非熱殺菌技術在食品加工中的應用研究

吳雅靜

(海軍工程大學勤務學院，天津 300450)

?

非熱殺菌技術在食品加工中的應用研究

吳雅靜

(海軍工程大學勤務學院，天津 300450)

食品非熱殺菌技術在殺菌過程中溫度不升高或溫升很小，有利于保存食品營養物質和自然風味。主要介紹了幾種非熱殺菌技術的殺菌原理及其在食品加工中的應用，以期為食品殺菌提供參考。

非熱殺菌；殺菌技術；食品

在食品加工和生產中，通過食品殺菌技術，可以抑制微生物生長或殺滅微生物，從而達到改善食品品質、延長食品貯藏期、保證食品安全的目的。食品熱殺菌技術目前已非常成熟，通過殺菌溫度和殺菌時間的改變可以準確控制殺菌程度和食品保質期。但隨著人們生活水平的提高和對食品品質的要求，熱殺菌技術的弊端已逐步顯現，高溫導致食品產生不同程度的色澤、風味和營養物質的改變和損失。針對熱殺菌技術的問題，非熱殺菌技術應運而生，且在近年來不斷發展。目前應用于食品的非熱殺菌技術主要有以下幾種：

1 臭氧殺菌技術

臭氧，分子式O3，是氧的同素異形體。臭氧很不穩定，常溫下緩慢分解，高溫下迅速分解成氧氣。臭氧在水中不穩定，易分解。臭氧的氧化能力很強，其氧化還原電位為2.07 eV，是僅次于氟的強氧化劑。臭氧殺菌技術即基于臭氧的強氧化性。臭氧對細菌、霉菌、病毒都有殺滅作用。利用臭氧殺菌消毒，處理后臭氧可分解為氧氣，不會殘留在處理的水、食品、器具中，沒有二次污染。2001年美國食品與藥品監督管理局(FDA)宣布，臭氧可直接作為食品添加劑用于食品的處理、貯藏和加工。臭氧殺菌可使用臭氧氣體直接進行或使用臭氧水進行殺菌。

試驗發現，白菜在6 ℃下用臭氧化水(2.3 mg/L)處理60 min后，細菌數減少達90%[1]。袁勇軍等在使用臭氧保鮮牡蠣的試驗中發現，臭氧對牡蠣中的細菌有一定的殺菌效果，較高濃度和較長時間的處理殺菌效果較好[2]。有研究發現，臭氧能有效殺死大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，對抑制灰葡萄孢霉繁殖有明顯的效果，且可明顯抑制灰葡萄孢霉、指狀青霉和匍枝根霉的孢子萌發。肖嵐等在臭氧對冷卻肉的保鮮試驗中發現，臭氧能有效減少肉中細菌總數，延長肉類保質期，但經臭氧處理后，肉類脂肪氧化速率增加，需采用措施延緩脂肪氧化[3]。

2 超高壓殺菌技術

超高壓技術是指將100～1 000 MPa的靜態液體壓力施加于食品物料上并保持一定的時間，起到殺菌、破壞酶及改善物料結構和特性的作用。

超高壓技術殺菌效果受多種因素影響。研究表明，在一定范圍內，壓力越大，殺滅細菌的速度越快，細菌的死亡率越高；物料pH較低時，殺菌效果較好。超高壓處理不同微生物的效果有顯著差異，張立云等發現，常溫下草莓漿中大腸菌群在400 MPa處理5 min后全部被殺死；霉菌、酵母菌在500 MPa處理10 min后即可全部殺死[4]。曾慶梅等研究梨汁的超高壓處理效果，發現大腸菌群在400 MPa，保壓時間為10 min即可完全殺滅，同樣條件下霉菌和酵母菌仍有殘留[5]。閆雪峰等在研究超高壓處理樹莓汁時發現，大腸桿菌在壓力為200 MPa，保壓時間為5 min即可被殺滅，酵母菌和霉菌在壓力為400 MPa時，保壓時間15 min時才能完全殺滅[6]。超高壓殺菌技術能有效殺死食品中的腐敗菌和致病菌，但芽孢較營養細胞的耐壓性強。適當地提高處理溫度能獲得更好的殺菌效果。加壓過程中壓縮會導致溫度的升高，這種壓縮產熱能縮短處理時間和提高殺菌效果[7]。高壓處理后果汁和蔬菜汁均達到殺菌效果，且維生素C損失很少，殘存酶活性僅為原來的4%，色、香、味等感官指標不變[8-9]。

3 高壓脈沖電場殺菌技術

高壓脈沖電場殺菌技術利用高電壓脈沖作用于物料，食品中微生物的細胞膜在強電場作用下被電擊穿，產生不可修復的穿孔或破裂，使細胞組織受損，導致微生物失活[10]。

Yeom H W等和Sanchez-Moreno C等的研究結果顯示，高壓脈沖電場殺菌技術能更有效地保存橙汁的VC含量、風味和色澤，且高壓脈沖電場處理的橙汁中VC的生物利用率和抗氧化活性得到保留[11-12]。高壓脈沖電場殺菌的處理過程在室溫、低于室溫或稍微高于室溫的條件下進行，由于作用時間非常短(小于1 s)，物料的溫度仍在常溫范圍內，非常適合熱敏性的食品殺菌，目前主要用于液態食品物料的巴氏殺菌[13]。脈沖電場能有效殺滅細菌，但不會同時殺滅孢子。然而孢子形成菌通常不會在酸性物質上生長，而酸性食品非常適合脈沖電場技術[14]。電場強度、脈沖特性、處理時間、溫度、果蔬汁和微生物的種類等，均可影響脈沖電場對果汁的殺菌效果[15]。

4 紫外線殺菌技術

紫外線照射是一種傳統且有效的非熱殺菌方法，對于紫外線的殺菌機理一般認為其殺菌作用主要作用于微生物的核酸，導致其破壞，同時對蛋白質、酶也有一定的作用[16]。

紫外線波長范圍是從100～400 nm，其中只有200～280 nm段為殺菌范圍，具有殺菌能力，波長為253.7 nm的紫外線殺菌能力最強。因紫外線穿透力弱，適用于對空氣、水、薄層流體制品及包裝容器表面的殺菌。紫外線對不同微生物的殺滅時間有所不同。照射時間為6 min時紫外線對大腸桿菌的去除率為100%；照射時間為12 min時，對微球菌的殺滅率達到100%；照射時間為16 min時，對芽孢桿菌一類高抗性的細菌殺滅率達100%[17]。

近年來，隨著強力紫外線燈的開發，紫外線殺菌的應用范圍越來越廣，在肉制品工業、鮮切蔬菜保鮮方面亦有廣泛應用[16，18]。

5 超聲波殺菌技術

超聲波殺菌技術通過超聲波在傳聲介質的機械振動產生巨大的能量，在很短的時間內殺死微生物。超聲波為頻率大于20 kHz的聲波，超出人耳可聞的上限，一般情況下可以分為低頻率超聲波和高頻率超聲波2類。低頻率超聲波在液體介質中會產生空化效應從而達到滅菌效果，高頻超聲波主要是通過破壞細胞結構來殺死細胞[16，19-20]。超聲波殺菌技術最初用于處理果蔬汁飲料、酒類、牛奶、礦泉水和醬油等液體食品。但周會玲等、趙躍萍等在研究中發現，超聲波殺菌技術亦可用于鮮切蔬菜保鮮，鮮切蔬菜經超聲波處理后，除菌效果明顯，無明顯的機械損傷，葉綠素損失小，對VC未起到破壞作用[21-22]。很多研究結果顯示，單獨使用超聲波殺滅食品中的微生物效果是有限的，但是與其他殺菌方法相結合則具有很大的潛力[20]。

6 輻照殺菌技術

輻照殺菌技術是運用X射線、γ射線或高速電子射線照射食品而達到殺菌消毒目的的殺菌技術。輻照射線照射到食品上會引起食品中的生物體產生物理或化學反應，抑制或破壞其新陳代謝和生長發育，甚至使細胞組織死亡，從而達到殺菌消毒、延長食品貯存銷售時間的目的[16,23]。

輻照殺菌技術應用于食品加工已有幾十年的歷史，對輻照殺菌技術關注較多的是其安全問題。目前輻照殺菌技術利用3種射線進行輻照殺菌，X射線、γ射線或高速電子射線。γ射線的放射源是60Co或137Cs，所釋放出的γ射線可穿透幾英尺厚的食品，但這2種物質并不釋放中子，這意味著它們不會令周邊的物質具備放射性。電子束是電子槍發射出來的高能電子流，其輻照厚度最多只有3 cm；X射線技術是由電子束輻照技術衍生出的一種新技術，可輻照非常厚的食品。電子束和X射線2種輻照技術并不涉及放射性物質。

王娟娟等使用60Co-γ射線輻照來延長蛋糕的保質期，結果表明，隨著輻照劑量的增加，微生物的存活率減小，且輻照劑量在一定范圍內不會改變蛋糕的感官品質[24]。王少丹等使用不同劑量電子束處理鮮切蔬菜，結果表明，輻照處理可以有效地殺滅鮮切蔬菜表面的食源性致病菌，并且維持了其感官品質[25]。研究表明，食品輻照是一項安全、有效、低能耗的食品加工保藏技術[26]。

7 結語

隨著人們生活水平的提高和安全意識的增強，人們對食品的品質和食品安全的要求越來越高。食品非熱殺菌技術由于在殺菌過程中溫度不升高或溫升很小，對食品營養物質、自然風味和感官特性影響較小，符合人們對食品“自然、營養、安全、方便”的追求，食品非熱殺菌技術在食品工業中的應用將會越來越廣泛。

[1] 馮蘭香.臭氧的生產與應用[J].蔬菜，2003(12):39.

[2] 袁勇軍，陸宇波，陳偉，等.臭氧處理和低溫保藏對牡蠣保鮮效果研究[J].食品科技，2009(10):137-140.

[3] 肖嵐，李誠，辛松林.臭氧對冷卻肉的保鮮效[J].肉類工業，2007(3):3-5.

[4] 張立云，曹霞敏，李靜.超高壓對草莓漿殺菌效果及微生物菌落形態影響[J].食品工業科技，2009(11)：109-112.

[5] 曾慶梅，潘見，謝慧明，等.中溫協同超高壓處理對梨汁中微生物的影響[J].食品科學，2004，25(8)：30-34.

[6] 閆雪峰，趙有斌，韓清華.超高壓處理對果蔬汁殺菌效果和品質影響的研究現狀[J].食品研究與開發，2010(11):204-208.

[7] 周林燕，廖紅梅，張文佳，等.食品高壓技術研究進展和應用現狀[J].中國食品學報，2009(8)：165-169.

[8] HENDRICKX M，LUDIKHUYZE L，VAN DEN BROECK I,et al.Effects of high Pressure on enzymes related to food quality[J].Trends in Food Science and Technology,1998,9(5):197-203.

[9] BOYTON B B，SIMS C A，SARGEN S，et al.Quality and stability of Precut mangos and carambolas subjected to high Pressure Processing[J].Food Sci，2002,67:409-415.

[10] 林向陽，阮榕生，白松，等.非熱殺菌技術在食品中的應用(1)[J].農產品加工·學刊，2005(2)：9-12.

[11] YEOM H W，STREAKER C B，ZHANG Q H.Effects of pulsed electric fields on the quality of orange juice and comparison with heat pasteurization[J].Journal of Agricultural & Food Chemistry，2000,48(10)：4597-4605.

[12] SANCHEZ-MORENO C，PILAR-CANO M，ANCO B DE，et al.Pulsed electric fields-processed orange juice consumption increases plasma vitamin C and decreases F2-isoprostanes in healthy humans[J].Journal of Nutritional Biochemistry，2004,15(10)：601-607.

[13] 唐佳妮，張愛萍，孟瑞鋒，等.非熱物理加工新技術對食品品質的影響及應用[J].食品工業科技，2010(3):393-398.

[14] 趙彩萍，許秀舉.非熱加工食品的安全性進展[J].包頭醫學院學報，2011(3):118-119.

[15] 陳冬梅，李銘，林娟.果蔬汁非熱加工技術研究進展[J].農產品加工·學刊，2011(6):91-95.

[16] 白露露，胡文忠，劉程惠，等.鮮切果蔬非熱殺菌技術的研究與應用[J].食品工業科技，2013(15):362-365.

[17] 林向陽，阮榕生，白松，等.非熱殺菌技術在食品中的應用(2)[J].農產品加工·學刊，2005(2)：13-16.

[18] 涂順明，鄧丹雯.商品殺菌新技術[M].北京：中國輕工出版社，2004:255-287.

[19] 李夢穎，李建科，何曉葉，等.食品加工中的熱殺菌技術和非熱殺菌技術[J].農產品加工·學刊，2013(8)：109-113.

[20] 李丹，于淑娟.超聲波殺菌在食品中的研究現狀[C]//中國食品安全高峰論壇論文集.廣東省科學技術協會科技交流部，2010：25-27.

[21] 周會玲，唐愛均，羅佳.超聲波清洗對鮮切豆角貯藏品質的影響[J].食品研究與開發，2010，31(9):191-194.

[22] 趙躍萍，王曉斌，楊天宇，等.超聲波清洗對鮮切芹菜品質的影響[J].現代食品科技，2011，27(1):32-35，79.

[23] 遲淼.果蔬汁加工中冷殺菌技術的研究和應用現狀[J].食品工業科技，2009(7):267-271.

[24] 王娟娟，王允，商飛飛，等.輻照蛋糕的殺菌保鮮效果及對蛋糕感官品質的影響[J].食品科技，2013(1)：96-99.

[25] 王少丹，陳玉貞，陳慶敏，等.電子束輻照對鮮切青椒表面食源性致病菌殺滅效果的研究[J].食品工業科技，2012(15):67-70.

[26] 劉敏.輻照技術在食品加工中的應用與發展[J].寧夏農林科技，2011(5)：67-68.

Application of Non-thermal Sterilization Technology in Food Processing

WU Ya-jing

(College of Logistics, Naval University of Engineering, Tianjin 300450)

The food temperature does not rise or rise very little in the sterilization process by non-thermal sterilization technology. It is propitious to hold food nutrients and natural flavors. The principle of several non-thermal sterilization technologies and the application in food processing were introduced, so as to provide reference for food sterilization.

Non-thermal sterilization; Sterilization technology; Food

吳雅靜(1973-)，女，河北霸州人，副教授，碩士，從事食品保鮮研究。

2014-11-19

S 609.9

A

0517-6611(2015)01-242-02