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用的方法，它主要利用物理或化學手段，在不使用高溫加熱的情況下，達到殺滅微生物、延長食品保質(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養(yǎng)成分、色澤、口感等優(yōu)勢，因此越來越受到食品工業(yè)和消費者的青睞。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）對食品進行照射，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，但設(shè)備成本較高，對食品包裝材料也有特殊要求。2.電場殺菌：通過在食品表面施加直流或交流電場，使微生物細胞膜電位發(fā)生改變，導致細胞內(nèi)容物泄漏，從而使微生物失去活性。電場殺菌具有無污染、環(huán)保、易于控制等優(yōu)點，但設(shè)備復雜，對食品的導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，使微生物細胞壁破裂，內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，從而達到殺菌的目的。超聲波殺菌具有設(shè)備簡單、易于操作、不破壞食品營養(yǎng)成分等優(yōu)點，但殺菌效果受超聲波頻率、強度、作用時間等因素影響。4.過濾除菌：通過物理過濾的方式，將微生物從食品中分離出去，以達到殺菌的目的。過濾除菌適用于液體和半固體食品，具有簡單、易行、無污染等優(yōu)點，但可能存在過濾效率不高、處理速度慢等問題。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，對其他微生物進行抑制或殺滅。生物殺菌具有天然、環(huán)保、無毒副作用等優(yōu)點，但可能存在殺菌效果不穩(wěn)定、易受環(huán)境因素影響等問題。6.高壓殺菌：通過高壓使微生物細胞內(nèi)外壓力失衡，導致細胞結(jié)構(gòu)破裂，從而達到殺菌的目的。高壓殺菌具有速度快、效果好、易于控制等優(yōu)點，但設(shè)備成本較高，對食品的包裝和密封有特殊要求。非熱殺菌技術(shù)在我國的研究和應用已取得顯著成果，但仍存在一些問題和挑戰(zhàn)，如設(shè)備成本高、處理速度慢、殺菌效果不穩(wěn)定等。未來，隨著科技的不斷發(fā)展，非熱殺菌技術(shù)將進一步完善，為我國食品工業(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，對新的非熱殺菌技術(shù)的研究愈來愈多，并有一些已投入應用。世界各國（包括我國）都已將一些非熱殺菌技術(shù)應用列為21世紀重點研究和開發(fā)的食品新技術(shù)之一。新殺菌技術(shù)實際應用須解決3個問題：是否引起新的污染；是否比傳統(tǒng)方法有明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢；能否實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)、加工。非熱殺菌技術(shù)主要包括物理殺菌和化學殺菌。非熱物理殺菌是采用物理手段（如電磁波、壓力、光照等）進行殺菌，化學殺菌則是通過化學試劑來達到殺菌的作用。特點：物理殺菌不需要向食品中加入化學物質(zhì)，因而克服了化學試劑與微生物細胞內(nèi)物質(zhì)作用生成的產(chǎn)物對人體產(chǎn)生的不良影響，同時避免了食品中殘留的化學試劑對人體的負面作用；物理殺菌是一次性殺菌，對菌體有較強烈的作用，物理殺菌效果明顯，條件易于控制，外界環(huán)境的影響較?。晃锢須⒕芨玫乇３质称返淖匀伙L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，細菌等微生物被殺死。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鍵卻不發(fā)生變化，從而使超高壓處理過的食品仍然保持其原有的營養(yǎng)價值、色澤和天然風味。優(yōu)點：它能在常溫或較低溫度下達到殺菌、滅酶的作用，減少了由于高熱處理引起的食品營養(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，使得超高壓處理過程較為簡單；耗能也較少。以達到食品保藏為目的，研究超高壓的殺菌、滅酶作用。壓力達到100MPa以上對非芽孢菌即有殺滅作用，但對細菌的芽孢，壓力則需要達到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，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，研究超高壓對食品理化性質(zhì)的影響。對超高壓處理技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，超高壓對與食品風味、色澤有關(guān)的小分子以及維生素等沒有太大影響，同時可以改變蛋白質(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（PEF）殺菌利用強電場脈沖的介電阻斷原理對食品微生物產(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處理后，貨架期不同。對于高壓脈沖電場殺菌機理有多種假說：如細胞膜穿孔效應、電磁機制模型、粘彈極性形成模型、電解產(chǎn)物效應、03效應等。（1）場的作用脈沖電場產(chǎn)生磁場，這種脈沖電場和脈沖磁場交替作用，使細胞膜透性增加，振蕩加劇，膜強度減弱，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，細胞膜的保護作用減弱甚至消失。（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，因而阻斷了膜內(nèi)正常生化反應和新陳代謝過程等的進行；同時，液體介質(zhì)電離產(chǎn)生03的強烈氧化作用，能與細胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生一系列反應。優(yōu)點：處理時間短、能耗低、傳遞快速、均勻等。脈沖電場一般使用的溫度是45-50℃，聲強在30kV·cm-1，可有效進行食品滅酶殺菌。3.脈沖強光殺菌用連續(xù)的寬帶光譜短而強的脈沖，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。脈沖強光殺菌是采用脈沖的強烈白光閃照方法進行滅菌的技術(shù)。其最基本的結(jié)構(gòu)是動力單元和惰性氣體燈單元，通過由動力單元向惰性氣體燈單元提供能量，以使惰性氣體燈發(fā)出與太陽光光譜相近，但強度更強的紫外線至紅外線區(qū)域光進行殺菌。4.磁力殺菌日本秋田大學、秋田釀造試驗場合作，試驗交變磁力殺菌技術(shù)獲得成功。磁力殺菌采用6000的磁力強度，將食品放在N極與S極之間，經(jīng)過連續(xù)擺動，不需加熱，即可達到100%的殺菌效果，對食品的成分和風味無任何影響。5.感應電子殺菌以電為能源的線性感應電子加速器所產(chǎn)生的電離輻射，導致微生物的DNA和細胞發(fā)生變化，進而鈍化和殺死有害微生物。6.半導體光催化殺菌半導體光催化殺菌時，當光照射到較大聚集體的TiO2表面時，激發(fā)產(chǎn)生光生電子和光生空穴對。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、空穴對一方面與細胞壁、細胞膜以及胞內(nèi)組分作用，導致酶失活等，這方面已在酵母菌細胞以及大腸桿菌細胞中得到驗證；另一方面光生電子、空穴對與水或水中溶解氧發(fā)生作用形成氫氧自由基，它們與細胞壁、細胞膜或胞內(nèi)物質(zhì)作用，使細胞功能單元失活，這方面在海拉細胞中得到驗證。7.超聲波滅菌超聲波對傳聲媒質(zhì)的相互作用，蘊藏著巨大的能量，這種能量能在極短的時間內(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