食品杀菌技术原理及发展现状

食品杀菌技术原理及发展现状2012-11-29

中华食品生意网编者按：传统食品杀菌为热杀菌，与之相比，冷杀菌不仅能杀灭食品中微生物，且能较好保持食品固有营养成分、质构、色泽和新鲜度。食品冷杀菌主要有超高压杀菌、超高压脉冲电场杀菌、臭氧杀菌等，对于保持食品更能成分的生理活性起到重大作用。

什么是冷杀菌：

冷杀菌是指在杀菌过程中食品温度不升高或升高很低的一种安全、高效杀菌方法。冷杀菌不仅有利于保持食品功能成分的生理活性，且还有利于保持色、香、味及营养成分。

冷杀菌技术兴起的背景：

传统的热力杀菌是在加热的环境下进行的，因此会不同程度地破坏食品中的营养成分和天然特性。为了更大限度保持食品本身的固有品质，一些新型的灭菌技术———冷杀菌应运而生，如超高压杀菌、超高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、放射线杀菌等。近年来，随着人们饮食观念的改变，“原汁原味”的食品逐渐成为时尚，因而冷杀菌技术也越来越受到食品科学研究工作者的高度重视。

冷杀菌技术有哪几种

一、超高压杀菌

二、超高压脉冲电场杀菌

三|、臭氧杀菌

四、微波杀菌

五、脉冲强光杀菌

六、辐射杀菌

七、紫外线杀菌

八、其他杀菌技术列举

1超高压杀菌技术

原理：

超高压杀菌是将食品物料以某种方式包装以后，放入液体介质(通常是食用油、甘油、油与水的乳液)中，在100MPa～1000MPa压力下作用一段时间后，使之达到灭菌要求。其

基本原理是压力对微生物的致死作用，主要是通过破坏其细胞壁，使蛋白质凝固，抑制

酶的活性和DNA等遗传物质的复制等来实现。

发展现状：

超高压冷杀菌技术的先进性是高压、常温灭菌，采用该项技术对食品进行处理后，不但具备高效杀菌性，而且能完好保留食品中的营养成分，食品口感佳，色泽天然，安全性高，保质期长，这是传统高温热力杀菌方法所不具有的优点。目前，国外超高压灭菌已在果蔬、酸奶、果酱、乳制品、水产品、蛋制品等生产中有了一定的应用。在每cm2的肉食上施加大约6t重的压力进行高压灭菌。结果，其味跟原来一样，色泽也比原先更好看。日本明治屋食品公司将草莓、苹果和猕猴桃等果酱经软包装后在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。

2、超高压脉冲电场杀菌

原理：

超高压脉冲电场杀菌是采用高压脉冲器产生的脉冲电场进行杀菌的方法。脉冲产生的电场和磁场的交替作用，使细胞膜透性增加，膜强度减弱，最终膜被破裂，膜内物质外流，膜外物质深入，细胞体死亡。电磁场产生电离作用，阻断了细胞膜的正常生物化学反应和新陈代谢，使细菌体内物质发生变化。

发展现状：

超高压脉冲电场杀菌已在实验室水平上取得了显著的成效。它可保持食品的新鲜及其风味，营养损失少。但因其杀菌系统造价高，制约了它在食品工业上的应用。且超高压脉冲电场杀菌在黏性及固体颗粒食品中的应用还有待进一步的研究。

3、臭氧杀菌

原理：

臭氧灭菌或抑菌作用，通常是物理的、化学的及生物学等方面的综合结果。其作用机制可归纳为：

(1)作用于细胞膜、导致细胞膜的通透性增加、细胞内物质外流，使细胞失去活力；

(2)使细胞活动必需的酶失活。这些酶既有基础代谢的酶，也有合成细胞重要成分的酶；

(3)破坏细胞质内的遗传物质或使其失去功能。臭氧杀灭病毒是通过直接破坏RNA或DNA完成的；而杀灭细菌、霉菌类微生物则是先作用于细胞膜，使其构成受到损伤，导致新陈代谢障碍并抑制其生长，臭氧继续渗透破坏膜内组织，直至其死亡

发展现状：

臭氧氧化力极强，仅次于氟，能迅速分解有害物质，杀菌能力是氯的600～3000倍，其分解后迅速的还原成氧气。利用其性能的臭氧技术在欧美、日本等发达国家早就得到广泛应用，是杀菌消毒、污水处理、水质净化、食品贮存、医疗消毒等方面的首选技术。美国华盛顿大学医学研究人员发现，臭氧可以抑制癌细胞的生长；日本石川岛播麻种工业公司证明，臭氧水有望成为最佳的果树杀菌剂，其杀菌效果明显优于次氯酸钠；中国医学科学院研究证明，臭氧可以有效地杀灭淋球菌，并且对水中的重金属有分解作用。

试验证明臭氧水是一种广谱杀菌剂，它能在极短时间内有效地杀灭大肠杆菌、蜡杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、流脑双球菌等一般病菌以及流感病菌、肝炎病毒等多种微生物[8]。可杀死和氧化鱼、肉、瓜果蔬菜、食品表面能产生异变的各种微生物和果蔬脱离母体后继续进行生命活动的微生物，加速成熟乙烯气体，延长保鲜期。

4、微波杀菌

原理：

1.微波能的热效应:在一定强度微波场的作用下，食品中的虫类和菌体会因分子极化现象，吸收微波能升温，从而使其蛋白质变性，失去生物活性。微波的热效应主要起快速升温杀菌作用；

2.微波能的非热效应:高频的电场也使其膜电位、极性分子结构发生改变；使微生物体内蛋白质和生理活性物质发生变异，而丧失活力或死亡。在灭菌中起到了常规物理灭菌所没有的特殊作用，也是造成细菌死亡原因之一。

3.微波杀菌、保鲜是微波热效应和非热效应共同作用的结果。因此，微波杀菌温度低于常规方法，一般情况下，常规方法杀菌温度要120℃-130℃,时间约1小时，而微波杀菌温度仅要70℃-105℃,时间约90-180秒。

微波是频率从300MHz～300GMHz的电磁波。微波与物料直接相互作用，将超高频电磁波转化为热能的过程。微波杀菌是微波热效应和生物效应共同作用的结果。微波对细菌膜断面的电位分布影响细胞周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，生长发育受阻碍死亡。从生化角度分析，细菌正常生长和繁殖的核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)是若干氢键紧密连接而成的卷曲大分子，微波导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因或染色体畸变，甚至断裂。微波杀菌正是利用电磁场效应和生物效应起到对微生物的杀灭作用。

发展现状：

采用微波装置在杀菌温度、杀菌时间、产品品质保持、产品保质期及节能方面都有明显的优势。德国内斯公司研制的微波室系统，加热温度为72～85℃，时间为1~8min、杀菌效果十分理想，特别适用于已包装的面包、果酱、香肠、锅饼、点心以及贮藏中杀灭虫、卵等。微波处理的食品保质期达6个月以上

5、脉冲强光杀菌

原理：

脉冲强光杀菌是利用强烈白光闪照进行杀菌技术，其系统主要包括动力单元和灯单元。动力单元为惰性气体灯提供能量，灯便放出只持续数百微秒，其波长由紫外光区域至近红外光区域强光脉冲，其光谱与太阳光相似，但比阳光强几千倍至数万倍。脉冲光中起杀菌作用波段可能是紫外光，其它波段起协同作用。由于细菌、酵母菌等微生物都系由水、蛋白质、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成一种凝聚态物质。脉冲强光有一定穿透性，当闪照时，脉冲强光作用于其活性结构上，使蛋白质发生变性，从而使细胞失去生物活性，达到杀菌目的。

发展现状：

脉冲强光在杀菌和对食品进行保鲜同时能很好保持食品营养成分和风味不发生变化，且无有害物质残留。此外，脉冲强光杀菌技术在处理食品时所需费用也不高，适于烘烤食品、海产品、肉类、水果和蔬菜等杀菌及保鲜。

6、辐射杀菌

原理：

辐照就是运用X射线、γ射线或电子高速射线照射食品引起食品内的物质发生物理、化学或生物学上的变化，从而抑制或破环其新陈代谢和生长发育，使细胞死亡，延长食品的贮藏期。食品中常用的辐照源主要是Co60、Cs137等所产生的γ射线，其穿透性强，对只要求表面处理的食品效果不佳。食品辐照操作简单，照射较易控制，几乎无热效应，可较好地保持食品原有的品质，卫生安全性较高，节能。

发展现状：

除用于果蔬的贮藏保鲜，如抑制土豆、大蒜、洋葱等的发芽和延缓果蔬的衰老外，还可用于许多食品的消毒杀菌，如调味料、肉类、海产品、粮食及脱水蔬菜等。目前，辐射杀菌已在许多国家得到政府的认可并批准使用，我国对稻谷、小麦、玉米、蔬菜、水果、鱼肉辐照保藏技术已取得成效，日益显示出广阔的前景。

7、紫外线杀菌

原理：

紫外线是介于可见光的紫色光和X射线之间的光波，波长在100nm和400nm之间。其杀菌的原理是利用生物细胞内的DNA吸收240nm~280nm范围内的光波，当对260nm波长的光波吸收达到最大值时，DNA受到破坏导致细菌死亡的特性进行杀菌。同时,紫外光还可降解有机物。185nm~400nm左右波长的紫外光可裂解有机物中的碳键使其降解,即破坏微生

物分子间特有的化学键导致细菌死亡。

发展现状：

目前使用紫外线装置大多数是管壁能够通过紫外线的低压汞灯,这种技术多见于对水的处理。而对其它一些食品如果蔬汁饮料、啤酒、葡萄酒、牛奶或其它含有胶体颗粒或色素的液体均不能采用。另外,紫外线杀菌装置使用时间不宜过长,否则效果变差。日本某公司研制开发一种紫外线杀菌灯,使用时间可达到7000h,对活水鱼槽中进行灭菌,既保持水质的清净新

鲜,又能延长活鱼寿命。

8、其他杀菌技术列举

除了以上七种食品冷杀菌技术外，还有利用直线加速器产生的电子束破坏微生物的DNA，从而杀灭食品表面的细菌的软电子束冷消毒杀菌；利用超声空穴现象产生的剪应力能机械地破碎细胞壁和加快物质转移的原理的超声杀菌；采用6000高新磁力强度，将食品放在N极与S极之间，经连续摇动，从而达到100%杀菌效果的磁力杀菌；利用食品本身导电性，及不良导体产生大的电阻抗特性产生热能的原理的电阻杀菌等等。

冷杀菌技术的发展前景

冷杀菌是在食品温度不升高或升高很低的条件下进行杀菌，弥补了热杀菌的不足，可最大限度地保持食品功能成分的生理活性及原有的色、香、味及营养成分，是一种安全、高效的杀菌方法。作为新型杀菌技术，近年来冷杀菌受到了国内外食品行业的极大关注，使之成为21世纪食品工业研究和推广的重要高新技术之一，在食品加工过程中采用冷杀菌技术成为必然的趋势。因此它是最有应用前景的杀菌技术。

(来源：中华食品生意网)

文章链接：中华食品生意网https://www.360docs.net/doc/2010008620.html,/Tech_news/Detail/17548.html