新型杀菌技术

新型食品杀菌技术研究进展

沈子明20110806144

（徐州工程学院食品(生物)工程学院，江苏徐州221000）

摘要：随着人们生活和消费水平的提高，对各种食品的总体质量要求越来越高，要求食品不破坏或少破坏营养成分，保持原有的风味。这就对食品的杀菌工艺及设备提出了新的要求。传统的杀菌技术存在着种种弊端，随着科学技术的发展，一些用于杀菌工艺的高新技术应运而生。本文主要介绍了一些新的杀菌技术的原理及其在食品工业中的应用。

关键词：食品杀菌；新技术；发展应用

Research Progress of the New Food Sterilization Technology

SHEN Zi-ming 20110806144

(College of Food ( Biology ) Engineering, Xuzhou Institute Of Technology, Xuzhou 221000, China)

Abstract: With the improvement of people's living and consumption level, people's demond on all kinds of food is more and more high, who require that food is not damaged or less destruction of nutrients and keep the original flavor. This puts forward new requirements on the sterilization process and equipment for food. The traditional sterilization technology has many shortcomings, with the development of science and technology, some to emerge as the times require high-tech sterilization process. This paper mainly introduces the application of the principle of some new sterilizing technology and their applications in food industry.

Key words:Food sterilization;New technology;Development and application

中图文分类号：TS201.6 文献标志码：A 文章编号：

食品是人类赖以生存和发展的最基本物质条件，食品安全直接关系到国民的身体健康和生命安全。食品腐败变质的主要原因是某些微生物的存在致使食品品质改变，因此，食品杀菌就成为食品加工中的重要操作单元，即通过杀灭腐败菌和致病菌来延长产品的贮藏期，保证产品的安全[1]。

传统的杀菌都是采用高温干燥、烫漂、巴氏杀菌、冷冻及防腐剂等常规技术，但这些技术大都处理时间长，杀菌不彻底或不易实验自动化生产，同时影响食品原有的风味和营养成份[2]。为了更大限度的保持食品天然的色、香、味和一些生理活性成分，满足现代人生活要求，近年来，国际食品领域涌现出一些高效、安全、能保持食品原有风味和营养的杀菌新技术。

各种杀菌技术发展的历史长短不一，有着各自的特点和适用范围。现将现代食品工程中应用的各种新杀菌方法的特点、研究现状及其应用领域作以介绍。

1 热力杀菌技术

1.1 超高温瞬时杀菌技术

超高温杀菌于1949年随着斯托克（Stork）装置的出现而问世，其后国际上出现了多种类型的超高温杀菌装置。超高温处理可分为间接加热和直接加热两大类型。它是使料液迅速升温至130 ℃以上，然后保持几秒钟，再迅速冷却到30~40 ℃从而实现对料液瞬间的杀菌。超高温瞬时杀菌技术的杀菌效果特别好，几乎可达到或接近灭菌的要求，而且杀菌时间短，物料中营养物质破坏少，营养成分保存率达92％以上，大大优越于传统的热力杀菌法。配合食品无菌包装技术的超高温式杀菌装置在国内外发展很快，目前这种杀菌技术已广泛用于杀菌乳、果汁及各种饮料、豆乳、酒等产品的生产中[3]。1.2 欧姆杀菌技术

电阻加热杀菌也叫欧姆杀菌，是一种新型热杀菌方法，它借通入的电流使食品内部产生热量而达到杀菌的目的，是酸性和低酸性食品和带颗粒(粒径小于25 mm)食品进行连续杀菌的一种新技术。电阻加热杀菌使用交流电的频率为50-60 Hz, 它利用电极将电流直接导入食品，由食品自身的介电性质产生热量，以达到杀菌的目的。电阻加热的适用性由食品物料的电导率来决定，大多数能用泵输送的、溶解有盐类离子且含水量在30％以上的食品都可用电阻加热来杀菌，且效果很好，而一些脂肪、糖、油、未添加盐的处理水等非离子化的食品则不适用该技术。英国APV食品加工中心的试验表明，电阻加热已成功地用于各种包含大颗粒的食品和片状食品的杀菌，如马铃薯、胡萝卜、蘑菇、牛肉、鸡肉、片状苹果、菠萝、桃等[4]。在国内这一技术已试用于大豆食品的加工，且得到良好的效果。

1.3 高压低温杀菌技术

高压低温杀菌是将食品在60 ℃条件下，使用608 MPa压对食品进行杀菌处理，可将霉菌和芽孢菌的数量减少到原先的十万分之一。在25 ℃的条件下，使用608 MPa，处理20 min，可将土豆色拉、猪肉等食品的芽孢菌全部杀死。美国用高压低温对天然果汁进行杀菌处理，也取得满意的结果[5]。该技术对肉食、果蔬或果汁，可在不破坏食品原有的成分结构和风味的情况下达到杀菌效果。

1.4 微波杀菌技术

微波杀菌是指波长在1 mm~1 m (频率为300~3×105 MHz)之间的电磁波以光速向前直进，遇到食品类介质损失较大的物质则吸收，吸收后产生分子间的磨擦，从而把电波能转为热能。由于食品中的微生物吸收电能而使温度升高，破坏菌体中的蛋白质，从而起到杀死微生物服务体作用。微波加热杀菌，具有穿透能力强，节约能源，加热效率高等特点[6]。目前可用于肉、鱼、豆制品、牛乳、水果及啤酒等的杀菌。钱建亚[7]啤酒采用中高功率杀菌后，菌落总数小于14 cfu/mL，大肠菌群未检出，都符合国标GB4927-1985。

2 冷杀菌技术

2.1 超高压杀菌技术

所谓高压杀菌是指将食品放人液体介质中，加100 MPa-1000 MPa的压力作用一段时间后，如同加热一样，杀灭食品中的微生物的过程。高压杀菌对微生物的致死作用主要是通过破坏其细胞膜和细胞壁，使蛋白质凝固(蛋白质高级结构改变)，抑制酶的活性和遗传物质的复制等实现的。高压的杀菌效果，一般而言，压力越高，效果越好。在相同压力下延长受压时间并不一定能提高灭菌效果。高压杀菌避免了热处理而出现的影响食品品质的各种弊端，保持了食品的原有风味、色泽和营养价值。由于是液体介质的瞬间压缩过程，灭菌均匀，无污染，操作安全，且较加热法耗能低，减少环境污染。经研究高压处理后的果汁和蔬菜汁达到了杀菌效果，而且Vc损失很少，残存酶活性只有4％，色香味等感官指标不变，其综合效果优于热力杀。同时超高压杀菌还可能因其机械压力引起果蔬在极限压力下变形或状态明显改变，因此它主要运用于没有固定形状的果蔬制品中[8]，产生不可逆变化。黄亚东等[9]利用超高压处理技术对纯天然、热敏性的胡萝卜-花生奶茶进行杀菌处理，能使蛋白质变性、微生物失去活性。还可达到保持营养、改善风味、提高品质、延长货架期等目的。

2.2 辐射杀菌技术

自从原子能和平利用以来，经过40多年的研究开发，人们成功地利用原子辐射技术进行食品杀菌保鲜。辐照就是利用X射线、C射线或加速电子射线（最为常见的是60Co和137Cs的C射线）对食品的穿透力以达到杀死食品中微生物和虫害的一种冷灭菌消毒方法。受辐照的食品或生物体会形成离子、激发态分子或分子碎片，进而这些产物间又相互作用，生成与原始物质不同的化合物，在化学效应的基础上，受辐照物料或生物体还会发生一系列生物学效应，从而导致害虫、虫卵、微生物体内的蛋白质、核酸及促进生化反应的酶受到破坏、失去活力，进而终止农产品、食品被侵蚀和生长老化的过程, 维持品质稳定[10]。辐照杀菌几乎不产生热量，可保持食品在感官和品质方面特性，并适合对冷冻状态食品进行杀菌处理[11]。1980年联合国粮农组织（FAO）、国际原子能机构（IAEA）和世界卫生组织

（WHO）联合专家委员会，提出了“用10 KGY 以下剂量辐照的任何食品,都没有毒理学方面问题, 没有必要进行毒理学试验”的建议，从而在世界范围内推进了辐照在食品生产中的商业化应用[12]。

3 其他杀菌技术

3.1 脉冲电场杀菌技术

高压电场脉冲杀菌是将食品置于两个电极间产生的瞬间高压电场中，由于高压电脉冲（HEEP）能破坏细菌的细胞膜，改变其通透性，从而杀死细胞。高压脉冲电场的获得有2种方法。一种是利用LC振荡电路原理，先用高压电源对一组电容器进行充电，将电容器与一个电感线圈及处理室的电极相连，电容器放电时产生的高频指数脉冲衰减波即加在两个电极上形成高压脉冲电场。由于LC 电路放电极快，在几十至几百个微秒内即可以将电场能量释放完毕，利用自动控制装置，对LC振荡器电路进行连续的充电与放电，可以在几十毫秒内完成杀菌过程。另一种是利用特定的高频高压变压器来得到持续的高压脉冲电场[13-15]。杀菌用的高压脉冲电场强度一般为15～100 kV/ cm，脉冲频率为1～100 kHz，放电频率为1～20 kHz[16]。高压电场脉冲杀菌一般在常温下进行，处理时间为几十毫秒，这种方法有2个特点：一是由于杀菌时间短，处理过程中的能量消耗远小于热处理法。二是由于在常温、常压下进行，处理后的食品与新鲜食品相比在物理性质、化学性质、营养成分上改变很小，风味、滋味无感觉出来的差异。而且杀菌效果明显(N/No<10-9)，可达到商业无菌的要求，特别适用于热敏性食品，具有广阔的应用前景。

3.2 脉冲强光杀菌

脉冲强光杀菌技术是采用强烈白光闪照的方法进行灭菌，它由一个动力单元和一个惰性气体灯单元组成。动力单元是一个能提供高电压高电流脉冲的部件，它为惰性气体灯提供能量，惰性气体灯能发出由紫外线至近红外区域的光线，其光谱与太阳光十分相近，但强度却强数千倍至数万倍，光脉冲宽度小于800 Ls。该技术由于只处理食品的表面，从而对食品的风味和营养成分影响很小，可用于延长以透明材料包装的食品及新鲜食品的货架期。周万龙等[17]研究表明，脉冲强光对枯草芽孢杆菌、酵母菌都有较强的致死效果，30余次闪照后，可使这些菌由105个减少到0个；脉冲强光起杀菌作用的波段可能为紫外线，但其他波段可能有协同作用。

3.3 急速冷冻杀菌技术

英国科学家最近发现，使用干冰丸可以冻死有毒细菌。与其他广泛使用的化学消毒剂不同，干冰丸可迅速挥发，而没有残留物质。目前，英国一研究小组希望将该技术转化应用于饭店和食品加工厂里的设备表面净化。喷枪是由俄亥俄州拉夫兰的冷风机公司制造的。它每分钟喷出10 m3的压缩气体，其中混有谷粒大小的固体二氧化碳[18]。因为二氧化碳的温度是-78.4 ℃，与细菌接触后立即将细菌冷冻。

3.4 高压静电场杀菌技术

高压静电场具有较好的杀菌作用，而且随着电场强度的增大和处理时间的延长，杀菌效果更好。但它也受包装的影响。蒋耀庭等[19]研究了高压静电场在生酱油灭菌处理的研究。黄炜等[20]利用高压静电场对水、果汁、牛奶等6种食品进行处理，结果显示，静电场能杀灭这些食品中的细菌，而且对食品的色、香、味不会产生影响。虽然高压静电场对食品有较好杀菌作用，但也会产生一定的负面影响，要广泛用于目前的食品工业，还存在一定的距离。

4 展望

除上述杀菌新技术外，食品杀菌还有臭氧杀菌技术、CO2杀菌技术、远红外杀菌技术等传统杀菌技术，它们都在食品工业的不同领域显示出较好的应用价值。在我国食品工业中，由于生产技术的落后，大多数产品是利用传统的热力杀菌，致使一些产品的质量、档次不高。

今后在发展杀菌技术方面，应提高科技含量，拓宽杀菌技术的研究与应用，生产高附加值的食品，

从而提高产品的档次及在国际市场的竞争力；其次积极引进国外现有的先进设备，在吸收消化的基础上加以改进，加快在食品工业中的应用工艺研究，从而与国际市场接轨。

参考文献：

[1] 李玉锋, 马涛. 食品杀菌新技术[J]. 农产品加工·学刊, 2007, 1(1): 89-91.

[2] 张华. 食品杀菌高新技术及其应用[J]. 粮食与油脂, 2007, 4: 20-22.

[3] 王云阳, 岳田利等. 食品杀菌新技术[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2002, 9: 99-102.

[4] 关秀丽. 高新技术在食品杀菌工艺中的应用[J]. 食品与机械, 1994, 4(2): 33-34.

[5] 孔凡真. 国外食品保鲜十项新技术[J]. 肉品卫生, 2003(9): 38-39.

[6] 黄建蓉等. 食品工业中的微波杀菌新技术[J]. 中国食品工业, 1998(4): 26~ 27.

[7] 钱建亚等. 啤酒微波杀菌效果[J]. 食品科学, 1993(4): 22-24.

[8] 藤沼一信. 高压力杀菌技术の现状と展望[J]. 食品科学, 1998(4): 59-66.

[9] 黄亚东, 董明盛. 超高压技术在胡萝卜-花生奶茶生产中的应用研究[J]. 饮料工业, 2004, 7(6): 24-27.

[10] 徐刚等. 辐射技术在食品加工中的应用[J]. 辐射研究在辐射工艺学报, 2002, 1: 1-6.

[11] 杨宗渠等. 利用辐射技术保障食品安全的研究[J]. 食品科学, 2003, 24(8): 236-240.

[12] 高福成. 现代食品工程高新技术[M]. 北京:中国轻工业出版社, 1997.

[13] 孙学兵等. 高压脉冲电场杀菌技术研究进展[J]. 食品科学, 2001, 22(8): 84-86.

[14] 赵武奇等. 高压脉冲电场杀菌技术研究现状及发展[J]. 农业工程学报, 2001, 17(5): 139-141.

[15] 李钢等. 高压脉冲电场杀菌技术在食品工业中的应用[J]. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版), 2003, 19(2): 206-212.

[16] 郑成, 宁正祥. 高压脉冲电场灭菌机理[J]. 食品科学, 1998, (4): 7-9.

[17] 周万龙, 高大维. 脉冲强光杀菌技术的研究[J]. 食品科学, 1998, (1): 16-19.

[18] 陆秋君, 华顺宝, 胡康. 杀菌新技术在食品加工中的应用[J]. 食品科技, 2006, (6): 14-17.

[19] 蒋耀庭, 孙英. 高压静电场用于生酱油灭菌处理的研究[J]. 高电压技术, 1999, 25(3): 45-46.

[20] 黄炜, 薛婉丽, 钱蕾芸. 高压静电场在食品杀菌中的应用[J]. 食品与机械, 2001, (4): 13-14.