食品非热杀菌技术

文献综述
食品非热杀菌技术
摘要：食品非热杀菌技术系指不使用热能杀死食品中微生物，最大限度保持食品原有营养、质构、色泽和风味的一类新型杀菌技术；该文重点介绍超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、等离子体杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌等非热杀菌技术原理、特点及其在食品工业中应用。

关键词：食品;非热杀菌;杀菌技术
1.引言
随着人们生活水平的提高和消费者对食品新鲜度的要求，在过去的二十年里，科学家们不断地开发新的食品杀菌技术在食品加工中，腐败变质的主要原因是由于微生物的侵染及微生物的繁殖代谢活动所引起的，所以杀菌是食品加工中的关键技术。

在食品加工中采用的杀菌方法主要是加热杀菌和非热杀菌两大类、加热杀菌是目前食品加工中的主要杀菌方法，可杀死微生物、钝化酶类，改善食品的品质和延长储藏期、但是它在灭菌的同时也会破坏产品中的营养成分、质构、色泽和风味，特别是热敏性成分有很大的损失。

非热杀菌就是不用热能杀死微生物，因此又称为冷杀菌，非热杀菌技术不仅能保证食品在微生物方面的安全，而且能保持食品的固有营养成分、质构、色泽、风味和新鲜程度，符合消费者对食品的营养和安全的要求。

2.正文
2.1高压脉冲电场杀菌
高压脉冲电场杀菌是通过在两个电极之间产生瞬间短时的高压，以脉冲电场作用于食品，可能造成细胞膜的介电阻断和破裂，起到对食品微生物抑制的作用。

在杀灭食品、饮料、水中微生物、害虫的防治、污染物的分解等方面都可应用。

经过此项技术处理的液态食品，微生物可被迅速地钝化和杀死，包括病原菌和腐败菌株等，杀菌效果明显，成本低，而且在常温下进行，与传统的化学方法和辐射方法比较是非常有优势的。

此外，该技术不会向液态食品里导入有毒的物质，不会像氯气消毒那样导致致癌或诱导致癌，且对环境也是无害的。

2.2脉冲强光杀菌
脉冲强光杀菌是一项新型的非热杀菌技术，通过瞬时高频率的脉冲强光来杀死食品表面、设备、外包装的微生物。

脉冲杀菌作为一种非热杀菌技术只处理食品表面，所以不会像热杀菌和化学处理那样破坏食品的色、香、味和营养成分，没有有毒物质产生，食用安全，并且设备投资少。

强光的光谱由紫外线至红外线区域进行杀菌，光谱范围很广"高强度的白光类似阳光，但仅以几分之一秒钟的速度发射出来，比阳光更强，能迅速彻底杀死细菌，延长食品的货架期。

所以在杀菌和对食品进行保鲜的同时能很好地保持食品的营养成分和口味不发生变化，且无有害物质残留。

脉冲强光杀菌技术在处理食品时还具有杀菌时间短、经济可行等特点。

2.3超高压杀菌
超高压杀菌技术是将食品物料密封于弹性材料或置于无菌压力系统中（常以水或其他流体介质作为传递压力的媒介物），在100MPa～1000MPa压力下作用一段时间后，使之达到灭菌要求。

其原理是利用了压力对微生物的致死作用。

极高的静压会改变细胞的形态，高压对细胞膜、细胞壁都有影响，在压力作用下细胞膜双层结构的容积随着每一磷脂分子横切面积的缩小而收缩。

上述过程是一个纯物理过程，当食品物料在液体介质中体积被压缩之后，形成高分子物质立体结构的氢键、离子键和疏水键等非共价键发生变化，结果导致蛋白质、淀粉等变性，酶失去活性，细菌等微生物被杀死。

如：细菌、霉菌、酵母在3000MPa压力下可被杀死；钝化酶需要400MPa以上的压力600MPa以上的压力可使带芽孢的细菌死亡。

而高压对形成蛋白质等高分子物质以及维生素、色素和风味物质等低分子物质的共价键无明显影响，从而使食品较好地保持了原有的营养价值色泽和天然风味从物理、功能性和营养的角度来看，该项技术是有很大潜力的。

2.4辐射杀菌
辐射杀菌作为一种保藏技术在40年前就已经开始研究了，经实践证明该技术有温度变化小，保持食品原有的色香味，无有害物质残留，杀菌范围广，菌体破坏力强，效果好等优点。

它是利用电磁波或电子作用于食品，起到杀菌的作用。

它的主要作用机理是破坏菌体细胞的染色体。

当菌体受到辐射后，吸收射线中的能量，细胞中的成分会发生化学反应，细胞中的水因为辐射生成羟基自由基，与 DNA链上的糖磷酸盐发生反应，取代氢原子，引起磷酸盐骨架的化学键断裂，随后单链断裂，紧密的双螺旋结构断裂，从而导致菌体的死亡。

美国已经将辐照杀菌应用于航天计划，商业生产和给免疫能力低的病人食用辐照食品。

但是许多人仍然怀疑它的安全性，认为对人体的健康有害，会造成营养物质的损失。

2.5 超声波杀菌
频率超过人的听觉阈值（大于 16kHz）的声波叫做超声波。

超声波作为一项电子技术，清除食品中的微生物污染有很大的发展潜力。

应用超声波杀菌频率主要是在 ,20KHz～100kHz，而且声波的传动需要液态介质的存在。

一些学者已经验证了超声波可以对细菌、芽胞、霉菌起到抗菌和杀菌作用，通过适当提高温度，促使细菌结构破坏和细胞壁破裂，可以明显提高杀菌率，杀死那些非热敏性的顽固菌。

同时，一些重要的物理参数，例如：频率、强度、超声波容器的尺寸、形状、深度、体积、液体本身的温度和处理时间都有可能对杀菌产生一定的影响。

超声波杀菌适于果蔬汁饮料、酒类、牛奶、酱油等液体食品，很多研究结果显示，单独使用超声波杀灭食品中的微生物效果是有限的，但是与其他杀菌方法相结合则具有很大的潜力，其应用前景非常广阔。

2.6紫外线杀菌
紫外线是一种波长范围在136nm～390nm的不可见光线，在波长为 240nm～280nm 时具有杀菌作用，尤其是在波长为253.7nm时杀菌作用最强。

紫外线致死机理是由于紫外线损害或改变了微生物DNA结构，破坏了DNA的合成功能，导致新陈代谢障碍，无法繁殖，最终使得菌体死亡。

紫外线对任何微生物都有明显的杀菌作用，紫外线的穿透能力弱，对饮用水、液态食品、外包装有很好的杀菌效果。

但对一定厚度的食品找到理想的方式提高灭菌力，还需要继续探讨。

这项技术可能会破坏食品中的营养物质，如维生素分解，蛋白质变性、脂肪氧化，所以在实际使用中受到了一定的限制。

2.7 臭氧杀菌
臭氧是有效的天然抗菌剂，在食品工业中有巨大的应用潜力。

它有很强的能力，穿透能力强，能自发分解生成无毒的氧气，确保杀菌后的食品的安全性。

臭氧的灭菌机理主要是破坏了细胞膜中的蛋白酶和脂类双链反应，进一步破坏菌体内部的蛋白质和基因等酶类，达到杀菌的目的。

臭氧技术已经在许多发达国家得到了应用，联合国已认定，臭氧杀菌技术是一种安全的杀菌技术。

许多研究人员证实了臭氧在气态或水化阶段，可以有效的杀死微生物。

使用低浓度的臭氧和短时间的接触，就完全可以钝化细菌、霉菌、酵母菌、寄生虫和病毒。

臭氧的杀菌能力受微生物存在条件环境的PH值、温度、湿度和其他成分（如：酸、糖和表面活性物质）的影响。

在食品工业中臭氧主要应用于对食品表面的消毒杀菌和水处理，以臭氧水的形式对肉类、家禽、蛋类、果蔬和干燥的食品进行杀菌。

臭氧可以有效地破坏和清除农产品中的霉菌毒素和农药残留，解决了农药给人们带来的安全隐患。

3.结论
高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、辐射杀菌、超高压杀菌、超声波杀菌等技术是杀灭食品中微生物的有效方法。

但是在杀灭一些抗性高的芽孢时，单一使用一种方法很难得到较好的效果，在生产高质量的食品时，应用栅栏技术联合这些新技术来灭菌，能使食品更好地保持原有的色、香、味和营养成分。

全面开发新技术的发展潜力，最主要的是探明它们的灭菌机理，尤其是超高压杀菌和高压脉冲电场杀菌，深入研究环境因素、自身抗性和潜在的伤害对食品品质的影响，以及对食品安全方面的影响。

研究清楚不同杀菌技术选择性杀灭不同目标菌株的方法。

还需要建立以生理学为基础的加工处理的数学模型，理论上说，可以全面的考虑到致死量或者致死因素，微生物种群之间的差异性，适应性和可能造成的损伤。

我们可以相信，非热杀菌技术可以取代现有的杀菌技术，使人们享受到品质更高、更新鲜、更安全的食品。

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