冷杀菌技术在食品加工中的应用
摘要：食品冷杀菌技术是一类不用热能杀死微生物, 不影响食品营养、质构、色泽和风味的新兴杀菌技术。主要介绍了超高压杀菌、辐照杀菌、超高压脉冲电场杀菌、臭氧杀菌、脉冲强光杀菌基本原理、杀菌效果及其在食品工业中的应用，并举例说明了冷杀菌技术存在的不足。
关键词: 冷杀菌；超高压杀菌；辐照杀菌；高强脉冲电场杀菌；应用
(Chengdong School of Northeast Agricultural University, harbin 150030)
Abstract: Food cold sterilization is a kind of new and developing technology, which kills microorganism without heating and does not affect the nutrient, texture, color and flavor of food. In the paper, the principles and use of some cold sterilization techniques (e. g. ultra - high - pressure sterilization, irradiation sterilization and high - intensity pulsed electric field sterilization) are described .The disadvantages of cold sterilization are also illustrated in the paper.
Key words: cold sterilization; ultra - high - pressure sterilization; irradiation sterilization; high - intensity pulsed electric field sterilization; applications
0 前言
在传统食品加工中主要采用热杀菌,从而导致营养物质破坏,变色加剧,挥发性成分损失。冷杀菌是当代一类崭新的技术,是指在常温或小幅度升温的条件下进行杀菌,可以采取物理方法,也可以采用非物理方法, 保证食品的安全性及贮藏性。因此，冷杀菌技术也就越来越受到人们的关注。
目前先进的冷杀菌技术包括超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、磁力杀菌、感应电子杀菌、辐照杀菌、脉冲强光杀菌, 微波杀菌、超声波杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌、抗生酶杀菌等,应用于食品加工中有广阔的前景。
1 超高压杀菌技术
1．1 杀菌原理
该法是利用高压对微生物的致死作用而达到商业无菌状态，其操作压力一般大于200Mpa，具有杀菌温度低、灭菌效果好、食品风味和营养素保存好等优点，但对杀灭孢子无效[1]。一般细菌、霉菌、酵母在300Mpa的压力下可被杀死，钝化酶活则要400Mpa的压力，杀灭芽孢则需要600Mpa的压力或更高。与热力杀菌相比，高压杀菌较多地保留了食品中的原有成分，对食品的风味破坏相对较小[2]。
1．2 在食品加工中的应用
日本小川浩史等将柑桔类果汁(pH215～317) 经100～600MPa 、5～10min 加压灭菌, 实验研究结果表明: 细菌、酵母菌和霉菌总数均随压力增大而减少, 酵母菌、霉菌和无芽孢细菌可以被完全杀死, 但仍有棒杆菌、枯草杆菌等能形成耐热性强的芽孢而有残留。但如果加至600MPa 再结合适当的低温加热(47～57 ℃) , 则可以完全灭菌。超高压杀菌后的果汁其风味、化学组成成分均没有发现变化。日本明治屋食品公司将草莓、苹果和猕猴桃等的果酱经软包装后在400-600Mpa、10～30min条件下灭菌，产品的色泽和风味不变，并保持了水果原有的口感，VC的保留率较高。目前，在国外超高压灭菌已在果蔬、酸奶、果酱、乳制品、水产品、蛋制品、高粘食品等生产中取得了一定的应用。
法国、英国政府也开始资助高压食品加工的研究。并于1993年底推出高压杀菌鹅肝小面饼。美国的FMC公司、英国的凯氏食品饮料公司开始建立商业化的高压杀菌食品的工艺流程,应用于天然果汁、豆奶等饮料的杀菌[3]。国内超高压杀菌技术的研究报道仅局限在果汁及果汁饮料的灭酶及杀菌中[4]。超高压杀菌也有其难度和局限性,今后如能在高压与低温或中温结合杀菌上多进行研究,可进一步地提高杀菌效果。
2 辐照杀菌
2．1 杀菌机理
辐照杀菌是利用一定剂量的波长极短的电离射线对食品进行杀菌。食品杀菌中常用射线有 χ－ 射线、γ－ 射线和电子射线。γ－ 射线主要由放射性同位素（ ６０Ｃｏ、１３７Ｃｓ） 获得，其穿透力很强， 适合于完整食品及各种包装食品的内部杀菌。射线在对食品照射过程中会产生直接和间接两种化学效应。直接效应是微生物细胞间质受高能电子射线照射后发生电离和化学作用， 使物质形成离子、激发态或分子碎片。间接效应是水分经辐射和发生电离作用而产生各种游离基和过氧化氢再与细胞内其它物质作用， 生成与原始物质不同的化合物。这两种作用会阻碍微生物细胞内的一切活动， 导致细胞死亡。
2．2 杀菌优势
与传统方法比较, 辐照杀菌具有许多优点
br/> a. 射线处理无需提高食品温度, 照射过程中食品温度的升高微乎其微。因此处理适当的
食品在感官性状、质地和色香味方面的变化甚微。
b.γ射线的穿透力强, 在不拆包装和不解冻的情况下, 射线可透过进行杀菌。起到化学药
品和其他处理方法不能达到的作用。
c. 应用范围广泛。能处理各种不同类型的食物品种。食品可在照射前进行包装和烹调, 照
射后的制作更加简化和方便。降低了成本, 节省了时间。
d. 射线处理食品不会留下任何残留物。
e. 能节约能源。
f. 辐照装置加工效率高。
2．3 在食品加工中的应用
Proctor 和O1Meare年研究指出电离辐射对果汁 Ｖｃ 浓度的影响可以忽略。Fetter 等人1969 年发现高达5KGy剂量的辐照对柑橘汁、葡萄汁的风味没影响。Kiss1970年发现13KGy剂量辐照后的浓缩苹果汁储藏寿命显著延长， 且不影响其色香味目前有不少营养口服液及粉状全营养素制品均用此法进行灭菌处理。其它如肉禽类、水产品、蛋品、果蔬类、谷类及其制品、香料等也采用此技术杀菌。
3 高强脉冲电场杀菌
3.1 基本原理
超高压脉冲电场杀菌就是采用高压脉冲器产生的脉冲电场进行杀菌。其机理解释主要有电崩解和电穿孔。电崩解认为微生物细胞膜可看作一个注满电解质的容器，在外加电场作用下膜电位差Ｖ会随电压的增大而增大，导致细胞膜厚度减小，当Ｖ达到临界崩解电位差时， 细胞膜上形成孔产生瞬间放电，使膜分解。电穿孔认为外加电场下细胞膜压缩形成小孔，通透性增强，小分子进入细胞内，使细胞体积膨胀， 导致膜破裂，内容物外漏，细胞死亡。
3．2 在食品加工中的应用
国内外对此技术已作了许多研究,并设计出相应处理装置,有的甚至还出现了利用高压脉冲电场的强磁场杀菌装置,有效地杀灭与食品腐败有关的几十种细菌,特别是果汁饮料中的黑曲霉、酵母菌。值得注意的是利用此技术时应综合考虑场强大小、杀菌时间、食品pH对杀菌的影响等因素,确定杀菌最佳方案。法国、美国一些厂家已将这种强电场破坏细胞的新技术用于食品加工中,避免了加热法引起的蛋白质变性和维生素破坏等一系列缺点,一般使用的温度是45~50℃,声强在30kvcm。Hum-ber、Qin等也证实在脉冲电场中可有效进行食品灭酶杀菌[5]。国内邓元修等直接尝试了脉冲高电压对酵母和大肠杆菌的杀灭作用。隋少奇等采用此技术用于大豆的灭酶脱腥,并可有效保留大豆固有香味,得到了较好效果。经电场处理的食品,在色、香、味和营养方面均与新鲜食品一样,延长了常温下的货架期。
4 其他杀菌技术
4．1 远红外照射杀菌
野口明德研究，在加热时间相同的条件下，远红外照射与传导加热相比，在致死温度以上时细菌的存活率明显下降。在4O℃ 以下(致死温度以下)条件下，热能越高则细菌的存活率越低。
4．2 电阻杀菌技术
电阻杀菌技术是利用电流通过食品时,食品中的极性分子在电极极性的高频变化下,不断地旋转摩擦而产生热量,达到杀死活菌体的作用。这种杀菌技术主要用于炖牛肉类炖制食品,可实现连续化生产,能量利用率也高,易于操作控制。美军纳蒂克研究所经过6年的努力,对电阻杀菌过程中食品的各种变化,包括食品化学成分的变化,商业无菌检验,感官特性变化等进行了跟踪实验,结果显示这类产品经37℃条件下加速试验可储存6个月,在26℃常温下可储存3年,而且口感与新鲜食品相似。目前,纳蒂克正致力于制定电阻杀菌食品的相应规范,估计将于近期内可获得美国食品与药物管理局的同意。
4．3 超声波杀菌
超声波通过传声介质的相互作用产生巨大的能量，可在很短的时间内杀灭微生物。此外，超声波还能对食品起到均质、催陈和裂解大分子物质等作用。朱绍华研究，使用超声波对酱油累计灭菌时间达到4min时，酱油中的指标合格[6]。
4．4 臭氧杀菌
主要是通过臭氧发生器产生臭氧,臭氧在水中不稳定,分解产生活泼的氧原子是一种强氧化剂,有很强的杀菌能力,不仅可杀死细菌,还可消灭细菌芽胞。现广泛应用于加工用水、汽水、果汁等生产中,对盛装容器、管路设备、车间环境的灭菌消毒也取得令人满意效果。美国、日本等发达国家研究的静电技术,通过静电电晕放电产生的离子雾和臭氧处理食品,杀菌速度快,化学成分与处理前相比无变化,可保持原有风味。
5 不足与展望
冷杀菌技术是很有前途的食品加工保藏技术,有其优越性,当然也存在不足。目前,应着重解决以下几个问题
br/>a.加强基本理论的研究,搞清冷杀菌技术的适用条件和主要影响因素。
b.在了解相应理论的基础上,研制开发相应设备,以尽快应用于实践。
c.研究某些冷杀菌技术与中、低温结合的方法,弥补杀菌能力不足的问题。
d.在拓宽冷杀菌技术的应用领域上多进行研究,使冷杀菌技术在食品加工中得以广泛应用。
但冷杀菌技术保持了食品原有的风味和营养成分, 延长了产品的货架寿命, 避免了热杀菌而造成的营养成分的损失和产生的热臭异味。因此冷杀菌是很有杀菌前景的高新技术，必将在食品加工中发挥越来越大的作用。
参考文献：
[1] Tnkeo Application of sterilization techniques by hydrostatic high pressure for green tea drinks．Dev Food Eng，Pro．Int．Congr Eng Food，1994(Tokyo)
[2] 高福成． 王海鸥，郑健仙食品工程高新技术[M]．北京：轻工业出版社，1998
[3] 陈祥奎.超高压杀菌新技术.食品与发酵工业,1995(4):69
[4] 周万龙等.脉冲强光杀菌对酶的钝化作用研究.食品工业科技,1998(1):15
[5] QinBetal.IEEETransSielectrElectrInsul.1994 (12):1047
[6] 朱绍华．超声波灭菌试验初探[J]食品工业科技，1998， (1)：12
