高新杀菌技术在食品工业中的应用.doc

高新杀菌技术在食品工业中的应用赵志军，隋继学(郑州牧业工程高等专科学校 450008)刘保旺(郑州市食品公司牛羊肉加工厂 450053）摘要 介绍了当今世界食品工业领域内 的微波杀菌技术、高压杀菌技术、高压脉 冲电场杀菌技术、脉冲强光杀菌技术、辐射杀菌技术、远红外照射杀菌技术、脉冲磁场杀菌 技术、超声波杀菌技术以及抗生酶杀菌技术等高新杀菌技术的发展及应用，旨在为我国现代 化食品工业的发展提供一点借鉴。关键词 杀菌技术 食品工业 发展应用前言食品加工目的之一是保护与保存食品、杀死微生物、钝化酶类等。食品腐败变质的主要原因 是某些微生物存在致使食品品质改变。食品工业中每年因微生物作用而造成的损失是巨大的 ，因此杀菌是食品加工贮藏的必经工序。传统的热力杀菌低温加热不能将食品中的微生物全 部杀灭（特别是耐热的芽孢杆菌），而高温加热又会不同程度地破坏食品中的营养成分和食 品的天然特性。同时，食品加热杀菌也消耗了大量的能量。为了更大限度保持食品的天然色 、香、味和一些生理活性成分，满足现代人的生活要求，国际上一些新型的杀菌技术便应运 而生。1 微波杀菌技术微波是指频率从300MHz300GMHz的电磁波。当它在介质内部起作用时，水、蛋白质、脂肪 、碳水化合物等极性分子受到交变电场的作用而剧烈振荡，引起强烈的摩擦而产生热，这就 是微波的介电感应加热效应。这种热效应可使得微生物内的蛋白质、核酸等分子结构改性或 失活。同时，微波还有很强介电感应生物效应。高频电场使生物的膜断面的电位分布改变， 影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能；高频电场还引起核酸(RNA) 和脱氧核糖核酸(DNA)中的氢键松驰、断裂和重组，从而诱发遗传基因突变或染色体畸变， 甚至断裂。这些都对微生物产生破坏作用从而起到杀菌作用。利用微波杀菌，处理时间短， 容易实现连续生产，不影响食物原有的风味和营养成分，并由于其穿透性好的特点，可进行 包装后杀菌。利用2450MHz的微波处理酱油，可以抑制霉菌的生长及杀灭肠道致病菌；用于啤酒的连续 灭菌，取得良好的效果，且使啤酒风味保持良好；用于处理蛋糕、月饼、切片面包和春卷皮 ，结果表明，这些食品的保鲜期由原来的34d，会延长到30d。而且，在相同条件下微波 杀菌的致死温度比常规加热灭菌时的要低。国外在60、70年代就开始考虑将微波技术应用到 鲜奶、啤酒、饼干、面包、猪肉、牛肉的加工等实际食品生产中。该杀菌技术用于已经包装 的面包片、果酱、香肠和锅饼等食品，保存期可达6个月以上。2 高压杀菌技术所谓高压杀菌是指将食品放人液体介质中，加100MPa1000MPa的压力作用一段时间后， 如 同加热一样，杀灭食品中的微生物的过程。高压杀菌对微生物的致死作用主要是通过破坏其 细胞膜和细胞壁，使蛋白质凝固（蛋白质高级结构改变），抑制酶的活性和遗传物质的复制 等实现的。高压的杀菌效果，一般而言，压力越高，效果越好。在相同压力下延长受压时间 并不一定能提高灭菌效果。高压杀菌避免了热处理而出现的影响食品品质的各种弊端，保持 了食品的原有风味、色泽和营养价值。由于是液体介质的瞬间压缩过程，灭菌均匀，无污染 ，操作安全，且较加热法耗能低，减少环境污染。经研究高压处理后的果汁和蔬菜汁达到了 杀菌效果，而且Vc损失很少，残存酶活性只有4，色香味等感官指标不变，其综合效果优 于热力杀菌。目前，国外已将其用于肉、蛋、大豆蛋白、水果、香料、牛奶、果汁、矿泉水 、啤酒等食品的加工中。我国在该技术的开发应用方面仅仅处于实验室研究阶段，尚未有批 量生产。3 高压脉冲电场杀菌技术高压脉冲技术用于食品灭酶杀菌，主要原理是基于细胞结构和液态食品体系间的电学特性差 异。当把液态食品作为电介质置于电场中时，食品中微生物的细胞膜在强电场作用下被电击 穿，产生不可修复的穿孔或破裂，使细胞组织受损，导致微生物失活。该技术可避免加热法 引起的蛋白质变性和维生素的破坏。利用脉冲电场处理大豆，可实现灭酶脱腥，并有效的保 留大豆的香气。该技术是一种常温下非加热杀菌的新技术，使用该技术应综合考虑场强的 大小、杀菌时间、食品的pH值、细菌的种类等因素，以确定最佳方案。目前该技术在国际上 正处于实验室研究和发展阶段，进一步成熟后很有可能弥补传统杀菌法的不足。4 脉冲强光杀菌技术脉冲强光杀菌技术是采用强烈白光闪照的方法进行灭菌，脉冲强光杀菌效果的主要因素是闪 照次数、菌液原始浓度及输入电压，它由一个动力单元和一个惰性气体灯单元组成。动力单 元是一个能提供高电压高电流脉冲的部件，为惰性气体灯提供所需的能量，惰性气体灯能发 出由紫外至近红外线区域的光线，其光谱与太阳光十分相近，但强度却强数千倍至数万倍。 该技术由于只处理食品的表面，从而对食品的风味和营养成分影响很小，可用于延长以透明 物料包装的食品及新鲜食品的货架期，很有发展前途。Joseph Dunn等研究结果表明它能杀 死大多数的微生物，比传统的紫外灯有更高的效率，为此开展了该项技术的研究，结果表明 脉冲强光闪照40次后，淀粉酶活力降70，蛋白酶活力下降90，对食品的主要成分未造成 破坏，面包保存期提高1倍以上。5 辐射杀菌技术辐射杀菌是运用射线、射线或高速电子射线照射食品，引起食品中的生物体产生物理或 化学反应，抑制或破坏其新陈代谢和生长发育，甚至使细胞组织死亡从而达到杀菌消毒，延 长食品贮存销售时间的目的。辐射杀菌几乎不产生热量，可保持食品在感官和品质方面的特 性，并适合对冷冻状态的食品进行杀菌处理。与传统的加热法相比更易于准确控制，且耗能 低。辐射杀菌的射线具有很强的透穿性，可以在装袋后杀菌。世界卫生组织已将辐射法纳为安全有效的食品处理方法并制定了相应的标准。辐射杀菌已在 许多国家得到政府的认可并批准使用推广。在西欧国家运用辐射法对鸡肉、对虾和青蛙腿杀 菌；同时辐射法也广泛应用于各种调料的消毒。美国已用在草莓、葡萄、西红柿、鸡肉等方 面，受到公众的普遍接受。在我国已对谷物、蔬菜、水果、鱼肉等食品的辐照保藏技术取得 成效，并日益显示出广阔的前景。6 远红外照射杀菌技术远红外射线与传导加热相比，在致死温度以上时细菌的生存率显著下降。在40以下（致死 温度以下）的条件下，热能越高细菌的生存率越低。将细菌、酵母和霉菌悬浮液装人塑料袋 中进行远红外线杀菌，其对照功率分别为6KW、8KW、10KW和12KW。结果表明：照射10min能 使不耐热细菌全部杀死；对于酵母菌采用8KW以上的功率，就足以达到抑制的需求；对于霉 菌，8KW以上的照射功率照射10min就可以将活菌完全杀死。7 脉冲磁场杀菌技术日本秋田大学、秋田酿造试验场共同合作，试验交变磁力杀菌技术获得成功。磁力杀菌采用 6 000高斯的磁力强度，将食品放在N极和S极之间，经过连续摇动，不需加热，即可达 到100的杀菌效果，并对食品的成分和风味无任何影响。8 超声波杀菌技术频率在920KHz以上的超声波，对微生物有破坏作用。它能使微生物细胞内容物受到强烈的 震荡而使细胞破坏。一般认为在水溶液内，由于超声波的作用，能产生过氧化氢，具有杀菌 能力。也有人认为微生物细胞液受高频声波作用时，其中溶解的气体变为小气泡，小气泡的 冲击可使细胞破裂，因此，超声波对微生物有一定的杀灭效应。 9 抗生酶杀菌技术抗微生物酶在食品中杀菌的开发应用，正在日本、美国受到重视。如带有溶菌酶的壳多糖酶 和葡 萄糖酶，它们可抑杀革兰氏阳性菌，其作用机理是破坏细胞的细胞膜。目前发现的抗微 生物酶有四类：一是使细菌失去新陈代谢作用；二是对细菌产生有毒作用；三是破坏细胞的 细胞膜成分；四是钝化其它的酶。这几种酶中，目前已使用第三类。10 结束语除了上述的几种高新杀菌技术外，国际上还出现了电阻加热、电离辐射以及在纯净水生产中 应用的纳滤膜杀菌技