食品杀菌新技术

第１期（总第８８期）　农产品加工・学刊　Ｎｏ．１　２００７年１月　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ　ｏｆ　Ｆａｒｍ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｊａｎ　文章编号：１６７１—９６４６（２００７）０１—００８９—０３　食品杀菌新技术　李玉锋，　马涛　（沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳１１０１６１）　摘要：随着人们生活水平的提高，对食品的卫生、安全和营养性要求越来越高，开发高效、安全、无毒、性能稳定　和广谱的食品杀菌技术成为食品科学研究和应用的一个热点。介绍了近年来国内外应用于食品杀菌的新技术，旨在　提高我国食品的品质和安全性，促进食品工业的科技进步。　关键词：食品；杀菌；新技术　中图分类号：ＴＳ２０１．１　文献标志码：Ａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｎ　Ｆｏｏｄ　Ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ　Ｌｉ　Ｙｕｆｅｎｇ，＂Ｍａ　Ｔａｏ　（Ｄｅｐａｒｔｅｎｔ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１００１６１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ　ｌｉｖｉｎｇ，ｐｅｏｐｌｅ　ｒｅｑｕｉｒｅ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｆｏｏｄ　ｓａｎｉｔａｔｉｏｎ，ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｎｕｔｉｒｔｉｏｎ．　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｎ　ｆｏｏｄ　ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｓａｆｅ，ｎｏｎｔｏｘｉｃ，ｓｔｅａｄｙ　ａｎｄ　ｂｒｏａｄ—ｓｐｅｃｔｒｕｍ，ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｔｕｒｎｅｄ　ｉｎｔｏ　ａ　ｈｏｔ　ｓｐｏｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｆｏｄ　ｓｃｉｅｎｃｅ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｆｏｏｄ　ｓｔｅｒｉｌ—　ｉｚａｔｉｏｎ　ｒｅｃｅｎｔｌｙ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｆｏｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｓｃｉ－　ｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｆｏｏｄ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｏｏｄ；ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　民以食为天，食以安全为先。食品是人类赖以生　生物的生长，能有效清除对高蛋白质食品（如肉类、　存和发展的最基本物质条件，饮食水平是衡量一个国　乳制品、蛋制品）中危害极大的沙门氏菌。全世界已　家文明程度和国民生活质量的重要标志。食品安全直　有２０多个国家批准应用辐照杀菌的食品供人类食用，　接关系到国民的身体健康和生命安全。如果食品不安　如鸡肉、猪肉、鲜鱼、蘑菇、香料、土豆、大米、洋　全不卫生，其中的各种有害因素就会损害人体健康，　葱、小麦等。经世界各国４０多年的实践证明，辐照　甚至危及生命和子孙后代，影响民族兴旺发达、社会　食品安全可靠。辐照食品的优点是保藏期长，照射　稳定和全面进步。　１次可保鲜数年，既能杀死细菌，又能抑制与延缓食　食品变质的主要原因，是某些微生物的存在　品本身的新陈代谢，消除食品的变质根源。辐照杀菌　致使食品品质改变。因此，食品杀菌就成为食品加工　可节省大量能量，任何食物用辐照法杀菌后，仅采用　中的重要操作单元，即通过杀灭菌和致病菌来延　普通包装便可贮藏，省去了制罐、冷冻冷藏的材料及　长产品的贮藏期，保证产品的安全。为了尽量减少杀　其所耗能量。　、　菌过程对食品成分的破坏或避免杀菌引发不安全因　素，近年来国内外正在探索各种先进的杀菌方法。国　２微波杀菌　际上还将这些高新技术应用在食品工业的不同领域，　采用超高频（３００ＭＨｚ～３００ＧＨｚ）的电磁波使处　显示出其潜在的商业应用价值。　理物料中的偶极分子发生振动，利用分子产生的摩擦　１　辐照杀菌　热进行杀菌，适用于导热不良的食品和对热敏感的食　品。对于采用塑料包装材料的食品，微波杀菌能在原　辐照杀菌，即利用放射线同位素　。和ｍＣｅ生　包装状态下，短时间内从食品中心加热杀菌，还能防　产的　射线，或用高能电子束轰击重金属的靶所产　止对食品的二次污染。　生ｘ射线，或用电子加速器产生的高能电子束对包　装食品进行辐照处理。用１００～１　０００ｋＧｙ剂量照射杀　３高压杀菌　菌，可有效地有损机体健康的生物及致性微　高压杀菌是将食品放人液体介质中，用１００～　收稿日期：２００６—１２—１２　作者简介：李玉峰（１９７８一），男，河南人，在读硕士，研究方向：粮油深加工。　为通讯作者。　维普资讯 http://www.cqvip.com

农产品加工・学刊　２００７年第１期　１　０００ＭＰａ的压力作用一段时间后，杀灭食品中微生　死；对于酵母菌，采用８ｋＷ以上功率的远红外线照　物的过程。高压杀菌对微生物的致死作用主要是通过　射，就足以达到抑制的目的；对于霉菌，８ｋＷ以上　ｎ就可以将活菌完全杀死。　破坏其细胞膜和细胞壁，使蛋白质凝固（蛋白质高级　的照射功率照射１０ｍｉ结构改变），抑制酶的活性和遗传物质的复制等实现　７超声波杀菌　的。高压杀菌效果一般随压力的增加而提高。高压杀　菌避免了因热处理而影响食品品质的各种弊端，保持　频率在９～２０ｋＨｚ的超声波，对微生物有破坏作　了食品的原有风味、色泽和营养价值，非常适合热敏　用。它能使微生物细胞内容物受到强烈的震荡而使细　性食品（果蔬汁）的杀菌。由于高压杀菌是液体介质　的瞬间压缩过程，因而灭菌均匀、无污染、操作安　全，且较加热法耗能低，环境污染小。目前，国外已　胞破坏。一般认为在水溶液内，由于超声波的作用能　产生过氧化氢，具有杀菌能力。也有人认为微生物细　胞液受高频声波作用时，其中溶解的气体变为小气　将高压杀菌是用于肉、蛋、大豆蛋白、水果、香料、　牛奶、果汁、矿泉水和啤酒等食品的加工中。我国在　该技术的开发应用方面仅仅处于实验室研究阶段，尚　未将高压杀菌应用于批量生产。　４高压脉冲电场杀菌　利用微生物细胞结构和液态食品体系间的电学特　性差异，把液态食品作为电介质置于电场中时，食品　中微生物的细胞膜在强电场作用下被电击穿，产生不　可修复的穿孔或破裂，使细胞组织受损，导致微生物　失活。该技术可避免加热法引起的蛋白质变性和维生　素的破坏。利用脉冲电场处理大豆，可灭酶脱腥，并　有效地保留了大豆的香气。高压脉冲电场杀菌技术是　一种常温下非加热杀菌的新技术，使用该技术应综合　考虑场强大小、杀菌时间、食品的ｐＨ值和细菌的种　类等因素，以确定最佳方案。目前该技术在国际上正　处于实验室研究和发展阶段，进一步成熟后很有可能　弥补传统杀菌法的不足。　５脉冲强光杀菌　脉冲强光杀菌即采用强烈白光闪照的方法进行灭　菌，影响效果的主要因素是闪照次数、菌液原始浓度　及输人电压。通过一个能提供高电压高电流脉冲的部　件（动力单元），为惰性气体灯提供所需的能量。惰　性气体灯能发出由紫外线至近红外线区域的光线，其　光谱与太阳光十分相近，但强度却比太阳光强数千倍　至数万倍。该技术由于只处理食品的表面，从而对食　品的风味和营养成分影响很小，可用于延长以透明　物料包装的食品及新鲜食品的货架期，很有发展　前途。　６远红外照射杀菌　远红外射线与传导加热相比，在致死温度以上时　细菌的生存率显著下降。在４０℃以下（致死温度以　下）的条件下，热能越高细菌的生存率越低。将细　菌、酵母和霉菌悬浮液装人塑料袋中进行远红外线杀　菌，其对照功率分别为６，８，１０，１２ｋＷ。结果表　明，远红外线照射１０ｍｉｎ，能使不耐热细菌全部杀　泡，小气泡的冲击可使细胞破裂，因此，超声波对微　生物有一定的杀灭效应。　８欧姆加热杀菌　对食品通过一定的电流，在食品内部因阻抗产　生热效应以达到杀菌的目的。欧姆加热杀菌特别适用　于黏滞、多相的带固形物而不适合采用常规热杀菌的　食品，它具有直接加热、迅速升温和热效均一等优　点。在国内，这一技术已试用于大豆食品的加工，且　得到良好的效果，有待加速投人生产应用，以革新大　豆食品生产技术。　９生物酶杀菌　如带有溶菌酶的壳多糖酶和葡萄糖酶，它们可　抑杀革兰氏阳性菌，其作用机理是破坏细胞的细胞　膜。目前发现的抗微生物酶有：①使细菌失去新陈代　谢作用；②对细菌产生有毒作用；③破坏细胞的细胞　膜成分；④钝化其他的酶。　葡萄糖氧化酶在有氧条件下能催化葡萄糖，反　应中消耗掉一个氧分子，故可抑制好氧微生物的生长　繁殖，从而起到防腐作用，也可作为除葡萄糖剂和脱　氧剂而用于食品保鲜。研究发现，在牛奶中加人过氧　化氢作用一段时间后，再加人过氧化氢酶去除剩余的　过氧化氢，同时加人ＧＯＤ除去过氧化氢分解过程中　产生的分子氧和牛乳中的溶解氧，从而可保护牛奶中　ＶＣ等对氧敏感的物质，并起到灭菌作用。　１０臭氧杀菌　臭氧是氧的同素异形体，具有极强的氧化能力，　在水中的氧还原电位为２．０７Ｖ，仅次于氟电位２．８７Ｖ，　居第２位，它的氧化能力高于氯（１．３６Ｖ）和二氧化　氯（１．５Ｖ）。正因为臭氧具有强烈的氧化性，所以对　细菌、霉菌、病毒具有强烈的杀灭性，而且在食品的　脱臭和脱色等方面也展示了广阔的前景。一般认为，　臭氧很容易同细菌细胞壁中的脂蛋白或细胞膜中的磷　脂质、蛋白质发生化学反应，从而使细菌的细胞壁和　细胞受到破坏（即所谓的溶菌作用），使细胞膜的通　透性增加，细胞内物质外流，使其失去活性。臭氧破　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年第１期　李玉锋，等：食品杀菌新技术　坏或分解细胞壁，能迅速扩散到细胞里，氧化了细胞　内的酶、ＤＮＡ和ＲＮＡ，从而致死病原体。所以食品　在采用气体置换包装、真空包装和封入脱氧包装时，　１５脉冲磁场杀菌　磁场杀菌又称磁力杀菌。磁场分高频磁场和低　填充臭氧以杀灭酵母菌，可以解决这些包装食品的变　频磁场。脉冲磁场强度在２Ｔ范围以内的磁场为低频　质问题。在矿泉水、汽水、果汁等生产过程中，对盛　磁场；磁场强度大于２Ｔ的磁场为高频磁场或振荡磁　装容器、管路、设备和车间环境进行臭氧消毒，也可　场，具有强杀菌作用。低频磁场对微生物的影响也非　取得令人满意的效果。　常大，它能有效地控制微生物的生长、繁殖，使细胞　钝化，降低其速度甚至使微生物失活。高频磁场　杀菌是指将食品放置于磁通密度大于２Ｔ的振荡磁场　光波杀菌是对微波杀菌功能的一种创新性的强　中，使微生物在磁场的作用下失活的杀菌方法。　１　１　光波杀菌　化和完善。光波微波炉就是在一般微波炉的炉腔上部　多设置一个光波发生器，在使用中既可用微波操作，　又可用光波单独加热，还可以光波微波组合加热。当　选择微波与光波组合加热时，光源和磁控管可同时启　动。光源发射的光经光波反射器反射聚焦，综合光波　和微波同时以３×１０ｋｍ／ｓ的速度在高度密闭的炉腔内　对食物进行从里到外、从外到里的高速交叉加热，从　而达到更加彻底、快速和更好的杀菌效果。　１　２栅（栏）障（碍）技术　将已知的防腐方法，通过科学组合，建立一系　列有效抑制微生物生长，并使其遭受杀灭的重要栅　障，诸如一定的水分、一定的ｐＨ值、一定的温度和　一定的气体氛围等，以保持食品在保质期内的稳定　性。　ｌ３无菌（冷）包装　无菌包装技术是将经过杀菌和冷却的无菌食品，　在无菌状态下充填到预先杀过菌的容器中，经过密封　而能长期贮藏的包装技术。其优点是制品的风味、组　织、色泽变化及营养成分损失和蛋白质热变性都较　小。近１Ｏ年来，无菌装罐由流体发展到固体，包装　材料由金属罐发展到塑料包装材料。无菌包装技术在　欧美地区和日本等国迅速发展，广泛应用于牛乳为主　的乳制品，果汁、布丁、肉类等加工食品，蔬菜汁、　肉汤、清凉饮料和咖啡饮料、豆浆等领域。　１４膜过滤除茵　膜过滤除菌是一种分子级分离，主要的膜系统　按膜孔紧密程度由密到疏，可分为反渗透（ＲＯ）、纳　米过滤（Ｎ）、超滤（Ｆ）、微滤（ＭＦ）。用微滤膜可　对发酵工业中的用水和产品实现无菌化。目前各酒业　公司已广泛使用滤芯对成品酒进行终端过滤，以替代　原有的热杀菌技术，不仅节省能耗，而且避免了高温　给产品带来的煮熟味。鲜生啤酒（通过膜过滤技术，　在常温条件下进行除菌而生产出的啤酒）一面市，便　以其优异的品质和口感迅速占领市场。除此之外，膜　分离技术在矿泉水杀菌以及食品厂废水处理和空气中　细菌的去除等方面都得到广泛应用。　１６高能电子杀菌　利用电子能延长食品保鲜期是美国电力研究所　的新技术重点研究项目之一，目的是在加工和包装中　用电子技术杀灭食品中的有害细菌，保护消费者的健　康。它涉及的高能电子束脉冲可破坏ＤＮＡ和细胞分　裂，从而杀灭食品中的微生物，延长食品保鲜期，减　少防腐剂用量，推迟水果、蔬菜的后熟，抑制蔬菜发　芽。　１７微生物天然防腐剂　微生物天然防腐剂由于具有天然无毒、健康卫　生等特点而越来越受到人们的欢迎。目前，已在研究　或开发中的微生物天然防腐剂有红曲色素、莫那可林　Ａ（Ｍｏｎａｓｃｉｄｉｎ　Ａ）、细菌素（如尼生素、枯草菌素、　泰乐菌素、聚溶素和纳他霉素等）、曲酸、嗜杀菌素　（来源于嗜杀酵母Ｋｉｌｌｅｒ　ｙｅａｓｔ）、几丁质酶等。由于单　一微生物天然防腐剂的抑菌防腐作用有限，故可将几　种搭配使用，或与化学防腐剂结合使用以减少化学防　腐剂之用量，或与增效剂结合使用以增强防腐效果、　降低成本。　１８等离子体杀菌　空气辉光放电发生等离子体（ｏｎｅ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　Ｕ—　ｎｉｆｏｒｍ　ｇｌｏｗ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｐｌｓａｍａ，ＯＡＵＧＤＰ）系统能在数　十秒内杀死微生物菌体及其孢子，并且ＯＡＵＧＤＰ可　以在常温常压下操作，对产品及空气不产生升温作　用。ＯＡＵＧＤＰ的最适处理时间与微生物种类、介质　条件和等离子体密度有关，它适用于食品、医药和净　化空气等的灭菌。　ＯＡＵＧＤＰ通过一个８．５ｋＶ／ｃｍ以上的电场产生等　离子体——活泼氧（ＲＯＳ），如原子态氧和氧自由基。　ＲＯＳ可快速破坏菌体细胞膜结构，从而导致菌体的　死亡，物质的流失。另外，具有被膜的某些病毒对　ＯＡＵＧＤＰ更敏感，而不具有被膜的病毒则对　ＯＡＵＧＤＰ有较大的抗性。以上两点说明，ＯＡＵＧＤＰ　的杀菌作用与微生物的膜系统有关。　（下转第９３页Ｊ　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年第１期　张抓虎：角向磨光机在机械加工中的运用　．９３．　２修削实例　根据工件的结构特点，８００Ｈ８与２９０Ｈ８两处加　工部位，厚度１９０ｍｍ，采用加长刀具，切削刃长度　２．１部件概述　需２００ｍｍ以上，切削过程中刀具在切削力作用下易　加工部件为组焊件，材料为Ｑ２３５Ａ，焊后进行　产生偏摆，造成加工面的尺寸精度、形位精度和表面　退火处理。修削部件见图１。　粗糙度均达不到图纸要求。采用镗铣加工与修削结合　表２平面研点要求　的工艺，考虑刀具偏摆误差，镗铣留修削余量　０．３—０．４ｍｍ。修削精度要求每２５ｍｍ　Ｘ　２５ｍｍ平面内修　研点数为８　１２点。　２－３修削选用工具　（１）５００ｍｍ　Ｘ　２５０ｍｍ铸铁平板和２００ｍｍ　Ｘ　２００ｍｍ铸铁平板，均为自制工装。　（２）角向磨光机。　（３）红丹。　。　２．４部件检验结果　（１）镗铣加工后的检验结果：８００Ｈ８与２９０Ｈ８　墨ｉ　匝　２５０　——量｛　Ｌ　囝　２ｏｏ　２９０Ｈ８　　Ｊ０　∞　Ｆ－Ｖ－７　　：两加工部位在厚度方向上的平面度为０．１ｍｍ，底面平　面度为０．０８ｍｍ，其余尺寸均符合工艺要求。　８００Ｈ８　ｔ＂ｑ　匹匝皿一ｓ　　圃　一　０　ｌ　ｌｌ　『　ｌ｛　ｌ１：『　Ｆ　一（２）修削后经检验符合图纸要求。　２．５修削中应注意的问题　（１）修削前应对砂轮进行修整。　（２）修削时的用力应均匀，注意落点与收点处用　力不能太大。禁止同向磨削，轨迹应交叉。　（３）推磨研点时压力应均匀，研具伸出工件部分　不应太多，以防造成假点。　（４）修研后应及时清除砂粒和铁屑等杂质，以防　造成修削面的划伤。　Ｉ　】７４０　　图１修削部件　２．２工艺路线的确定　参考文献：　部件的基准面为Ｎ，资料未对平面度提出要求，　考虑到其将来的装配关系，按７级精度加工，精镗　【ｌ】　机械加工工艺编写组．实用机械加工工艺手册　后，其平面度为Ｏ．１ｍｍ，符合工艺要求，以此基准面　进行后续加工和测量。　［Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００３．　（上接第９１页）　ＯＡＵＧＤＰ对革兰氏阳性菌和阴性菌、细菌芽孢、　参考文献：　【１１　励建荣，蒋家羚．高压技术在食品工业中的应用研究　ｆＪ】．食品与发酵工业，１９９７，２３（６）：９－１５．　【２】　傅俊杰．脱水蔬菜辐照杀菌及贮藏保鲜效果的研究【Ｊ】．　农业工程学报，２０００，１６（５）：１０２—１０５．　【３１　黄炜，薛婉丽，钱蕾芸．高压静电场在食品杀菌中的应　用【Ｍ】．食品与机械，２００１（４）：１３—１４．　酵母和噬菌体都有致死作用，其灭菌效果与　ＯＡＵＧＤＰ作用时间有关。在灭菌时间１５—６０ｓ，　ＯＡＵＧＤＰ可以使细菌数量减少约５个对数周期，对　于嵌入在琼脂中的细菌则需４ｍｉｎ才能达到同样的效　果。对某些微生物的孢子而言，则需５ｍｉｎ左右的作　用时间才能达到上述效果。等离子体的杀菌效果受微　生物所处表面材料性质的影响，聚丙烯表面的微生物　对ＯＡＵＧＤＰ最敏感，其次为玻璃和琼脂。　【４】　徐守渊【美】．乳品超高温杀菌和无菌包装【Ｍ】．北京：　中国轻工业出版社，１９８６．　Ｉ５】　高福成．现代食品工程高新技术ＩＭ】．北京：中国轻工业　出版社，２０００．