非熱殺菌技術在生鮮濕面防腐保鮮中的應用研究現狀

張慶霞

(河南工業貿易職業學院，河南 鄭州，451191)

面條是人們的傳統主食之一，依據面條食用時的狀態，通常將面條分為干式和濕式2大類。近年來，隨著人們對健康飲食的關注，生鮮濕面深受人們喜愛。相對于方便面、掛面等干式面條而言，生鮮濕面水分含量多，面筋形成充分，不僅具有耐煮、不易混湯、口感勁道和面香濃郁等優點，而且在制作過程中不經煮熟也未用酸浸泡，保留了面條的原始風味及營養價值，符合人們營養、健康、安全的消費理念[1]。但由于其含水量大，水分活度高，微生物易于生長繁殖，非常容易腐敗變質，這極大地限制了生鮮濕面的工業化生產。目前，生鮮濕面在我國雖然銷量很大，但多來自小作坊，質量參差不齊，生產衛生與安全難以保證[2]。因此，生鮮濕面的防腐保鮮問題已成為當前面條行業的一個重要研究課題。

殺菌是解決生鮮濕面防腐保鮮問題的關鍵技術之一。食品工業采用的殺菌方法主要有熱殺菌和非熱殺菌2大類。熱殺菌是利用高溫殺死微生物、鈍化食品體系中的酶，達到防腐保鮮的目的。非熱殺菌又稱冷殺菌，即不直接采用熱能方式殺死微生物。與熱殺菌相比，非熱殺菌在殺菌過程中食品溫度不升高或升溫很小，可避免高溫對食品營養、風味、質地和色澤等的不良影響。生鮮面在加工過程中不能經過強烈的熱處理，因此非熱殺菌技術是非常適合生鮮面產品特點的保鮮方法[3]。目前，在生鮮濕面防腐保鮮中應用較為廣泛的非熱殺菌技術主要有微波、輻照、臭氧、紫外線、低溫等離子體和二氧化氯(ClO2)。本文對上述6種非熱殺菌技術獨立處理或與其他技術相結合在生鮮濕面防腐保鮮中的應用現狀進行了綜述，并對其發展方向進行了展望，以期能為生鮮濕面防腐保鮮和工業化生產提供一些參考。

1 生鮮濕面腐敗變質過程中的主要微生物

微生物是引起生鮮濕面腐敗變質的主要因素，因此對其種群進行分離和鑒定有助于采取更加科學的防腐保鮮方法。肖付剛等[4]通過微生物形態觀察和生理生化鑒定得出結論，導致生鮮濕面腐敗變質的主要微生物為細菌、霉菌和少量的酵母菌。其中細菌主要有葡萄球菌屬和芽孢桿菌屬，而優勢菌群為金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌，霉菌主要有白曲霉和圓弧青霉。生濕面不同儲藏時期主要腐敗菌不同，前期主要為枯草芽孢桿菌，后期主要為金黃色葡萄球菌。生鮮濕面制作原料面粉中的微生物決定了生鮮濕面的原始含菌量。了解其所含微生物種類和特性，也有利于采取更加科學的防腐保鮮方法。相關研究表明，小麥粉中的微生物以細菌數量最多，霉菌和酵母菌次之，放線菌則較少[5]。

2 非熱殺菌技術在生鮮濕面防腐保鮮中的應用分析

2.1 微波殺菌技術

微波殺菌具有比傳統熱殺菌溫度低、升溫速度快、加熱時間短、食品營養成分和風味不易破壞等優點，近年來已被廣泛應用于食品工業中。微波雖然會使食品溫度升高，但是微波殺菌比熱力殺菌所需時間顯著縮短，所以一般也把它歸在非熱殺菌技術中。

2.1.1 微波技術在生鮮濕面殺菌保鮮中的應用

微波在生鮮濕面殺菌保鮮中的應用主要有處理原料面粉和處理生鮮濕面2種方式(表1)。微波殺菌的基本原理是：在微波熱效應與非熱效應的共同作用下，微生物體內的生理活動物質和蛋白質發生變異，從而導致微生物生長發育延緩甚至死亡，達到殺菌保鮮的目的。微波殺菌保鮮效果的影響因素主要有微波功率、微波時間和樣品質量等。此外，面條包裝方式、加工尺寸也會造成一定影響。LI等[11]以700 W微波處理300 g全麥面粉60 s后制成生鮮濕面，發現，其保質期比空白組延長了3倍。趙笑笑等[12]研究發現不同粗細度的10.0 g生鮮面，均用800 W 微波處理10 s后，殺菌效果不同。

表1 微波技術在生鮮濕面殺菌保鮮中的應用Table 1 Application of microwave technology in sterilization and preservation of fresh wet noodles

續表1

2.1.2 微波處理對生鮮濕面品質的影響

微波處理對面條品質有一定影響。張艷玲[13]研究發現，單獨的微波滅菌易造成生鮮濕面過度糊化。余曉宇等[14]發現微波處理可以降低面粉多酚氧化酶活性，有效延緩面帶色澤變化。微波處理對生鮮濕面品質的影響與微波功率、微波時間等因素有關，合理控制微波處理參數能在取得較好殺菌效果的同時，保證生鮮濕面品質。周小偉[6]研究發現,100 g面粉經微波功率800 W處理30 s后制作的鮮濕面，菌落總數和霉菌殺菌率均達90%以上，在冷藏條件(4 ℃)下能保存17 d，且面條感官、蒸煮及質構特性均優于對照組。

2.1.3 微波與其他技術復合處理在生鮮濕面防腐保鮮中的應用分析

微波殺菌雖然具有加熱時間短、升溫速度快等優點，但由于其加熱不均勻可能會對生濕面品質造成影響，因而一般不單獨使用微波保鮮技術處理生濕面，而是將其與其他熱力殺菌技術相結合[15]。因此，將微波殺菌與其他保鮮技術相結合是生鮮濕面防腐保鮮研究的一個重要方向。王遠輝等[16]研究發現，微波-對流熱處理聯合殺菌克服了單純的微波殺菌和熱力殺菌的缺點，不但有效延長了生鮮濕面的保質期，抑制了生鮮濕面的褐變，且在一定程度上提升了生鮮濕面的口感，生鮮濕面經微波-對流聯合處理(微波功率280 W，時間20 s；對流熱處理溫度90 ℃，時間15 min)后在36 ℃條件下可安全儲藏49 h。余江瓊等[17]采用水浴、微波、水浴-微波聯合3種不同的殺菌方式對柚皮桃膠營養鮮濕面進行保鮮研究，結果表明，綜合考慮面條的感官評分和微生物指標的變化，最佳的殺菌方式為水浴-微波聯合殺菌 (85 ℃ 10 min+3檔85 ℃ 1 min)。在此殺菌方式下, 真空包裝的柚皮桃膠營養鮮濕面可在37 ℃保藏25 d。

2.2 輻照殺菌技術

輻照是通過具有能量的射線(如γ射線、電子束和X射線)作用于微生物，使其滅活，從而達到保鮮目的的殺菌技術[18]。輻照技術具有節能、簡便和效率高等優點，已廣泛應用于食品防腐保鮮中。我國對γ射線在食品輻照方面的研究較早，應用也較為廣泛。隨著電子加速器束流能量和束下裝置技術的提高和完善，電子束輻照在輻射安全方面有很大的優勢，尤其在加工能力和經濟效益上，因此關于電子束輻照食品的研究也越來越多[19]。

2.2.1 輻照技術在生鮮濕面殺菌保鮮中的應用

輻照技術在生鮮濕面保鮮中的應用也有處理原料面粉和處理生鮮濕面2種方式(表2)。

表2 輻照技術在生鮮濕面殺菌保鮮中的應用Table 2 Application of irradiation technology in sterilization and preservation of fresh wet noodles

輻照殺菌機理一般有2個方面：一方面是電離輻射破壞目標微生物的DNA，并通過抑制DNA合成防止細胞分裂；另一方面是輻射與水分子相互作用產生活性分子，活性分子再與細胞內其他物質作用，最終導致細胞死亡[20]。輻照殺菌保鮮效果的影響因素主要有輻射源類型、輻照劑量和微生物種類等。相關研究表明，γ射線和電子束輻照能有效殺死面粉或生鮮濕面中的細菌及霉菌，且殺死細菌的效果優于霉菌，輻照劑量越大，殺菌效果越好。γ射線對細菌、霉菌的殺菌效果均優于電子束。

2.2.2 輻照處理對生鮮濕面品質的影響

輻照劑量對生鮮濕面品質有一定的影響。相關研究表明，4 kGy以下的γ射線[21]和電子束[22]輻照劑量對保證生濕面條品質較為適宜。另外，不同輻射源對食品品質的影響不同。史依沫[19]對比研究了不同劑量的γ射線與電子束輻照處理對生濕面條品質影響的異同，結果表明:相同劑量下，電子束輻照更有利于改善和保持生濕面條的顏色；當輻照劑量適宜時，電子束輻照能有效改善生濕面條的蒸煮和質構特性，保持面條的良好品質。

綜上所述，γ射線和電子束輻照2種殺菌方式各有優點，當只保證殺菌效果且輻照劑量盡可能低時，γ射線輻照優于電子束輻照；若在保證殺菌效果的同時還要求保證生濕面條的品質，則電子束輻照優于γ射線。因此探究更有效的輻射源或研究多種元素共同作用的效果是未來生鮮濕面防腐保鮮研究的一個重要方向。

2.2.3 輻照與其他技術復合處理在生鮮濕面防腐保鮮中的應用分析

在輻照與其他技術復合處理方面，史依沫[19]研究了電子束輻照與氣調包裝復合處理對生濕面條保鮮效果的影響，結果表明:電子束輻照與氣調包裝復合處理對生濕面條殺菌保鮮效果優于單一輻照處理，且更有利于減少生濕面的水分散失；在面條質構特性上，兩者沒有表現出明顯差異；但4 kGy電子束輻照結合氣調包裝(70%CO2+30%N2)能減緩貨架期內生濕面色澤的變化，同時提高了面條的蒸煮吸水率，降低了面條的蒸煮損失率，該復合處理更適合生濕面條殺菌保鮮的工藝產業化。

2.3 臭氧殺菌技術

臭氧是一種被公認的高效殺菌消毒劑，由于其超強的氧化性而有著很好的殺菌、脫色效果，已廣泛應用于食品工業的各個領域[24]。

2.3.1 臭氧技術在生鮮濕面殺菌保鮮中的應用

目前，臭氧主要以氣體或水溶液的形式用于生鮮濕面的殺菌保鮮[25](表3)。臭氧殺菌機理主要是臭氧分子能夠破壞微生物細胞的細胞壁、細胞膜、線粒體及細胞核等重要組成部分，從而導致微生物裂解死亡，達到殺菌保鮮的目的[30]。臭氧殺菌保鮮效果的影響因素主要有微生物種類[31]、pH[32]、臭氧濃度和作用時間等。

表3 臭氧技術在生鮮濕面殺菌保鮮中的應用Table 3 Application of ozone technology in sterilization and preservation of fresh wet noodles

2.3.2 臭氧處理對生鮮濕面品質的影響

李曼[26]研究發現，臭氧處理能在一定程度上提高生鮮面片的白度和亮度值，延緩其褐變。臭氧殺菌雖然具有速度快、殺菌能力強、無污染和生產成本低等優點[33]，但臭氧處理時間過長可能會使面粉帶有一些令人不悅的氣味，這可能與臭氧自身帶有的特殊氣味以及小麥粉中少量脂肪的深度氧化有關[29]，在一定程度上影響了臭氧殺菌在生鮮濕面防腐保鮮中的應用。合理控制臭氧處理時間有利于解決這一問題。李曼[26]研究了臭氧處理前后小麥粉中風味成分的變化，發現小麥粉經臭氧處理15 min (臭氧氣體流速為5 L/min)后及貯藏4 d后，其主要風味成分與處理前相比變化不大。

2.3.3 臭氧與其他技術復合處理在生鮮濕面防腐保鮮中的應用分析

BAI等[28]發現臭氧水能夠降低蕎麥半干面的初始含菌量，結合CO2(70%)+N2(30%)包裝抑制了微生物的腐敗，在25 ℃儲藏條件下貨架期可達9 d，且保持了較高的產品質量。閔照永等[32]以臭氧處理小麥粉30 min、用pH 3.5的乳酸緩沖溶液和面,以無任何處理制作的鮮濕面為對照組，研究了臭氧和乳酸緩沖溶液協同作用對鮮濕面保鮮效果和品質的影響，結果表明，兩者協同處理對鮮濕面中微生物滋生、鮮濕面貨架期延長有顯著的抑制作用和積極的促進作用，協同處理制作的鮮濕面在色澤和烹煮損失率上都顯著優于其他3組對照樣品，說明臭氧和乳酸緩沖溶液協同作用對鮮濕面品質的改善有疊加作用。

2.4 其他非熱殺菌技術

目前在生鮮濕面防腐保鮮中應用的其他非熱殺菌技術有紫外線、低溫等離子體和ClO2，這些技術應用較少。

2.4.1 紫外線殺菌技術

紫外線殺菌操作簡單、效率高、環境友好、污染小，對食品感官品質和營養影響較小[34]，廣泛用于液體介質食品殺菌以及固體食品,如肉制品、蛋制品和新鮮產品等的貨架期延長[35]。在生鮮濕面防腐保鮮方面，韓金玉[36]將生鮮拉面包裝后在紫外燈下照射，發現紫外照射90 min后，生鮮拉面在25 ℃下的保質期從空白組的6.81 h延長至9.45 h，延長了約39%。趙笑笑等[12]研究了紫外和微波方式對生鮮面條保鮮及微生物抑制的效果，發現紫外處理(紫外線照射1 h)的保鮮效果不如微波處理(800 W微波處理10 s)。

紫外光的波長位于100～400 nm，其中食品工業殺菌主要利用的波長范圍為200～280 nm[37]。相關研究報道，紫外線波長為250～260 nm時殺菌能力最強，是波長為300～400 nm時殺菌能力的1 000倍以上[38]。此外，照射距離不同時，紫外線抑菌效果也不盡相同。趙芳[18]選用254 nm波長紫外線，將樣品分別放入裝置中10、20、30、40和50 cm處照射處理，發現在常溫(20～25 ℃)貯藏期間，10和20 cm處理組抑菌效果明顯優于其他組。

2.4.2 低溫等離子體殺菌技術

等離子體是繼固態、液態和氣態之后物質的第4種狀態，它是由離子、電子、自由基和化學性粒子組成的電中性物質[39]。低溫等離子體可以殺死多種類型的抗性細菌、芽孢、酵母菌、真菌類病原菌和病毒等，目前已應用于食品加工和醫療衛生在內的諸多領域[40-41]。在生鮮濕面防腐保鮮方面，陳玥[42]研究發現，生鮮濕面經等離子體處理后，與未處理組相比，菌落及霉菌總數均有下降。低溫等離子體處理可有效殺滅生鮮濕面表面微生物，抑制酸度增加，且對面條的質構品質影響不大。低溫等離子體殺菌技術目前在生鮮濕面防腐保鮮上的研究還比較少，是否具備可實踐性還需進一步研究探討[25]。

2.4.3 ClO2殺菌技術

穩定態ClO2在食品工業中的應用越來越廣，發展前景非常廣闊[43]。在生鮮濕面防腐保鮮方面，劉增貴[44]在濕生面條和面用水中添加質量分數梯度分別為0.01、0.02、0.03、0.04和0.05 mg/g的ClO2，發現0.03 mg/g的添加量對細菌的滅菌率在96%左右，0.04 mg/g的添加量對霉菌已有較好的殺滅效果，繼續添加ClO2滅菌率提高不明顯；添加量<0.04 mg/g 時對濕生面條的蒸煮和質構特性影響不大，且可對面條起到明顯的增白效果；微波和ClO2復合處理(先將小麥粉微波滅菌50 s，再向和面用水中添加0.03 mg/g ClO2)滅菌率>99%，且面條品質仍能達到各單獨處理時的良好質地；微波和ClO2復合處理后制作的濕生面條在30 ℃貯藏條件下20 d不變質，但面條出現變黃現象。目前，ClO2殺菌技術在生鮮濕面保鮮上的研究也較少，還需進一步研究探討。

3 結語與展望

生鮮濕面的防腐保鮮是當前面條行業的一個重要研究課題。殺菌是解決生鮮濕面防腐保鮮問題的關鍵技術之一。與傳統的熱殺菌相比，非熱殺菌在殺菌過程中不經過強烈的熱處理，是非常適合生鮮面產品特點的保鮮方法。微波、輻照、臭氧、紫外線、低溫等離子體和ClO2殺菌技術對生鮮濕面有良好的殺菌效果，并能在一定程度上改善生鮮濕面的感官、蒸煮及質構特性。因此，非熱殺菌技術將會成為未來生鮮濕面防腐保鮮的研究熱點。但是，目前非熱殺菌技術還存在設備價格昂貴和技術參數不完善等問題，且多集中于實驗室研究。因此，在今后的工作中，首先需要進行基礎研究，理解設備作用機理，其次，應研發新設備，加快工業化應用[34]。此外，由于各非熱殺菌技術有自身的優勢也有自身的局限性，因此將不同的非熱殺菌方式聯合起來，尋求具有疊加效應和協同增效作用的聯合非熱殺菌技術，使各殺菌方式在低強度的作用下，就可起到加倍的殺菌保鮮效果，將對生鮮濕面防腐保鮮意義重大。靳志強等[45]研究發現微波-紫外線/臭氧組合處理能有效降低霉變玉米的黃曲霉毒素含量和霉菌孢子數量，且玉米品質不會顯著改變，與單一處理相比，組合處理能發揮協同增效作用。因此，聯合非熱殺菌技術將會成為未來生鮮濕面防腐保鮮領域中的一個重要研究方向，今后應加強這方面的研究，推動非熱殺菌技術在生鮮濕面防腐保鮮中的應用。