手機(jī)版
關(guān)鍵詞：食品工業(yè)；新型殺菌技術(shù)
0 前言
食品工業(yè)中每年由于食品腐敗變質(zhì)造成的損失約占食品原料的20％以上，因此，殺菌技術(shù)一直是食品工業(yè)中研究的熱點(diǎn)之一。食品工業(yè)中傳統(tǒng)的加熱殺菌在殺滅和抑制有害微生物技術(shù)過程中占有極為重要的地位，但對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及風(fēng)味、滋味難免會(huì)產(chǎn)生一些副作用，特別是對(duì)熱敏性或有特殊要求的食品往往難以達(dá)到預(yù)定效果。因此一些新的對(duì)食品品質(zhì)的影響程度限制在最小限度而且能迅速有效地殺死存在于食品物料中的有害微生物、節(jié)省能源、提高產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)和感官質(zhì)量、達(dá)到產(chǎn)品指標(biāo)要求的新型殺菌技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這些新型殺菌技術(shù)有高壓脈沖電場(chǎng)、超聲波、通電殺菌、高壓殺菌、遠(yuǎn)紅外線殺菌、脈沖強(qiáng)光殺菌等。
1 高壓電脈沖殺菌
高壓電脈沖殺菌是利用在高壓脈沖電場(chǎng)下，負(fù)向脈沖波峰（spike）的出現(xiàn)對(duì)細(xì)胞膜形成一個(gè)快速變化的壓力，使其結(jié)構(gòu)松散，與正向脈沖峰（Pulse）協(xié)同作用能迅速破壞細(xì)胞膜的透性。同時(shí)，高壓電脈沖波寬僅2μs，對(duì)食品沒有升溫效應(yīng)。
這種方法有兩個(gè)特點(diǎn)，
一是由于殺菌時(shí)間短，處理過程中的能耗遠(yuǎn)小于熱處理法。
二是由于在常溫、常壓下進(jìn)行，處理后的食品與新鮮食品在物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分上改變很小，風(fēng)味、滋味無感覺出來的差異。殺菌效果明顯，達(dá)到商業(yè)無菌的要求。特別適合用于熱敏性很高的食品。岳朝陽等采用高壓脈沖發(fā)生裝置對(duì)牛乳進(jìn)行了滅菌實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明高壓脈沖電場(chǎng)殺菌效果顯著。
2 超聲殺菌
超聲的空化作用能在細(xì)胞壁與細(xì)胞液等非均相間產(chǎn)生微射流和局部高熱、高壓。這對(duì)細(xì)菌、病菌等微生物有強(qiáng)烈的殺滅作用，對(duì)非均相界面會(huì)因超聲波振動(dòng)的切向力和微射流等作用而使因相顆�；虬鍓K破碎變細(xì)，從而可以很方便地起到殺菌和清除食品包裝和加工設(shè)備的污垢的作用。周永昌等人用超聲進(jìn)行板鴨的殺菌保鮮獲得了較好的效果。
3 通電殺菌
通電殺菌亦稱“歐姆殺菌”，它利用電極將電流通過物體，由于阻抗損失、介質(zhì)損耗等的存在，最終使電能轉(zhuǎn)化為熱能，使食品內(nèi)部產(chǎn)生熱量而殺菌。常規(guī)的熱殺菌方法是采用熱交換器進(jìn)行間接熱交換，其過程速率取決于傳導(dǎo)、對(duì)流或輻射的換熱條件。間壁式換熱情形，熱量首先由加熱介質(zhì)（如水蒸汽）通過間壁傳遞給食品物料中的液體，然后靠液體與固體顆粒之間的對(duì)流和傳導(dǎo)傳給固體顆粒，最后是固本顆粒內(nèi)部的傳導(dǎo)傳熱，使全部物料達(dá)到所要求的殺菌溫度。顯然，要使固體顆粒內(nèi)部達(dá)到殺菌溫度，其周圍液體部分必須過熱，這勢(shì)必導(dǎo)致含顆粒食品殺菌后質(zhì)地軟爛、外形改變，影響產(chǎn)品品質(zhì)。而采用通電殺菌，則使顆粒的加熱速率與液體的加熱速率相接近成為可能，并可獲得比常規(guī)方法更快的顆粒加熱速率。因而可縮短加工時(shí)間，得到高品質(zhì)產(chǎn)品。
通電殺菌的機(jī)理據(jù)初步探討有兩方面的原因：
一方面由于通電加熱致使溫度升高而滅菌
另一方面是因?yàn)樵谕姷膬呻姌O間的菌體細(xì)胞由于受到所加電場(chǎng)的作用導(dǎo)致菌體細(xì)胞膜的破壞而滅菌。通電滅菌可將液狀食品中的大腸桿菌、酵母菌、芽孢桿菌殺滅。對(duì)于一些難以殺死的微生物，可通過高壓通電殺菌，即在通電加熱裝置置于一定壓力的惰性氣體中，來提高殺菌效果。通電殺菌的一大優(yōu)點(diǎn)是它對(duì)營(yíng)養(yǎng)物如維生素等的破壞較小。通電加熱器能處理高顆粒密度、高粘度的食品物料，有利用使停留時(shí)間分布減至最小。自1991年以來，在英國(guó)、日本、法國(guó)和美國(guó)已將該技術(shù)及設(shè)備應(yīng)用于低酸或高酸性食品加工中。目前，英國(guó)APVBaker公司已制造出工業(yè)化規(guī)模的通電殺菌設(shè)備、用于含顆粒食品的加工。
4 高壓殺菌
高壓殺菌與傳統(tǒng)熱殺菌相比，不僅能有效地殺滅微生物，而且能保持食品特有的風(fēng)味和品質(zhì)，避免因加熱引起的色變、加熱臭和產(chǎn)生有害物質(zhì)等。高壓殺菌就是將食品物料以某種方式包裝以后，置于高壓（200Mpa）裝置中加壓處理，使之達(dá)到滅菌要求的目的。高壓殺菌的基本原理就是利用壓力對(duì)微生物的致死作用，高壓導(dǎo)致微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生物化學(xué)反應(yīng)，基因機(jī)制以及細(xì)胞膜發(fā)生多方面的變化，從而影響微生物原有的生理活動(dòng)機(jī)能，甚至使原有功能破壞或發(fā)生不可逆變化。日本明治屋食品公司，采用高壓殺菌技術(shù)生產(chǎn)果醬，在室溫下以400－600Mpa的壓力對(duì)軟包裝密封果醬處理10－30min，所得產(chǎn)品保持了新鮮水果的口味、顏色和風(fēng)味。
5 遠(yuǎn)紅外線殺菌
遠(yuǎn)紅外線殺菌不需經(jīng)過熱媒，其傳熱可直接由表面滲透到內(nèi)部，因此，遠(yuǎn)紅外線殺菌不僅可用于一般的粉狀和塊狀食品的殺菌，且可用于堅(jiān)果類食品如咖啡豆、花生和谷物的殺菌和滅菌以及袋狀食品的直接殺菌。遠(yuǎn)紅外線殺菌效果是明顯的。國(guó)外已將遠(yuǎn)紅外線殺菌應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，如農(nóng)作物的表面經(jīng)常為微生物所污染，消除這種污染的最常用的方法是農(nóng)作物通入有毒氣體如氯化乙烯、氯化丙烯以及氯化乙烯和溴甲烷的混合氣體，但使用這些有毒氣體會(huì)帶來一系列潛在的安全問題。而采用遠(yuǎn)紅外線照射對(duì)谷物和果實(shí)進(jìn)行表面殺菌就不存在上述問題。且生產(chǎn)成本較上述方法低。使用遠(yuǎn)紅外線殺菌，不僅可殺滅表面的酵母菌和霉菌，在一定程度上降低表面的微生物污染，且可以有助脫殼。大部分食品材料對(duì)遠(yuǎn)紅外線輻射的吸收率最高，遠(yuǎn)紅外線輻射不僅可以直接把能量傳播到物體表面，而且還能把能量傳播到物體的一定深度。然而在熱輻射電磁場(chǎng)中，遠(yuǎn)紅外線的光子能量級(jí)比起紫外線、可見光線要小。因此，一般只會(huì)產(chǎn)生熱效果，不會(huì)引起物質(zhì)的化學(xué)變化，加之加熱時(shí)間短，所以可以減少加熱過程中營(yíng)養(yǎng)成分和色香味的損失。
6 脈沖強(qiáng)光殺菌
脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)是采用強(qiáng)烈白光閃照的方法進(jìn)行滅菌，脈沖強(qiáng)光殺菌效果的主要因素是閃照次數(shù)、菌液原始濃度及輸入電壓，它由一個(gè)動(dòng)力單元和一個(gè)惰性氣體燈單元組成。動(dòng)力單元是一個(gè)能提供高電壓高電流脈沖的部件，為惰性氣體燈提供所需的能量，惰性氣體燈能發(fā)出由紫外至近紅外線區(qū)域的光線，其光譜與太陽光十分相近，但強(qiáng)度卻強(qiáng)數(shù)千倍至數(shù)萬倍。該技術(shù)由于只處理食品的表面，從而對(duì)食品的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分影響很小，可用于延長(zhǎng)以透明物料包裝的食品及新鮮食品的貨架期，很有發(fā)展前途。JosephDunn等研究結(jié)果表明它能殺死大多數(shù)的微生物，比傳統(tǒng)的紫外燈有更高的效率，為此開展了該項(xiàng)技術(shù)的研究，結(jié)果表明脈沖強(qiáng)光閃照40次后，淀粉酶活力降70％，蛋白酶活力下降90％，對(duì)食品的主要成分未造成破壞，面包保存期提高1倍以上。
7 結(jié)束語
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，食品工業(yè)中的新型殺菌技術(shù)不斷涌現(xiàn)，要大力發(fā)展這些新的技術(shù)必須深層次徹底弄清其機(jī)理，充分發(fā)揮其高效、低能耗而且能保持食品營(yíng)養(yǎng)和感官質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)，使其更有效地應(yīng)用于實(shí)踐中，從而促進(jìn)食品工業(yè)的發(fā)展。
