高壓脈沖電場（ＰＥＦ）技術(shù)對食品殺菌的研究

余南靜　秦建華　吳玉玲

摘要:高壓脈沖電場技術(shù)是一種低能耗、高效率的食品加工技術(shù), 在殺菌方面, PEF 技術(shù)表現(xiàn)出良好的應用前景。文章概述了關于PEF技術(shù)的一些理論和研究成果,指出了其與熱殺菌相比的優(yōu)勢以及待解決的問題。

關鍵詞:高壓脈沖電場技術(shù);食品;殺菌

中圖分類號:TM921.52 文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)08-0026-01

殺菌是食品生產(chǎn)中的一個非常重要的環(huán)節(jié),殺菌的好壞直接影響著食品的品質(zhì)量。傳統(tǒng)的熱力殺菌技術(shù)對一些產(chǎn)品特別是熱敏性產(chǎn)品的色、香、味、功能性以及營養(yǎng)成分等具有破壞作用。為滿足消費者對營養(yǎng)、原汁原味、不含防腐劑、天然安全的要求,高壓脈沖電場技術(shù)倍受矚目。高壓脈沖電場(PEF)用于食品殺菌, 從20世紀60年代在美國就已開始研究, 并逐漸擴大到工業(yè)應用,進入90年代中后期我國開始進行這方面的研究,但由于設備的限制,研究水平已經(jīng)相對比較落后,特別是在產(chǎn)業(yè)化方面。該項新技術(shù)設備的投入相對較高、處理量少、但產(chǎn)品品質(zhì)較好。而且與傳統(tǒng)熱力殺菌相比,非熱力技術(shù)在能耗方面有著明顯的優(yōu)勢,可以節(jié)約一定的能源,體現(xiàn)了一定的經(jīng)濟效益。

1高壓脈沖電場技術(shù)的現(xiàn)存理論

高壓脈沖電場的殺菌原理是在兩個電極間產(chǎn)生瞬時高壓脈沖電場作用于食品而殺菌的。其基本過程是用瞬時高壓處理放置在兩極間的低溫冷卻食品。高壓脈沖電場殺菌機理經(jīng)過40年的探討,形成了以下幾個代表性的觀點:①“細胞膜穿孔效應”理論;②電解產(chǎn)物理論;③臭氧效應理論。

2高壓脈沖電場技術(shù)相比于熱殺菌的優(yōu)點

①滅菌效果好,速度極快。更有效的殺滅食物中的酶及微生物,高電壓脈沖滅菌法可達到殺菌6個數(shù)量級以上。且食品實際接受脈沖電場作用的時間在毫秒以內(nèi),整體滅菌工序操作時間在數(shù)秒以內(nèi),而巴氏滅菌法的滅菌時間較長,二者的滅菌速度有很大的區(qū)別。高電壓滅菌法是通過瞬間的電場強度變化,使菌體死亡,從而使對人體有害的菌類等物質(zhì)被殺滅,或失去活性。且完成消毒過程之后即可進行封裝,不需冷卻,相比于巴氏殺菌更加高效。②殺菌溫度低,處理均勻。高電壓脈沖滅菌法能更有效的保存食物中的營養(yǎng)成分。在電場中各部分的物料均受到了相同大小場強的處理。若物料不預先進行降溫處理,假設初始溫度在25℃左右,處理后的物料溫度低于55℃,完全處于對物料的營養(yǎng)和風味進行充分保護的“冷處理”范圍,產(chǎn)熱少,副產(chǎn)物少,對食品的化學成分、外觀及風味等基本無影響。所以就這一點來說,高電壓滅菌法所達到的效果是傳統(tǒng)滅菌法所遠不能及的。③不會產(chǎn)生對人體有害的自由基物質(zhì),節(jié)省能源,不污染環(huán)境。食品中含有的某些營養(yǎng)素及酶類物質(zhì),經(jīng)氧化后會成為自由基的產(chǎn)生來源之一。自由基在很多的情況下對人體有損害作用。實驗發(fā)現(xiàn),高壓脈沖電場處理后不會產(chǎn)生對人體有害的自由基物質(zhì)。節(jié)省大量由熱殺菌所耗費水資源及其他能源,且對環(huán)境無污染,無二次污染及三廢問題。

3PEF技術(shù)存在的問題

現(xiàn)存的理論不能完全解釋靜電場除了熱效應以外與脈沖電場在非熱效應方面的差異;不能完全解釋矩形波脈沖、振蕩型脈沖、指數(shù)衰減型脈沖作用差異的本質(zhì)原因;雖然從理論上給出了脈沖電場幅值的范圍,卻未能給出脈沖寬度和脈沖頻率的限定值 非熱效應究竟是一種效應的結(jié)果,還是幾種效應同時存在的綜合結(jié)果;微波、脈沖電場以及工頻電磁場非熱效應有無本質(zhì)上的差異等。

4結(jié)束語

高壓脈沖電場技術(shù)是一個綜合性的領域, 是微生物學、食品化學、食品工程學等的結(jié)合。此技術(shù)設備的投入相對較高、處理量少、但產(chǎn)品品質(zhì)較好,特別適合高附加值的穩(wěn)定性差的產(chǎn)品,預想隨著技術(shù)的日益完善與發(fā)展,將有極大的應用前途。

參考文獻:

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