加入糖水水果罐頭的皰肉肉湯、溴甲酚紫葡萄糖肉湯、麥芽浸膏肉湯、硫乙醇酸鈉肉湯、酸性肉湯增菌培養基分別在35、55℃2種溫度下培養48 h，每隔24 h觀察記錄1次。培養48 h后，進行第2次增菌培養。取1 mL上述增菌液至皰肉肉湯、溴甲酚紫葡萄糖肉湯、麥芽浸膏肉湯、硫乙醇酸鈉肉湯、酸性肉湯增菌培養基中，繼續在35、55℃2種溫度下培養48 h，每24 h觀察記錄一次增菌現象。

1.2.3分離培養

分別選用皰肉瓊脂培養基、溴甲酚紫葡萄糖瓊脂培養基、硫乙醇酸鈉瓊脂培養基、嗜熱耐酸芽孢桿菌培養基、AC瓊脂培養基、麥芽浸膏瓊脂培養基進行分離培養。取1 mL第1次增菌液及第2次增菌液至培養皿中，加入上述培養基中，凝固后，連續培養120 h，每24 h觀察記錄試驗現象。

1.2.4菌株鑒定

采用革蘭氏染色、芽孢染色等染色方法相結合的方式對實驗中的微生物進行鑒定，再根據其生長特征、生理特征、外觀形態并結合細菌鑒定手冊、伯杰細菌鑒定手冊進行更進一步的判斷，最后利用BD微生物鑒定儀進行菌種復檢。并送至國家工業微生物菌種保藏管理中心（CICC）進行菌種最終驗證并進行保存。

2　糖水水果罐頭組織解體的微生物污染原因

水果罐頭屬酸性食品，其pH一般在4.5以下，通常采用80℃～100℃的水浴加熱殺菌，殺菌條件根據產品種類、工藝過程的衛生條件、罐型大小等不同而異。熱力殺菌的目的是使罐頭食品達到“商業無菌”，而非完全殺菌，正常罐頭允許罐內殘存某些微生物或芽孢，這些微生物或芽孢在罐內特殊環境（真空、pH低）下處于休眠狀態。

罐頭食品加工工序較多，實際生產過程中受原輔材料、生產環境、設備運行狀態和員工操作素質等各方面的因素制約，任一環節出現問題都會導致最終產品受到微生物污染。從殺菌后罐頭腐敗變質的微生物污染途經進行分析，主要存在兩種情況：一是熱力殺菌不足。如果熱力殺菌不足，造成殺菌后罐頭食品內仍然存在未休眠的微生物，就會導致罐頭產品腐敗變質；二是容器密封不良。由于罐頭包裝容器材質缺陷、封口密封性不足，導致外界不潔凈水、氣進入罐內，導致罐頭受到外來微生物污染，或罐內殘存的微生物，遇合適的條件生長繁殖，引起罐頭腐敗變質。如罐頭處在低真空狀態，有低濃度的氧氣存在時，一些耐熱性的好氣性微生物就能繁殖，使罐頭脹罐腐敗變質。

對組織解體變質罐頭和正常罐頭進行微生物培養、分離試驗。試驗結果表明：硫乙醇酸鈉肉湯、麥芽浸膏肉湯增菌效果最好；皰肉瓊脂培養基分離效果最好。經過增菌、選擇性培養、分離出罐頭中存在的微生物，通過篩選、回接試驗和菌種鑒定，最終確定11種微生物可以導致正常罐頭出現組織解體變質現象，其中細菌8種，霉菌3種，分離出的微生物的生物學特性見表1。

表1　組織解體的腐敗水果罐頭中分離出微生物的生物學特性Table 1　The biological characteristics of microorganisms in the tissue disintegration filth canned fruit

3　引起糖水水果罐頭組織解體的微生物污染途徑

3.1密封不良導致糖水水果罐頭組織解體的微生物污染途徑

3.1.1包裝材料缺陷

由于空罐、罐蓋與墊片等均是流水線生產出來的產品，在實際生產過程中，存在一定概率的殘次品，如材質分布不均勻、密封膠圈存在毛刺、罐口與罐蓋接觸面的水平度和光滑度差異較大等。殘次品通常會造成封口質量差，密封性不夠，嚴重的出現罐內真空度達不到要求，好氣菌活躍繁殖致使水果罐頭腐敗變質。這種罐頭腐敗變質的現象通常沒有一定的規律性。

3.1.2封口機封口不嚴

封口機調試完畢后，長時間運轉過程中因零件磨損、設備老化等機械原因，可能會出現封口達不到密封安全性的情況。有些水果罐頭加工企業使用真空封口機進行封口，如果吹出水蒸氣的速度過快，可能導致湯液流出，罐內頂隙增加。對500 g糖水黃桃罐頭進行研究時發現：經過真空封口機封口的糖水水果罐頭罐內真空度與頂隙有關，頂隙越大，真空度越大，冷卻時受罐內壓力轉換的劇烈沖擊越大。由此推斷冷卻水內吸的運動距離也越遠，因此造成冷卻水內吸的風險越大。

3.1.3SSOP控制不嚴

車間內環境、加工人員、工器具等食品接觸面的衛生消毒控制不嚴會造成微生物大量繁殖。企業通常都將環境衛生的控制作為SSOP的重要內容進行執行，但是由于員工流動性大、培訓力度不足，對SSOP的有效性評價不全面等原因，執行時往往不夠徹底。在工藝環節上，大部分企業往往注重殺菌前的SSOP控制，罐頭殺菌后，認為罐頭產品已經密封，外界環境變化不會對罐頭內容物造成影響，不需要嚴格執行SSOP的控制要求，因此在思想上沒有引起足夠重視，罐頭冷卻和存儲環節放松了SSOP控制要求，客觀上增加了罐頭產品遭受外源性微生物污染的幾率。

3.1.4冷卻水二次污染

殺菌后的冷卻環節是控制罐頭產品質量安全的關鍵，是對前面諸多環節質量控制的集中考驗，本研究將冷卻這一環節作為研究的重點。在殺菌完畢冷卻過程中，罐頭是由殺菌時的90℃左右熱水浴中，直接進入20℃左右的冷卻水中，溫度驟降，罐內壓力由正壓迅速轉變為負壓，由于機械原因或因罐蓋墊片膠圈暫時軟化可能造成暫時性或永久性縫隙，尤其是材質不均勻就很容易導致暫時性縫隙，這樣罐頭就有可能在內外壓力差的作用下吸入少量冷卻水，形成二次污染，這一現象在玻璃瓶罐頭上表現尤其明顯。由于玻璃導熱慢，冷卻時金屬瓶蓋熱量傳遞速度大于玻璃瓶的速度，因此玻璃瓶罐頭的罐內溫度下降是不均勻的，罐內壓力會隨溫度的不均勻下降而出現一定的彈性。冷卻過程中，受金屬罐蓋、密封膠圈、玻璃瓶口等不同材料熱脹冷縮系數、材質均勻度、表面平滑度與罐內壓力彈性變化等各種客觀因素的共同影響，理論上冷卻水內吸是普遍存在的。當罐頭在水中冷卻，罐內壓力下降到開始形成負壓后，極少量冷卻水就有可能在內外壓力差的作用下，沿著材質不均勻形成的暫時性狹小縫隙反復向內運動，如果運動距離大于瓶口厚度，就會造成極少量冷卻水進入罐內。受罐內真空度逐漸增大的影響，罐蓋封閉力度會逐漸增大，重新封閉暫時產生的狹小縫隙，由于這一過程非常短暫，所以不會對罐內真空度造成明顯影響。因此，冷卻環節的質量控制重點應是2個方面：一是殺菌后水果罐頭的中心溫度能夠迅速降低到安全限值，二是控制并避免冷卻水內吸進入罐內。

通過對多個水果加工企業調查發現，企業一般會把冷卻環節設為關鍵控制環節，并將出水口的余氯檢測作為關鍵控制點，通常設定為大于0.5 mg/kg。對于冷卻水內吸的隱患，除通過冷卻后的“打檢”甄別出密封明顯不良的殘次品，對于真空度沒有明顯變化卻內吸少量冷卻水的“隱患罐頭”還無法甄別。

以500 g包裝的糖水黃桃罐頭（殺菌溫度94℃）為例，研究不同冷卻時間對糖水水果罐頭內部壓力、罐內壁溫度和中心溫度的影響。20℃冷卻，冷卻時間對糖水水果罐頭內部壓力、罐內壁溫度和中心溫度的影響見圖1。

圖1　20℃冷卻，冷卻時間對糖水水果罐頭內部壓力、罐內壁溫度和中心溫度的影響Fig.1　20℃cooling，canned fruit internal pressure，the temperature of the inner wall and the center temperature at different cooling time

玻璃瓶黃桃罐頭在完成熱殺菌后，使用壓力表進行檢測，表明殺菌結束后，罐內為正壓力。進入20℃冷卻水2 min后，罐內壁溫度降為55℃左右，罐內壓力基本降為零；3 min后，罐內壁溫度降為50℃左右，罐內出現負壓，并在較短時間內迅速增加，此后隨冷卻時間增長，負壓逐漸增大。因此，對于500 g玻璃瓶糖水黃桃罐頭而言，在進入冷卻水后的1 min～4 min這一時間區間可能是冷卻水內吸的一個關鍵，前面所說的包裝材料缺陷、封口質量問題等均可能直接導致少量冷卻水因罐內負壓增大而內吸，如內吸運動距離超過瓶口厚度，則很可能造成外來微生物的二次污染。此后隨罐內負壓增強，罐頭封口處的暫時性縫隙會因罐蓋對密封膠圈或墊片的擠壓而封閉，最終罐內真空度不會產生明顯變化。

3.1.5傳遞運輸操作不當

罐頭殺菌后還需經過吹干、碼垛、運輸等環節，在此期間如果存在工人不規范操作，罐頭接縫處會因碰撞出現微小的變形，引起瞬間漏罐。有資料表明，此時如果周圍環境有腐敗菌存在，就可能隨氣流內吸進入罐內。規格越大的罐頭由于重量大，碰撞時接觸部分變形嚴重，出現瞬間漏罐的風險就越大。

3.2熱力殺菌不足導致罐頭組織解體的微生物污染途徑

3.2.1原料腐敗

腐敗菌耐熱性影響因素主要包括：細胞本身的遺傳性、組成、形態，培養基的成分，培育時的環境因子，發育時的溫度以及代謝產物等。通常來說，成熟細胞要比未成熟的細胞耐熱。培養溫度愈高，孢子的耐熱性愈強，而且在最適溫度下培育的細菌孢子具有最強的耐熱性。營養豐富的培養基中發育的孢子耐熱性強，營養缺乏時則弱。從上述腐敗菌的耐熱性特點可以推斷：果肉松軟多汁的過熟果與腐爛果中含有的腐敗菌孢子耐熱性很強。

由于罐頭的加工工藝復雜，工序較多，因此第一道工序控制微生物的重要性往往被忽視。有研究表明，罐頭從原料到封口有多道工序，雖然中間經過酸堿的處理，但是在橘子罐頭中仍然能夠檢測出橘青霉，葡萄罐頭檢測出曲霉菌，說明原料中的微生物即使經過多道工序，依然有可能會進入罐頭中。

3.2.2半成品生產積壓

糖水水果罐頭的整個生產過程涉及多個環節，如果統籌不當，極容易造成某一環節產生半成品積壓現象。由于夏秋季節，天氣炎熱，積壓半成品極容易因微生物繁殖導致腐敗。

3.2.3殺菌公式不能滿足要求

在對水果罐頭加工企業進行調查時發現，有些加工企業在生產過程中，存在根據客戶反饋的產品品質情況，憑生產經驗對殺菌公式進行殺菌溫度、時間等關鍵參數進行微調的情況。調整后的殺菌公式未經或僅經簡單驗證，即投入大規模生產應用，缺乏理論依據和數據支持。

4　防止糖水水果罐頭微生物控制措施

4.1密封不良導致罐頭微生物污染的控制措施

為了更好地了解罐頭生產過程中熱力殺菌對微生物的殺滅效果，本試驗對目標菌進行致死溫度測試（表1），設定殺菌時間為10 min。結果表明3種霉菌的致死溫度均不超過60℃。實際生產過程中，水果罐頭的殺菌溫度通常為80℃～100℃，時間超過10 min，因此根據實驗獲得的霉菌致死溫度，可以將霉菌作為糖水水果罐頭密封不良導致二次污染的目標菌。

4.1.1包裝材料合格驗收

對于因包裝材料缺陷引起的罐頭腐敗問題，可以從5個方面予以控制：一是重視包裝材料的采購。包裝材料應盡可能選擇生產設備先進、殘次品率低、生產能力大、質量上乘的大型包裝材料生產企業。二是嚴格執行包裝材料的進廠驗收標準，重點檢驗容器邊緣平滑度、焊縫均勻度、墊片膠圈毛刺等關鍵部位。三是防止運輸過程碰撞。防止運輸過程中的劇烈碰撞，避免碰撞部位變形受損。四是儲存過程防止容器銹蝕或沾染污穢雜質，有些水果罐頭企業一次性購入大量的空罐，長時間放置可能會導致罐口銹蝕或沾染污穢雜質，加工時可能影響封口質量。五是使用前加強檢查。在對空罐消毒時，應要求員工將碰撞變形、沾染污穢、卷邊損傷或瓶口不平的缺陷包裝材料挑揀出來，杜絕用于罐頭的生產加工。

4.1.2封口機定期維修保養

封口設備的定期維修保養和關鍵崗位員工培訓是該環節控制的重點。設備維修保養人員應全面考慮封口設備的易損耗零部件的使用壽命，嚴格執行保養手冊，在易損耗零部件失去正常功能之前，及時更換調試新部件。封口人員應加強責任意識，對于疑似產生問題的罐頭，應及時報告技術、品管人員進行深入分析，確定問題根源并予以解決。使用蒸汽噴射封口機的罐頭加工企業還應該調試蒸汽壓力，使其保持一個穩定的合理輸出，減少頂隙中氧氣的存在。

4.1.3加強SSOP控制

SSOP涉及的內容很多，在此以殺菌環節為界限，將其分為前后2個部分。前部分的SSOP衛生控制是各出口罐頭加工企業的控制重點，研究對象和采取的措施也比較全面，在此不再贅述。本文主要強調殺菌后相關環節的SSOP衛生控制。比如冷卻車間內冷卻水、空氣、加工人員、工器具等食品接觸面的衛生消毒控制；半成品存儲環境的溫濕度控制等。冷卻車間也應加強車間內環境的殺菌消毒，冷卻水建議采用自動加氯設備加氯并暫存于儲水罐（池）待余氯降低至安全值內再導入冷卻池內的外加氯方式，人員、設備、工器具等食品接觸面加強消毒管理。產品儲存庫應注意保持干燥，嚴格控制溫濕度，水果罐頭的適宜儲存溫度是0℃～15℃，最大濕度小于70%。

4.1.4冷卻環節安全控制

冷卻水的安全可以通過加氯處理得到控制，但是這種方法無法解決罐頭再殺菌后的冷卻過程中，罐內壓力迅速變化導致壓差大而引起的冷卻水內吸問題。

通過研究冷卻時間對糖水水果罐頭的罐內壓力、溫度（罐內壁溫度、中心溫度）的影響，根據能夠造成水果罐頭組織解體的目標菌的生物學特性，認為可以通過梯度分段冷卻的方法解決糖水水果罐頭安全冷卻和防止冷卻水內吸這兩個關鍵問題。結合水果罐頭加工企業的實際操作情況，建議采用二次冷卻方法，即60℃一次冷卻，20℃二次冷卻。

60℃一次冷卻是指將熱力殺菌后的水果罐頭首先置于60℃的冷卻水中水浴降溫，使罐內正壓力緩慢降低。在此階段，罐內溫度始終保持較高溫度，從本質上講，仍然屬于殺菌延緩期。待包裝容器內壓力明顯下降后，再將罐頭置于20℃二次冷卻水中，并最終冷卻至中心溫度35℃～40℃。

經過反復試驗，60℃冷卻時，時間對糖水水果罐頭罐內壓力、罐內壁溫度與中心溫度的影響見圖2。

圖2　60℃冷卻時，f力、罐內壁溫度與中心溫度的影響Fig.2　60℃cooling，canned fruit internal pressure，the temperature of the inner wall and the center temperature at different cooling time

確定60℃水溫下冷卻5 min為最佳時間，此時罐內壓力明顯下降，包裝容器內的溫度變化趨于平穩，罐蓋內密封圈的熱脹冷縮幅度得到緩和。此時再將罐頭置于二次冷卻的20℃冷卻水中后，罐內會迅速產生負壓，將罐蓋牢牢吸住，極大地減少了罐蓋內吸冷卻水的運動距離。

試驗表明，直接冷卻的罐內壓力需要一個短暫的正負壓力轉換過程，這一過程存在較大的冷卻水內吸的風險；而分段冷卻方法的一次冷卻階段，罐內溫度仍然屬于熱力殺菌的范圍，在此階段罐內壓力由較高的正壓明顯下降，二次冷卻階段才屬于真正意義上的冷卻，在此階段罐內溫度迅速下降，快速形成真空并迅速增大，牢牢吸住罐蓋，阻止冷卻水進入罐內，因此分段冷卻方法基本不存在劇烈的罐內正負壓力的轉換過程。罐內正負壓力轉換過程的縮短可以有效緩解罐內壓力迅速轉變對包裝容器的劇烈沖擊，極大縮短了冷卻水內吸的運動距離，從而最大限度避免冷卻水內吸造成罐內微生物二次污染的風險。

4.1.5傳遞運輸規范操作

員工的規范操作與生產設備及其周圍環境的衛生條件十分重要，因此必須加強運輸過程中員工的安全意識和規范操作培訓，并對所有的操作設備、軌道、傳送帶、提升機等定期清洗消毒。

4.2熱力殺菌不足導致罐頭微生物污染的防控措施4.2.1原料的挑揀和清洗

原料清洗之前，首先應加強選果。原料的挑揀重點是去除果肉軟化多汁的過熟果、腐爛果，如此可以有效防止腐敗菌擴散，控制微生物污染。原料清洗時應采用流動的清潔水。在使用流水線清洗時，注意水流方向應由高清潔區流向低清潔區。

4.2.2均衡生產

水果罐頭的整個生產過程應實行均衡生產，從原料加工開始，即應做到原料隨出庫隨加工，實行流水線作業，勿使某一環節產生半成品積壓現象。從原料進入加工車間到封口殺菌，應控制在2 h內完成。如不能達到這一目標，或因設備故障及其他意外原因暫停生產時，應采取半成品入冷風庫、或消毒液浸泡等有效措施妥善處置半成品。

4.2.3殺菌公式的制定與驗證

糖水水果罐頭的殺菌線必須進行熱分布測試，每個罐頭品種的每個規格都必須進行熱滲透測試，根據產品品質需要制定適宜的殺菌公式。加工企業絕不能因糖水水果罐頭酸性強、微生物不宜繁殖而隨意調整殺菌公式的關鍵參數。如確需調整殺菌公式，應對調整后的殺菌公式進行分析論證，必要時應通過嚴格的目標菌回接試驗進行驗證，驗證合格后方可采用。

5　結論

本項目研究認為，糖水水果罐頭組織解體變質是罐頭中微生物繁殖產生果膠酶，導致水果果肉中連接相鄰細胞壁的中膠層內的果膠分解產生的，究其根源仍然是罐頭內微生物活躍的結果。本項目組從水果罐頭微生物污染角度著手，深入分析導致水果罐頭產生微生物污染的原因和途徑。研究結果表明造成水果罐頭微生物污染的原因是密封不良和熱力殺菌不足，其中以密封不良引起的水果罐頭組織解體變質現象較多，致死溫度較低的霉菌通常可以作為密封不良引起水果罐頭組織解體變質現象的指示菌。密封不良引起水果罐頭組織解體變質的關鍵環節是冷卻環節帶菌冷卻水內吸造成的微生物二次污染，本項目組通過采用梯度分段冷卻方法予以解決。因此解決糖水水果罐頭組織解體變質現象，關鍵是確認微生物污染原因和途徑，重點是加強生產過程控制和加工環境控制，有的放矢才能科學做好水果罐頭加工全過程質量控制。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.18.048

收稿日期：2014-03-27

作者簡介：徐久飛（1979—），男（漢），農藝師，碩士，研究方向：食品安全評價。

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