食品殺菌技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

鄭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心 李杜娟

由于直接關(guān)系到國(guó)民的身體健康和生命安全，食品安全越來(lái)越受到全社會(huì)的重視，其中最重要的一環(huán)是對(duì)食品的殺菌，傳統(tǒng)殺菌技術(shù)大都存在不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，工藝處理時(shí)間長(zhǎng)，殺滅細(xì)菌不徹底，同時(shí)，部分技術(shù)還會(huì)影響食品原有的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分等弊端。本文，筆者介紹了幾種新的殺菌技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。

一、高密度二氧化碳?xì)⒕夹g(shù)

近年來(lái)，新型非熱力加工殺菌技術(shù)發(fā)展較快，高密度二氧化碳?xì)⒕夹g(shù)即為其中之一，其英文名稱(chēng)為Dense Phase Carbon Dioxide，簡(jiǎn)稱(chēng)DPCD。

1.DPCD的原理。在高密度狀態(tài)下，二氧化碳是一種性質(zhì)較好的溶劑，因?yàn)楦呙芏榷趸寄茌腿〕鑫⑸锘蚣?xì)菌的細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁上的功能性物質(zhì)，使微生物或細(xì)菌的細(xì)胞受到破壞，從而使微生物或細(xì)菌失去活性而死亡。

在100 MPa 以下（一般是3 MPa～70 MPa）壓力下，在常溫或較低的溫度環(huán)境中，通過(guò)機(jī)械作用、化學(xué)作用或其他未知原理的作用殺死微生物或細(xì)菌，使食品中的酶、蛋白質(zhì)等生物大分子變性達(dá)到滅菌保鮮的目的。

2.高密度二氧化碳?xì)⒕膬?yōu)點(diǎn)。DPCD 具有很多以往殺菌技術(shù)所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，如殺菌溫度低、無(wú)污染、營(yíng)養(yǎng)損失少等，并且，食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味和天然味道不受或很少受影響，另外還具有低能耗、無(wú)毒素產(chǎn)生、成本低的特點(diǎn)，同時(shí)，其節(jié)約能源、節(jié)省空間、連續(xù)生產(chǎn)、無(wú)噪聲等優(yōu)點(diǎn)更為明顯。

3.技術(shù)展望。DPCD 的應(yīng)用研究已經(jīng)廣泛開(kāi)展，但由于對(duì)DPCD研究的時(shí)間較短，目前DPCD處理大部分只適用于液體食品，并非對(duì)所有的食品都適用，許多方面的積累還處于初級(jí)階段，限制了該技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，需要進(jìn)行深層次的機(jī)理研究，以推動(dòng)工業(yè)化應(yīng)用。

二、微波殺菌技術(shù)

微波殺菌技術(shù)，實(shí)質(zhì)就是利用微波對(duì)食品進(jìn)行處理，使食品中的微生物死亡或喪失活力，以達(dá)到延長(zhǎng)食品保存期的目的。這種殺菌方法具有節(jié)約能源、適用范圍廣、穿透力強(qiáng)、加熱效率高的特點(diǎn)，并且由于微波殺菌便于控制、加熱均勻，食品的營(yíng)養(yǎng)成分及色、香、味在殺菌后仍與食品的原有的品質(zhì)較接近，目前主要用于肉、魚(yú)、豆制品、牛乳、水果及啤酒等的殺菌。

微波殺菌技術(shù)的原理是，首先，在一定強(qiáng)度微波場(chǎng)作用下，細(xì)菌細(xì)胞改變了它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及生物性排列組合狀態(tài)，并使食物吸收微波能升溫，食物體內(nèi)蛋白質(zhì)在同時(shí)受到極性轉(zhuǎn)動(dòng)和無(wú)極性熱運(yùn)動(dòng)兩方面的作用下，食物體內(nèi)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或變化最終導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，使蛋白質(zhì)失去生物活性。因此，微波能的非熱效應(yīng)能起到常規(guī)物理殺菌所沒(méi)有的特殊效果。其次，當(dāng)微波進(jìn)入食品內(nèi)部時(shí)，食品中的水分子等極性分子不斷改變極性方向，使食品的溫度急劇升高，從而達(dá)到殺死細(xì)菌的效果。總之，微波殺菌技術(shù)通過(guò)微波的非熱效應(yīng)和熱效應(yīng)，對(duì)微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)和生理活性物質(zhì)產(chǎn)生作用，使其發(fā)生變異和破壞，最終致使細(xì)胞死亡。

三、兩次變溫三次殺菌法

兩次變溫三次殺菌法主要用于肉制品的殺菌，首先，為了達(dá)到高溫滅菌的效果，將肉制品加熱到90 ℃～100 ℃。在第一次滅菌后，在37 ℃環(huán)境中連續(xù)培養(yǎng)24小時(shí)，然后，第二次將食物加熱到90 ℃～100 ℃，進(jìn)行二次滅菌。在二次滅菌的肉制食品中，可能仍會(huì)存在部分尚未萌發(fā)的菌類(lèi)孢子，可以在既定的37 ℃環(huán)境中再次進(jìn)行24 h的連續(xù)培養(yǎng)，培養(yǎng)后，再次將食品加熱到90 ℃～100 ℃，進(jìn)行第三次滅菌。通常情況下，采用兩次變溫培養(yǎng)三次常壓加熱滅菌法（簡(jiǎn)稱(chēng)兩次變溫三次殺菌法），可基本全部有效殺滅食品中包括芽孢在內(nèi)的所有微生物，基本達(dá)到無(wú)菌的效果，一般情況下，可以使肉制品在常溫25 ℃以下、產(chǎn)品外包裝無(wú)破損的情況下，保存6個(gè)月不變質(zhì)。

本殺菌法的實(shí)施步驟為：首先，將密封好的真空肉制食品放入100 ℃水中加熱，當(dāng)中心溫度加熱到90 ℃～100 ℃，預(yù)煮55 min，進(jìn)行第一次殺菌。其次，當(dāng)肉制品冷卻至30 ℃左右的時(shí)候，在28 ℃～30 ℃的環(huán)境中再培養(yǎng)24 h，然后第二次加熱食品，使食品中心溫度達(dá)到90 ℃～100 ℃，保持此溫度45 min，進(jìn)行二次滅菌。最后，將食品冷卻，直至37 ℃，然后在37 ℃的環(huán)境中連續(xù)培養(yǎng)24 h，再將食品加熱，使其中心溫度到90 ℃～100 ℃，然后保持45 min，進(jìn)行第三次滅菌。

本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為：常壓下加熱滅菌，不破壞食品中的營(yíng)養(yǎng)成分，可節(jié)約能源和生產(chǎn)設(shè)備的投資，對(duì)食品的質(zhì)量無(wú)影響。

四、超高壓殺菌技術(shù)

所謂超高壓殺菌技術(shù)，是指食品經(jīng)在以某種方式包裝完好后，放入食用油、甘油、油與水的乳液等之類(lèi)的乳液液體介質(zhì)中，加壓至100～1 000 MPa，并在該壓力下作用一定時(shí)間后，達(dá)到滅菌的效果。該滅菌方法的基本原理是，為了抑制微生物中酶的活性和影響DNA等遺傳物質(zhì)的復(fù)制，利用高壓破壞微生物的細(xì)胞膜，從而將微生物殺死，以達(dá)到殺菌的效果。在400～600 MPa的壓力下，研究表明，可以殺滅諸如酵母菌、細(xì)菌、霉菌等之類(lèi)的病菌，同時(shí)，還可以避免普通高溫殺菌給食品帶來(lái)的一些不良變化。因此，超高壓殺菌對(duì)食品中的風(fēng)味物質(zhì)、維生素、色素等不產(chǎn)生或產(chǎn)生較小的影響，是其區(qū)別于其他殺菌方法的最大特點(diǎn)。由于使用該種殺菌方法能使食品的營(yíng)養(yǎng)成分損失比較少，并能較好地保持食品固有的色、香、味，延長(zhǎng)食品的保存期，所以，尤其適用于果醬、果汁類(lèi)食品的殺菌。

五、脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)

研究表明，脈沖強(qiáng)光對(duì)酵母菌、枯草芽孢桿菌等菌類(lèi)有較好的殺滅效果。當(dāng)利用脈沖強(qiáng)光對(duì)食品進(jìn)行30余次閃照后，可將這些食品中的細(xì)菌由105 個(gè)減少至0 個(gè)，幾乎完全殺死，殺菌效果較好。

脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)，實(shí)質(zhì)就是采用脈沖白光對(duì)食品進(jìn)行閃照，利用強(qiáng)光殺滅食品中的細(xì)菌。閃照次數(shù)、輸入電壓及菌液原始濃度等因素，對(duì)該技術(shù)實(shí)施的效果起著決定性影響。一般而言，多利用該技術(shù)處理食品的表面，對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味幾乎沒(méi)有影響，所以，多用于延長(zhǎng)以透明材料包裝等新鮮食品的貨架期。

六、輻照殺菌技術(shù)

輻照殺菌一般是利用常見(jiàn)的是60 Co 和137 Cs 的γ射線、X射線或加速電子射線對(duì)食品的穿透力，照射食品，達(dá)到殺死食品或農(nóng)產(chǎn)品中細(xì)菌或微生物的一種冷滅菌方法。經(jīng)射線照射后的食品或農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)能夠形成離子、分子碎片或激發(fā)態(tài)分子，同時(shí)，這些離子、分子碎片或激發(fā)態(tài)分子間又互相作用，進(jìn)而生成與原始物質(zhì)不同的化合物。在這些離子、分子碎片或激發(fā)態(tài)分子產(chǎn)生化學(xué)效應(yīng)的基礎(chǔ)上，受輻照的食品體內(nèi)還可能發(fā)生一連串的生物學(xué)效應(yīng)，從而導(dǎo)致食品或農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)的微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸、促進(jìn)生化反應(yīng)的酶以及食品或農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)的其他害蟲(chóng)、蟲(chóng)卵受到破壞，失去活力，進(jìn)而終止食品或農(nóng)產(chǎn)品的生長(zhǎng)老化或被侵蝕，達(dá)到維持食品或農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定的目的。

輻照殺菌技術(shù)在保持食品和農(nóng)產(chǎn)品在品質(zhì)和感官方面有較好的特性，這是因?yàn)檩椪諝⒕鷰缀醪划a(chǎn)生熱量，所以，利用此殺菌技術(shù)對(duì)冷凍狀態(tài)食品進(jìn)行殺菌處理，也較為適合。該殺菌方法，與微波滅菌、靜電殺菌、超高壓殺菌、高壓電場(chǎng)殺菌等其他傳統(tǒng)的加熱法相比，易于精確控制，且耗能低，同時(shí)輻照殺菌技術(shù)操作方便，工藝簡(jiǎn)單，效率高，可以實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化連續(xù)作業(yè)。目前，輻照殺菌技術(shù)已經(jīng)被世衛(wèi)（世界衛(wèi)生組織）列為安全有效食品處理方法，并制定了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

七、超高溫瞬間殺菌技術(shù)

UHT殺菌技術(shù)，即超高溫殺菌技術(shù)，是指利用超高溫殺滅食品中的細(xì)菌的技術(shù)，一般加熱溫度為125 ℃～150 ℃，加熱時(shí)間2～8 s，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)料液瞬間殺菌，使食品達(dá)到商業(yè)無(wú)菌的要求。UHT 殺菌技術(shù)的關(guān)鍵是對(duì)食品進(jìn)行超高溫處理，超高溫處理可以通過(guò)對(duì)食品進(jìn)行間接加熱和直接加熱兩種方式進(jìn)行處理。

超高溫瞬時(shí)殺菌技術(shù)殺菌時(shí)間短，幾乎能在瞬間、瞬時(shí)殺菌，殺菌效果特別好，可接近或基本達(dá)到滅菌的要求，并且引起的化學(xué)變化很小，食品中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也破壞較少，營(yíng)養(yǎng)成分保存率一般都在95%以上，與傳統(tǒng)的熱力殺菌法相比，營(yíng)養(yǎng)成分保存率較高。近年來(lái)，超高溫式殺菌裝置，與食品無(wú)菌包裝技術(shù)配合使用，在國(guó)內(nèi)外發(fā)展很快，該裝置具有提高處理能力、節(jié)約能源、縮小設(shè)備體積、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，并可實(shí)行設(shè)備原地?zé)o拆卸循環(huán)清洗。隨著設(shè)備和技術(shù)的不斷發(fā)展，這種技術(shù)目前已得到較為廣泛的應(yīng)用，多用于飲料、豆乳、果汁及酒等液體食品的生產(chǎn)。