冰箱溫度控制與抑菌效果的關系探討

胡海梅 陳開松 尚殿波 江峰

長虹美菱股份有限公司 安徽合肥 230601

1 引言

微生物根據其適宜生存溫度范圍可以分為嗜熱微生物、嗜溫微生物和嗜冷微生物：嗜熱微生物最高生長溫度達到80℃，一般最適生長溫度55℃～65℃；嗜溫微生物最高生長溫度為45℃左右，一般最適生長溫度為25℃～37℃；而嗜冷微生物最高生長溫度在20℃左右，其最適生長溫度≤15℃。

由于嗜冷微生物可在0℃～8℃的普通冰箱中生長、繁殖，因此冰箱內食物極易被嗜冷微生物污染。常見的致病性嗜冷菌有假結核桿菌、類丹毒桿菌、李氏桿菌、耶氏菌、熒光假單胞菌、磷光桿菌等。

目前冰箱行業內抑菌的方式主要有紫外殺菌、光催化殺菌、離子殺菌及在冰箱零部件內添加抗菌劑進行抗菌等，這些抑菌方式主要針對冰箱局部空間或局部區域。因此，適用于冰箱全面有效的抑菌方式還是采用低溫。低溫條件下，影響冰箱內食品抑菌效果的因素包括溫度范圍、降溫速度和溫度均勻性。

2 低溫與抑菌效果的關系分析

環境溫度降低能有效減緩微生物的生長和繁殖速度，當環境溫度降低至微生物最低生長點時，微生物停止生長并開始出現死亡，進一步降溫可以促使微生物的死亡[1]。

劉娟[2]等研究了貯藏溫度對鮮切火龍果微生物的影響，結果顯示霉菌和酵母總數隨著溫度升高增長速度加快，10℃下貯藏6天微生物含量超出安全濃度，0℃和4℃條件下霉菌和酵母總數增長緩慢，貯藏10天其含量遠低于安全值（105cfu/g）。劉雅麗[3]等研究了不同存儲溫度（-2℃、0℃和2℃）對冷鮮雞肉微生物的變化的影響，實驗結果顯示，引起冷鮮雞肉腐敗的優勢菌，包括糞嗜冷桿菌、鮑氏不動桿菌、彎曲假單胞菌等，隨著存儲時間的不斷延長，溫度越低抑制其優勢菌的效果表現越明顯，在三個溫度條件下存儲的冷鮮雞肉，-2℃條件下存儲最有利于抑制微生物的繁殖。Shuyi Qian[4]等研究4℃、-1℃、-6℃、-9℃、-12℃和-18℃條件下存儲的牛肉微生物變化，結果顯示，-6℃、-9℃、-12℃和-18℃存儲的牛肉相對于4℃、-1℃存儲的牛肉菌落總數的生長得到明顯抑制，且溫度越低菌落總數生長越緩慢。

低溫條件下，大部分食品的微生物隨著存儲溫度的降低其生長繁殖速度下降，因此低溫可以有效抑制微生物的生長。但是，低溫條件下部分微生物依然生長，隨著存儲時間的延長，微生物的種類和毒性也可能發生改變[5]。不同微生物對溫度的敏感性不同，因此其生長速度的溫度拐點不盡相同。冰箱冷藏溫區、微凍溫區和冷凍溫區的微生物生長速度差異明顯，但在同一溫區內不同的溫度調節對微生物的生長速度影響不是很大，特別是保鮮期較短的情況下，相同溫區不同溫度對微生物的生長抑制效果沒有明顯差異，例如：冷凍溫區食品存儲7天內，-18℃和-24℃條件下食品微生物生長差異不明顯。

3 降溫速度與抑菌效果的關系分析

抑菌效果不僅與溫度有關，還與降溫速度有很大關系。王冉冉[6]等將處理后的切塊紫甘藍分別置于-20℃、干冰（-78℃）和-60℃條件下速凍處理，置于-18℃貯藏，實驗28天后，-20℃速凍方式細菌總數為8.4×104cfu/g，酵母菌和霉菌總數為3.1×103cfu/g；而-60℃速凍方式細菌總數為4.4×104cfu/g，酵母菌和霉菌總數2.3×103cfu/g，但都高于干冰處理組細菌總數、霉菌和酵母菌總數，為2.0×104cfu/g、1.0×103cfu/g。因此，速凍過程中降溫速度越快，越能有效控制微生物的生長繁殖速度，且干冰速凍方式與其他處理組比較，對微生物的抑制效果更明顯。黃旖婷[7]研究不同冷卻方式對熟制春卷的品質保鮮影響，結果顯示真空冷卻的冷卻速率顯著高于自然冷卻和冷風冷卻方式，春卷經過真空冷卻處理可以顯著減少微生物污染。鄭振宵[8]研究了冷海水（0℃～-1℃）、凍藏及冷海水與速凍復合的技術對鮐魚的保鮮效果，首先凍藏比冷海水更能抑制微生物的繁殖，主要是因為凍藏的溫度要低于冷海水；其次，冷海水與速凍復合的抑菌效果又好于凍藏，主要是因為液體的傳熱系數要明顯高于空氣，溫度下降更快，更能抑制微生物的生長。

降溫速度越快，對微生物的抑制效果越明顯。楊利艷[9]研究了液氮速凍（-196℃）、-75℃速凍和-18℃直凍對凡納濱對蝦保鮮效果的研究，液氮速凍在短短幾秒內就能迅速通過0℃～-5℃這一最大冰晶生成帶，并將對蝦迅速速凍至-18℃，其中心溫度呈直線下降；-75℃速凍方式通過冰晶生成帶大概需要10分鐘，中心溫度到達-18℃大約需要20分鐘；而-18℃直凍通過最大冰晶生成帶約需要24分鐘，中心溫度達到-18℃約需要45分鐘。貯藏前四周，-75℃速凍和-18℃直凍處理組的微生物稍上升，液氮速凍處理組變化不大；當貯藏時間達20周時，液氮處理組微生物仍然變化不大，-75℃速凍處理組微生物總數接近一級鮮度上限，而-18℃直凍處理組對蝦微生物含量達到二級鮮度范圍。吳奇子[10]研究了鮐魚中心溫度從15℃降至-32℃所用時間為18分鐘，而使用普通冰箱進行冷凍，鮐魚中心溫度從15℃降至-18℃所用時間為190分鐘，速凍時間越快，越能阻止微生物的生長繁殖，尤其對嗜冷菌生長繁殖的控制和致病性細菌的抑制起到了關鍵作用。

因此，當食品在冰箱進行存儲時，可以放入冷凍區進行快速降溫，達到快速抑制微生物的生長，然后放入合適溫區進行貯藏。冰箱設計時，可以考慮增加冰箱冷凍溫區的深冷功能，速凍達到快速抑菌的效果。

4 溫度穩定性與抑菌效果的關系分析

微生物的生長繁殖與溫度和降溫速度有很大關系，那么溫度穩定性對抑菌效果是否有影響呢？孫靈霞[11]等研究了貯藏溫度對速凍食品菌落總數的影響，研究過程中發現-5℃條件下貯藏速凍黑芝麻湯圓，因為溫度波動導致速凍湯圓在貯藏50～60天時菌落總數急劇上升，由此可見，溫度波動使微生物加速生長繁殖。韓齊[12]等研究發現，水餃反復凍融其微生物數量呈顯著增加：隨著反復凍融次數的增加，其優勢腐敗菌（葡萄球菌屬、乳酸菌等）數量增加，同時微生物種類增加（植物乳桿菌、巨球菌等）。

因此，低溫可以抑制微生物的生長，但并不是一種殺菌手段，當溫度出現較大波動時，會造成微生物的再次生長，且引起新的微生物的生長和繁殖。

冰箱不同溫區對溫度波動范圍的敏感性區別較大：冷藏區溫度一般設置溫度范圍為2-8℃其波動范圍控制在溫度設置范圍內，短期內對抑菌效果無明顯差異；微凍區溫度一般設置范圍在最大冰晶生成帶（-1℃～-5℃）范圍內，其溫度波動若超過這個范圍，冰箱間室溫度就在冷藏區（0℃以上）或者亞冷凍區（-6℃以下），其抑菌效果相差明顯，因此微凍區對溫度波動范圍要求較嚴格，需控制溫度波動范圍小于等于2℃；冷凍區（-18℃左右）由于溫度較低，對溫度波動范圍要求沒有冷藏區和微凍區高，試驗研究發現3個月內，普通風冷冰箱冷凍區（化霜時溫度波動達到十幾℃）與恒溫（最大空氣溫度波動小于5℃）-12℃亞冷凍區的抑菌效果無明顯差異。因此，根據上述特性，可以有針對性地對冰箱不同溫區進行溫度控制，同時可以利用溫度穩定性控制技術，開發新的食品存儲溫區，例如-12℃的亞冷凍專區。

5 結論

冰箱抑菌效果不僅與溫度有關，還與降溫速度和溫度均勻性有很大關系。冰箱不同溫區的微生物的生長繁殖對降溫速度和溫度均勻性敏感度不一樣，但是降溫梯度和溫度波動范圍與抑菌效果的對應關系，目前還沒有系統的研究報道，冰箱行業可以對這方面深入研究，為精確溫度控制要求和新的溫區開發提供理論依據。