食品杀菌技术的发展现状

食品杀菌技术的发展现状

张恩广

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摘要：基于人民生活质量的不断提高，对食品的要求也在不断追求更高标准。本文简述了新型食品杀菌技术的原理及发展现状。

关键词：食品 杀菌

一、引言

民以食为天，食品的品质对于生命健康具有重要的影响。现阶段人们对于食品存储过程一方面要求其存储的时间足够长，特别是在新冠病毒的后疫情时期，另一方面对食品存储期间品质要有保障，安全是首要关注的问题，这两个方面均与食品杀菌技术有着密切的关系，食品杀菌技术越来越受到人民的关注。

二、食品杀菌技术

    微生物是具有细胞构造的生命体，加热会使它的蛋白质变性、直至死亡，利用该原理的杀菌技术就是加热杀菌技术。一般地，通过65～80℃的加热就能部分杀灭微生物的营养细胞，达到延长冷藏保质期的效果，通过100℃以上高温杀菌，可以达到杀灭芽孢的效果，进而实现常温保存。由于传统的热杀菌技术存在食品风味减弱、口感软烂、蒸煮味重的缺陷，近年来出现了大量新型的杀菌技术。

1、微波杀菌

微波杀菌机理有很多种解释，如选择性的加热、细胞膜电穿孔破裂和细胞内物质的磁场耦合[1]。微波选择性加热，细胞膜的温度比周围流体更高，导致微生物更快的死亡；对于电穿孔机理，细胞膜内外电势不同，在细胞上产生小孔，导致细胞物质的泄露[2-3]。微波杀菌具有以下优点：①时间短，加热速度快。比传统加热热量传递的速度快很多。②能量损耗低，微波在加热过程中主要作用于食品介质，微波设备本身几乎不吸收能量，因此整个加热过程中微波能量的损失很少。

2、低温等离子杀菌

低温等离子体杀菌的机理主要是在放电过程中产生的带电粒子和高能电子的物理破坏作用、活性氧自由基（ROS）和活性氮自由基（RNS）的氧化作用、紫外光的辐射作用及电磁场和冲击波效应等。如下图所示：

在放电过程中，平均电场强度达到一定值时，细菌的细胞膜会被击穿。等离子体装置产生高浓度的正负离子在微生物表面产生的剪切力大于其细胞膜表面张力，在能量释放的过程中，细菌的细胞壁因此而受到严重破坏，离子穿透细胞壁，破坏细胞膜，渗透至细胞内部，进而直接破坏细胞内的生物大分子如蛋白质、核酸等，细胞失活，从而导致微生物死亡。

林向阳等人研究低温等离子灭菌技术在液体食品中的运用[4]，实验结果显示在液体食品中含有的细菌可在常温情况下短时被低温等离子体杀灭，与作为对照组的低温杀菌以及高温杀菌等技术相比，低温等离子杀菌技术效果最好。与空白对照相比，实验组橙汁和牛奶含有细菌总数下降，维生素C氧化值极低，并且这项技术低能耗，相同分量下每升橙汁或者牛奶只消耗1000～2000J的能量。

3、超高压杀菌

超高压杀菌的原理是通过破坏微生物细胞膜结构，使微生物细胞发生不可逆转的损伤，细胞内物质外流导致了微生物死亡，同时高压下由非共价键如氢键、离子键和疏水键三维结构构成的酶活性蛋白质被破坏，酶活性受到了抑制，从而导致酶丧失活性，以达到杀菌效果。超高压杀菌技术不仅能耗低、杀菌效果较好，而且能使食品的风味品质得到保证。在应用方面，有学者利用超高压对双孢蘑菇的杀菌效果进行研究，结果发现在400MPa作用2.5min即可将霉菌和酵母完全杀灭；300MPa作用2.5min可以完全杀灭双孢蘑菇中的大肠菌群[5]。

4、高压脉冲电场杀菌

高压脉冲电场杀菌技术是一种新兴、可持续、环保的食品加工技术，针对高压脉冲电场杀菌技术的原理说法不一[6]，电穿孔理论就是细菌细胞膜在高压脉冲电场下，双分子层对水、离子和其他小分子的渗透性增加，从而在细菌细胞膜上形成小孔通道，水孔、单个膜脂和蛋白质相互作用，使微生物失去活性，达到杀菌的目的。近年来，受到美国、德国、法国等国家的广泛重视。Originjuice公司采用高压脉冲电场杀菌技术生产果汁，得到了美国食品药品监督管理局的认证[7-8]。为满足人们对食品风味、营养、健康等高质量生活的需求，并使高压脉冲电场杀菌技术能够在实际生产中得到应用，研究者通过大量的研究解决了食品加工工艺参数问题，有助于高压脉冲电场杀菌技术得到更近一步推广。

三、结论

新型的杀菌技术可广泛应用于食品的生产、存储等环节的杀菌，由于其不同于传统的热杀菌技术，不会对食品产生很高的热量，从而对食品的损伤较小，因此具有广泛的应用前景，但目前由于种种原因还没有完全取代热杀菌技术，如超高压杀菌其对设备装置的要求较高，尚未在工业化中普及，微波杀菌由于微波泄露对人体有害，因此必须采用微波屏蔽容器，高压脉冲电场杀菌技术的机理目前还没有定论，对不同的食品其杀菌的工艺参数也还未探索清楚。因此，在以后的研究中还需要不断完善解决这些新型技术存在的问题，才能保证其在生活生产中广泛应用。

参考文献

[1] Shamis Y, Croft R, Taube A, et al. Review of the specific effects of microwave radiation on bacterial cells. Applied Microbiology Biotechnology, 2012, 96: 319-325.

[2] Matsui K N, Gut J A W, De-Oliveira P V, et al. Inactivation kinetics of polyphenol oxidase and peroxidase in green coconut water by microwave processing. Journal of Food Engineering, 2008, 88(2): 169-176.

[3] María B-T, Nuria M-N, Rodrigo D. Impact of temperature on lethality of kiwifruit puree pasteurization by thermal and microwave processing. Food Control, 2014, 35(1): 22-25.

[4]林向阳，黄彬红，李雁晖，等低温等离子体杀灭橙汁的研究[J].中国农学通报，2011，27（5）：439-446

[5]易建勇,董鹏,丁国微，等.超高压对双孢蘑菇的杀菌效果和动力学的研究[J].食品工业科技 ,2012,33(9):78-81.

[6]BALDI G, D’ELIA F, SOGLIA ,et al. Exploring the effect of pulsed electric fields on the technological properties of chicken meat[J].Foods,2021,10(2):241.

[7] 杜存臣，颜惠庚.高压脉冲电场非热杀菌技术研究进展[J]. 现代食品科技,2005(3):151-154.

[8] 赵伟，杨瑞金，张文斌，等.高压脉冲电场对食品中微生物、酶及组分影响的研究进展[J].食品与机械,2010,26(3): 153-157.