高壓脈沖電場（ＰＥＦ）技術(shù)對食品殺菌的研究

余南靜　秦建華　吳玉玲

摘要:高壓脈沖電場技術(shù)是一種低能耗、高效率的食品加工技術(shù), 在殺菌方面, PEF 技術(shù)表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。文章概述了關(guān)于PEF技術(shù)的一些理論和研究成果,指出了其與熱殺菌相比的優(yōu)勢以及待解決的問題。

關(guān)鍵詞:高壓脈沖電場技術(shù);食品;殺菌

中圖分類號:TM921.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-8937(2009)08-0026-01

殺菌是食品生產(chǎn)中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),殺菌的好壞直接影響著食品的品質(zhì)量。傳統(tǒng)的熱力殺菌技術(shù)對一些產(chǎn)品特別是熱敏性產(chǎn)品的色、香、味、功能性以及營養(yǎng)成分等具有破壞作用。為滿足消費(fèi)者對營養(yǎng)、原汁原味、不含防腐劑、天然安全的要求,高壓脈沖電場技術(shù)倍受矚目。高壓脈沖電場(PEF)用于食品殺菌, 從20世紀(jì)60年代在美國就已開始研究, 并逐漸擴(kuò)大到工業(yè)應(yīng)用,進(jìn)入90年代中后期我國開始進(jìn)行這方面的研究,但由于設(shè)備的限制,研究水平已經(jīng)相對比較落后,特別是在產(chǎn)業(yè)化方面。該項(xiàng)新技術(shù)設(shè)備的投入相對較高、處理量少、但產(chǎn)品品質(zhì)較好。而且與傳統(tǒng)熱力殺菌相比,非熱力技術(shù)在能耗方面有著明顯的優(yōu)勢,可以節(jié)約一定的能源,體現(xiàn)了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

1高壓脈沖電場技術(shù)的現(xiàn)存理論

高壓脈沖電場的殺菌原理是在兩個(gè)電極間產(chǎn)生瞬時(shí)高壓脈沖電場作用于食品而殺菌的。其基本過程是用瞬時(shí)高壓處理放置在兩極間的低溫冷卻食品。高壓脈沖電場殺菌機(jī)理經(jīng)過40年的探討,形成了以下幾個(gè)代表性的觀點(diǎn):①“細(xì)胞膜穿孔效應(yīng)”理論;②電解產(chǎn)物理論;③臭氧效應(yīng)理論。

2高壓脈沖電場技術(shù)相比于熱殺菌的優(yōu)點(diǎn)

①滅菌效果好,速度極快。更有效的殺滅食物中的酶及微生物,高電壓脈沖滅菌法可達(dá)到殺菌6個(gè)數(shù)量級以上。且食品實(shí)際接受脈沖電場作用的時(shí)間在毫秒以內(nèi),整體滅菌工序操作時(shí)間在數(shù)秒以內(nèi),而巴氏滅菌法的滅菌時(shí)間較長,二者的滅菌速度有很大的區(qū)別。高電壓滅菌法是通過瞬間的電場強(qiáng)度變化,使菌體死亡,從而使對人體有害的菌類等物質(zhì)被殺滅,或失去活性。且完成消毒過程之后即可進(jìn)行封裝,不需冷卻,相比于巴氏殺菌更加高效。②殺菌溫度低,處理均勻。高電壓脈沖滅菌法能更有效的保存食物中的營養(yǎng)成分。在電場中各部分的物料均受到了相同大小場強(qiáng)的處理。若物料不預(yù)先進(jìn)行降溫處理,假設(shè)初始溫度在25℃左右,處理后的物料溫度低于55℃,完全處于對物料的營養(yǎng)和風(fēng)味進(jìn)行充分保護(hù)的“冷處理”范圍,產(chǎn)熱少,副產(chǎn)物少,對食品的化學(xué)成分、外觀及風(fēng)味等基本無影響。所以就這一點(diǎn)來說,高電壓滅菌法所達(dá)到的效果是傳統(tǒng)滅菌法所遠(yuǎn)不能及的。③不會產(chǎn)生對人體有害的自由基物質(zhì),節(jié)省能源,不污染環(huán)境。食品中含有的某些營養(yǎng)素及酶類物質(zhì),經(jīng)氧化后會成為自由基的產(chǎn)生來源之一。自由基在很多的情況下對人體有損害作用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),高壓脈沖電場處理后不會產(chǎn)生對人體有害的自由基物質(zhì)。節(jié)省大量由熱殺菌所耗費(fèi)水資源及其他能源,且對環(huán)境無污染,無二次污染及三廢問題。

3PEF技術(shù)存在的問題

現(xiàn)存的理論不能完全解釋靜電場除了熱效應(yīng)以外與脈沖電場在非熱效應(yīng)方面的差異;不能完全解釋矩形波脈沖、振蕩型脈沖、指數(shù)衰減型脈沖作用差異的本質(zhì)原因;雖然從理論上給出了脈沖電場幅值的范圍,卻未能給出脈沖寬度和脈沖頻率的限定值 非熱效應(yīng)究竟是一種效應(yīng)的結(jié)果,還是幾種效應(yīng)同時(shí)存在的綜合結(jié)果;微波、脈沖電場以及工頻電磁場非熱效應(yīng)有無本質(zhì)上的差異等。

4結(jié)束語

高壓脈沖電場技術(shù)是一個(gè)綜合性的領(lǐng)域, 是微生物學(xué)、食品化學(xué)、食品工程學(xué)等的結(jié)合。此技術(shù)設(shè)備的投入相對較高、處理量少、但產(chǎn)品品質(zhì)較好,特別適合高附加值的穩(wěn)定性差的產(chǎn)品,預(yù)想隨著技術(shù)的日益完善與發(fā)展,將有極大的應(yīng)用前途。

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