流体食品冷杀菌技术.doc

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1、 流体食品冷杀菌技术（陕西师范大学食品工程系， 陕西西安 710062）摘要:流体食品冷杀菌技术是一类新型杀菌技术;本文就物理冷杀菌技术超高压杀菌（UHP）、辐照杀菌(Radiation)、高强脉冲电场杀菌（PEF）、非热等离子体杀菌（NIP）、脉冲强光杀菌（PSL）、膜分离除菌（Film separation）等技术的特点、研究现状及其在流体食品中的应用作了介绍，并展望了流体食品冷杀菌技术的前景。关键词：流体食品;冷杀菌技术Cold Pasteurization Technique in Liquid FoodsWang Yingqiang Duan Yufeng Liu Aiqing(De

2、partment of Food Engineering)(Shaanxi Normal University,Xian,Shaanxi ,710062) Abstract: Food cold sterilization is a new developing technique.The paper discussed the peculiarity, research status and application of cold sterilization technology in liquid foods，especially introduced the sterilization

3、technologies of the Ultra-high Pressure, Radicalization , Non-thermal Plasma，High intensity pulsed field ,Pulsed strong light，membrane separation and promised its future.Key word: Liquid Foods; Cold Pasteurization Technique前言冷杀菌是一种不用热能来杀死微生物的新型杀菌技术，与传统的热杀菌比较，冷杀菌技术不仅能保证食品在微生物方面的安全，而且能较好地保持果汁的固有营养成分、质

4、构、色泽和新鲜程度，符合消费者对果汁的营养和原汁原味的要求1,2,3。国内外对冷杀菌的研究开发日益活跃,世界各国都将非热杀菌技术列为21世纪重点研究和开发的食品新技术之一.2002年1月美国FDA规定：鲜榨果汁生产必须采用HACCP质量控制方法，且要求至少采用一种轻度加工（minimal Processing）减菌技术保证将可能污染果汁的针对性致病菌减少5个对数周期，确保产品的安全性，在我国，非热杀菌先进设备被科技部、商务部列为鼓励外商投资高新技术产品目录，可见，冷杀菌技术已经成为当今食品加工中的潮流，现将物理冷杀菌技术超高压杀菌、辐照杀菌、高强脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、膜分离除菌等技术的特

5、点、研究现状及其应用领域介绍如下。1 超高压（UHP）杀菌技术 超高压杀菌法，即将物料以某种方式包装完好后，放入液体介质(通常是食用油、甘油、油与水的乳液)中,在1001000Mpa的压力下处理和加工，在加工过程中使食品中的酶、蛋白质、和淀粉等高分子物质失去活性、变性和糊化，同时破坏微生物的细胞膜而使之达到灭菌要求4,5。可分为超高压静态灭菌与超高压动态灭菌两类。前者由于设备造价昂贵，因此只能适合小批量固体或液体食品饮料生产。而后者是指直接将食品加压到预定的压力点，然后通过瞬态卸压或梯度减压等连续性作业方式，使加压渗透到微生物体内的水或其他物质膨化，致使菌体破碎，从而达到快速、高效的灭菌效果，

6、容易实现产业化。用高压技术对食品杀菌避免了热处理杀菌带来的一系列加工缺陷，可以保留食品原有风味和营养。并由于其采用液态介质进行处理，更易实现杀菌的均匀、瞬时、高效。超高压杀菌技术最适合于果汁饮料、浓缩果汁和果酱等液体的杀菌，处理后的果汁的颜色、风味和营养成分与处理前相比基本上无差别6。最先提出把该技用于食品的是日本东京都大学林力丸教授，并于1990年用该技术生产果酱（常温、400600Mpa、1030min）,随后日本的POKKA、WAKAYAMA公司用半连续高压装置对柑橘汁杀菌，美国FMC公司和英国凯氏食品饮料公司也建立了用于果汁、豆奶的杀菌装置。我国的一些高等院校和工业生产部门对高压技术在

7、食品工业中的应用研究还处于实验阶段，至今未见商业应用的报道，目前，由合肥工业大学完成的国家计委重大产业化专项西瓜汁饮料加工关键技术前期研究圆满解决了西瓜加工升值中的关键问题，独创的超高压动态杀菌工艺，此项研究采用超高压动态工艺成功的解决了低酸性热敏性西瓜汁饮料的关键技术，使营养成分、色泽与风味得到最大限度保留该技术已达到国际先进水平。2 辐照杀菌(Radiation)辐照杀菌技术是利用电磁波中的电子射线、射线、射线和放射性同位素 60Co和37Cs射线杀死微生物的方法。其基本作用是破坏菌体的脱氧核糖核酸(DNA)。射线、射线的穿透力很强，适合于完整食品及各种包装食品的内部杀菌处理，可以在不拆包

8、装和不解冻的情况下，对食品进行杀菌，这样可以避免食品的二次污染；电子射线的穿透力较弱，一般用于小包装食品或冷冻食品的杀菌。与加热杀菌相比，辐照杀菌的优点有：辐照杀菌过程中，食品温度几乎维持不变，这样能保证食品原有的色香味和感官特性，且射线处理食品不会留下任何残留物；杀菌效率高，应用范围广,能节省时间和能源，降低成本；采用这种技术进行杀菌应遵照我国辐照食品卫生管理的有关规定,选择适当的照射剂量及时间(辐照杀菌的常用剂量范围为1500 Mard 、温度范围是-3025 ),以保证辐照食品的安全。目前采用辐照处理的果汁主要是橙汁和苹果汁，有不少营养口服液及粉状全营养素等制品也用此法进行灭菌处理。世界

9、从事辐照研究的国家有 多个， 已有 个国家采用此技术处理食品6， 3 高压脉冲电场杀菌（PEF） 高压电脉冲杀菌是利用在高压脉冲电场下，负向脉冲波峰(spike)的出现对细胞膜形成一个快速变化的压力，使其结构松散，与正向脉冲峰(Pulse)协同作用能迅速破坏细胞膜的透性,对食品微生物产生抑制作用。这种方法有两个特点，一是由于杀菌时间短，处理过程中的能耗远小于热处理法8,。二是由于在常温、常压下进行，处理后的食品与新鲜食品在物理性质、化学性质、营养成分上改变很小，风味、滋味无感觉出来的差异,杀菌效果明显，达到商业无菌的要求9。脉冲电场能有效地杀灭与食品腐败有关的几十种细菌，特别是果汁饮料中的黑曲

10、霉、酵母菌。经脉冲电场处理的浓缩苹果汁，在2225贮藏有4周的货价寿命。将高压脉冲与中等程度的热处理相结合或与溶菌酶、乳链球菌素等天然抗微生物制剂相结合处理苹果汁，能有效地减少果汁中的大肠杆菌10,11。据此，用低能脉冲电场结合天然抗微生物制剂的方法处理苹果汁结果表明：用80KV/cm的电场，脉冲20次，pH为3.5，温度44，添加100u/ml乳链球菌素能减少微生物106CUF/ml，97.5%的Vc保留了下来，果胶甲酯酶的活性降低.92.1%，果汁的货架寿命得到延长，香味物质在脉冲前后无显著差别，处理后的苹果汁比处理前口味更好。由此可见，脉冲电场技术在生产高质量、货架稳定的果汁方面很有潜力

11、。目前国外对高压脉冲电场研究的比较详细，正由中试实验向商品化实验过渡;但在国内，对于高压脉冲电场技术的研究非常少高压脉冲电场杀菌的应用研究在实验室水平上已经取得了可喜成果。但是， 由于处理系统电路设计的复杂性使得高压脉冲电场杀菌系统的造价非常昂贵，从而限制了这种方法当前的工业化应用。4 非热等离子体（NIP）杀菌技术等离子体（plasma）是电子、离子、激发态原子和分子、活性自由基及辐射源,具有能量密度高，化学活性成分丰富的特点，是独特的杀菌剂， 按粒子温度，等离子体可分为热平衡等离子体和非热等离子体，非热等离子体杀菌技术是目前最先进的灭菌技术11。低温等离子体杀菌过程是一个物理化学过程，对其

12、机理的探讨需综合分析紫外辐射、活性种和带电粒子各自的作用；普遍认为，低温等离子体杀菌过程中等离子体引发生成的各种化学活性种,特别是氧类活性物质，是微生物失活的主要因素；Montie等人对常压低温等离子体杀菌提出了三种微生物致死假设:1)氢氧活性基团和容易被氧化的不饱和脂肪酸反应,引起脂质的过氧化而失活;2)氨基酸氧化导致蛋白质氧化引起的微生物失活;3)氧活性基团和核酸反应生成加合物,引起DNA氧化而失活。低温等离子体对液体物料杀菌主要方式有两种,一是以外生气体等离子体接触液体物料表面杀菌,一是通过在液体物料内部放电产生低温等离子体杀菌。Laroussi12等以氦气为介质用两平板间射频放电产生的

13、低温等离子体照射假单胞荧光菌污染的酵母提取液处理15min后,初始菌体含量为4106个/mL的溶液可到达无菌状态，刘万红等人比较了直接等离子体杀菌和间接杀菌的效果,发现无明显差别，林和健13研究表明非热等离子能杀灭流体食品如饮用水、苹果汁、橘子汁中像沙门氏菌那样的病原体，杀菌效力可以达到5个对数，而对VC无任何破坏。虽然低温等离子体杀菌的突出优点是：灭菌时间短，操作温度低，能广泛应用于多种材料和物品灭菌；切断电源后其产生的各种活性离子能在数毫秒内消失，无需通风，不会对操作人员构成伤害，安全可靠，但低温等离子体作为一种非平衡等离子体具有独特的优点,在气相介质中的应用较为广泛，直接处理液体物料是一

14、种新工艺，随着低温等离子体技术的不断发展，其在流体物料杀菌方面有着广阔的应用前景。5脉冲强光杀菌（PSL）脉冲强光杀菌是上世纪90年代美国圣地亚哥脉冲技术研究所发明的一杀菌新技术，称之为“纯亮杀菌。脉冲强光装置是以极强的直流电通过充有惰性气体的灯管，发出比地面上太阳光强近2万倍的光能，在仅10一7s的滞留时间内照射于物料表面，达到有效杀死细菌的效果，是一种新型冷杀菌技术，其原理是利用脉冲强光闪照时作用于微生物蛋白质和核酸活性结构上， 使其变性， 细胞失去生物活性， 抑制其生长繁殖15。脉冲强光杀菌设备采用氛气灯管，发出能量高达2J/cm3了，比紫外线灯管高200倍以上， Joseph Dunn

15、16等人研究表明强光对多数微生物有致死作用。周万龙17等研究表明枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、酵母菌都有较强的致死效果，对溶液中淀粉酶、蛋白酶的活性也有明显的钝化作用。周万龙17等还用自制的脉冲强光杀菌装置研究了脉冲强光杀菌对食品主要成分的影响及保鲜应用。结果表明：脉冲强光杀菌不但对微生物及酶有较强的致死和钝化作用，且对花生油、酪氨酸、葡萄糖、淀粉及 Vc 等食品成分未造成显著破坏.有效杀死细菌的效果。目前美国的Xenon Corporation公司已经开发出了该设备并获得美国市场认可，在我国，福建农林大学食品科学技术研究所参考美国相关资料研制脉冲强光杀菌设备，但还处于实验阶段18。 6膜分离除菌技

16、术(Film separation)膜分离是一种分子级分离,具有冷杀菌潜势。目前，膜分离技术己应用于流体食品的澄清及浓缩，酒业公司已广泛使用0.45um的滤芯对成品酒进行终端过滤替代原有的热杀菌技术，节省了能耗，避免了高温给产品带来的煮熟味。鲜生啤酒(通过膜过滤技术，在常温条件下进行除菌而生产出的啤酒)一出现，便以其优异的品质和口感迅速占领市场。除此之外，膜分离技术在海水和苦咸水的淡化、矿泉水杀菌以及食品厂废水处理、空气中细菌的去除等方面都己得到广泛利用19。冷杀菌新技术既能达到食品安全质量要求，又能保持食品的自然风味和感官特性，符合人们对食品“自然、营养、安全、方便”的追求。近十几年来，非热

17、杀菌新技术发展迅速，在世界范围内掀起了研究和开发的热潮，取得了一些技术参数和成果，但一些杀菌技术的基础理论研究和理论体系尚不完善，要推向市场，实现工业化生产还面临不少问题，还需广大研究人员的不懈努力与奋斗。参考文献：1姚开，李庆，贾冬英，等.食品非热力杀菌新技术J,食品与发酵工业，2001，27（8）：52552孙美琴,彭超英,郝惠英.冷杀菌技术及其在果汁生产中的应用J. 饮料工业，2003,(3):12153吴海霞， 韩学孟.食品冷杀菌技术研究进展J.畜牧兽医科技信息,(12):67-704焦宇知.果汁饮料生产中的冷杀菌技术J .中国食品工业,2005，(5)：36-375陈祥奎.超高压杀菌

18、新技术J.食品与发酵工业,1995,(4):69-726林向阳,阮榕生,白 松 ,等.非热杀菌技术在食品中的应用J.农产品加工学刊,2005,(2):11-137王宏,李艳.食品非热杀菌技术J.粮食与油脂,2005,(5)12-148李迎秋，陈正行.高压脉冲电场对食品微生物、酶及成分的影响食品工业科技J，2005,26(11)：169-1719Lebovks N I. Simulation and Experimental Investigation of Food Material Breakage Using Pulsed Electric Field Treatment J.Journa

19、l of Food Engineering.2000.44(4):213-23110Gulsun Akdemir Evrendilek et al. Inactivation of Escherichia Coli o157:H7and Escherichia Coli 8739 in Apple Juice by Pulsed Electric FieldsJ.Journal of Food Protection, 1999(7):793-796.11林和健,林云琴.低温等离子体技术在环境工程中的研究进展J.环境技术,2005，(1)：21-2312李莹,李柯.低温等离子体杀菌消毒技术的应用

20、进展J .化工进展,2004,23(7):718-72213林向阳，阮榕生，朱榕璧等，流体食品的非热冷杀菌新技术的研究J.食品科学,2006, 27(1):15762 14严宗诚,王红林,陈砺. 低温等离子体直接处理液体物料技术的研究进展J.化学工业与工程,2004,21(6):452-45615周万龙，高大维，夏小舒.脉冲强光杀菌技术的研究进展J.食品科学，1998，(19):16一19.16Joseph Dunn，Thomas ott et al.Pulsed一light Treatmeat of Food and packagingJ.Food Technology，1995，49(9):95-9817周万龙，任赛玉，高大维.脉冲强光杀菌对食品成分的影响及保鲜研究J.深圳大学学报(理工版)，1997，14(4):81一84.18陆蒸.食品冷杀菌技术 脉冲强光杀菌浙江农村机电J.2005，(2)：17-1819郭瑞丽，李玲 .膜分离技术及其应用简介J.新疆大学学报(自然科学版) ,2003,(4):410-413作者 王应强（1979-），男，甘肃天水人，食品科学专业在读硕士。