甘蔗糖业  2007 Issue (4): 52-54,51   PDF    
浅析甘蔗制糖过程中微生物污染的产生及控制
陈海宁    
广州甘蔗糖业研究所, 广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室, 广州 510316
摘要:本文阐述了制糖过程中微生物污染产生的原因,提出:通过采取加快物料处理、加强生产车间的环境清洁卫生、严格按照规程操作等措施,可大大减少微生物污染所产生的产品质量问题.
关键词甘蔗制糖     微生物     控制    

微生物在自然界中分布十分广泛,尽管不同 的环境中存在的微生物类型和数量不尽相同,但 微生物总是“无处不在,无时不有” 。在甘蔗制糖 生产过程中,从原料→提汁→澄清→蒸发→煮糖 →分蜜→干燥→筛分→包装→贮藏等各个环节, 物料始终以各种方式与环境接触, 容易导致微生物 的污染。细菌、霉菌和酵母菌是影响制糖过程的 3 大类微生物[1]。由于制糖是一种特殊的工艺过 程,大多数工序是在微生物难以大量繁殖的条件 下进行,其成品中微生物含量相对于其它加工食 品较低,但同时食糖也常作为其它食品的加工原 料,所以食糖微生物指标相对于其它食品,要求 较为严格。

《食糖卫生标准》GB13104-2005 于 2005 年 10 月发布实施,白砂糖和绵白糖的菌落总数指标 由原来的≤350 cfu/g 修订为≤100 cfu/g,赤砂 糖的菌落总数指标由原来的≤1000 cfu/g 修订为 ≤500 cfu/g,并增加了霉菌和酵母菌的指标(≤ 25 cfu/g 和≤10 cfu/g)[2],要求比原《白糖卫 生标准》GB13104-1991 和原《赤砂糖卫生标准》 (GB14964-1994)严格了很多。食糖卫生标准中微 生物指标的提高,一方面是与国际接轨,另一方 面则是提高制糖企业对包括细菌、酵母菌和霉菌 在内的微生物指标的重视程度,在整个生产过程 有效控制微生物数量。

由于制糖的不同加工工艺过程条件不尽相 同,致使微生物在不同工艺过程中呈现的消长情 况也不相同。充分掌握制糖过程中微生物的消长 规律,对于指导食糖的生产具有重要的意义。

1 甘蔗制糖过程中微生物污染的 产生
1.1 原料引入的微生物

有报道指出, 可从新鲜甘蔗中分离出约 50 种 不同的微生物,除产生多糖的肠间膜明串珠菌之 外,还有酵母类的酵母属、圆酵母属和毕赤酵母 属;细菌类的假单孢菌属和土壤芽孢杆菌属;霉 菌类的青霉属,以及放线菌类的链霉菌属等[1]。 某些甘蔗品种当产生明显的生长裂缝时,在收获 前明串珠菌就能进入甘蔗的贮藏组织,而无破裂 的未收砍甘蔗内部则没有受明串珠菌的感染。

1.2 制糖过程微生物的变迁

甘蔗把大量活的微生物带至糖厂,其中大多 数进入榨出的蔗汁,此时如果温度等条件适合, 微生物的繁殖就会随即发生。蔗汁中的微生物有 细菌、霉菌和酵母菌等 3 大类,其中,一些是受 病虫为害或霜冻的甘蔗带来的,而另一些是伴随 甘蔗表面附着的泥土及被污染的空气混入蔗汁 中。如啤酒酵母、毕赤氏酵母、假丝酵母等常在 新鲜压榨蔗汁中被发现。

微生物在压榨车间中的活动及其场所有:① 依附在蔗渣上面;②悬浮在蔗汁中;③粘附在压 榨机及其辅助设备的某些部件上,特别是中间蔗 带的迭折部分,复榨槽及槽底的死角等,以及所 有的蔗屑停留时间较长的地方。这些场所都能构 成微生物繁殖的温床[3]

多数微生物在 74℃以上都会被杀死;而浓度 超过 45~50°Bx 时,其生长受到抑制。但是有些 耐热细菌能耐受高温;也有些耐渗透的酵母能在 高浓度的蔗糖溶液中生长繁殖。 在蔗汁澄清过程, 嗜高热细菌在接近 95℃仍继续生存和繁殖,虽然 混合汁中的细菌含量高,但大多数是属于嗜中温 细菌,它们在蔗汁沉降池中不能继续生存,但从 沉降池中还能分离出少数嗜热的微生物,如放线 菌和球杆菌。当泥汁过滤而滤汁回流,已经从沉 降池除去的,而存在于泥汁中的微生物又再循环 返回到流程中。在沉淀池内,微生物分布在澄清 汁与泥汁中。如果泥汁温度下降到 75℃以下,其 中的微生物又会生长和繁殖,使糖汁变酸,质量迅 速下降。有些糖厂沉淀池中泥汁积存多,停留时 间长,温度下降, 泥汁 pH 值明显降低 (如低至 6.3 甚至 6.0 以下) ,纯度也下降,微生物活动是重要 的原因。可用测定乳酸的含量来表示蔗糖的破坏 量,蔗汁与泥汁的停留时间增加、温度下降等因 素可使由嗜高温微生物作用的变质程度增大。

在制糖工艺的后工段,由于煮糖浓度升高, 微生物数量逐渐消减,但还是存在一定数量的微 生物孢子。离心分蜜后,微生物累积在糖蜜中, 从离心机出来的砂糖会含有占糖膏中 5%~10%的 微生物孢子,虽然干燥机中的温度十分高,但由 于通常砂糖在干燥机中停留的时间太短,不足以 破坏细菌的孢子[1]。特别要指出的是,有污染的 分蜜用水往往带来产品的微生物质量问题。2001 年某糖厂的赤砂糖在存放时褪色变白,经检验发 现含有大量的酵母菌,究其原因是冷凝水不够时 直接用未经处理的河水用于分蜜水洗,而取水的 上游有酒精厂。国内一些糖厂应用振槽式干燥机 和热风机通常可将外来的未经过滤的空气带到物 料床的糖品中。 如果鼓风机没有过滤装置,往往通 过空气将微生物带入,曾有多间糖厂的白砂糖在 存储过程中“转红”或变成其它颜色,后来查明 是由于鼓风造成的霉菌污染。

1.3 包装及贮存过程的微生物污染

成品糖经过蒸发、煮糖、分蜜和干燥等多道 工序,微生物的数量已大大减少,但在包装贮存 过程中,容易因为以下因素受到污染。

1.3.1 包装机械设备

输送带等包装机械设备没有经常清洁和彻底 灭菌, 使原本少量的微生物得以在其上大量生长繁 殖, 成为微生物的污染源。 这种机械设备在使用中 通过与食糖接触而造成食糖的微生物污染。输送 带过长导致成品糖暴露在空气中时间太长。空气 中虽不具备微生物生长繁殖所需的营养物质和充 足的水分条件,然而空气中也确实含有一定数量 的微生物,由空气带来的微生物污染是不可避免 的。 车间空气微生物污染是不容忽视的因素之一。

1.3.2 包装材料

各种包装材料如果处理不当也会带有微生 物。一次性包装材料通常比循环使用的材料所带 有的微生物数量要少。塑料包装材料由于带有电 荷会吸附灰尘及微生物。 必须保证包装材料质量, 防止破包现象,以减少成品糖与其它物品或空气 的接触而造成微生物污染。

1.3.3 人员及动物接触

通过包装车间人员的皮肤、毛发、衣帽与食 品接触而造成污染。在食糖的贮存过程中,如果 被鼠、蝇、蟑螂等直接或间接接触,同样会造成 食糖的微生物污染。此外,取样工具如果未经灭 菌处理, 则可能造成所抽取的食糖样品受到污染。

2 甘蔗制糖过程中微生物污染的影响及控制

微生物对制糖的有害作用,主要是在压榨过程中,混合汁中的部分微生物的蔗糖转化酶可使 蔗糖转化,并进一步发酵生成各种低分子的发酵 产物如酒精、乳酸等。但为害最严重的是肠膜串 珠菌一类的微生物,它们能消耗蔗糖,合成大量 的带胶粘性的多糖物质, 形成胶粘状的葡聚糖 (俗 称“蔗饭” )[3]。肠间膜明串珠菌、枯草杆菌、果 聚糖芽孢杆菌等细菌及其代谢所生成的胶粘物质 经常在压榨车间槽底或管路中被发现。其结果是 降低了蔗汁的纯度,增加了澄清困难,同时降低 产糖率,而且还对产品质量造成影响。

在压榨过程中,混合汁中的微生物必然会引 起蔗糖的分解,根据文献介绍,微生物的活动可 使初压汁和混合汁的纯度相差 1%左右。有时可 达 3.07%。这可能是压榨机的死角及缺陷处的发 酵蔗屑漏入蔗汁所引起的。

制糖企业需要解决的问题是怎样尽可能有效 清除那些由甘蔗或原糖带来的微生物,如何在中 间产品中防止微生物的生长和繁殖,以及制糖企 业根据生产的需要,建立生产过程微生物的日常 监测计划。从微生物学的观点,制糖企业急需解 决的问题是:①尽可能有效地去除那些由原料和 设备带入存在于蔗汁的微生物;②创造一个不利 于微生物生长繁殖的环境条件,防止微生物在糖 厂中间制品的生长和繁殖;③生产符合质量标准 的最终产品。

2.1 减少甘蔗收割后的存放期

微生物破坏主要由明串珠菌簇引起。明串珠 菌簇存在于许多土壤之中,当甘蔗受到各种损伤 如割伤、机械损伤、病虫害和风霜伤害时,它从 甘蔗表皮伤口进入内部组织,将蔗糖转变为葡聚 糖。在甘蔗收割至压榨这一时期,葡聚糖含量急 剧增加。切段收割的甘蔗放置 2 天后,葡聚糖含 量可增加至 7000 ppm。火烧除叶后的甘蔗,若放 置 7~8 天再入榨,其纯度的降低相应为 4.16% 及 5.9%,其糖分损失颇为惊人。控制葡聚糖生 成和糖分损失的最有效措施是最大限度地减少甘 蔗收割后到压榨之间的存放期。

2.2 物理清洁加上化学处理

微生物对蔗糖的破坏性比化学转化要大 20~40 倍, 蔗汁流经酸败蔗渣的表面即可被感染, 继而造成微生物大量繁殖,而且还会生成一些有 害物质,故应特别注意防止[3]。控制微生物最好 的方法是创造良好的环境卫生,做好清洁工作, 并且正确地控制温度、浓度和 pH 值。最简单的方 法是在压榨过程凡是有死角的地方,都经常或定 期用水进行清洗,以免蔗渣或蔗汁长期积存。在 设备制造设计时就应当注意槽、沟形状的设计, 尽量减少死角, 杜绝积存蔗汁及蔗渣粒的可能性。 经常与蔗汁接触的金属构件表面,以及压榨机、 输蔗机、中间蔗带等部件都要便于清洗。一些糖 厂用胶带代替链板式中间蔗汁带,都能很大程度 上消除微生物的孳生场所。

从增产节约的观点来看,压榨车间首先要保 持良好的卫生条件,认真搞好各项设备容器和车 间内外的清洁,经常清洗;其次才用蒸汽及石灰 乳杀菌。当压榨机在运转而没有进料时用蒸汽是 有效的, 压榨机压榨甘蔗时可以使用化学法处理。 应用近代抑菌化合物以防止压榨损失是合理的, 并证实当压榨变坏的甘蔗时特别有效,如霜冻变 坏和由甘蔗钻采样感染的甘蔗,微生物的影响在 榨出的蔗汁就立即开始,产生相当量的葡聚糖和 果聚糖胶,降低蔗汁的蔗糖纯度。榨出蔗汁的这 些变化增加澄清过程的困难,结果导致产糖率降 低,在这种情况下抑菌剂特别起作用。 有报道指出 杀菌剂处理能显著地降低蔗糖损失 17%~35%。

蔗汁为微生物提供了一个理想的培养基地, 为了防止其生长及随之而来的糖分损失,蔗汁必 须立即送至澄清工段加热杀菌。澄清工段的很多 设备都有微生物活动,要认真重视搞好各项设备 容器和车间内外的清洁, 要经常注意泥汁的状况, 如果它的 pH 值偏低或带黄色, 就表示沉淀器内的 泥汁中有细菌繁殖,要加快排出和清除,保持沉 淀器排泥汁的畅顺或内部没有死角[4]。在使用真 空吸滤机时,在泥汁进口处加入少量适当的化学 杀菌剂,可以减少滤汁中的细菌。在设备清洗后 淋洒石灰乳可以杀菌, 但在蔗汁中加入石灰乳的杀菌作用并不大。

2.3 包装贮存环境条件控制

为了了解成品包装车间空气中细菌污染情况 并探讨空气污染与产品的关系,可进行空气菌落 测试,以便对环境进行有效的清洁消毒。包装车 间的人员要明确自己的健康和个人卫生会影响加 工产品安全的重要性,进入包装车间必须穿戴清 洁的工作服、帽、鞋,并做好手的清洗与消毒工 作。包装车间必须保持高度的洁净度,可通过对 空气、员工的手部、设备和工器具的菌落总数进 行测试,建立包装过程微生物监测的控制规范, 确保生产包装过程的卫生要求。

成品糖的仓库应选择干爽阴凉的地方,防止 周围环境的各种污染,仓库应封闭严密,仓库内 的相对湿度保持在 70%以下,温度不超过 30℃。 成品糖的水分过高时,必须重新处理,达到规定 水分要求后才能入仓库,否则不利于贮存。

参考文献
[1]陈其斌,周重吉.甘蔗制糖手册:第12版[M]. 广州:华南理工大学出版社,1993:506-508. (3)
[2]中华人民共和国卫生部.GB3104-2005食糖卫生标准[S].北京:中国标准出版社,2005. (1)
[3]无锡轻工业学院,华南工学院.甘蔗制糖工艺学[M].北京:轻工业出版社,1979:77-78,307. (3)
[4]霍汉镇.制糖工艺与装备的新概念与新实践[M].广州:全国甘蔗糖业信息中心,2002:199. (1)
(本篇责任编校:邢海萍)