食品冷杀菌技术及应用研究

1、食品冷杀菌技术及应用研究摘要：杀菌在食品工业中占有极其重要的地位，它不仅关系到企业的兴衰成败，而且更关系到我们个人的自身健康问题。随着生活水平的提高，人们对现代食品提出了更高的要求。为满足人们对食品的品质和营养方面的期望，寻求替代传统热杀菌的新型杀菌技术极为重要，因此冷杀菌技术逐渐被关注和研究。冷杀菌技术（非热杀菌）是-类新兴的杀菌技术，不同于传统食品加工中采用的热杀菌，他不但利于保护食品功能的生理活性，还有效的保持食品中的色、香、味及营养成分。本文主要介绍高效、安全且能保持食品原有风味与营养的冷杀菌技术及其应用。关键词：冷杀菌；食品；应用食品的腐败变质主要是由于微生物的污染及其繁殖代谢活动所

2、引起的，因此，食品杀菌是食品加工中的一个重要环节。近年来，随着消费者对食品营养与品质的要求越来越高，食品在保证新鲜的同时，还要保持其原有的风味，国内外不断开发了许多食品杀菌的新技术，冷杀菌技术（非热杀菌）是一类新兴的杀菌技术，和热杀菌杀死微生物、钝化酶类的特点相比，冷杀菌采用物理、化学或微生物的方法杀灭微生物，改善食品的品质和延长贮藏期的同时，最大程度的保留食品的营养、质构、色泽和风味等。因此，冷杀菌又称非加热杀菌，此杀菌技术既能控制食品微生物数量，又能保持食品本身固有的品质，满足消费者对食品风味、食品营养和食品安全的要求。1 单一冷杀菌技术1.1 物理冷杀菌物理冷杀菌即应用物理方式作用于食品

3、，并进行杀菌保鲜的技术。1.1.1 超高压杀菌超高压杀菌(UHP，ultrahigh pressure processingsterilization)又称为高压技术或高静水压技术。将食品物料以某种方式包装完好后，放入液体介质(通常是食用水、油、甘油、油与水的乳液)中，在1001000MPa压力下作用-段时间后达到灭菌要求。其基本原理就是压力对微生物的致死作用，主要是通过破坏细胞膜、抑制酶的活性和影响DNA等遗传物质的复制来实现的。Buts1等证明高压处理不会使果蔬中有益成分丢失，采用超高压这种冷杀菌技术，既可给消费者提供新鲜水果产品同时又能钝化病原菌及酵母。1.1.2 高压脉冲电场杀菌技术/

4、脉冲非热等离子体杀菌高压脉冲处理技术是-种基于脉冲电源技术的非热处理方法。这种方法是通过与高压脉冲电源相连的两根电极将能量输入到待处理的样品中，最重要的是脉冲电源和反应器。在-定电源条件下，根据反应器内不同的电极结构，高压脉冲处理技术在水处理中有两种不同的应用形式，即在平行的电极结构中产生的脉冲电场(PEF，high voltageplused electric fields sterilization)形式和在集中电场下通过脉冲液相放电产生的非热等离子体(NTP，pulsed non-thermal plasma sterilization)形式2。脉冲电场(PEF)处理技术是将水样置于两个

5、电极之问，接通电源后高压脉冲电场瞬间施加于处于两个电极之间的样品上。该技术常温常压下进行，经处理后样品的升温小，且物理化学性质无改变，同时具有杀菌时间短、无环境污染、杀菌效果显著等优点，因此，被认为是有潜力的非热灭菌方法，在食品灭菌领域中得到了广泛的研究3。近年来PEF杀菌技术受到了很大的关注，国内外许多研究机构开展了脉冲电场对牛奶、浓缩果汁、液蛋、石榴汁以及绿茶等液态食品杀菌课题的系统研究，并取得了很大的进展4-6。等离子体是固态、液态和气态之外的第4种物质存在形态，是由电子、离子、自由基和中性粒子等组成。等离子体整体保持电中性同时具有化学反应性。当体系中电子的温度高达10K，而离子和中性粒

6、子的温度只有300500K时，被称为非热等离子体(NTP)，又称非平衡等离子体7。等离子体之所以能够灭菌是因为它含有带电粒子(电子、离子)、活性物质(分子、激发态原子、亚稳态原子、自由基)，以及紫外线和其他-些射线等。带电粒子轰击微生物，可直接破坏其蛋白质、核酸等大分子物质，使微生物死亡。活性物质(如活性氧、自由基团等)与微生物中的蛋白质和核酸反应，扰乱微生物的正常功能。紫外线能使DNA双链形成胸腺嘧啶二聚物而使细胞死亡，也可以破坏蛋白质氨基酸的结构，使蛋白质失去生物学活性8。脉冲等离子体杀菌可以用于器皿表面消毒、空气消毒、固态食品灭菌以及食品外包装灭菌等。1.1.3 脉冲强光杀菌技术脉冲强光

7、杀菌(high pulsed-light sterilization)是利用强烈白光闪照进行杀菌的技术，其系统主要包括动力单元和灯单元。动力单元为惰性气体灯提供能量，灯光放出只持续数百微秒，其波长由紫外光区域至近红外光区域强光脉冲，其光谱与太阳光相似，但比阳光强几千倍至数万倍。脉冲光中起杀菌作用的波段可能是紫外光，其他波段起协同作用。由于细菌、酵母菌等微生物都是由水、蛋白质、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成的-种凝聚态物质，脉冲强光有一定的穿透性，当闪照时，脉冲强光作用于其活性结构上，使蛋白质发生变性，从而使细胞失去生物活性，达到杀菌的目的9。脉冲强光在杀菌和对食品进行保鲜的同时能很好

8、地保持食品的营养成分和风味不发生变化，且无有害物质残留。同时，脉冲强光杀菌技术在处理食品时所需要的费用也不高，适用于烘烤食品、海产品、肉类、水果和蔬菜等的杀菌及保鲜10。1.1.4 磁力杀菌技术磁力杀菌(magnetic sterilization)又称磁场杀菌，采用6000GS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。磁场分高、低频磁场，强度大于2T为高频磁场，反之则为低频磁场。多数研究者认为，交变磁场产生的强电流，一方面干扰细胞膜的电荷分布，进而影响物质出入细胞，另一方面又使细胞内物质及水电离产生过氧化物，从而使

9、蛋白质及酶类变性，最终破坏细胞结构。日本三井公司将食品放在0.6T磁密度的磁场中，在常温48h，达到100杀菌效果。叶盛英等11研究表明当磁通密度为1T的磁场作用8h，磁场对大肠杆菌致死率为78。目前国内已对水、酸奶等制品进行了磁场杀菌的研究。此外，磁力杀菌也可用于饮料、调味品及各种包装的固体食品的杀菌12。1.1.5 膜分离除菌技术膜分离是一种分子级分离。主要膜系统按膜孔紧密程度由密到疏，可分为反渗透(R0)、纳米过滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)。用微滤膜可使发酵工业中用水和产品实现无菌化。由于膜分离过程中，物质不发生相变，分离系数较大，操作温度在室温左右，因而膜分离技术在食品加工领

10、域有其独特的实用性。胡立新等13利用微滤膜对牛初乳进行除菌，克服了传统工艺杀菌时脂肪被氧化、产生异味等缺陷，产品微生物指标符合国家标准。采用膜技术进行”冷杀菌”，可降低热敏性成分分解，提高产品品质。膜分离技术在海水和苦咸水淡化、矿泉水杀菌及食品厂废水处理、空气中细菌去除等方面都已得到广泛利用。1.1.6 紫外线杀菌技术紫外线是一种波长范围为136390nm的不可见光线，在波长为240290nm时具有杀菌作用，尤其以波长为253.7nm杀菌作用最强。其杀菌机理为：微生物被紫外线照射时，细胞核酸生物活性因吸收紫外线而可能改变，从而引起菌体内蛋白质和酶合成障碍，导致结构发生变异，功能遭到破坏甚至导致

11、死亡14,15。高翔16用紫外线对酱油杀菌处理研究表明，照射剂量48000 w.s/cm 、酱油厚度0.5 mm、照射距离30 cm、杀菌温度20时，可使菌落总数降低85、大肠菌群数降低98。近年，随着强力紫外线灯的开发，对水杀菌装置也已高效化，不仅在饮用水处理方面具有高效杀菌作用，而且在废水处理方面也会有很好的前景。1.1.7 辐照杀菌技术辐照(或辐射/放射线)杀菌(RS，radiationsterilization)是利用一定剂量的波长极短的电离射线对食品进行杀菌。在食品杀菌中常用的射线有x-射线、-射线和电子射线。电子射线主要由电子加速器中获得，x-射线由x-射线发生器产生，-射线主要由

12、放射性同位素获得，常用的放射线同位素有60co和137cs.y-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；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，特别适用于对食品的表面杀菌处理。射线辐射对食品的作用分为初级和次级，初级是微生物细胞间质受高能电子射线照射后发生的电离作用和化学作用，次级是水分经辐射和发生电离作用而产生各种游离基和过氧化氢再与细胞内其他物质作用。这两种作用会阻碍微生物细胞内的切活动，从而导致微生物细胞死亡17。在食品安全控制领域，辐照技术在解决食品安全问题中具有独特的技术特色和优势，在防止食品中食源性致病微生物污染、降解和破坏食品中有害物质和过

13、敏原以及进出口检疫等方面均有很大的应用潜力18。1.1.8 微波杀菌技术微波杀菌(microwave pasteurization)的机理包括热效应和非热效应。微波的热效应即微波作用于食品，食品的表里同时吸收微波能，温度升高。污染的微生物细胞在微波场的作用下，其分子也被极化并作高频振荡，产生热效应，温度升高。温度的快速升高使其蛋白质结构发生变化，从而失去生物活性，使菌体死亡或受到严重干扰而无法繁殖。微波的非热生化效应，即微波的作用会使微生物在其化学过程中所产生的大量电子、离子和其他带电粒子的生物性排列组合状态和运动规律发生改变，即使微生物的生理活性物质发生变化。同时，电场也会使细胞膜附近的电荷

14、分布改变，导致膜功能障碍，使细胞的正常代谢功能受到干扰破坏，使微生物细胞的生长受到抑制，甚至停止生长或使之死亡。微波能还能使微生物细胞赖以生存的水分活度降低，破坏微生物的生存环境。另外，微波还可以导致细胞DNA和RNA分子结构中的氢键松驰、断裂和重新组合，诱发基因突变，染色体畸变，从而中断细胞的正常繁殖能力。德国内斯公司研制的微波室系统，加热温度为7285，时间为18min，杀菌效果十分理想，特别适用于已包装的面包、果酱、香肠、锅饼、点心以及贮藏过程中杀灭虫、卵等19。1.1.9 超声波杀菌技术超声波是频率大于20kHz的声波，是在媒质中传播的一种机械振动。由于其频率高、波长短，除了具有方向性

15、好、功率大、穿透力强等特点以外，超声波还能引起空化作用和一系列的特殊效应，如力学效应、热学效应、化学效应和生物效应等。一般认为，超声波所具有的杀菌效力主要由于超声波所产生的空化作用，使微生物细胞内容物受到强烈的震荡，从而达到对微生物的破坏作用。超声空化能提高细菌的凝聚作用，使细菌毒力丧失或死亡，从而达到杀菌目的。超声灭菌适于果蔬汁饮料、酒类、牛奶、酱油等液体食品，这对延长食品保鲜、保持食品安全性有重要意义。较之传统高温加热灭菌工艺，超声作用既不会改变食品的色、香、味，也不会破坏食品组分20。超声灭菌技术(ultrasoundsterilization)已在美、日、欧洲等发达国家获得了广泛应用，

16、除了果蔬汁饮料、牛乳、酱油，其对酒类、饮用水等液体食品也有杀菌作用，还可用于果蔬的清洗，清除食品包装和机器加工设备的污垢等。超声波杀菌对延长食品保质期、保持食品安全性有重要的意义21。1.1.10 电阻杀菌技术电阻杀菌(electrical resistance sterilization)又称欧姆杀菌，是利用电流通过食品时，食品中的极性分子在电极极性的高频变化下，不断地旋转摩擦而产生热量，达到杀死活菌体的作用。这种杀菌技术主要用于炖牛肉类炖制食品，可实现连续化生产，能量利用率也高，易于操作控制。美军纳蒂克研究所经过6年的努力，对电阻杀菌过程中食品的各种变化，包括食品化学成分的变化、商业无菌检

17、验、感官特性变化等进行了跟踪试验，结果显示这类产品经37条件下加速试验可储存6个月，在26常温下可储存8a，而且口感与新鲜食品相似22。1.1.11 半导体光催化杀菌技术半导体光催化杀菌(semiconductor photocatalysissterilization)时，当光照射到较大聚集体的半导体表面时，激发产生光生电子和光生空穴。由于光生电子迁移速度比光生空穴快得多，所以可将光生电子和光生空穴分开。光生空穴有很强的得电子能力，这样产生的光生电子、空穴一方面与细胞壁、细胞膜以及胞内组分作用，导致酶失活等；另一方面与水或水中溶解氧发生作用形成氢氧自由基，它们与细胞壁、细胞膜或细胞内的组成成

18、分发生生化反应。半导体光催化能够进行彻底杀菌，这种杀菌是通过生物生命活动过程中电子的得失而导致的结果。因而控制合适的光催化条件，就能达到良好的杀菌效果23。半导体光催化以n型半导体为催化剂，例如TiO2、CdS、ZnO、ZnS、CdS、WO2、Fe304、SnO2等，已证明TiO和ZnO的催化活性最好，CdS也具有较好的活性24。ZnO、CdS在光照时不稳定，常因光阳极腐蚀游离出Zn、Cd以及因光阴极腐蚀而析出金属Zn、Cd，光阳极的腐蚀产物Zn2+、Cd2+对生物有毒性。TiO2的化学性能、光电化学性能均十分稳定、耐光腐蚀，对生物无毒性，来源丰富，因而常选择TiO2为半导体杀菌的光催化剂。半

19、导体杀菌在光动力学疗法和水的深度处理方面有着广泛的应用前景。1.2 化学冷杀菌化学冷杀菌：不通过添加化学防腐剂进行抑菌，而是利用化学途径作用于食品并进行杀菌保鲜的技术。1.2.1 CIO2杀菌CIO2是一种强氧化剂，具有高效消毒与杀菌作用，已被国际公认为性能优良、效果很好的杀菌消毒剂、除臭防霉剂、食品保鲜剂及水质净化剂，对一切经水体传播的病原微生物均有很好的杀灭效果。由于CIO2在水中以中性分子存在，因而它能够迅速扩散到带有负电荷的菌、藻细胞表面，凭借其对细胞壁良好的吸附和穿透性能，渗透到细胞内部，通过强氧化作用破坏细胞中一定的功能性蛋白基团(如含巯基蛋白酶)，使细胞蛋白质的合成受到抑制，细胞

20、正常代谢终止，从而使细菌、藻类最终灭活25,26。CIO2的杀菌作用与温度有关，温度越高，杀菌能力越大，这-优点弥补了因温度升高使CIO2在水中溶解度下降的缺点。CIO2杀菌剂除了应用于水处理之外，还可用于食品(如啤酒、牛奶等)生产设备、空气的消毒与食品的保鲜，养殖业的灭菌等27。1.2.2 臭氧杀菌臭氧是氧的同素异形体，具有极强氧化能力，在水中氧还原电位为2.07V，仅次于氟电位2.87V，居第2位，其氧化能力高于氯(1.36V)、二氧化氯(1.5V)。正因为臭氧具有强烈氧化性，所以对细菌、霉菌、病毒具有强烈杀灭性。其杀菌机理为：臭氧很容易同细菌细胞壁中脂蛋白或细胞膜中磷脂质、蛋白质发生化学

21、反应，从而使细菌细胞壁和细胞受到破坏(即所谓溶菌作用)，细胞膜通透性增加，细胞内物质外流，使其失去活性；臭氧破坏或分解细胞壁，迅速扩散到细胞里，使细胞内酶失去活性、使细胞内遗传物质DNA、RNA失去功能，从而致死病原体28。因此，食品在采用气体置换包装、真空包装、封入脱氧包装和封人粉末酒精包装时，填充臭氧以杀灭酵母菌，就可解决这些包装食品变质问题。臭氧在矿泉水、汽水、果汁等生产过程中，对盛装容器、管路、设备、车间环境消毒也取得令人满意效果。1.2.3 CO2杀菌CO2是一种天然抗微生物剂，单独作用能抑制微生物生长，但不能杀死微生物，若与压力结合则能达到有效杀菌效果。因此，高压CO2技术已成为种

22、新型非热力杀菌技术，具有成本低廉、安全无毒、杀菌灭酶效果好、有效保持食品原有品质等特点。研究表明29,30，在一定压力(370MPa)下，CO2对食品中微生物具有杀灭效果，同时使酶部分失活。目前对于高压CO2杀菌基本机理尚未完全研究清楚，而对于亚、超临界CO2杀菌机理目前普遍认为：超临界CO2处理能抽出微生物细胞内或细胞膜功能性物质，使微生物细胞受到损伤；由于进入微生物细胞内CO2电离，使细胞质H+离子浓度增大，pH下降。微生物细胞内某些酶由于浸透在CO2中而失活，溶解于微生物细胞内CO2急速减压时，体积膨胀而使细胞破裂。美国Praxair公司首先将压力与CO2相结合应用于果蔬汁杀菌。国外许多

23、乳品企业，已把CO2作为一种物美价廉而又安全可靠食品添加剂，应用到乳制品工业化生产中，尤其在原料乳保鲜和干酪制造中被更为广泛使用31。1.2.4 抗菌包装抗菌包装是具有杀灭或抑制细菌功能的新型活性材料，通过与产品作用来减少、抑制或延缓食品或包装本身的微生物生长，有效地避免食品加工、贮存的二次污染，延长食品货架期32。根据抗菌剂的应用形式可分为5种类型，即：挥发型抗菌包装、涂覆/吸附型抗菌包装、化学键合型抗菌包装、新型改性高分子抗菌包装、纳米抗菌包装等。由于抗菌包装潜在的质量和安全性方面的优点，引起研究人员和企业的广泛兴趣。但抗菌剂与高分子的相配性、测试方法不相适性等，影响了抗菌包装等活性包装的

24、开发。随着新材料、新技术的出现这些问题可望得到解决，在监测特定细菌的同时，实现抗菌效果的可控性33。1.2.5 电解氧化水杀菌电解水主要由以自来水等为原料的食盐水电解后得到，根据生成方式不同可分为强酸性电解水、弱酸性水解水及碱性水。其中强酸性电解水具有广泛的杀菌作用，其含有·OH和H202等过氧化物，它们能够使蛋白质、核酸和脂肪酸等发生分解、变性，破坏生物体的细胞结构，导致微生物死亡。同时·OH和H202，不稳定，在光照或02充足条件下很容易发生分解，因而残效极低，对环境几乎没有污染。电解水杀菌由于成本低、设备简单、安全性高、杀菌效果显著而残效性低，近年来备受关注。强酸性电

25、解水可用于食品加工原料、加工机械及容器的清洗消毒，尤其是在方兴未艾的鲜切果蔬及无菌包装上发挥重要作用34。1.3 生物冷杀菌生物冷杀菌又称生物保鲜或生物防腐。是指利用生物本身或生物代谢/提取具有抗菌作用的天然物质来防腐、保鲜，从而提高食品的安全性。它具有高效、无毒、适用性广、性能稳定等优点，逐渐成为食品防腐保鲜研究应用的-个重要方面。根据生物来源及杀菌特性的不同可分为动物源天然杀菌剂、植物源天然杀菌剂、微生物及代谢物的杀菌、酶法杀菌等4大方面。1.3.1 动物源天然杀菌剂动物源天然杀菌剂种类很多，来源也非常广泛，如壳聚糖、蜂胶、乳铁蛋白等。壳聚糖又称脱乙酰甲壳素、甲壳胺，是对甲壳素进行-定程度

26、的脱乙酰而得到。壳聚糖对假单胞菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、热死环丝菌和乳酸菌均有抑制作用，对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌作用较强，对假单胞菌、乳酸菌和热死环丝菌的抑菌作用较弱35。蜂胶是蜜蜂的一种天然产品，对金黄色葡萄球菌、肉毒杆菌、志贺氏菌、枯草杆菌等细菌有很强的抑菌性，并且随着蜂胶醇提液浓度的提高，抑菌效果也越明显36。乳铁蛋白(Lactoferrin，LF)对革兰氏阴性菌的抑制效果不明显，对革兰氏阳性菌的抑制效果非常明显36。对荧光假单胞菌、大肠杆菌、微球菌和金黄色葡萄球菌具有一定的抑制作用，如果和溶菌酶一起使用，效果更好37。抗菌肽具有抗细菌或真菌的作用，有些还具有抗原虫、病毒或

27、肿瘤细胞的功能，并对动物体内的正常细胞影响较小38。它是通过干扰原核细胞膜结构导致质膜通透性增大，从而引起抑菌或杀菌作用，病原体不易对其产生抗药性，这使其成为新一代抑菌药物的首选研究对象。此外，水产品中鱼类精子细胞中发现的鱼精蛋白质也具有显著的抑菌效果。1.3.2 植物源天然杀菌剂植物源抑菌剂来源包括中草药、香辛料、果蔬类植物及其他植物等。辣椒、生姜、大蒜中均含有多种植物杀菌素，其中辣椒中所含有的辣椒碱对蜡状芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌有明显的抑制效果；生姜中的精油成分有防腐作用；大蒜中的蒜素杀菌能力极强，对痢疾杆菌、伤寒杆菌等一些致病性肠道细菌及许多引起食品腐败的细菌、真菌等有较强的杀菌和抑制作用

28、，其抗真菌作用强度与化学防腐剂苯甲酸、山梨酸相当，是目前发现的抗真菌植物中作用最强的一种40。桂皮和丁香对假单胞菌属、热死环丝菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有不同程度的抑菌作用。其中丁香对金黄色葡萄球菌和热死环丝菌的抑菌作用较强。桂皮对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌作用较强41。茶多酚作为-种理想的无毒的天然食品抗氧化剂，对假单胞菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、热死环丝菌和乳酸菌均有很强的抑制作用。1.3.3 微生物及其代谢产物杀菌微生物及其代谢产物杀菌是通过微生物菌体的增殖和菌体自身与有害微生物之间的竞争，从而抑制有害微生物的生长，达到防腐保鲜的目的。通常，微生物的抗菌效果主要原因是可以产生抗

29、生素、细菌素、溶菌酶、蛋白酶和过氧化氢以及产生有机酸来改变pH等。在食品中能够作为生物控制剂的微生物主要是乳酸菌(乳酸杆菌、Carnobacterium等)、双歧杆菌、弧菌(鳗弧菌等)和假单胞菌等。乳酸菌可以产生细菌素(是乳链菌肽，又称Nisin，是由某些乳酸球菌产生的小肽)，从而抑制其他微生物的生长。乳酸菌所产的细菌素能抑制大部分的革兰氏阳性菌，但像沙门氏菌类等革兰氏阴性菌的细胞膜能保护菌体免受细菌素的影响，因此这些菌对细菌素就不敏感。如将乳酸菌与这些EDTA和柠檬酸盐之类螯合剂配合使用，可以抑制大部分的革兰氏阳性和阴性菌42。Nisin能有效杀死或抑制引起食品腐败的革兰氏阳性菌，特别是对产

30、生孢子的细菌有很强的抑制作用。双歧杆菌是-种肠道益生菌，能在厌氧环境下产生乳酸和醋酸，用于水产品保鲜可以调节水产品的菌群结构，降低pH值抑制腐败菌43。荧光假单胞菌的抑菌活力可能是其能产抗生素、氢氰化物或者能螯含铁细胞等。此外，由放线菌、酵母代谢产生的s-聚赖氨酸、那他霉素、泰乐菌素、聚溶素、嗜杀毒素、霉菌素，食用菌的抑菌物质，微生物好氧发酵产生的曲酸都表现出显著的抑菌防腐效果44。1.3.4 酶法杀菌酶法杀菌又称抗生酶或酶法保鲜，它利用酶的催化作用，防止或消除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原有的优良品质与特性的技术。目前发现的抗微生物酶有4大类：使细菌失去新陈代谢的作用；对细菌产生有

31、毒作用；破坏细胞的细胞膜成分；钝化其他的酶45。应用于食品保鲜中的酶主要有溶菌酶、葡萄糖氧化酶、谷氨酰胺转胺酶、脂肪酶等。溶菌酶对革兰氏阳性菌、好气性孢子形成菌、枯草杆菌、地衣芽孢杆菌等都有抗菌作用，是一种安全的天然防腐剂，溶菌酶已广泛用于食品防腐保鲜46。葡萄糖氧化酶是用黑曲霉等经过发酵后制得的高纯度酶制剂，是生物领域最主要的酶制剂，在食品工业中应用广泛。在有氧条件下能催化葡萄糖生成葡萄糖酸-8-内酯，反应中消耗掉一个氧分子，故可抑制好氧微生物的生长繁殖而起到防腐作用，也可作为除葡萄糖剂和脱氧剂而用于食品保鲜48。谷氨酰胺转胺酶、脂肪酶等对于多脂水产品的防腐保鲜上起重要作用。总之，抗微生物的

32、酶在食品杀菌中的开发应用，引起了广泛的重视，尤其是在日本、加拿大、美国等这类研究更加广泛深入。2 联合冷杀菌技术新型的冷杀菌技术可以杀灭或抑制大部分的腐败微生物，但对一些细菌孢子和酶却很难使其失活。这样就使一些冷杀菌技术的应用受到限制，为此，许多研究者利用栅栏技术，将不同的冷杀菌方式联合起来，寻求具有叠加效应和协同增效作用的联合冷杀菌技术，使各栅栏杀菌方式在低强度的作用下，就可起到加倍的杀菌保鲜效果。2.1 超声波和高压联合杀菌对超声波单独杀菌作用的研究相对很多。Raso等48和Pagan等49均报道在正常的温度和压力下，超声波对微生物的致死效果较差。William50也报道高强度的超声波可能

33、使意一些微生物失活，但同时也会使产品的感官品质下降。那么比较温和而又有效的处理方式就是将超声波与适当的热处理和高压处理联合到一起。Raso等采用超声波和高压联合对肠道菌作用，结果发现：超声波(20kHz，150m)对该菌的致死率随着压力的升高而增加。在压力为400kPa时，致死率达到了最大值。该研究者又研究了超声波和高压联合对枯草芽孢杆菌的作用，发现同样的协同趋势，不同的是在压力为500kPa时对该菌的抑制力最大51。同时在两个实验中，固定压力，增加超声波的强度，则压力对菌的致死作用也明显增加。Pagan等研究了高压和超声波联合作用对单核李斯特增生菌的致死情况，发现频率为20kHz，波长为11

34、7m的超声波，随着压力由常压增加到200kPa，联合作用对李斯特菌的致死率明显增加，但增加的幅度不大，当压力由200kPa向400kPa增加时，对该菌的致死率增加幅度较大。推测可能是超声波在合适的压力下，产生高强度的空化作用所致。Gould等52早在1995年就发现，超声波、高压和低温热处理之间有协同作用，他报道这三种方式联合作用，与同样温度的热处理相比，可以使细菌细胞、孢子以及酵母的失活率提高630倍。但是在Raso和Pagan的实验中认为超声波和高压结合50以上的热处理可以提高抑菌效果，不过热处理与这两种冷杀菌联合只有叠加效应，没有协同作用。Manas等53和Alvarez等54也报道了同

35、样的结果，而且认为抑菌作用主要因为热以及超声波作用的温度。2.2 辐照和高压联合杀菌在多年前已有关于高压和辐照联合作用的研究。Clouston和Wills55报道超过5.06625×104kPa的高压处理，可以降低B .pum ilus芽孢杆菌对-射线的抵抗力，后来Wills56又进一步研究了这两种冷杀菌联合对B .pum ilus芽孢杆菌的作用，报道辐照和高压联合对B .pum ilus芽孢杆菌的作用是叠加作用，而非协同作用。Sale等57研究了高压和辐照联合对B . coag ulansspores的作用，发现对该菌辐照以后，同样会增加其对高压的敏感性。Crawford58等研究

36、了辐照和高压对鸡胸肉的杀菌作用，报道鸡胸肉先经2kGy剂量辐照以后，再进行680MPa的高压处理20min，其梭状芽孢杆菌的D值是单独用4.1kGy剂量辐照以后的1/2。Pushpa等59研究了辐照和高压对糕羊肉葡萄球菌的作用，报道单独采用1kGy剂量辐照或者200MPa的高压处理30min，葡萄球菌菌落数降低1个数量级，然而当两者联合作用时，其菌落数可以降低4个数量级。高压和辐照结合不管是叠加还是协同效应，总之，可以分别应用较低的剂量和强度而达到很好的杀菌效果，并且改善产品的感官品质。2.3 高压和CO2联合作用CO2是一种特殊的气体，呈化学惰性，常温常压下无色、无味、无毒。在临界温度(31

37、)和临界压力(7.36MPa)以上，只能以流体形式存在。而且具有气体的低黏度、高扩散系数和液体的高密度的特性，能溶解很多物质60。CO2是一种天然的抗微生物剂，与它的特殊性质有很大关系。但是CO2单独作用，只能抑制微生物生长，不能杀死微生物61。将CO2与高压联合作用，杀菌保鲜，国内只有柏冰等62报道采用1MPa的CO2压力，通气4min，即可达到37.2%的杀菌率。国外这方面的研究报道相对较多。如Kamihara等63在1987年就报道了超临界CO2，即20MPa的CO2压力，温度为35的条件下，可以使细菌和酵母降低7个数量级。推测可能是pH值降低使微生物代谢酶失活，或者是细胞分子物质被溶解

38、提出所致。Hong等64研究了高压CO2对朝鲜泡菜中乳酸菌的作用，发现在7MPa、30的条件下处理200min，可使乳酸菌降低5个数量级。而且研究者认为高压CO2可以作为朝鲜泡菜的一种有潜力的非热杀菌保鲜技术。E rkmen等另外-些学者对食品中常见的致病菌，如李斯特菌、沙门氏菌、大肠杆菌等进行高压CO2处理，达到了较好的灭菌效果65-67。其中生理盐水中李斯特菌在CO2压力为6.05MPa，温度为35的条件下处理75min，菌数下降6.98个对数值；生理盐水中沙门氏菌在CO2压力为6.05MPa，温度为35的条件下处理15min，能完全失活。全脂牛奶和脱脂牛奶中的大肠杆菌在CO2压力为10.

39、1MPa，温度为30的条件下处理6h，其菌数分别降低6.42和7.24个对数值。芽孢菌由于比较耐热，所以应用合适的冷杀菌比热杀菌更有效。许多研究报道高压CO2对芽孢菌的作用效果较好，特别是真菌孢子对高压CO2处理更敏感68。枯草芽孢杆菌在CO2压力为5MPa，温度为80的条件下处理1h，其数量可降低3.5个对数值，而在同温同压无CO2的处理条件下，菌数没有明显变化69。对高压CO2的杀菌机理目前还不完全清楚。多数学者认为可能是在高压状态下CO2扩散进入微生物细胞内部并溶解在细胞中。在卸压过程中溶解在细胞内部的CO2气化，在细胞内部发生”爆炸”现象，导致微生物细胞被破坏，其中有的学者认为只是细胞

40、膜损伤，细胞质没有泄露70；也有的学者认为细胞结构受损，细胞质泄露71。综上所述高压CO2杀菌与CO2溶解降低酸度关系不大，主要与CO2的高溶解性以及压力的突然变化有很大的关系72。2.4 高压和气调包装相结合利用高压和气调包装相结合延长食品的货架期，目前主要在水产方面有研究。如：Amanatidou等73研究了鲑鱼经不同包装的和高压处理后的货架期情况，该研究分三种处理，分别是真空包装后高压处理；高压处理后再气调包装(50% CO2+50%O2)；气调包装(50% CO2+ 50%O2)后高压处理。三种处理样品均在5冷藏，结果发现，第3种处理方式对抑制微生物生长非常有效。对延长鲑鱼货架期最好的

41、处理方式为先150MPa高压10min，然后气调包装。这种处理方式比真空包装的样品货架期至少延长5d。2.5 辐照和气调包装联合保鲜辐照和气调联合应用，国内只有王成方等74报道了对吉林长白山抚松人参进行辐照和气调联合保鲜研究，发现采用硅窗气调小包装配合20Gy60Co射线辐照人参，室内可贮存127d，地窖可贮藏249d，保鲜率均达到90%以上。保鲜参除总糖略有降低以外，人参总皂甙和氨基酸组成均无明显变化。国外对猪肉、牛肉、禽肉、火鸡、胡萝卜、莴笋等都有利用辐照和气调联合保鲜的研究报道75-79。总的来说，结合气调包装，只用低剂量(3kGy)的射线照射，就可以很好地延长食品的货架期。如：对猪排进

42、行75%N2和25%CO2的气调包装，然后采用1.75kGy的剂量进行辐照处理，处理后的样品在4下冷藏，货架期可由原来的8d延长到12d80。不同的产品，需选择不同的辐照剂量和气体组成，来保证产品的微生物安全性和良好的感官特性。结语冷杀菌是在食品温度不升高或升高很低的条件下进行杀菌，弥补了热杀菌的不足，可最大限度地保持食品功能成分的生理活性及原有的色、香、味及营养成分，是一种安全、高效的杀菌方法。作为新型杀菌技术，虽然-些技术尚处于试验研究阶段，对其中杀菌原理仍尚不清楚，但仍受到了国内外食品行业的极大关注，使之成为21世纪食品工业研究和推广的重要高新技术之一，在食品加工过程中采用冷杀菌技术成为

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