食品冷杀菌技术

由于考虑到消费安全及消费者心理的需求，现代的食品加工工艺与技术要求最大限度地保留食品的色、香、味及其营养成分。然而，传统的食品热力杀菌方法已经远远不能满足这种要求。近年来国内外研究出一些新型的冷杀菌技术，如超高压杀菌、超高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、放射线杀菌、紫外杀菌等冷杀菌技术引起了食品科学研究工作者的高度关注。

　　冷杀菌是指在杀菌过程中食品温度不升高或升高很低的一种安全、高效杀菌方法。冷杀菌不仅有利于保持食品功能成分的生理活性，且还有利于保持色、香、味及营养成分。

　　1超高压杀菌

　　超高压杀茵是将食品物料以某种方式包装以后，放入液体介质中，在100～l 000 MPa压力下作用一段时间后，使之达到灭茵要求。其基本原理是压力对微生物的致死作用，主要是通过破坏其细胞壁，使蛋白质凝固，抑制酶的活性和DNA等遗传物质的复制等来实现 [1]。一般而言，压力越高杀菌效果越好。但在相同压力下延长受压时间并不一定能提高灭菌效果。在400～600 MPa的压力下，可以杀死细菌、酵母菌、霉菌，避免了一般高温杀菌带来的不良变化，超高压冷杀菌技术的先进性是高压、常温灭菌，采用该项技术对食品进行处理后，不但具备高效杀菌性，而且能完好保留食品中的营养成分，食品口感佳，色泽天然，安全性高，保质期长，这是传统高温热力杀菌方法所不具有的优点。目前，超高压灭菌已在国外果蔬、酸奶、果酱、乳制品、水产品、蛋制品、高粘食品等生产中得到应用[2]。

　　2超高压脉冲电场杀菌

　　用高压脉冲产生的脉冲电场进行杀菌。脉冲产生的电场和磁场的交替作用，使细胞膜透性增加，膜强度减弱，最终膜被破裂，膜内物质外流，膜外物质深入，细胞体死亡。电磁场产生电离作用，阻断了细胞膜的正常生物化学反应和新陈代谢，使细菌体内物质发生变化。该技术避免了加热引起的蛋白质变性和维生素被破坏等一系列现象[3]。

　　3强磁脉冲杀菌

　　该技术采用强脉冲磁场的生物效应进行杀菌，在输液管外面，套装有螺旋兴线圈，磁脉冲发生器在线圈内产生（2～10）T的磁场强度。当液体物料通过该段输液管时，其中的细菌即被杀死。该技术具有以下特点：杀菌时间短且效率高。杀菌效果好且温升小，能做到既能杀菌，又能保持食品原有的风味、滋味、色香、品质和组分（维生素、氨基酸等）不变，不污染产品，无噪音，适用范围广泛。

　　4脉冲强光杀菌

　　脉冲强光杀菌是采用脉冲的强烈白光闪照方法进行灭菌。通过惰性气体发出与太阳光谱相反，但强度更强的紫外线至红外线区进行杀菌。使用高强度白光的极短脉冲，杀死食品表面的微生物。该高强度的白光类似阳光，但仅以几分之一秒钟的速度反射出来，比阳光更强能迅速杀死细菌。脉冲强光下使微生物致死作用明显，可进行彻底杀菌。在操作时对不同的食品、不同的菌种，需控制不同的光照强度与时间。可用于延长以透明物料包装的食品的保鲜期[4]。

　　5微波杀菌

　　微波是频率从300 MHz～300 GMHz的电磁波。微波与物料直接相互作用，将超高频电磁波转化为热能的过程。微波杀菌是微波热效应和生物效应共同作用的结果。微波对细菌膜断面的电位分布影响细胞周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，生长发育受阻碍死亡。从生化角度分析，细菌正常生长和繁殖的核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）是若干氢键紧密连接而成的卷曲大分子，微波导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因或染色体畸变，甚至断裂。微波杀菌正是利用电磁场效应和生物效应起到对微生物的杀灭作用。采用微波装置在杀菌温度、杀菌时间、产品品质保持、产品保质期及节能方面都有明显的优势。德国内斯公司研制的微波室系统，加热温度为72～85 ℃，时间为1~8 min、杀菌效果十分理想，特别适用于已包装的面包、果酱、香肠、锅饼、点心以及贮藏中杀灭虫、卵等。微波处理的食品保质期达6个月以上[5]。

　　6放射线杀菌

　　放射线同位素放出的射线通常有α、β、γ3种射线，用于食品内部杀菌只有γ射线。γ射线是一种波长极短的电磁波，对物体有较强的穿透力，微生物的细胞质在一定强度γ射线下，没有一种结构不受影响，因而产生变异或死亡。微生物代谢的核酸代谢环节能被射线抑制，蛋白质因照射作用而发生变性，其繁殖机能受到最大损害。射线照射不会引起温度上升。一般抗热力大的细菌，对放射线的抵抗力也较大。

　　7紫外线杀菌

　　日光能杀灭细菌，主要是紫外线的作用，杀菌原理是微生物分子受激发后处于不稳定的状态，从而破坏分子间特有的化学键导致细菌死亡。微生物对于不同波长的紫外线的敏感性不同，紫外线对不同微生物照射致死量也不同，革兰氏阴性无芽孢杆菌对紫外线最敏感。杀死革兰氏阳性球菌的紫外线照射量需增大5～10倍。但紫外线穿透力弱，所以比较适用于对空气、水、薄层流体制品及包装容器表面的杀菌[6,7]。

　　8臭氧杀菌

　　臭氧氧化力极强，仅次于氟，能迅速分解有害物质，杀菌能力是氯的600～3 000倍，其分解后迅速的还原成氧气。利用其性能的臭氧技术在欧美、日本等发达国家早就得到广泛应用，是杀菌消毒、污水处理、水质净化、食品贮存、医疗消毒等方面的首选技术。美国华盛顿大学医学研究人员发现，臭氧可以抑制癌细胞的生长；日本石川岛播麻种工业公司证明，臭氧水有望成为最佳的果树杀菌剂，其杀菌效果明显优于次氯酸钠；中国医学科学院研究证明，臭氧可以有效地杀灭淋球菌，并且对水中的重金属有分解作用。

　　试验证明臭氧水是一种广谱杀菌剂，它能在极短时间内有效地杀灭大肠杆菌、蜡杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、流脑双球菌等一般病菌以及流感病菌、肝炎病毒等多种微生物[8]。可杀死和氧化鱼、肉、瓜果蔬菜、食品表面能产生异变的各种微生物和果蔬脱离母体后继续进行生命活动的微生物，加速成熟乙烯气体，延长保鲜期。

　　冷杀菌技术作为一种新型的杀菌技术，已逐渐在食品工业中得到广泛地运用。它不仅克服了传统热力杀菌的不足之处，还能最大限度地保持食品原有的品质以满足消费者需求，使得冷杀菌技术的应用及研究在该科研领域受到密切关注，在食品加工过程中采用冷杀菌技术成为必然的趋势。