食品的非热杀菌技术介绍

食品的非热杀菌技术介绍非热杀菌技术是一种在食品加工中广泛应用的方法，它主要利用物理或化学手段，在不使用高温加热的情况下，达到杀灭微生物、延长食品保质期的目的。与传统的加热杀菌方法相比，非热杀菌技术具有不破坏食品原有营养成分、色泽、口感等优势，因此越来越受到食品工业和消费者的青睐。目前常见的非热杀菌技术主要包括以下几种：1.辐射杀菌：利用电磁波（如紫外线、伽马射线等）对食品进行照射，破坏微生物的DNA或RNA，使其失去繁殖和生存的能力。辐射杀菌具有速度快、效果好、易控制等优点，但设备成本较高，对食品包装材料也有特殊要求。2.电场杀菌：通过在食品表面施加直流或交流电场，使微生物细胞膜电位发生改变，导致细胞内容物泄漏，从而使微生物失去活性。电场杀菌具有无污染、环保、易于控制等优点，但设备复杂，对食品的导电性和绝缘性有要求。3.超声波杀菌：利用超声波的高频振动，使微生物细胞壁破裂，内部结构受损，从而达到杀菌的目的。超声波杀菌具有设备简单、易于操作、不破坏食品营养成分等优点，但杀菌效果受超声波频率、强度、作用时间等因素影响。4.过滤除菌：通过物理过滤的方式，将微生物从食品中分离出去，以达到杀菌的目的。过滤除菌适用于液体和半固体食品，具有简单、易行、无污染等优点，但可能存在过滤效率不高、处理速度慢等问题。5.生物杀菌：利用某些具有杀菌作用的微生物或其代谢产物，对其他微生物进行抑制或杀灭。生物杀菌具有天然、环保、无毒副作用等优点，但可能存在杀菌效果不稳定、易受环境因素影响等问题。6.高压杀菌：通过高压使微生物细胞内外压力失衡，导致细胞结构破裂，从而达到杀菌的目的。高压杀菌具有速度快、效果好、易于控制等优点，但设备成本较高，对食品的包装和密封有特殊要求。非热杀菌技术在我国的研究和应用已取得显著成果，但仍存在一些问题和挑战，如设备成本高、处理速度慢、杀菌效果不稳定等。未来，随着科技的不断发展，非热杀菌技术将进一步完善，为我国食品工业的发展提供有力支持。一、食品非热杀菌技术的种类近年来，对新的非热杀菌技术的研究愈来愈多，并有一些已投入应用。世界各国（包括我国）都已将一些非热杀菌技术应用列为21世纪重点研究和开发的食品新技术之一。新杀菌技术实际应用须解决3个问题：是否引起新的污染；是否比传统方法有明显的经济优势；能否实现规模化生产、加工。非热杀菌技术主要包括物理杀菌和化学杀菌。非热物理杀菌是采用物理手段（如电磁波、压力、光照等）进行杀菌，化学杀菌则是通过化学试剂来达到杀菌的作用。特点：物理杀菌不需要向食品中加入化学物质，因而克服了化学试剂与微生物细胞内物质作用生成的产物对人体产生的不良影响，同时避免了食品中残留的化学试剂对人体的负面作用；物理杀菌是一次性杀菌，对菌体有较强烈的作用，物理杀菌效果明显，条件易于控制，外界环境的影响较小；物理杀菌能更好地保持食品的自然风味，甚至改善食品的质构，如超高压杀菌用于肉类和水产品类，提高了肉制品的嫩度和风味。二、重要的食品非热杀菌技术1.超高压（UHP,又称为高静压/HHP）杀菌技术食品的超高压处理技术是指将密封于弹性容器内的食品置于水或其他液体作为传压介质的压力系统中，经100MPa以上的压力处理，以达到杀菌、灭酶和改善食品的功能特性等作用。超高压处理通常在室温或较低的温度下进行，在一定高压下食品蛋白质变性、淀粉糊化、酶失活，生命停止活动，细菌等微生物被杀死。而在超高压作用下，蛋白质等生物高分子物质及色素、维生素、香气成分等低分子化合物的共价键却不发生变化，从而使超高压处理过的食品仍然保持其原有的营养价值、色泽和天然风味。优点：它能在常温或较低温度下达到杀菌、灭酶的作用，减少了由于高热处理引起的食品营养成分和色、香、味的损失或劣化；由于传压速度快、均匀，不存在压力梯度，超高压处理不受食品的大小和形状的影响，使得超高压处理过程较为简单；耗能也较少。以达到食品保藏为目的，研究超高压的杀菌、灭酶作用。压力达到100MPa以上对非芽孢菌即有杀灭作用，但对细菌的芽孢，压力则需要达到800MPa以上，并使酶产生不可逆失活。在较低的压力下，可采用其他处理方法与超高压处理相结合，这样既可以尽量保持超高压处理的特点，也可以使该处理技术更为有效和方便。以修饰、改变食品有关特性为宗旨，研究超高压对食品理化性质的影响。对超高压处理技术的研究发现，超高压对与食品风味、色泽有关的小分子以及维生素等没有太大影响，同时可以改变蛋白质、多糖、脂类等食品（生物）大分子的理化特性，如蛋白质的变性、脂肪的结晶和淀粉的糊化等。2.高压脉冲电场（PEF）杀菌利用强电场脉冲的介电阻断原理对食品微生物产生抑制作用。这种超高压脉冲电路构型以电容完全放电产生的指数衰减电压波形为基础，电极间距离为0.5cm或1cm，处理量分别为12.5mL或25mL，脉冲频率一般为0.1-10Hz，研究表明：对于浓缩苹果汁、鲜苹果汁、脱脂奶蛋液、青豆汤等不同的液体食品，在不同初温和不同最大温度条件下，采用相同的高压脉冲电场处理后，货架期不同。对于高压脉冲电场杀菌机理有多种假说：如细胞膜穿孔效应、电磁机制模型、粘弹极性形成模型、电解产物效应、03效应等。（1）场的作用脉冲电场产生磁场，这种脉冲电场和脉冲磁场交替作用，使细胞膜透性增加，振荡加剧，膜强度减弱，因而膜被破坏，膜内物质容易流出，膜外物质容易渗入，细胞膜的保护作用减弱甚至消失。（2）电离作用电极附近物质电离产生的阴、阳离子与膜内生命物质作用，因而阻断了膜内正常生化反应和新陈代谢过程等的进行；同时，液体介质电离产生03的强烈氧化作用，能与细胞内物质发生一系列反应。优点：处理时间短、能耗低、传递快速、均匀等。脉冲电场一般使用的温度是45-50℃，声强在30kV·cm-1，可有效进行食品灭酶杀菌。3.脉冲强光杀菌用连续的宽带光谱短而强的脉冲，抑制食品和包装材料表面、透明饮料、固体表面和气体中的微生物。脉冲强光杀菌是采用脉冲的强烈白光闪照方法进行灭菌的技术。其最基本的结构是动力单元和惰性气体灯单元，通过由动力单元向惰性气体灯单元提供能量，以使惰性气体灯发出与太阳光光谱相近，但强度更强的紫外线至红外线区域光进行杀菌。4.磁力杀菌日本秋田大学、秋田酿造试验场合作，试验交变磁力杀菌技术获得成功。磁力杀菌采用6000的磁力强度，将食品放在N极与S极之间，经过连续摆动，不需加热，即可达到100%的杀菌效果，对食品的成分和风味无任何影响。5.感应电子杀菌以电为能源的线性感应电子加速器所产生的电离辐射，导致微生物的DNA和细胞发生变化，进而钝化和杀死有害微生物。6.半导体光催化杀菌半导体光催化杀菌时，当光照射到较大聚集体的TiO2表面时，激发产生光生电子和光生空穴对。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。光生电子、空穴对一方面与细胞壁、细胞膜以及胞内组分作用，导致酶失活等，这方面已在酵母菌细胞以及大肠杆菌细胞中得到验证；另一方面光生电子、空穴对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、细胞膜或胞内物质作用，使细胞功能单元失活，这方面在海拉细胞中得到验证。7.超声波灭菌超声波对传声媒质的相互作用，蕴藏着巨大的能量，这种能量能在极短的时间内足以起到杀灭和破坏微生物的作用，而且能够对食品产生诸如均质、催陈、裂解大分子物质等多种作用，具有其他物理灭菌方法难以取得的最佳效果，从而