食品殺菌技術的發展與應用

鄭州市質量技術監督檢驗測試中心 李杜娟

由于直接關系到國民的身體健康和生命安全，食品安全越來越受到全社會的重視，其中最重要的一環是對食品的殺菌，傳統殺菌技術大都存在不易實現自動化生產，工藝處理時間長，殺滅細菌不徹底，同時，部分技術還會影響食品原有的風味和營養成分等弊端。本文，筆者介紹了幾種新的殺菌技術及其在食品工業中的應用。

一、高密度二氧化碳殺菌技術

近年來，新型非熱力加工殺菌技術發展較快，高密度二氧化碳殺菌技術即為其中之一，其英文名稱為Dense Phase Carbon Dioxide，簡稱DPCD。

1.DPCD的原理。在高密度狀態下，二氧化碳是一種性質較好的溶劑，因為高密度二氧化碳能萃取出微生物或細菌的細胞內、細胞膜和細胞壁上的功能性物質，使微生物或細菌的細胞受到破壞，從而使微生物或細菌失去活性而死亡。

在100 MPa 以下（一般是3 MPa～70 MPa）壓力下，在常溫或較低的溫度環境中，通過機械作用、化學作用或其他未知原理的作用殺死微生物或細菌，使食品中的酶、蛋白質等生物大分子變性達到滅菌保鮮的目的。

2.高密度二氧化碳殺菌的優點。DPCD 具有很多以往殺菌技術所沒有的優點，如殺菌溫度低、無污染、營養損失少等，并且，食品的營養價值、風味和天然味道不受或很少受影響，另外還具有低能耗、無毒素產生、成本低的特點，同時，其節約能源、節省空間、連續生產、無噪聲等優點更為明顯。

3.技術展望。DPCD 的應用研究已經廣泛開展，但由于對DPCD研究的時間較短，目前DPCD處理大部分只適用于液體食品，并非對所有的食品都適用，許多方面的積累還處于初級階段，限制了該技術在食品工業中的應用，需要進行深層次的機理研究，以推動工業化應用。

二、微波殺菌技術

微波殺菌技術，實質就是利用微波對食品進行處理，使食品中的微生物死亡或喪失活力，以達到延長食品保存期的目的。這種殺菌方法具有節約能源、適用范圍廣、穿透力強、加熱效率高的特點，并且由于微波殺菌便于控制、加熱均勻，食品的營養成分及色、香、味在殺菌后仍與食品的原有的品質較接近，目前主要用于肉、魚、豆制品、牛乳、水果及啤酒等的殺菌。

微波殺菌技術的原理是，首先，在一定強度微波場作用下，細菌細胞改變了它們的運動規律及生物性排列組合狀態，并使食物吸收微波能升溫，食物體內蛋白質在同時受到極性轉動和無極性熱運動兩方面的作用下，食物體內蛋白質的空間結構發生破壞或變化最終導致蛋白質變性，使蛋白質失去生物活性。因此，微波能的非熱效應能起到常規物理殺菌所沒有的特殊效果。其次，當微波進入食品內部時，食品中的水分子等極性分子不斷改變極性方向，使食品的溫度急劇升高，從而達到殺死細菌的效果。總之，微波殺菌技術通過微波的非熱效應和熱效應，對微生物體內的蛋白質和生理活性物質產生作用，使其發生變異和破壞，最終致使細胞死亡。

三、兩次變溫三次殺菌法

兩次變溫三次殺菌法主要用于肉制品的殺菌，首先，為了達到高溫滅菌的效果，將肉制品加熱到90 ℃～100 ℃。在第一次滅菌后，在37 ℃環境中連續培養24小時，然后，第二次將食物加熱到90 ℃～100 ℃，進行二次滅菌。在二次滅菌的肉制食品中，可能仍會存在部分尚未萌發的菌類孢子，可以在既定的37 ℃環境中再次進行24 h的連續培養，培養后，再次將食品加熱到90 ℃～100 ℃，進行第三次滅菌。通常情況下，采用兩次變溫培養三次常壓加熱滅菌法（簡稱兩次變溫三次殺菌法），可基本全部有效殺滅食品中包括芽孢在內的所有微生物，基本達到無菌的效果，一般情況下，可以使肉制品在常溫25 ℃以下、產品外包裝無破損的情況下，保存6個月不變質。

本殺菌法的實施步驟為：首先，將密封好的真空肉制食品放入100 ℃水中加熱，當中心溫度加熱到90 ℃～100 ℃，預煮55 min，進行第一次殺菌。其次，當肉制品冷卻至30 ℃左右的時候，在28 ℃～30 ℃的環境中再培養24 h，然后第二次加熱食品，使食品中心溫度達到90 ℃～100 ℃，保持此溫度45 min，進行二次滅菌。最后，將食品冷卻，直至37 ℃，然后在37 ℃的環境中連續培養24 h，再將食品加熱，使其中心溫度到90 ℃～100 ℃，然后保持45 min，進行第三次滅菌。

本技術的優點為：常壓下加熱滅菌，不破壞食品中的營養成分，可節約能源和生產設備的投資，對食品的質量無影響。

四、超高壓殺菌技術

所謂超高壓殺菌技術，是指食品經在以某種方式包裝完好后，放入食用油、甘油、油與水的乳液等之類的乳液液體介質中，加壓至100～1 000 MPa，并在該壓力下作用一定時間后，達到滅菌的效果。該滅菌方法的基本原理是，為了抑制微生物中酶的活性和影響DNA等遺傳物質的復制，利用高壓破壞微生物的細胞膜，從而將微生物殺死，以達到殺菌的效果。在400～600 MPa的壓力下，研究表明，可以殺滅諸如酵母菌、細菌、霉菌等之類的病菌，同時，還可以避免普通高溫殺菌給食品帶來的一些不良變化。因此，超高壓殺菌對食品中的風味物質、維生素、色素等不產生或產生較小的影響，是其區別于其他殺菌方法的最大特點。由于使用該種殺菌方法能使食品的營養成分損失比較少，并能較好地保持食品固有的色、香、味，延長食品的保存期，所以，尤其適用于果醬、果汁類食品的殺菌。

五、脈沖強光殺菌技術

研究表明，脈沖強光對酵母菌、枯草芽孢桿菌等菌類有較好的殺滅效果。當利用脈沖強光對食品進行30余次閃照后，可將這些食品中的細菌由105 個減少至0 個，幾乎完全殺死，殺菌效果較好。

脈沖強光殺菌技術，實質就是采用脈沖白光對食品進行閃照，利用強光殺滅食品中的細菌。閃照次數、輸入電壓及菌液原始濃度等因素，對該技術實施的效果起著決定性影響。一般而言，多利用該技術處理食品的表面，對食品的營養成分和風味幾乎沒有影響，所以，多用于延長以透明材料包裝等新鮮食品的貨架期。

六、輻照殺菌技術

輻照殺菌一般是利用常見的是60 Co 和137 Cs 的γ射線、X射線或加速電子射線對食品的穿透力，照射食品，達到殺死食品或農產品中細菌或微生物的一種冷滅菌方法。經射線照射后的食品或農產品內能夠形成離子、分子碎片或激發態分子，同時，這些離子、分子碎片或激發態分子間又互相作用，進而生成與原始物質不同的化合物。在這些離子、分子碎片或激發態分子產生化學效應的基礎上，受輻照的食品體內還可能發生一連串的生物學效應，從而導致食品或農產品內的微生物體內的蛋白質、核酸、促進生化反應的酶以及食品或農產品內的其他害蟲、蟲卵受到破壞，失去活力，進而終止食品或農產品的生長老化或被侵蝕，達到維持食品或農產品品質穩定的目的。

輻照殺菌技術在保持食品和農產品在品質和感官方面有較好的特性，這是因為輻照殺菌幾乎不產生熱量，所以，利用此殺菌技術對冷凍狀態食品進行殺菌處理，也較為適合。該殺菌方法，與微波滅菌、靜電殺菌、超高壓殺菌、高壓電場殺菌等其他傳統的加熱法相比，易于精確控制，且耗能低，同時輻照殺菌技術操作方便，工藝簡單，效率高，可以實現高度自動化連續作業。目前，輻照殺菌技術已經被世衛（世界衛生組織）列為安全有效食品處理方法，并制定了相應的技術標準。

七、超高溫瞬間殺菌技術

UHT殺菌技術，即超高溫殺菌技術，是指利用超高溫殺滅食品中的細菌的技術，一般加熱溫度為125 ℃～150 ℃，加熱時間2～8 s，可以實現對料液瞬間殺菌，使食品達到商業無菌的要求。UHT 殺菌技術的關鍵是對食品進行超高溫處理，超高溫處理可以通過對食品進行間接加熱和直接加熱兩種方式進行處理。

超高溫瞬時殺菌技術殺菌時間短，幾乎能在瞬間、瞬時殺菌，殺菌效果特別好，可接近或基本達到滅菌的要求，并且引起的化學變化很小，食品中的營養物質也破壞較少，營養成分保存率一般都在95%以上，與傳統的熱力殺菌法相比，營養成分保存率較高。近年來，超高溫式殺菌裝置，與食品無菌包裝技術配合使用，在國內外發展很快，該裝置具有提高處理能力、節約能源、縮小設備體積、穩定產品質量，并可實行設備原地無拆卸循環清洗。隨著設備和技術的不斷發展，這種技術目前已得到較為廣泛的應用，多用于飲料、豆乳、果汁及酒等液體食品的生產。