殺菌技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用與發(fā)展探究

艾麥提·巴熱提

（新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆昌吉 831100）

0 引言

因食品安全問題，食品殺菌應(yīng)用而生。傳統(tǒng)的殺菌方法有熱燙、熱力殺菌和紫外線殺菌等方式。這些傳統(tǒng)古老的殺菌方法，在發(fā)展的過程中，有的由于效果不足被逐漸淘汰；有的則不斷更新發(fā)展，仍被使用，經(jīng)過發(fā)展成為更高效的殺菌技術(shù)。殺菌技術(shù)對(duì)食品加工起著至關(guān)重要的作用，其不僅決定了存在于食品中的各種細(xì)菌，如大腸桿菌、蠟桿菌、巨桿菌、傷寒桿菌、流腦雙桿菌、金黃色葡萄球菌等能否被殺死，從而保證食品食用的安全性；也決定了食品是否可以鎖鮮、是否可以保持原本的風(fēng)味和口感，或有更長的保質(zhì)期和保鮮期。大眾對(duì)食品的更高追求推動(dòng)了食品加工行業(yè)的發(fā)展，也間接推動(dòng)了殺菌技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。越來越多的殺菌技術(shù)被應(yīng)用于食品加工，并發(fā)揮了重要作用。

1 食品中微生物污染的主要途徑

1.1 食品原料本身的污染

食品品種多樣，很多可供食用品種自身攜帶有害微生物，或因?yàn)樗幧婧蜕L環(huán)境緣由，而已存在微生物污染。

1.2 食品加工過程中的污染

食品生產(chǎn)加工過程中，原料和成品之間的交叉污染，加工車間、加工設(shè)備、加工器材、加工工人等。

1.3 食品貯存、運(yùn)輸、銷售中的污染

食品在貯存、運(yùn)輸和銷售過程中，因受到時(shí)間和外在環(huán)境影響，都可能產(chǎn)生微生物污染。尤其是一些對(duì)時(shí)間、溫度和環(huán)境有要求的食品。

2 食品加工中的主要?dú)⒕夹g(shù)

2.1 熱力殺菌技術(shù)

熱力殺菌是通過控制溫度達(dá)到殺菌的目的，主要包括干熱滅菌和濕熱滅菌2 種方式。干熱滅菌多指火烤或干烤，濕熱滅菌主要是通過控制水溫或食品溫度來實(shí)現(xiàn)滅菌效果。應(yīng)用最廣泛的熱力殺菌技術(shù)有低溫殺菌、高溫短時(shí)殺菌和超高溫瞬時(shí)殺菌[1]。

2.1.1 低溫殺菌技術(shù)

低溫殺菌，如巴氏殺菌，是利用較低的溫度殺滅細(xì)菌的技術(shù)。不同于高溫和超高溫殺菌技術(shù)，巴氏殺菌熱處理溫度低于水的沸點(diǎn)。其目的不是殺死病原菌，而是通過控制其他因素來保存食品。目前市面上很多巴氏奶，采用巴氏殺菌。而事實(shí)上，巴氏殺菌不僅用于低溫長時(shí)間殺菌的產(chǎn)品，也解決了釀酒變酸的問題。葡萄酒釀制過程中的變酸，曾一度影響了法國制酒業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)豐富的葡萄酒是乳酸桿菌生長的天堂，而乳酸桿菌不是高溫可以解決掉的，且長時(shí)間的高溫會(huì)破壞葡萄酒的構(gòu)成成分，影響口感和質(zhì)地。巴氏殺菌技術(shù)成功地破解了這個(gè)難題，用63.5 ℃的溫度加熱葡萄酒30 min，殺死乳酸桿菌，不影響葡萄酒質(zhì)地，這也是目前巴氏殺菌主要應(yīng)用技術(shù)。

2.1.2 高溫短時(shí)殺菌技術(shù)

對(duì)于牛奶和雞蛋，熱力殺菌是為了殺除食品本身的病毒；而啤酒、葡萄酒、果汁等，則是對(duì)微生物和酶的干預(yù)。熱力殺菌技術(shù)會(huì)使蛋白質(zhì)凝固或變性，細(xì)胞膜發(fā)生改變，酶失去活性，直至死亡。高溫短時(shí)殺菌，是指食品經(jīng)100 ℃以上溫度的殺菌處理，其應(yīng)用歷史久、發(fā)展迅速、效果明顯，被食品工廠大力推崇。由于其技術(shù)簡單，設(shè)備易操作，需要資金投入較少，一些之前采用巴氏殺菌技術(shù)的食品都開始使用高溫短時(shí)殺菌技術(shù)，如各類罐藏食品、飲料、酒類、果汁、藥品、乳品的大規(guī)模生產(chǎn)。

2.1.3 超高溫瞬時(shí)殺菌

超高溫瞬時(shí)殺菌，較于高溫殺菌的溫度更高、時(shí)間更短，是高溫短時(shí)殺菌技術(shù)的衍生和再發(fā)展。其殺菌溫度為135～150 ℃，殺菌時(shí)間為2～8 s[2]。由于其技術(shù)水平較高，多被用于食品加工設(shè)備，如奶瓶消毒機(jī)、洗碗機(jī)、消毒碗柜等。瞬時(shí)殺菌時(shí)間短，食品可以達(dá)到較長保質(zhì)期，但強(qiáng)烈的熱處理對(duì)食物的外觀、味道和營養(yǎng)價(jià)值會(huì)產(chǎn)生一定的不良影響，這也是該技術(shù)發(fā)展受限的關(guān)鍵原因。

2.2 物理殺菌技術(shù)

物理殺菌技術(shù)是利用物理因素作用于病原微生物并將其殺滅或清除的技術(shù)。物理殺菌技術(shù)多樣，總結(jié)和概括了現(xiàn)階段在食品加工中廣泛應(yīng)用的殺菌技術(shù)。

2.2.1 超高壓殺菌技術(shù)

超高壓殺菌是在常溫或低溫條件下，對(duì)食品施加100～1 000 MPa 的壓力，殺滅有害微生物的技術(shù)[3]。超高壓殺菌技術(shù)不同于熱力殺菌，不會(huì)因高溫破壞食品本身結(jié)構(gòu)，不會(huì)改變其營養(yǎng)成分和原有風(fēng)味。

該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于肉類、乳制品、水產(chǎn)品、蔬菜、水果產(chǎn)品、各種飲料產(chǎn)品、超流質(zhì)食品、調(diào)味料及其他包裝的固體食品。對(duì)于飲料等熱敏性液體介質(zhì)的殺菌，如牛奶、桃汁、石榴汁、綠茶飲料，尤其是柑橘類果汁、果醬制作等，可保持原有的風(fēng)味、色澤、味道和營養(yǎng)。其中，即食的肉類產(chǎn)品，如漢堡肉餅，是產(chǎn)量最大的高壓食品，也可促進(jìn)酒的陳化，保持水果產(chǎn)品和蔬菜的感官特性，在水產(chǎn)品的處理上，能保持新鮮口感，延長海產(chǎn)品的貯藏期。尤其是一些高價(jià)值的水產(chǎn)品，如螃蟹和蝦，很容易剝離殼中的肉，還能保持肉體的完整性，提高產(chǎn)率、節(jié)省時(shí)間。

2.2.2 輻照殺菌技術(shù)

輻照殺菌技術(shù)也稱電離輻射、冷殺菌，指將電子加速器產(chǎn)生的電子線或放射性同位素產(chǎn)生的γ 射線的能量轉(zhuǎn)移給被輻照物質(zhì)，通過控制輻射條件，而使細(xì)菌微生物受到損失和破壞，有效地殺滅害蟲、蟲卵、病菌等。

目前，許多營養(yǎng)口服液和粉狀全營養(yǎng)制品采用輻射滅菌，其他如水產(chǎn)品、肉質(zhì)蛋類等，輻射殺菌后均可以保藏較長時(shí)間。一些果干、熟食等不適宜用蒸煮或高溫加工食品，即可采用射線殺菌，尤其是大小包裝食品，如市面上常見的辣條、袋裝豆干等。此外，該技術(shù)還用于包裝材料和保障容器的表面殺菌。因殺菌均勻徹底，能夠照射密封包裝的新產(chǎn)品，可連續(xù)操作，適用于大型加工。其殺菌效果雖好，但輻射照射如果把握不好，會(huì)改變食品的分子結(jié)構(gòu)，從而影響食用者安全，一些含水量比較多的食品不適用，且易氧化和變色。

2.2.3 紫外線殺菌技術(shù)

紫外線照射可造成微生物細(xì)胞質(zhì)變性，從而導(dǎo)致微生物死亡。

在食品加工中，紫外線殺菌主要用于水、固體表面、包裝材料、設(shè)備器具、工作臺(tái)的加工及對(duì)污水的處理。紫外線在食品加工中主要應(yīng)用于糖液、釀酒、飲料等，在面條加工用水中也有使用。現(xiàn)在越來越多的家電也開始應(yīng)用，如洗碗機(jī)就加入了紫外線殺菌的功能，用來達(dá)到更好的餐具消毒目的。但紫外線對(duì)眼睛和皮膚有殺傷作用，所以多在專業(yè)的殺菌設(shè)備中使用。

2.2.4 膜過濾除菌技術(shù)

膜過濾除菌是利用物理阻留方法截留食品中的微生物，從而達(dá)到除菌的作用。過濾除菌只是將食品外部的微生物隔離出去，而不是破壞或殺死微生物，是相較于其他物理殺菌技術(shù)較便捷的技術(shù)之一。

膜過濾殺菌技術(shù)有分離、濃縮和提純功能，且分離效果好，用于葡萄酒、啤酒、蘋果酒、果汁的除菌澄清過濾。在乳制品生產(chǎn)中，也可見膜過濾除菌技術(shù)。因其技術(shù)水平較低、操作簡單、費(fèi)用較低，見于多種食品加工中。由于其應(yīng)用廣泛，受到各行業(yè)關(guān)注，未來在食品加工業(yè)中會(huì)有突破性的發(fā)展。

2.2.5 微波殺菌技術(shù)

微波具有穿透作用，可殺死病原微生物，對(duì)食品進(jìn)行整體處理時(shí)，可實(shí)現(xiàn)從食品內(nèi)部到表面的徹底殺菌。其殺菌溫度一般在75～80 ℃，穿透性高、殺菌速度快、操作簡單，不會(huì)對(duì)食品構(gòu)成和色香味等造成破壞。

微波殺菌設(shè)備廣泛用于牛肉干、豬肉脯、魚片、醬鹵肉、鴨肉、雞肉等制品的熱化、干燥和殺菌，微波殺菌不受食品包裝的限制。糧食類制品，如面包、月餅、豆腐等；蔬菜類，如泡菜、竹筍等；水果類，如荔枝、龍眼等；其他類，如奶制品、火鍋調(diào)料等，都可用微波殺菌技術(shù)。在對(duì)一些餐具的處理上，也常用到微波殺菌技術(shù)。

2.2.6 超聲波殺菌技術(shù)

超聲波可以殺菌是因?yàn)槠浔旧砭哂械母吣芰繋缀跄軌驅(qū)⑺械奈⑸锛?xì)胞破壞并致碎。因超聲波不會(huì)對(duì)食品的營養(yǎng)成分和物理特性產(chǎn)生影響，多被應(yīng)用于果汁加工、罐頭食品、牛奶、乳制品、雞蛋和其他液體食品中。在泡菜發(fā)酵的制作上，也都運(yùn)用超聲波技術(shù)。此外，其解凍、入味作用不亞于殺菌作用。

現(xiàn)階段，超聲波殺菌技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用雖多，但仍存在技術(shù)限制，未來應(yīng)加快超聲波殺菌技術(shù)的研究，在食品加工中發(fā)揮更多作用。

2.2.7 電阻殺菌技術(shù)

電阻殺菌又稱歐姆殺菌，是利用電流通過食品時(shí)，食品中的極性分子在電極極性的高頻變化下，不斷地旋轉(zhuǎn)摩擦而產(chǎn)生熱量，達(dá)到殺死活菌體的作用[4]。其主要應(yīng)用于各種包含大顆粒的食品和片狀食品的殺菌，如馬鈴薯、胡蘿卜、蘑菇、牛肉、片狀蘋果、菠蘿等。

2.2.8 磁力殺菌技術(shù)

磁力殺菌，又稱磁場殺菌，食品在常溫下受到磁場強(qiáng)度的作用，殺死細(xì)菌微生物。該技術(shù)可促進(jìn)食醋、白酒的發(fā)酵，對(duì)瓜果蔬菜的保鮮有重要作用。也運(yùn)用于醫(yī)用軟膏的消毒，可以保證制作過程無菌。食品中的酸奶也可以采用磁力殺菌技術(shù)保證安全。磁力殺菌技術(shù)的使用，可以有效地殺除食品中幾十種細(xì)菌菌種，特別是果汁飲料中的黑霉素、酵母素等。還用于固體食品的簡單處理，對(duì)于新鮮肉類，電場刺激可以提高鮮嫩度，延長保存時(shí)間。磁力殺菌技術(shù)在現(xiàn)代食品加工中被廣泛應(yīng)用。

2.2.9 等離子體殺菌技術(shù)

等離子體之所以能夠滅菌是因?yàn)槠浜袔щ娏Ｗ印⒒钚晕镔|(zhì)，以及紫外線和其他一些射線等[5]。該殺菌技術(shù)被應(yīng)用于果蔬制品、肉制品及水產(chǎn)品、乳制品及堅(jiān)果制品的殺菌。常規(guī)的高溫高壓蒸汽滅菌會(huì)造成各種營養(yǎng)元素的損失，應(yīng)用低溫等離子體技術(shù)來殺滅食品本身及加工過程中產(chǎn)生的細(xì)菌，很少會(huì)影響到產(chǎn)品的鮮度和風(fēng)味。

該技術(shù)被用于食品表面經(jīng)常附著具有傳染性的病原微生物的殺除，由于噴灑的殺蟲劑也使得蔬果表面不可避免地殘留有農(nóng)藥，牲畜在屠宰場加工過程中，會(huì)因周圍環(huán)境而沾染上各類有毒微生物，致使肉類表面細(xì)菌指數(shù)超標(biāo)。糧食作物在散料貯藏堆放期間，特別容易受到霉菌的侵害，一些脫水干燥調(diào)味料（如苘香、八角、花椒等）也易受到微生物的污染，等離子體可以有效解決這些問題。此外，該殺菌技術(shù)還用于液體食品和小包裝食品的殺菌消毒。因技術(shù)先進(jìn)，等離子體殺菌技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，未來發(fā)展前景不可估量。

2.3 化學(xué)殺菌技術(shù)

2.3.1 特殊氣體殺菌

某些特殊氣體，如臭氧、二氧化碳等均可用于食品的殺菌。常規(guī)飲用水的臭氧殺菌是臭氧殺菌應(yīng)用歷史最長、規(guī)模最大的一個(gè)領(lǐng)域。

臭氧能快速分解果蔬自身代謝產(chǎn)生的乙烯氣體，降低其代謝速率，減緩其生理老化過程，從而實(shí)現(xiàn)果蔬的保鮮，被應(yīng)用于果蔬采摘后的貯藏、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，包括入庫前的庫房消毒、果蔬在產(chǎn)地區(qū)冷庫預(yù)冷期間的殺菌及貯運(yùn)期間的防腐保鮮。臭氧還可以降解果蔬農(nóng)殘，對(duì)處理分解肉的沙門氏菌污染問題有著極佳的解決效果。對(duì)魚類等水產(chǎn)品，可以保持鮮度、除去臭味。在罐裝水生產(chǎn)過程中，使用較低濃度的臭氧即可滿足殺菌要求，因?yàn)樵诘V泉水、純凈水等灌裝過程中，水質(zhì)經(jīng)過處理已經(jīng)達(dá)到或者基本接近了無菌要求。臭氧水是一種廣譜殺菌劑，可洗滌蔬菜瓜果，對(duì)冷庫、氣調(diào)庫中果品、雞蛋、肉類食品的殺菌及瓜果蔬菜的清洗有重要貢獻(xiàn)。

2.3.2 化學(xué)藥劑殺菌

化學(xué)藥劑殺菌，次氯酸離子作為殺菌成分時(shí)，可用于制作沙拉的未加工蔬菜和腌制品原料加工的過程，使用的殺菌劑是次氯酸鈉等氯系藥劑。此外，還有過氧乙酸等。

2.3.3 化學(xué)防腐劑殺菌

防腐劑是通過殺死微生物或者抑制微生物生長來達(dá)到防腐效果。食品因其營養(yǎng)豐富，極易腐敗變質(zhì)。在貯藏方式上，化學(xué)防腐劑的運(yùn)用可有效防止食品變質(zhì)腐敗，是重要的食品添加劑之一。

2.3.4 電解氧化水殺菌

電解氧化水能夠使蛋白質(zhì)、核酸和脂肪酸等發(fā)生分解、變性，破壞生物體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致微生物死亡。

2.4 生物殺菌和其他殺菌技術(shù)

生物冷殺菌又稱生物保鮮或生物防腐，是用生物或其產(chǎn)生的物質(zhì)來殺菌。此外，還有脈沖光殺菌、紅外線殺菌等技術(shù)，也被應(yīng)用于食品加工中。

3 結(jié)語

隨著食品行業(yè)的發(fā)展，殺菌技術(shù)也發(fā)展迅速。加快對(duì)食品加工殺菌技術(shù)的研究，有利于推動(dòng)我國食品加工業(yè)發(fā)展，推出高檔次、高質(zhì)量食品，在國際市場增強(qiáng)競爭力，提高食品經(jīng)濟(jì)效益。但現(xiàn)階段，我國食品加工多數(shù)仍以熱力殺菌為主。未來，應(yīng)著力發(fā)展高新殺菌技術(shù)，如膜過濾除菌技術(shù)、等離子體技術(shù)等，有效利用各種殺菌技術(shù)，食品加工會(huì)實(shí)現(xiàn)2 種或2 種以上殺菌技術(shù)的結(jié)合，使殺菌技術(shù)趨于低成本、高科技，且更安全健康。