食品的非熱殺菌技術(shù)介紹

食品的非熱殺菌技術(shù)介紹非熱殺菌技術(shù)是一種在食品加工中廣泛應(yīng)用的方法，它主要利用物理或化學(xué)手段，在不使用高溫加熱的情況下，達(dá)到殺滅微生物、延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的目的。與傳統(tǒng)的加熱殺菌方法相比，非熱殺菌技術(shù)具有不破壞食品原有營(yíng)養(yǎng)成分、色澤、口感等優(yōu)勢(shì)，因此越來(lái)越受到食品工業(yè)和消費(fèi)者的青睞。目前常見的非熱殺菌技術(shù)主要包括以下幾種：1.輻射殺菌：利用電磁波（如紫外線、伽馬射線等）對(duì)食品進(jìn)行照射，破壞微生物的DNA或RNA，使其失去繁殖和生存的能力。輻射殺菌具有速度快、效果好、易控制等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備成本較高，對(duì)食品包裝材料也有特殊要求。2.電場(chǎng)殺菌：通過(guò)在食品表面施加直流或交流電場(chǎng)，使微生物細(xì)胞膜電位發(fā)生改變，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物泄漏，從而使微生物失去活性。電場(chǎng)殺菌具有無(wú)污染、環(huán)保、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備復(fù)雜，對(duì)食品的導(dǎo)電性和絕緣性有要求。3.超聲波殺菌：利用超聲波的高頻振動(dòng)，使微生物細(xì)胞壁破裂，內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，從而達(dá)到殺菌的目的。超聲波殺菌具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易于操作、不破壞食品營(yíng)養(yǎng)成分等優(yōu)點(diǎn)，但殺菌效果受超聲波頻率、強(qiáng)度、作用時(shí)間等因素影響。4.過(guò)濾除菌：通過(guò)物理過(guò)濾的方式，將微生物從食品中分離出去，以達(dá)到殺菌的目的。過(guò)濾除菌適用于液體和半固體食品，具有簡(jiǎn)單、易行、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，但可能存在過(guò)濾效率不高、處理速度慢等問(wèn)題。5.生物殺菌：利用某些具有殺菌作用的微生物或其代謝產(chǎn)物，對(duì)其他微生物進(jìn)行抑制或殺滅。生物殺菌具有天然、環(huán)保、無(wú)毒副作用等優(yōu)點(diǎn)，但可能存在殺菌效果不穩(wěn)定、易受環(huán)境因素影響等問(wèn)題。6.高壓殺菌：通過(guò)高壓使微生物細(xì)胞內(nèi)外壓力失衡，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)破裂，從而達(dá)到殺菌的目的。高壓殺菌具有速度快、效果好、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備成本較高，對(duì)食品的包裝和密封有特殊要求。非熱殺菌技術(shù)在我國(guó)的研究和應(yīng)用已取得顯著成果，但仍存在一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)，如設(shè)備成本高、處理速度慢、殺菌效果不穩(wěn)定等。未來(lái)，隨著科技的不斷發(fā)展，非熱殺菌技術(shù)將進(jìn)一步完善，為我國(guó)食品工業(yè)的發(fā)展提供有力支持。一、食品非熱殺菌技術(shù)的種類近年來(lái)，對(duì)新的非熱殺菌技術(shù)的研究愈來(lái)愈多，并有一些已投入應(yīng)用。世界各國(guó)（包括我國(guó)）都已將一些非熱殺菌技術(shù)應(yīng)用列為21世紀(jì)重點(diǎn)研究和開發(fā)的食品新技術(shù)之一。新殺菌技術(shù)實(shí)際應(yīng)用須解決3個(gè)問(wèn)題：是否引起新的污染；是否比傳統(tǒng)方法有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；能否實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)、加工。非熱殺菌技術(shù)主要包括物理殺菌和化學(xué)殺菌。非熱物理殺菌是采用物理手段（如電磁波、壓力、光照等）進(jìn)行殺菌，化學(xué)殺菌則是通過(guò)化學(xué)試劑來(lái)達(dá)到殺菌的作用。特點(diǎn)：物理殺菌不需要向食品中加入化學(xué)物質(zhì)，因而克服了化學(xué)試劑與微生物細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)作用生成的產(chǎn)物對(duì)人體產(chǎn)生的不良影響，同時(shí)避免了食品中殘留的化學(xué)試劑對(duì)人體的負(fù)面作用；物理殺菌是一次性殺菌，對(duì)菌體有較強(qiáng)烈的作用，物理殺菌效果明顯，條件易于控制，外界環(huán)境的影響較??；物理殺菌能更好地保持食品的自然風(fēng)味，甚至改善食品的質(zhì)構(gòu)，如超高壓殺菌用于肉類和水產(chǎn)品類，提高了肉制品的嫩度和風(fēng)味。二、重要的食品非熱殺菌技術(shù)1.超高壓（UHP,又稱為高靜壓/HHP）殺菌技術(shù)食品的超高壓處理技術(shù)是指將密封于彈性容器內(nèi)的食品置于水或其他液體作為傳壓介質(zhì)的壓力系統(tǒng)中，經(jīng)100MPa以上的壓力處理，以達(dá)到殺菌、滅酶和改善食品的功能特性等作用。超高壓處理通常在室溫或較低的溫度下進(jìn)行，在一定高壓下食品蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化、酶失活，生命停止活動(dòng)，細(xì)菌等微生物被殺死。而在超高壓作用下，蛋白質(zhì)等生物高分子物質(zhì)及色素、維生素、香氣成分等低分子化合物的共價(jià)鍵卻不發(fā)生變化，從而使超高壓處理過(guò)的食品仍然保持其原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、色澤和天然風(fēng)味。優(yōu)點(diǎn)：它能在常溫或較低溫度下達(dá)到殺菌、滅酶的作用，減少了由于高熱處理引起的食品營(yíng)養(yǎng)成分和色、香、味的損失或劣化；由于傳壓速度快、均勻，不存在壓力梯度，超高壓處理不受食品的大小和形狀的影響，使得超高壓處理過(guò)程較為簡(jiǎn)單；耗能也較少。以達(dá)到食品保藏為目的，研究超高壓的殺菌、滅酶作用。壓力達(dá)到100MPa以上對(duì)非芽孢菌即有殺滅作用，但對(duì)細(xì)菌的芽孢，壓力則需要達(dá)到800MPa以上，并使酶產(chǎn)生不可逆失活。在較低的壓力下，可采用其他處理方法與超高壓處理相結(jié)合，這樣既可以盡量保持超高壓處理的特點(diǎn)，也可以使該處理技術(shù)更為有效和方便。以修飾、改變食品有關(guān)特性為宗旨，研究超高壓對(duì)食品理化性質(zhì)的影響。對(duì)超高壓處理技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，超高壓對(duì)與食品風(fēng)味、色澤有關(guān)的小分子以及維生素等沒有太大影響，同時(shí)可以改變蛋白質(zhì)、多糖、脂類等食品（生物）大分子的理化特性，如蛋白質(zhì)的變性、脂肪的結(jié)晶和淀粉的糊化等。2.高壓脈沖電場(chǎng)（PEF）殺菌利用強(qiáng)電場(chǎng)脈沖的介電阻斷原理對(duì)食品微生物產(chǎn)生抑制作用。這種超高壓脈沖電路構(gòu)型以電容完全放電產(chǎn)生的指數(shù)衰減電壓波形為基礎(chǔ)，電極間距離為0.5cm或1cm，處理量分別為12.5mL或25mL，脈沖頻率一般為0.1-10Hz，研究表明：對(duì)于濃縮蘋果汁、鮮蘋果汁、脫脂奶蛋液、青豆湯等不同的液體食品，在不同初溫和不同最大溫度條件下，采用相同的高壓脈沖電場(chǎng)處理后，貨架期不同。對(duì)于高壓脈沖電場(chǎng)殺菌機(jī)理有多種假說(shuō)：如細(xì)胞膜穿孔效應(yīng)、電磁機(jī)制模型、粘彈極性形成模型、電解產(chǎn)物效應(yīng)、03效應(yīng)等。（1）場(chǎng)的作用脈沖電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這種脈沖電場(chǎng)和脈沖磁場(chǎng)交替作用，使細(xì)胞膜透性增加，振蕩加劇，膜強(qiáng)度減弱，因而膜被破壞，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(yáng)離子與膜內(nèi)生命物質(zhì)作用，因而阻斷了膜內(nèi)正常生化反應(yīng)和新陳代謝過(guò)程等的進(jìn)行；同時(shí)，液體介質(zhì)電離產(chǎn)生03的強(qiáng)烈氧化作用，能與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生一系列反應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：處理時(shí)間短、能耗低、傳遞快速、均勻等。脈沖電場(chǎng)一般使用的溫度是45-50℃，聲強(qiáng)在30kV·cm-1，可有效進(jìn)行食品滅酶殺菌。3.脈沖強(qiáng)光殺菌用連續(xù)的寬帶光譜短而強(qiáng)的脈沖，抑制食品和包裝材料表面、透明飲料、固體表面和氣體中的微生物。脈沖強(qiáng)光殺菌是采用脈沖的強(qiáng)烈白光閃照方法進(jìn)行滅菌的技術(shù)。其最基本的結(jié)構(gòu)是動(dòng)力單元和惰性氣體燈單元，通過(guò)由動(dòng)力單元向惰性氣體燈單元提供能量，以使惰性氣體燈發(fā)出與太陽(yáng)光光譜相近，但強(qiáng)度更強(qiáng)的紫外線至紅外線區(qū)域光進(jìn)行殺菌。4.磁力殺菌日本秋田大學(xué)、秋田釀造試驗(yàn)場(chǎng)合作，試驗(yàn)交變磁力殺菌技術(shù)獲得成功。磁力殺菌采用6000的磁力強(qiáng)度，將食品放在N極與S極之間，經(jīng)過(guò)連續(xù)擺動(dòng)，不需加熱，即可達(dá)到100%的殺菌效果，對(duì)食品的成分和風(fēng)味無(wú)任何影響。5.感應(yīng)電子殺菌以電為能源的線性感應(yīng)電子加速器所產(chǎn)生的電離輻射，導(dǎo)致微生物的DNA和細(xì)胞發(fā)生變化，進(jìn)而鈍化和殺死有害微生物。6.半導(dǎo)體光催化殺菌半導(dǎo)體光催化殺菌時(shí)，當(dāng)光照射到較大聚集體的TiO2表面時(shí)，激發(fā)產(chǎn)生光生電子和光生空穴對(duì)。由于光生電子遷移速度比光生空穴快得多，所以可將光生電子和光生空穴分開。光生電子、空穴對(duì)一方面與細(xì)胞壁、細(xì)胞膜以及胞內(nèi)組分作用，導(dǎo)致酶失活等，這方面已在酵母菌細(xì)胞以及大腸桿菌細(xì)胞中得到驗(yàn)證；另一方面光生電子、空穴對(duì)與水或水中溶解氧發(fā)生作用形成氫氧自由基，它們與細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或胞內(nèi)物質(zhì)作用，使細(xì)胞功能單元失活，這方面在海拉細(xì)胞中得到驗(yàn)證。7.超聲波滅菌超聲波對(duì)傳聲媒質(zhì)的相互作用，蘊(yùn)藏著巨大的能量，這種能量能在極短的時(shí)間內(nèi)足以起到殺滅和破壞微生物的作用，而且能夠?qū)κ称樊a(chǎn)生諸如均質(zhì)、催陳、裂解大分子物質(zhì)等多種作用，具有其他物理滅菌方法難以取得的最佳效果，從而