食品冷殺菌技術(shù)課件

食品物理冷殺菌技術(shù)食品工業(yè)殺菌方法食品工業(yè)采用殺菌方法主要有熱殺菌和冷殺菌兩大類。冷殺菌又稱非熱殺菌，依據(jù)其作用方式不同可分為物理冷殺菌、化學(xué)冷殺菌(如高濃度C02、高純度Cl02、臭氧殺菌等)生物冷殺菌(如抗菌肽、溶菌酶、Nisin等)物理冷殺菌介紹

物理冷殺菌是目前研究最廣泛一種殺菌方式，是通過物理方式對食品進(jìn)行殺菌，不僅能殺滅食品中微生物，且能較好保持食品固有營養(yǎng)成分、質(zhì)構(gòu)、色澤和新鮮度，符合消費(fèi)者對食品營養(yǎng)和原味要求。主要有：1.超高壓殺菌(UHP)2.高壓脈沖電場殺菌技術(shù)(PEF)3.脈沖非熱等離子體殺菌(NTP)4.脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)5.磁力殺菌技術(shù)6.膜分離除菌技術(shù)7.紫外線殺菌技術(shù)8.輻照殺菌技術(shù)9微波殺菌技術(shù)10.超聲波殺菌技術(shù)11.電阻殺菌技術(shù)12.半導(dǎo)體光催化殺菌技術(shù)UHP技術(shù)作用特點(diǎn)UHP技術(shù)不僅能殺滅微生物，而且能使淀粉成糊狀、蛋白質(zhì)成膠凝狀，獲得與加熱處理不一樣的食品風(fēng)味。UHP技術(shù)采用液態(tài)介質(zhì)進(jìn)行處理，易實(shí)現(xiàn)殺菌均勻、瞬時(shí)、高效。UHP技術(shù)對殺滅芽孢效果似乎不太理想，在綠茶茶湯中接種耐熱細(xì)菌芽孢后，采用室溫和400MPa靜水高壓處理，不能殺滅這些芽孢。由于糖和鹽對微生物的保護(hù)作用，在粘度非常大的高濃度糖溶液中，超高壓滅菌效果也不明顯。由于處理過程壓力很高，食品中壓敏性成分會受到不同程度的破壞。其過高的壓力使得能耗增加，對設(shè)備要求過高。而且，超高壓裝置需要較高的投入，尚須解決其高成本的問題，不利于工業(yè)化推廣。超高壓滅菌一般采用水作為為壓力介質(zhì)，當(dāng)壓力超過600MPa時(shí)，水會出現(xiàn)臨界冰的現(xiàn)象，因而只能使用油等其他物質(zhì)作為壓力介質(zhì)。超高壓滅菌的效果受多種因素的影響，如微生物種類、細(xì)胞形態(tài)、溫度、時(shí)間、壓力大小等。UHP技術(shù)應(yīng)用目前，國外超高壓滅菌已在果蔬、酸奶、果醬、乳制品、水產(chǎn)品、蛋制品等生產(chǎn)中有了一定的應(yīng)用。在每cm2的肉食上施加大約6t重的壓力進(jìn)行高壓滅菌。其味跟原來一樣，色澤也比原先更好看。日本明治屋食品公司將草莓、蘋果和獼猴桃等果醬經(jīng)軟包裝后在400-600MPa、10-30min條件下滅菌，產(chǎn)品的色澤和風(fēng)味不變，并保持了水果原有的口感，VC的保留率較高。目前主要是研究在低溫范圍內(nèi)的高壓技術(shù)及應(yīng)用高壓技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合來處理食品。超高壓技術(shù)和其它技術(shù)相結(jié)合，能更有效殺滅微生物，破壞酶，延長貨架壽命。利用高壓CO2和高壓技術(shù)相結(jié)合方法處理胡蘿卜汁，使用4.9MPaCO2和300MPa高靜水壓結(jié)合處理，可使需氧菌完全失活，多酚氧化酶、脂肪氧化酶、果膠甲酯酶殘留活性分別低于11.3%、8.3%、35.1%。高壓脈沖電場殺菌技術(shù)(PEF)/脈沖非熱等離子體

殺菌(NTP)高壓脈沖處理技術(shù)是一種基于脈沖電源技術(shù)非熱處理方法。通過與高壓脈沖電源相連兩根電極將能量輸入到待處理樣品中。高壓脈沖處理技術(shù)中最重要的是脈沖電源和反應(yīng)器。在一定電源條件下，根據(jù)與脈沖電源所配套反應(yīng)器內(nèi)不同電極結(jié)構(gòu)，高壓脈沖處理技術(shù)在水處理中有兩種不同應(yīng)用形式，即在平行電極結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生脈沖電場(PEF)形式和在集中電場下通過脈沖液相放電產(chǎn)生非熱等離子體(NTP)形式。脈沖電場(PEF)處理技術(shù)脈沖電場(PEF)處理技術(shù)是水樣置于兩個(gè)電極之間，接通電源后瞬間產(chǎn)生高壓脈沖電場施加于處于兩個(gè)電極之間樣品上。超高壓脈沖電場殺菌作用主要表現(xiàn)在2個(gè)方面：（1）場的作用。脈沖電場產(chǎn)生磁場，細(xì)胞膜在脈沖電場和磁場的交替作用下，通透性增加，振蕩加劇，膜強(qiáng)度減弱，從而使膜破壞，膜內(nèi)物質(zhì)容易流出，膜外物質(zhì)容易滲入，細(xì)胞膜的保護(hù)作用減弱甚至消失。（2）電離作用電極附近物質(zhì)電離產(chǎn)生的陰陽離子與膜內(nèi)生命物質(zhì)作用，從而阻礙了膜內(nèi)正常生化反應(yīng)和新陳代謝過程等的進(jìn)行。同時(shí)，液體介質(zhì)電離產(chǎn)生臭氧的強(qiáng)烈氧化作用，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生一系列的反應(yīng)。通過場和電離的聯(lián)合作用，殺滅菌體。脈沖非熱等離子體

殺菌(NTP)等離子體（plasma）是固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之外第四種物質(zhì)存在形態(tài)，是由電子、離子、自由基和中性粒子等組成。等離子體整體保持電中性同時(shí)具有化學(xué)反應(yīng)性，當(dāng)體系中電子溫度高達(dá)105K，而離子和中性粒子溫度只有300-500K時(shí)，被稱為非熱等離子體(NTP)，又稱非平衡等離子體。等離子體之所以能滅菌是因其含有帶電粒子(電子、離子)、活性物質(zhì)(分子、激發(fā)態(tài)原子、亞穩(wěn)態(tài)原子、自由基)，及紫外線和其它一些射線等。帶電粒子轟擊微生物，可直接破壞其蛋白質(zhì)、核酸等大分子物質(zhì)，使微生物死亡；活性物質(zhì)(如活性氧、自由基團(tuán)等)與微生物中蛋白質(zhì)和核酸反應(yīng)，擾亂微生物正常功能；紫外線能使DNA雙鏈形成胸腺嘧啶二聚物而使細(xì)胞死亡，也可破壞蛋白質(zhì)氨基酸結(jié)構(gòu)，使蛋白質(zhì)失去生物學(xué)活性。脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)作用特點(diǎn)1.隨著閃照次數(shù)的增加，殘余菌數(shù)明顯減少。光照脈沖還可鈍化液態(tài)淀粉酶和蛋白酶，其活力隨閃照次數(shù)的增加而降低。2.脈沖強(qiáng)光對微生物致死作用明顯可進(jìn)行徹底殺菌。3.對不同的食品，不同種類的微生物，需要控制不同的條件。5.脈沖強(qiáng)光在殺菌和對食品進(jìn)行保鮮同時(shí)能很好保持食品營養(yǎng)成分和風(fēng)味不發(fā)生變化，且無有害物質(zhì)殘留。6.脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)在處理食品時(shí)所需費(fèi)用也不高適于烘烤食品、海產(chǎn)品、肉類、水果和蔬菜等殺菌及保鮮。膜分離除菌技術(shù)膜分離是一種分子級分離，主要膜系統(tǒng)按膜孔緊密程度由密到疏，可分為反滲透(RO)、納米過濾(NF)、超濾(UF)、微濾(MF)。應(yīng)用微濾膜可使發(fā)酵工業(yè)用水和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無菌化。由于在膜分離過程中，物質(zhì)不發(fā)生相變，分離系數(shù)較大，操作溫度在室溫左右，因而膜分離技術(shù)在食品加工領(lǐng)域有其獨(dú)特實(shí)用性。紫外線殺菌技術(shù)紫外線是一種波長范圍為136-390nm線，在波長為240-290nm時(shí)具有殺菌作用，波長250-260nm的紫外線殺菌效果最佳，尤其以波長為253.7nm紫外線殺菌作用最強(qiáng)。殺菌機(jī)理：微生物被紫外線照射時(shí)，細(xì)胞核酸生物活性因吸收紫外線而可能改變，可誘導(dǎo)DNA中的胸腺嘧啶二聚體的形成，從而抑制DNA的復(fù)制和細(xì)胞分裂，乃至使其受傷甚至死亡,亦可引起菌體內(nèi)蛋白質(zhì)和酶合成障礙，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變異、功能遭到破壞從而導(dǎo)致死亡。紫外線殺菌的應(yīng)用國內(nèi)外紫外線殺菌主要應(yīng)用于：食品廠用水的殺菌、液狀食品殺菌、固體表面殺菌、食品包裝材料殺菌及食品加工車間、設(shè)備器具、工作臺的殺菌。對霉菌的殺菌效果較差，常需配合酒精消毒來加強(qiáng)殺菌效果。由于紫外照射會破壞有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)，所以會給某些食品的加工帶來不利的影響，特別是含脂肪和蛋白質(zhì)豐富的食品經(jīng)紫外線照射會促使脂肪氧化、發(fā)生異臭，蛋白質(zhì)變性，食品變色等。此外，食品中所含的有益成分如維生素、葉綠素等易受紫外線照射而分解，因此紫外線照射殺菌的應(yīng)用受到一定程度的限制。輻照殺菌技術(shù)輻照(或輻射／放射線)殺菌，是利用一定劑量波長極短電離射線對食品進(jìn)行殺菌。對食品殺菌時(shí)常用射線有x一射線、γ-射線和電子射線。電子射線主要從電子加速器中獲得，X-射線由X-射線發(fā)生器產(chǎn)生，γ-射線主要由放射性同位素獲得，常用放射線同位素有60Co和137Cs，γ-射線穿透力很強(qiáng)，適于完整食品及各種包裝食品內(nèi)部殺菌處理；電子射線穿透力較弱，一般用于小包裝食品或冷凍食品殺菌，特別適于對食品表面殺菌處理。射線輻射對食品作用分為初級和次級，初級是微生物細(xì)胞間質(zhì)受高能電子射線照射后發(fā)生電離作用和化學(xué)作用；次級是水分經(jīng)輻射和發(fā)生電離作用而產(chǎn)生各種游離基和過氧化氫再與細(xì)胞內(nèi)其它物質(zhì)作用。這兩種作用會阻礙微生物細(xì)胞內(nèi)一切活動，從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞死亡。食品輻射殺菌的目的不同，采用的輻射劑量也不同，完全殺菌的輻照劑量為25-50kGy，其目的是殺死除芽孢桿菌以外的所有微生物。消毒殺菌的輻射劑量為1-10kGy，其目的是殺死食品中不產(chǎn)芽孢的病原體和減少微生物污染，延長保藏期。微波殺菌技術(shù)殺菌機(jī)理熱效應(yīng)：食品表里同時(shí)吸收微波能，溫度升高；污染微生物細(xì)胞在微波場作用下，其分子也被極化并作高頻振蕩，產(chǎn)生熱效應(yīng)，溫度升高；溫度快速升高使其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；從而失去生物活性，使菌體死亡或受到嚴(yán)重干擾而無法繁殖。非熱效應(yīng)：微波作用會使微生物在其化學(xué)過程中所產(chǎn)生大量電子、離子和其它帶電粒子生物性排列組合狀態(tài)和運(yùn)動規(guī)律發(fā)生改變，亦使微生物生理活性物質(zhì)發(fā)生變化；同時(shí)，電場也會使細(xì)胞膜附近電荷分布改變，導(dǎo)致膜功能障礙，使細(xì)胞正常代謝功能受到干擾破壞，微生物細(xì)胞生長受到抑制，甚至停止生長或使之死亡。微波能還能使微生物細(xì)胞賴以生存水分活度降低，破壞微生物生存環(huán)境。另外，微波還可導(dǎo)致細(xì)胞DNA和RNA分子結(jié)構(gòu)中氫鍵松馳，斷裂和重新組合，誘發(fā)基因突變，染色體畸變，從而中斷細(xì)胞正常繁殖能力。超聲波殺菌技術(shù)超聲波是一種新的物理殺菌方法，超聲波在媒介中傳播時(shí)，會引發(fā)一系列特殊效應(yīng)，如熱效應(yīng)、力學(xué)效應(yīng)和空化效應(yīng)等，使細(xì)胞結(jié)構(gòu)受到破壞?？栈?yīng)時(shí)形成少量自由基也能破壞DNA之類生物物質(zhì)，使微生物死亡。但超聲波對復(fù)雜細(xì)菌效果不明顯，故超聲波單獨(dú)使用時(shí)殺菌效果不理想，常需要與其它方法聯(lián)合使用。半導(dǎo)體光催化殺菌技術(shù)原理：光照射到較大聚集體半導(dǎo)體表面激發(fā)產(chǎn)生光生電子和光生空穴對，光生空穴有很強(qiáng)得電子能力。產(chǎn)生光生電子、空穴對，一方面與細(xì)胞壁、細(xì)胞膜及胞內(nèi)組分作用，導(dǎo)致酶失活等，另一方面光生電