冷杀菌技术

冷杀菌技术

杀菌是保证食品安全，延长食品保质期的基本手段。冷杀菌技术也称为非热杀菌技术。它与通常的加热杀菌技术相比，在杀菌过程中食品温度不升高或温升很小，可以避免高温对食品的营养、风味、质地、色泽的不良影响，特别是对于热敏性较强的果品、蔬菜制品的杀菌有非常重要的意义。冷杀菌技术主要包括超高压杀菌、辐照杀菌、高强度脉冲电场杀菌、微波杀菌、脉冲强光杀菌、超声波杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌等，在食品加工中有广阔的应用前景。这里介绍用于果蔬加工的几种冷杀菌技术。

一、超高压杀菌

超高压技术（ultra-high pressure processing，UHP）是目前受到广泛关注的一项食品加工高新技术，主要应用于食品的杀菌。常用的压力范围是100~1000MPa。其杀菌原理是强大的压力导致微生物的形态结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁、膜发生多方面的变化，从而影响微生物原有的生理活动机能，甚至使原有功能破坏或发生不可逆的变化。一般来说，细菌、霉菌、酵母菌在300 MPa下可致死，细菌的芽孢在600MPa以上的压力下可致死，酶在400 MPa以上的压力下可被钝化。在杀菌的同时，能够较好地保持食品固有的色香味、质构特点和营养品质。高压对食品中营养成分和品质的影响主要表现在以下几方面：

1、对蛋白质的影响：蛋白质在高压下会凝固变性，这种现象称为蛋白质的压力凝固。压力凝固的蛋白质消化性与热力凝固的相同。

2、对淀粉、糖的影响：常温下加压到400~600MPa，可使淀粉糊化，吸水量增加，形成不透明的粘稠糊状物。高压对糖类几乎没有影响。

3、对油脂的影响：常温下加压到100~200MPa，油脂就会凝

固，解压后能恢复原状。

4、由于超高压杀菌在较低温度下进行，因此食品中维生素、色素、香气、风味损失很小。酶作为一种蛋白质，在高压下变性失活，有利于保持食品的营养品质和感官品质。

日本、美国、欧洲在高压食品的研发方面处于领先地位。1990年4月日本的Meidi-Ya公司生产了第一个高压食品——果酱。目前这些国家已有研究和生产超高压的果汁、果冻、果味酸奶、贝类、蛋制品等的报道。超高压处理的果汁，其色泽、风味、营养与未经加压处理的新鲜果汁几乎无差别。日本小川浩史等人分别对柑橘类果汁（pH2.5~3.7)进行

100~600 MPa、5~10min的高压灭菌研究，结果表明，细菌、酵母菌、霉菌数随压力的提高而减少。酵母菌、霉菌、无芽孢细菌可以被完全杀死，但棒杆菌属等枯草杆菌能形成耐热性强的芽孢而有残留。但如果加压至600MPa，再结合适当的低温加热（47~57℃），则可达到完全灭菌的要求。经过超高压处理的果汁达到商业无菌状态，同时果汁风味、组成成分没有发生变化，在室温下可保持数月。所以超高压杀菌是

果汁长期保存的有效方法之一。超高压杀菌生产果汁的工艺流程是：果实预处理榨汁配料、混合

灌装密封超高压杀菌成品

由于蔬菜腌制品向低盐化方向发展，以及人们对化学防腐剂的反感，使超高压杀菌技术在蔬菜腌制品的生产加工上显示其优越性。对蔬菜腌制品进行300~400MPa处理，可使酵母菌和霉菌致死，提高了制品的保藏性，同时保持了原料原有的生鲜特色。

正如食品的加热杀菌效果与许多因素有关，超高压杀菌效果也受许多因素影响，包括压力大小、加压时间、施压方式、处理温度、微生物种类、食品本身的组成和添加物、pH值、水分活度等。

在一定范围内，压力越高，杀菌效果越好。在相同压力下，处理时间延长，杀菌效果也有一定的提高。Mitsumasa Yasumoto等人研究了100~600MPa的压力对番茄汁中的凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans）和酵母菌（Saccharomyces bailii ) 的杀菌效果，找出了保压时间和施压大小的关系。其结果是，对于凝结芽孢杆菌，Z=512-152logX（5≤X≥100）；对于酵母菌， Z=354-104logX。其中X为保压时间，单位为min，Z为压力，单位为MPa。

超高压灭菌方式有连续式、半连续式、间歇式。G.D.Aleman 研究报道，同持续静压(static pressure)处理相比，阶段性压力(sinusoidal and step pressure pulses)变化处理可使得菠萝汁中的酵母菌大幅度减少。I.Hauakawa等人研究了嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus ) 的失活情况，得出重复的

压力处理比较有效，600MPa的压力、70℃条件下处理5min 如此重复6次，可使含嗜热脂肪芽孢杆菌量为106/g的样品全部灭菌。 J.Yuste研究发现间歇式加压处理效果好于连续处理。研究者认为其原因是，第一次加压会引起芽孢发芽，第二次加压则使这些发芽而成的营养细胞杀死。因此对于易受芽孢菌污染的食物宜采用超高压多次重复短时处理。

温度对超高压灭菌的效果影响很大。低温或高温下对食品进行高压处理比在常温下处理杀菌效果更好。大多数微生物在低温下耐压能力降低，主要是因为压力使低温下细胞因冰晶析出而破裂的程度加剧。蛋白质在低温下高压敏感性提高，致使此条件下蛋白质更易变性，而且人们发现低温下菌体细胞膜的结构也更易损伤。低温对高压杀菌的促进效果特别引人瞩目，因为低温下高压处理对保持食品品质，尤其是减少热敏性成分的破坏较为有利。适当提高温度对高压杀菌有促进作用。 P.Rovere进行了高压与热处理灭菌效果的模型和计算，主要找出了高压对模拟体系中生芽孢梭菌杆菌的热钝化动力学，指出高压下进行热处理其效果会由于压力作用而放大，如果控制好温度，则可以减少加工时间和加工压力。针对芽孢菌的高耐压性，就现阶段研究来看，结合温度处理则是一种十分有效的杀菌手段。

高压处理装置由高压容器、加压装置及其辅助装置构成。高压处理装置按照加压方式分为直接加压式和间接加压式两类，见图（）。按照高压容器的放置位置分为立式和卧式。立式的占地面积小，但物料的装卸需专门装置。卧式的高压处理装置，物料进出方便，但占地面积大。