吳雅靜

(海軍工程大學(xué)勤務(wù)學(xué)院，天津 300450)

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非熱殺菌技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用研究

吳雅靜

(海軍工程大學(xué)勤務(wù)學(xué)院，天津 300450)

食品非熱殺菌技術(shù)在殺菌過程中溫度不升高或溫升很小，有利于保存食品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和自然風(fēng)味。主要介紹了幾種非熱殺菌技術(shù)的殺菌原理及其在食品加工中的應(yīng)用，以期為食品殺菌提供參考。

非熱殺菌；殺菌技術(shù)；食品

在食品加工和生產(chǎn)中，通過食品殺菌技術(shù)，可以抑制微生物生長(zhǎng)或殺滅微生物，從而達(dá)到改善食品品質(zhì)、延長(zhǎng)食品貯藏期、保證食品安全的目的。食品熱殺菌技術(shù)目前已非常成熟，通過殺菌溫度和殺菌時(shí)間的改變可以準(zhǔn)確控制殺菌程度和食品保質(zhì)期。但隨著人們生活水平的提高和對(duì)食品品質(zhì)的要求，熱殺菌技術(shù)的弊端已逐步顯現(xiàn)，高溫導(dǎo)致食品產(chǎn)生不同程度的色澤、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的改變和損失。針對(duì)熱殺菌技術(shù)的問題，非熱殺菌技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，且在近年來不斷發(fā)展。目前應(yīng)用于食品的非熱殺菌技術(shù)主要有以下幾種：

1 臭氧殺菌技術(shù)

臭氧，分子式O3，是氧的同素異形體。臭氧很不穩(wěn)定，常溫下緩慢分解，高溫下迅速分解成氧氣。臭氧在水中不穩(wěn)定，易分解。臭氧的氧化能力很強(qiáng)，其氧化還原電位為2.07 eV，是僅次于氟的強(qiáng)氧化劑。臭氧殺菌技術(shù)即基于臭氧的強(qiáng)氧化性。臭氧對(duì)細(xì)菌、霉菌、病毒都有殺滅作用。利用臭氧殺菌消毒，處理后臭氧可分解為氧氣，不會(huì)殘留在處理的水、食品、器具中，沒有二次污染。2001年美國(guó)食品與藥品監(jiān)督管理局(FDA)宣布，臭氧可直接作為食品添加劑用于食品的處理、貯藏和加工。臭氧殺菌可使用臭氧氣體直接進(jìn)行或使用臭氧水進(jìn)行殺菌。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，白菜在6 ℃下用臭氧化水(2.3 mg/L)處理60 min后，細(xì)菌數(shù)減少達(dá)90%[1]。袁勇軍等在使用臭氧保鮮牡蠣的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，臭氧對(duì)牡蠣中的細(xì)菌有一定的殺菌效果，較高濃度和較長(zhǎng)時(shí)間的處理殺菌效果較好[2]。有研究發(fā)現(xiàn)，臭氧能有效殺死大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，對(duì)抑制灰葡萄孢霉繁殖有明顯的效果，且可明顯抑制灰葡萄孢霉、指狀青霉和匍枝根霉的孢子萌發(fā)。肖嵐等在臭氧對(duì)冷卻肉的保鮮試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，臭氧能有效減少肉中細(xì)菌總數(shù)，延長(zhǎng)肉類保質(zhì)期，但經(jīng)臭氧處理后，肉類脂肪氧化速率增加，需采用措施延緩脂肪氧化[3]。

2 超高壓殺菌技術(shù)

超高壓技術(shù)是指將100～1 000 MPa的靜態(tài)液體壓力施加于食品物料上并保持一定的時(shí)間，起到殺菌、破壞酶及改善物料結(jié)構(gòu)和特性的作用。

超高壓技術(shù)殺菌效果受多種因素影響。研究表明，在一定范圍內(nèi)，壓力越大，殺滅細(xì)菌的速度越快，細(xì)菌的死亡率越高；物料pH較低時(shí)，殺菌效果較好。超高壓處理不同微生物的效果有顯著差異，張立云等發(fā)現(xiàn)，常溫下草莓漿中大腸菌群在400 MPa處理5 min后全部被殺死；霉菌、酵母菌在500 MPa處理10 min后即可全部殺死[4]。曾慶梅等研究梨汁的超高壓處理效果，發(fā)現(xiàn)大腸菌群在400 MPa，保壓時(shí)間為10 min即可完全殺滅，同樣條件下霉菌和酵母菌仍有殘留[5]。閆雪峰等在研究超高壓處理樹莓汁時(shí)發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在壓力為200 MPa，保壓時(shí)間為5 min即可被殺滅，酵母菌和霉菌在壓力為400 MPa時(shí)，保壓時(shí)間15 min時(shí)才能完全殺滅[6]。超高壓殺菌技術(shù)能有效殺死食品中的腐敗菌和致病菌，但芽孢較營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的耐壓性強(qiáng)。適當(dāng)?shù)靥岣咛幚頊囟饶塬@得更好的殺菌效果。加壓過程中壓縮會(huì)導(dǎo)致溫度的升高，這種壓縮產(chǎn)熱能縮短處理時(shí)間和提高殺菌效果[7]。高壓處理后果汁和蔬菜汁均達(dá)到殺菌效果，且維生素C損失很少，殘存酶活性僅為原來的4%，色、香、味等感官指標(biāo)不變[8-9]。

3 高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)

高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)利用高電壓脈沖作用于物料，食品中微生物的細(xì)胞膜在強(qiáng)電場(chǎng)作用下被電擊穿，產(chǎn)生不可修復(fù)的穿孔或破裂，使細(xì)胞組織受損，導(dǎo)致微生物失活[10]。

Yeom H W等和Sanchez-Moreno C等的研究結(jié)果顯示，高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)能更有效地保存橙汁的VC含量、風(fēng)味和色澤，且高壓脈沖電場(chǎng)處理的橙汁中VC的生物利用率和抗氧化活性得到保留[11-12]。高壓脈沖電場(chǎng)殺菌的處理過程在室溫、低于室溫或稍微高于室溫的條件下進(jìn)行，由于作用時(shí)間非常短(小于1 s)，物料的溫度仍在常溫范圍內(nèi)，非常適合熱敏性的食品殺菌，目前主要用于液態(tài)食品物料的巴氏殺菌[13]。脈沖電場(chǎng)能有效殺滅細(xì)菌，但不會(huì)同時(shí)殺滅孢子。然而孢子形成菌通常不會(huì)在酸性物質(zhì)上生長(zhǎng)，而酸性食品非常適合脈沖電場(chǎng)技術(shù)[14]。電場(chǎng)強(qiáng)度、脈沖特性、處理時(shí)間、溫度、果蔬汁和微生物的種類等，均可影響脈沖電場(chǎng)對(duì)果汁的殺菌效果[15]。

4 紫外線殺菌技術(shù)

紫外線照射是一種傳統(tǒng)且有效的非熱殺菌方法，對(duì)于紫外線的殺菌機(jī)理一般認(rèn)為其殺菌作用主要作用于微生物的核酸，導(dǎo)致其破壞，同時(shí)對(duì)蛋白質(zhì)、酶也有一定的作用[16]。

紫外線波長(zhǎng)范圍是從100～400 nm，其中只有200～280 nm段為殺菌范圍，具有殺菌能力，波長(zhǎng)為253.7 nm的紫外線殺菌能力最強(qiáng)。因紫外線穿透力弱，適用于對(duì)空氣、水、薄層流體制品及包裝容器表面的殺菌。紫外線對(duì)不同微生物的殺滅時(shí)間有所不同。照射時(shí)間為6 min時(shí)紫外線對(duì)大腸桿菌的去除率為100%；照射時(shí)間為12 min時(shí)，對(duì)微球菌的殺滅率達(dá)到100%；照射時(shí)間為16 min時(shí)，對(duì)芽孢桿菌一類高抗性的細(xì)菌殺滅率達(dá)100%[17]。

近年來，隨著強(qiáng)力紫外線燈的開發(fā)，紫外線殺菌的應(yīng)用范圍越來越廣，在肉制品工業(yè)、鮮切蔬菜保鮮方面亦有廣泛應(yīng)用[16，18]。

5 超聲波殺菌技術(shù)

超聲波殺菌技術(shù)通過超聲波在傳聲介質(zhì)的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生巨大的能量，在很短的時(shí)間內(nèi)殺死微生物。超聲波為頻率大于20 kHz的聲波，超出人耳可聞的上限，一般情況下可以分為低頻率超聲波和高頻率超聲波2類。低頻率超聲波在液體介質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生空化效應(yīng)從而達(dá)到滅菌效果，高頻超聲波主要是通過破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)來殺死細(xì)胞[16，19-20]。超聲波殺菌技術(shù)最初用于處理果蔬汁飲料、酒類、牛奶、礦泉水和醬油等液體食品。但周會(huì)玲等、趙躍萍等在研究中發(fā)現(xiàn)，超聲波殺菌技術(shù)亦可用于鮮切蔬菜保鮮，鮮切蔬菜經(jīng)超聲波處理后，除菌效果明顯，無明顯的機(jī)械損傷，葉綠素?fù)p失小，對(duì)VC未起到破壞作用[21-22]。很多研究結(jié)果顯示，單獨(dú)使用超聲波殺滅食品中的微生物效果是有限的，但是與其他殺菌方法相結(jié)合則具有很大的潛力[20]。

6 輻照殺菌技術(shù)

輻照殺菌技術(shù)是運(yùn)用X射線、γ射線或高速電子射線照射食品而達(dá)到殺菌消毒目的的殺菌技術(shù)。輻照射線照射到食品上會(huì)引起食品中的生物體產(chǎn)生物理或化學(xué)反應(yīng)，抑制或破壞其新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育，甚至使細(xì)胞組織死亡，從而達(dá)到殺菌消毒、延長(zhǎng)食品貯存銷售時(shí)間的目的[16,23]。

輻照殺菌技術(shù)應(yīng)用于食品加工已有幾十年的歷史，對(duì)輻照殺菌技術(shù)關(guān)注較多的是其安全問題。目前輻照殺菌技術(shù)利用3種射線進(jìn)行輻照殺菌，X射線、γ射線或高速電子射線。γ射線的放射源是60Co或137Cs，所釋放出的γ射線可穿透幾英尺厚的食品，但這2種物質(zhì)并不釋放中子，這意味著它們不會(huì)令周邊的物質(zhì)具備放射性。電子束是電子槍發(fā)射出來的高能電子流，其輻照厚度最多只有3 cm；X射線技術(shù)是由電子束輻照技術(shù)衍生出的一種新技術(shù)，可輻照非常厚的食品。電子束和X射線2種輻照技術(shù)并不涉及放射性物質(zhì)。

王娟娟等使用60Co-γ射線輻照來延長(zhǎng)蛋糕的保質(zhì)期，結(jié)果表明，隨著輻照劑量的增加，微生物的存活率減小，且輻照劑量在一定范圍內(nèi)不會(huì)改變蛋糕的感官品質(zhì)[24]。王少丹等使用不同劑量電子束處理鮮切蔬菜，結(jié)果表明，輻照處理可以有效地殺滅鮮切蔬菜表面的食源性致病菌，并且維持了其感官品質(zhì)[25]。研究表明，食品輻照是一項(xiàng)安全、有效、低能耗的食品加工保藏技術(shù)[26]。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)食品的品質(zhì)和食品安全的要求越來越高。食品非熱殺菌技術(shù)由于在殺菌過程中溫度不升高或溫升很小，對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、自然風(fēng)味和感官特性影響較小，符合人們對(duì)食品“自然、營(yíng)養(yǎng)、安全、方便”的追求，食品非熱殺菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。

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Application of Non-thermal Sterilization Technology in Food Processing

WU Ya-jing

(College of Logistics, Naval University of Engineering, Tianjin 300450)

The food temperature does not rise or rise very little in the sterilization process by non-thermal sterilization technology. It is propitious to hold food nutrients and natural flavors. The principle of several non-thermal sterilization technologies and the application in food processing were introduced, so as to provide reference for food sterilization.

Non-thermal sterilization; Sterilization technology; Food

吳雅靜(1973-)，女，河北霸州人，副教授，碩士，從事食品保鮮研究。

2014-11-19

S 609.9

A

0517-6611(2015)01-242-02