第三章 食品非热杀菌

4.应用
目前使用紫外线装臵大多数是管壁能够通过紫外线的低压汞灯，这种技术 多见于对水的处理或者食品加工设施、加工区域、包装材料表面消毒等。
三、超高压杀菌




1.概念 食品的超高压处理技术是指将密封于弹性容器内的食品臵于水或其 它液体作为传压介质的压力系统中，经100MPa以上的压力处理，以 达到杀菌，灭酶和改善食品的功能特性等作用。 2.原理 超高压处理通常在室温或较低的温度下进行，在一定高压下食品蛋 白质变性、淀粉糊化、酶失活，生命停止活动，细菌等微生物被杀 死。而在超高压作用下，蛋白质等生物大高分子物质及色素、维生 素、香气成分等低分子化合物的共价键却不发生变化，从而使超高 压处理过的食品仍然保持其原有的营养价值、色泽和天然风味。 3.特点 与传统的热处理相比，其具有无可比拟的优点：首先，它能在常温 或较低温度下达到杀菌，灭酶的作用，与传统的热处理相比，减少 了由于高热处理引起的食品营养成分和色、香、味的损失或劣化； 其次，由于传压速度快，均匀，不存在压力梯度，超高压处理不受 食品的大小和形状的影响，使得超高压处理过程较为简单；此外， 这一技术耗能也较少，处理过程中只需要在升压阶段以液压式高压 泵加压，而恒压和降压阶段则不需要输入能量。 4.应用 天然果汁、果酱、饮料、豆奶、酸奶、畜禽肉糜制品、水产品等。
一、辐照杀菌


2、食品辐照的化学效应（续）
②酶：主要组成部分是蛋白质，所以辐射对酶所引起的作用与蛋 白质类似，酶中所含的巯基(-SH)由于容易氧化会增大酶对辐射的 敏感性，但在复杂的食品体系中，由于其他物质的伴生存在而使 酶得以保护，欲使酶钝化需要相当大的辐射剂量。凡求稳定贮藏 而要把酶破坏的食品，只靠辐射处理是不适宜的。 ③碳水化合物：在辐射过程中发生的变化主要是降解作用和辐解 产物的形成。低分子糖类进行辐照时，不管是固体状态还是水溶 液，随着辐照剂量的增加，都会出现旋光度降低、褐变、还原性 和吸收光谱变化等现象。 ④脂肪和脂肪酸：被射线照射时，饱和脂肪比较稳定，而不饱和 脂肪容易氧化，出现脱羧、氢化、脱氨等作用。有氧存在时，由 于会发生自动氧化作用，饱和脂肪也会被氧化。辐射促进自动氧 化过程可能是由于促进自由基的形成和氢过氧化物的分解，并使 抗氧化剂遭到破坏。 ⑤维生素：最敏感：维生素B1和C。食品中维生素在辐射中的稳定 性和食品的性质及成分有密切的关系，其损失率随着辐射剂量的 增大而增大。 ⑥食品包装材料：辐照巴氏灭菌条件下,所有用于包装食品的薄膜 的性质基本上未受到影响，对食品安全也未构成危害。
一、辐照杀菌


（二）国内外食品辐照的发展史
1、国外 1896年——明克（Minck）经实验证实X-射线对原生虫有致死作用。 1930年——乌斯特（Wüst）证实“所有食品包装在密封金属罐中，再用强力伦琴射线照射可杀灭所有 细菌”，并获得法国专利。 第二次世界大战结束后——随着放射性同位素的大量应用和电子加速器等机械辐射源的问世，促进了 射线处理食品的发展。 1953年——艾森豪威尔（Eisehower）促使美国军方深入研究食品辐照。 1960年——在美国军队开始试用辐照食品。 1963年——在美国军方Natick实验室举行首次辐照食品国际会议。 1970年——FAO/IAEA/WHO的专家在日内瓦会议上确立食品辐照领域的国际计划（IFIP）。 1978年——世界用于辐照消毒灭菌的60Co工厂有80家（其中60家用于医疗消毒）。 1980年——FAO/IAEA/WHO的会议认为，受辐照食品平均吸收剂量10千戈瑞（kGy）及以下，没有毒性 危害，无必要再进行毒性试验。 1988年——世界用于辐照消毒灭菌的60Co工厂发展到182家，全世界辐照食品产量约50万吨。 1997年以后——WHO进一步废除10 kGy的上限量，国际食品法规委员会（CAC）相继提出辐照食品的通 用标准及法规， 2、国内 1958年——开始食品辐照研究工作。 70年代中期——国内多个地区相继进行辐照保藏食品的研究，辐照品种有肉类、水产品、水果、干果、 蔬菜、粮食、蛋类等。 80年代——食品辐照已进入一定规模的生产阶段 90年代初——我国建成辐照装臵近150多台，其中设计装机能量1.11×1016贝可以上的装臵超过50座。 1984年～1997年——国家卫生部颁布的食品辐照卫生标准基本覆盖了绝大部份食品。 我国食品辐照不仅用于保藏、防疫、医疗等目的，而且已用于提高产品质量等加工目的。
食品辐照的应用辐照的目的与效果采用剂量kgy控制生长发育抑制发芽生根005015马铃薯大葱蒜延缓成熟0208香蕉木瓜番茄促进成熟桃子柿子防止开伞0205蘑菇松蘑特定成分的积累辣椒的类胡萝卜素杀虫杀灭贮藏谷物中害虫0103大米麦杂粮杀灭果蝇025桔橙芒果干制食品的杀螨0507香辛料脱水蔬菜杀灭寄生虫05猪肉旋毛虫杀菌耐藏辐照杀菌畜肉及蛋中的沙门氏菌辐照阿氏杀菌3050肉制品发酵原料饲料病人食品改良食品品质高分子物质变性100淀粉蛋白质改进食品组织10干制食品的复水性食品品质改善50酒类的熟化陈化提高加工适应性50面粉制面包的加工性提高酶的分解性100发酵原料faoiaea和who联合专家委员会于1980年10月27日至11月3日在日内瓦召开了关于辐照食品卫生会议



二、紫外线杀菌

1.概念 2.原理
用紫外线照射物质，使物体表面的微生物起死亡。
适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）或 RNA（核糖核酸）的分子结构，造成生长性细胞死亡和（或）再生性细胞死 亡，达到杀菌消毒的效果。

3.特点

①紫外线可以杀灭各种微生物，包括细菌繁殖体、芽胞、分支杆菌、病毒、 真菌、立克次体和支原体等，凡被上述微生物污染的表面，水和空气均可 采用紫外线消毒。②紫外线辐照能量低，穿透力弱，仅能杀灭直接照射到 的微生物，因此消毒时必须使消毒部位充分暴露于紫外线下。③用紫外线 杀灭被有机物保护的微生物时，应加大照射剂量。空气和水中的悬浮粒子 也可影响消毒效果。

一、辐照杀菌


（四）食品的辐照效应与辐照保藏原理
食品经射线照射主要有物理学效应、化学效应和生物学效应。




辐照保藏食品，通常是用X射线、γ射线、电子射线照射食品，这些 高能带电或不带电的射线照射食品会引起食品及食品中的微生物、昆 虫等发生一系列物理、化学反应，使有生命物质的新陈代谢、生长发 育受到抑制或破坏，达到杀菌、灭虫，改进食品质量，延长保藏期的 目的。 1、食品辐照的物理作用 α射线和γ射线与物质的作用、电子射线的作用。 2、食品辐照的化学效应 辐射的化学效应是指被辐射物质中的分子所发生的化学变化。 辐射化学效应的强弱用G值表示，所谓G值就是介质中每吸收100eV能 量时发生变化的分子数。 G值大的，辐射引起的化学效应较强烈； 例如：麦芽糖溶液经过辐射发生降解的G值为4.0，则表示麦芽糖溶液 每吸收100eV的辐射能，就有4个麦芽糖分子发生降解。 ①氨基酸和蛋白质：结构破坏；辐射交联；辐射降解。蛋白质辐照时 交联与降解同时发生，而往往是交联大于降解，所以降解常被掩盖而 不易觉察。
第二节 国内应用的非热杀菌技术

一、辐照杀菌（重点） 二、紫外线杀菌 三、超高压杀菌
一、辐照杀菌


（一）食品辐照的意义及其特点
1、基本概念

食品辐照是指利用射线照射食品（包括原材料），延迟新鲜食物 某些生理过程（发芽和成熟）的发展，或对食品进行杀虫、消毒、 杀菌、防霉等处理，达到延长保藏时间，稳定、提高食品质量目 的的操作过程。
2、技术特点



在常温或低温下进行，食品温升很小，有利于维持食品的质量； 穿透力强，可以在包装下及不解冻情况下辐照食品，杀灭深藏在 食品内部的害虫、寄生虫和微生物； 不会留下残留物； 和食品冷冻保藏等方法相比，辐照保藏方法能节约能源； 需要较大投资, 专门设备来产生辐射线,完善的安全防护措施； 要控制好合适的辐照剂量，才能获得最佳的经济效应和社会效益。 辐照食品标签上要加以标注。
第三章 食品非热杀菌
本章主要内容

第一节 食品非热杀菌技术的种类 第二节 国内应用的非热杀菌技术 第三节 其他非热杀菌技术
第一节 食品非热杀菌技术的种类



非热杀菌技术主要包括物理杀菌和化学杀菌。 物理杀菌：采用物理手段进行杀菌，如：辐照杀菌、 紫外线杀菌、超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、感应 电子杀菌、磁力杀菌、脉冲强光杀菌、微波杀菌、超 声波灭菌 化学杀菌：通过化学试剂来达到杀菌的作用。如：消 毒剂（臭氧、二氧化氯）、防腐剂（主要为抑菌效果） 本章主要对物理杀菌保藏进行探讨，化学方法保藏其他章 节再深入探讨。
杀灭贮藏谷物中害虫
杀虫 杀灭果蝇 干制食品的杀螨 杀灭寄生虫
0.1～0.3
～0.25 0.5～0.7 0.5
大米、麦、杂粮
桔、橙、芒果 香辛料、脱水蔬菜 猪肉（旋毛虫）
耐藏辐照杀菌
杀菌 辐照巴氏杀菌 辐照阿氏杀菌
1～ 3
5～ 8 30～50
禽肉、畜肉及制品、鱼贝类、 果蔬
畜肉及蛋中的沙门氏菌 肉制品、发酵原料、饲料、病 人食品



一、辐照杀菌




（五）食品辐照的应用 根据食品辐照应用的目的和所需剂量进行分类： 1、耐藏辐照（Radurization） 这种辐照处理主要目的是降低食品中腐败微生物 及其它生物数量，延长新鲜食品的后熟期及保藏 期（如抑制发芽等）。一般剂量在5kGy以下。 2、辐照巴氏杀菌（Radicidaton） 这种辐照处理使食品中检测不出特定的无芽孢的 致病菌（如沙门氏菌）。所使用的辐照剂量范围 为5～10kGy。 3、辐照阿氏杀菌（Radappertization） 所使用的辐照剂量可以将食品中的微生物减少到 零或有限个数。经过这种辐照处理后，食品在无 再污染条件下可在正常条件下达到一定的贮存期， 剂量范围10～50kGy。
一、辐照杀菌


（三）辐射源的种类、辐射计量及相关装置
1、放射性同位素与辐射 有些同位素，其质子数和中子数差异较大，其原子核是不稳定的，它们按 照一定的规律（指数规律）衰变。不稳定同位素衰变过程中伴有各种辐射 线产生，这些不稳定同位素称为放射性同位素。放射性同位素能放射出α、 β和γ射线，其过程称为辐射，α、β、γ等射线辐射的结果能使被辐射 体产生电离作用故又称电离辐射。 放射性下降至初始值一半所需的时间称为半衰期，用作食品辐射加工的辐 射源60Co的半衰期为5.27年，137Cs为30年。 2、辐射计量 放射性强度：度量放射性强弱的物理量，常用的单位有居里(Ci)、贝克 (Bq)和克镭当量。 照射量：用来度量X射线或Y射线在空气中电离能力的物理量，其单位为伦 琴(R)。 吸收剂量：被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收量，其单位为拉德 (rad)或戈瑞(Gy)。 3、辐射装臵 食品的辐照装臵包括辐射源、防护设备、输送系统和自动控制系统与安全 系统。 食品常用的辐射源 ：钴-60（60Co）辐射源、铯-137（137Cs ）辐射源。
辐 照 化 学 效 应
高分子物质变性
改进食品组织 改良食 品品质 食品品质改善 提高加工适应性 提高酶的分解性
～100
～10 ～50 ～50 ～100
淀粉、蛋白质
干制食品的复水性 酒类的熟化（陈化） 面粉制面包的加工性 发酵原料、
一、辐照杀菌


（六）辐照食品安全卫生法规
FAO、IAEA和WHO联合专家委员会于1980年10月27日至11月3 日在日内瓦召开了关于辐照食品卫生会议。依据以前各届专 家委员会的建议和这些机构组织的其他技术或法律专家会议 所作出的结论，允许食品辐照的最大能量水平是：电子射线 为10MeV；γ射线和X射线为5MeV。 FAO、IAEA和WHO联合专家委员会得出结论，任何商品食物 辐照总平均剂量达10kGy水平时，不具有毒理学上的危害性， 这样处理的食品毋需进行毒理学检查。用10kGy剂量辐照过 的食品，不会引起特殊的营养或微生物问题。 我国先后发布了有关法规和标准，如“辐射加工用60Co装臵 的辐射防护规定”（GB 10252），“辐照食品标准”（GB 14891）等。 1996年卫生部发布了“辐照食品卫生管理办法”，规定从事 食品辐照加工的单位和个人，必须取得食品卫生许可证和辐 射安全许可证后方可开展工作。辐照食品在包装上必须有统 一制定的辐照食品标识。




一、辐照杀菌


3、食品辐射的生物学效应
①辐射对微生物的作用 指微生物接受辐射后本身发生的反应，细胞内蛋白质、 DNA受损、细胞内膜受损可使微生物死亡。 ②辐射对昆虫的作用 辐射对昆虫的效应与其组成细胞的效应密切相关的，成虫 细胞对射线的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死，但是 成虫的性腺细胞对辐射是敏感的。辐射效应：致死、寿命 缩短、推迟换羽、不育、减少卵的孵化、延迟发育、减少 进食量和抑制呼吸。 ③辐射对植物的作用 辐射主要应用在植物性食品（主要是水果和蔬菜）抑制块 茎、鳞茎类发芽，推迟蘑菇破膜开伞，调节后熟和衰老上。
食品辐照的应用
辐照的目的与效果
抑制发芽、生根 延缓成熟 控制生 长发育 辐 照 生 物 学 效 应 促进成熟 防止开伞 特定成分的积累
采用剂量（kGy）
0.05～0.15 0.2～0.8 ～1 0.2～0.5 ～5
被 辐 照 食 品
马铃薯、大葱、蒜 香蕉、木瓜、番茄 桃子、柿子 蘑菇、松蘑 辣椒的类胡萝卜素