常溫即食食品的主要殺菌技術(shù)研究進展

肖容雍，趙鶴飛，李 銘

（1.三亞航空旅游職業(yè)學院，海南三亞 572000；2.三亞陽雨茗生物科技有限公司，海南三亞 572000）

即食產(chǎn)品是指經(jīng)過加工和包裝后，打開即可食用或加調(diào)料、佐料拌勻后即可食用的產(chǎn)品。由于即食食品減少了后續(xù)加工的操作，更加符合現(xiàn)代消費者快節(jié)奏的消費訴求，越來越多的食品品類都開發(fā)出了即食的形式，從傳統(tǒng)的糧食制品、肉制品等主食產(chǎn)品到各類輔食、零食食品。同時，消費者對食品的要求越來越高，追求天然無防腐劑、營養(yǎng)豐富又安全成為即食食品發(fā)展的基本要求。由于產(chǎn)品的即食性特點，如何保證產(chǎn)品穩(wěn)定的貨架期品質(zhì)與食用安全是即食食品開發(fā)的技術(shù)核心任務。其中即食食品的殺菌工藝是保證食品保質(zhì)期安全的重要步驟。摸索合適的殺菌工藝參數(shù)一直以來是食品技術(shù)工作者的重要方向。

1 殺菌技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀

根據(jù)殺菌的最基本原理，食品工業(yè)采用的殺菌方法有加熱殺菌和非加熱殺菌兩類[1]。對于即食食品的生產(chǎn)，熱殺菌有著悠久的商業(yè)化使用歷史和大量的研究成果；非熱殺菌是近些年來新興的殺菌技術(shù)，在實驗室階段已經(jīng)有了大量的研究和實踐，一些技術(shù)已經(jīng)在實際生產(chǎn)中得到了商業(yè)化應用。熱殺菌的定義是指將食品加熱到某一溫度并保持一定時間，使影響食品品質(zhì)和保質(zhì)期的微生物與酶失去活力的生產(chǎn)過程，在這個熱處理過程中，食品本身具有的熱敏營養(yǎng)成分（如維生素）會遭到一定的破壞，同時食品的特征性質(zhì)構(gòu)、風味和色澤等也都會發(fā)生一定的變化。而這些食品屬性恰恰是消費者對產(chǎn)品認知的最重要依據(jù)。為了盡可能降低熱處理對食品帶來的負面影響，一方面食品工作者和生產(chǎn)廠家不斷從理論和生產(chǎn)實踐角度優(yōu)化殺菌工藝和殺菌設(shè)備，同時不斷開發(fā)出各種新型的非熱殺菌技術(shù)（即冷殺菌技術(shù)）。從定義上講，冷殺菌是指在室溫或低溫條件下，利用化學或物理手段破壞微生物進行殺菌的技術(shù)，如超聲波殺菌、超高壓殺菌、輻照殺菌等[2]。筆者就曾對海南當?shù)氐镊梓氩诉M行了研究，成功利用了超聲波和臭氧的協(xié)同殺菌技術(shù)，克服了傳統(tǒng)熱殺菌帶來的質(zhì)構(gòu)破壞問題，開發(fā)出高品質(zhì)的即食麒麟菜食品。雖然近些年非加熱殺菌技術(shù)在國內(nèi)外食品研究和開發(fā)中是熱點話題，但很多技術(shù)（如磁力殺菌、紫外光殺菌、超高壓脈沖電場殺菌等）還停留在理論層面，對實際產(chǎn)品應用缺乏指導性。基于對食品行業(yè)殺菌技術(shù)的了解和具體產(chǎn)品的開發(fā)，著重介紹了國內(nèi)外食品在殺菌技術(shù)方面的商業(yè)化進展和在即食食品中的應用。

2 熱殺菌

熱殺菌是人類使用歷史最久的食物處理方式，也是理論研究與實踐應用最成熟的殺菌方式。熱殺菌的基本原理是通過高溫使微生物的蛋白質(zhì)和核酸等重要生物高分子發(fā)生變性，以失去生命活力，實現(xiàn)產(chǎn)品保鮮的目的。例如，高溫可以使微生物的核酸發(fā)生脫氨脫嘌呤或降解，以及破壞微生物細胞上的類脂成分等[3]。

即食食品常采用的熱殺菌技術(shù)有巴氏殺菌和商業(yè)殺菌，巴氏殺菌的殺菌強度低，對食品的風味、質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)價值影響小，對于酸性體系中pH值<4.6，工藝使用巴氏殺菌來抑制腐敗微生物繁殖，產(chǎn)品進行冷藏或常溫保存，但冷藏限制于冷鏈銷售，常溫口味拓展受到限制。非酸性體系pH值＞4.6，產(chǎn)品屬于弱酸食品，絕大多數(shù)微生物都可以生長，采用巴氏殺菌，微生物不易控制，尤其耐熱的芽孢類細菌，通常產(chǎn)品需要冷藏。商業(yè)殺菌往往溫度高、強度大，對食品的風味、質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)價值影響大，但產(chǎn)品的一般可以實現(xiàn)常溫儲存且保質(zhì)期長。

2.1 熱殺菌的基本理論

2.1.1 影響微生物耐熱性的因素

影響微生物耐熱性的因素有許多。首先，菌種和菌株不同其耐熱性不同，需氧菌芽孢<厭氧菌芽孢<嗜熱菌芽孢，生長期的營養(yǎng)體<生長期的芽孢子，未成熟芽孢的耐熱性<成熟芽孢的耐熱性。在營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基上發(fā)育的芽孢其耐熱性強，也就是說食品本身的高營養(yǎng)會使微生物的孢子更耐熱。此外，食品本身的特性也會影響微生物的耐熱性，如水分、水分活度、pH值、碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)及其有關(guān)物質(zhì)、無機鹽等。例如霉菌，其孢子比菌絲的抗熱性強，孢子分為有性孢子和無性孢子，無性孢子的分生孢子對熱敏感在50～60℃條件下短時間內(nèi)就可以致死，而有性孢子則能忍耐比這高20℃的高溫；特別是純黃絲衣霉（Byssochlamysfulva） 在93～100℃的溫度下，加熱致死時間達到1 min。還有一種費氏曲霉無毛變種在蒸餾水中，在80℃條件下10 min可將其分生孢子致死，而子囊孢子卻需要100℃，10 min才能將其致死，耗時很長。

2.1.2 熱殺菌理論的基本參數(shù)[2]

D值、Z值和F值是熱殺菌的基本參數(shù)，是熱殺菌技術(shù)實際操作時經(jīng)常使用到的，國內(nèi)外的食品工作者都對此進行了大量理論與生產(chǎn)實踐的研究。

（1）D值。D值是指在一定的環(huán)境中一定的加熱溫度條件下，將全部對象菌的90%殺滅所需要的時間，單位用min表示。即：

式中：a——加熱處理開始時的菌數(shù)（初期菌數(shù)）；

b——加熱處理完了時的菌數(shù)；

t——一定時間內(nèi)，生菌數(shù)從a減少到b所需要的時間；

D——一定的殺菌溫度內(nèi)，生菌數(shù)減少到十分之一所需要的時間。

D值不因原始菌數(shù)而變化，但與微生物種類、加熱溫度和體系環(huán)境有直接相關(guān)。尤其是微生物的死亡速度因加熱溫度而異，高溫快，低溫慢。也就是說，D值在高溫時小，低溫時大。

（2） Z值和F值。各種加熱溫度（θ） 測量對應的加熱致死時間記作t，將二者的關(guān)系變化后可以得出直線，將此線稱為“加熱致死時間曲線（Thermal deth time curve）”。

用直線方程來表示：

式中：θ/和θ——不同的加熱處理溫度（或殺菌溫度），℃；

t和t/——θ和θ/溫度時加熱致死時間，min；

Z——log（t/t/）=1時相應的θ/-θ值。

Z值是指熱力致死時間基于10倍關(guān)系變化時對應的加熱溫度變化（℃）。

通常θ/把121.1℃作為基準溫度，該溫度下加熱致死時間t/定義為F值，因此上式可轉(zhuǎn)化為下式。

F值對應的是時間，指一定的加熱致死溫度條件下，殺死特定濃度微生物所耗費的加熱時間。

一般來講，低酸性食品的加熱殺菌對象菌的孢子，它的Z值在10℃為中心的6～14℃范圍內(nèi)，而對健康有危害的肉毒桿菌芽孢的Z值是10。所以低酸性食品（pH值4.6以上） 的加熱殺菌多為Z=10，θ=121.1℃（250°F），以此為基本條件的殺菌值稱為F0。

2.2 熱殺菌的不足與展望

從熱殺菌基本原理看，在殺菌的過程中除了殺滅了影響食品安全的微生物延長了保質(zhì)期，對食品的其他成分也會有一定的影響，如蛋白質(zhì)發(fā)生變性、風味發(fā)生變化、顏色發(fā)生變化，這些變化有時有利于產(chǎn)品品質(zhì)提高，如酸奶發(fā)酵前的殺菌除了殺滅影響發(fā)酵的微生物外，殺菌的熱處理可以使酪蛋白的一級結(jié)構(gòu)更好地展開與乳清蛋白結(jié)合，得到更好的酸奶質(zhì)構(gòu)；調(diào)味醬料在殺菌后通常會產(chǎn)生特有的“蒸煮味”并伴隨造成鮮度降低和咸度增加，不利于口味表達。但大部分時候殺菌的熱處理是對產(chǎn)品不利的，如熱處理會大量破壞熱敏性的維生素，筆者做過的麒麟菜殺菌若采用熱殺菌會使麒麟菜質(zhì)構(gòu)發(fā)生嚴重破壞，這也就是麒麟菜目前無法使用傳統(tǒng)熱殺菌實現(xiàn)商業(yè)化長保質(zhì)期產(chǎn)品的原因。目前食品開發(fā)中在無法規(guī)避熱殺菌條件下，需要兼顧優(yōu)化原料和配方，使產(chǎn)品本身減少對熱的敏感性。

由于熱殺菌的殺菌有效性已被大量生產(chǎn)實踐所驗證，在未來很長的時間里，熱殺菌還是食品殺菌的主流，同時會有更多對食品破壞性小的生成設(shè)備被開發(fā)出來，如近些年在乳品行業(yè)已經(jīng)在開始應用的蒸汽噴射瞬時殺菌技術(shù)，該技術(shù)可以更快地升溫和降溫，使牛奶在達到殺菌強度時受熱處理時間更短。

3 非熱殺菌

3.1 超高壓殺菌

超高壓（UHP） 殺菌技術(shù)是近年來研究比較多的一項非加熱殺菌技術(shù)，已經(jīng)在肉制品、海鮮、果汁等食品生產(chǎn)中有了一定的商業(yè)化應用，特別是在高附加值的海鮮和果汁生產(chǎn)中。超高壓殺菌的基本原理是利用高壓力對微生物的致死作用。超高壓處理會引發(fā)微生物的細胞壁、細胞膜、細胞的相關(guān)生化功能發(fā)生改變，尤其是細胞壁和細胞膜會導致細胞滲透性、運輸系統(tǒng)、對外界環(huán)境的敏感性出現(xiàn)劇烈破壞，這些變化直接導致微生物死亡[3]。目前公認的超高壓在食品中工作機理是基于食品在包裝中遵循均衡原則，與產(chǎn)品的尺寸和形狀無關(guān)。均衡原則指的是無論是直接作用產(chǎn)品還是透過不同尺寸的包裝，壓力都可以瞬時壓縮作用均勻，無需加熱在常溫或低溫下均可進行。超高壓殺菌的效果與壓力、保壓時間、保壓溫度、體系pH值、微生物的種類及含菌量等因素有關(guān)。

3.1.1 超高壓殺菌與傳統(tǒng)的熱殺菌對比

超高壓技術(shù)優(yōu)點體現(xiàn)在只對非共價鍵起作用，殺菌過程對共價鍵結(jié)合形式的小分子物質(zhì)，如維生素、色素和氨基酸等影響極小，從而該技術(shù)可以更好地保留食品的營養(yǎng)和風味成分。草莓醬經(jīng)過超高壓處理氨基酸可以保留95%，其口感和風味明顯優(yōu)于傳統(tǒng)加熱處理的果醬。產(chǎn)品經(jīng)過超高壓處理后其主要成分中蛋白質(zhì)的變性程度、淀粉的糊化狀態(tài)與熱處理明顯不同，有助于開發(fā)新型食品，如魚糜經(jīng)過超高壓處理，蛋白質(zhì)不易變性，從而質(zhì)構(gòu)富有彈性，相應的魚糜制品深加工開發(fā)有了明顯品質(zhì)提升[4]；經(jīng)過超高壓加工的陳米，淀粉避免了過度糊化，淀粉顆粒膨脹大部分處于完整狀態(tài)，所以米粒柔軟并具有黏性，提供了類似于當季新米飯的口感效果。相比于傳統(tǒng)的熱殺菌，由于超高壓殺菌的過程中產(chǎn)品的溫度不會升高，對于很多熱敏的維生素等不會被破壞，產(chǎn)品的風味物質(zhì)也得到了很好的保留，如對獼猴桃汁的殺菌，相比與熱殺菌產(chǎn)品的顏色不會明顯變黃，VC的破壞程度更低。

超高壓技術(shù)缺點體現(xiàn)在應用超高壓處理時需要對食品進行密封包裝，由于高壓下食物的體積會縮小，故只能用軟包裝材料，限制了產(chǎn)品的包裝形式?，F(xiàn)階段的超高壓殺菌設(shè)備是需要將產(chǎn)品裝入殺菌機的殺菌腔內(nèi)，批次式的生產(chǎn)、超高的壓力限制了殺菌腔體的容積，極大限制了生產(chǎn)能力，使生產(chǎn)成本相比與傳統(tǒng)熱殺菌高。微生物種類不同，殺菌參數(shù)也會不同，常溫下200～300 MPa壓力可殺滅細菌、霉菌和酵母菌，但芽孢桿菌需要達到600 MPa以上的壓力[5]，這對殺菌設(shè)備的要求更高，造成生產(chǎn)成本的大幅增加。此外，超高壓裝置必須采用耐高壓的金屬材料和結(jié)構(gòu)，故設(shè)備極為笨重。超高壓裝置受置放場地的限制，基本建設(shè)費用高，這對中小型企業(yè)在投資硬件上是一個較大的挑戰(zhàn)，如何能夠制造出占地小并且投入費用合理的超高壓設(shè)備是亟待解決的問題。

3.1.2 超高壓殺菌技術(shù)在即食食品中的應用

超高壓技術(shù)的理論研究已經(jīng)比較充分，Rastogi N K等人對超高壓技術(shù)的機理和各國家的理論進展做了較為全面的綜述[6]。從商業(yè)推廣角度，20世紀80年代日本企業(yè)率先在果醬產(chǎn)品中應用該技術(shù)，隨后該技術(shù)在美國和歐洲快速發(fā)展。歐洲企業(yè)已經(jīng)開始將超高壓技術(shù)應用在Ultifruit橙汁，西班牙公司Espuna應用在切片火腿中，意大利公司Solofruita應用在果醬中[7]。國內(nèi)在20世紀90年代末才開始進行相關(guān)技術(shù)研究。

盡管理論上對于包裝食品，超高壓的壓力參數(shù)為100～900 MPa，但實際商業(yè)化應用中壓力范圍為400～600 MPa。日本對高壓殺菌相關(guān)的應用技術(shù)覆蓋在眾多領(lǐng)域，如乳制品、蛋制品、水產(chǎn)品和高黏液體食品等。明治屋食品公司將水果制品包括獼猴桃、草莓和蘋果醬進行軟包裝后，于室溫下以400～600 MPa的壓力處理時間達到10～30 min，在達到殺菌的目的同時，品質(zhì)上有了明顯改善，體現(xiàn)在促進了果膠體系的膠凝過程和加快糖液向果肉的滲透，水果原有的色澤和風味得以很大程度的保留。Tanaka M等人[8]對小菜佐食用300～400 MPa的壓力處理，產(chǎn)品的貨架期明顯延長，同時實現(xiàn)了腌菜向低鹽化的健康方向發(fā)展。有研究者將磨碎的鱈魚肉在300 MPa壓力下處理10 min，蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)促使糊狀的碎魚肉在高壓下凝膠化成魚糕狀，與加熱殺菌的同種魚肉相比，外觀細膩光滑、口感富有彈性。有人將超高壓技術(shù)應用于真空包裝醬牛肉的加工。研究表明，高壓可有效實現(xiàn)抑菌效果，延緩產(chǎn)品貯藏期間pH值變化，抑制TBARS的變化速度，同時沒有發(fā)生褪色現(xiàn)象，往往傳統(tǒng)的加熱處理貯藏末期褪色問題較嚴重[9]。但由于生產(chǎn)設(shè)備的限制同時考慮到生產(chǎn)成本的原因，現(xiàn)階段超高壓殺菌主要應用在高附加值的海鮮產(chǎn)品和稀有的果蔬制品生產(chǎn)中。由于超高壓殺菌對微生物孢子的殺滅壓力要求較高，所以現(xiàn)階段商業(yè)化的應用主要停留在使用200～400 MPa，產(chǎn)品殺菌后采用低溫冷藏等保存形式[10]。超高壓工藝在配合溫和的熱處理工藝可以有效殺死芽孢。

3.2 輻照殺菌

食品輻照是利用原子能射線產(chǎn)生的輻射能量殺死食品中不同種類的微生物的一種殺菌技術(shù)。與傳統(tǒng)的熱殺菌等方法相比，輻照殺菌具有加工節(jié)能和更好保持食品營養(yǎng)品質(zhì)等優(yōu)點。迄今為止，食品輻照常用射線包括X-射線、γ-射線和電子射線。γ-射線最常見，其來源是同位素60Co和137Cs，利用γ-射線的強穿透力，可運用在各種包裝食品中。由于電子射線的穿透力較弱，應用受限，一般僅適合對食品的表面殺菌。

3.2.1 輻射殺菌的工作機理

輻照殺菌在食品中的應用原理是利用輻照射線對微生物產(chǎn)生初級和次級作用。理論上，初級作用是輻照射線直接作用微生物細胞間質(zhì)造成電離作用和化學作用，導致微生物自身損傷。次級作用是體系中水分子在經(jīng)過輻照作用后產(chǎn)生活性粒子，包括游離基、氨原子等，進而粒子與細胞內(nèi)物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）與核酸作用，阻礙微生物活動，導致其死亡。根據(jù)食品種類的差異（食品組成成分和包裝材質(zhì)等）和不同殺菌目的（如常溫長保、冷藏短保和長保等），輻照殺菌針對不同微生物的殺菌使用特定的輻照劑量與時間和輻照溫度。

3.2.2 輻照殺菌對即食食品品質(zhì)的影響

早在1943年美國就已經(jīng)將輻照技術(shù)用于漢堡包加工。肉制品、水產(chǎn)品和蛋類制品等經(jīng)射線輻照后貨架期得到較大幅度延長。輻照技術(shù)在脫水蔬菜、香料與調(diào)味品等領(lǐng)域已實現(xiàn)了商業(yè)化，如亞洲方便面的調(diào)味包脫水蔬菜，優(yōu)點是輻照殺菌控制蟲害，同時減少微生物的數(shù)量，以及保證原料的感官品質(zhì)，如揮發(fā)性醛類和酮類等風味成分保留，避免熱處理所帶來的不良影響。我國在20世紀50年代末開始著手食品輻照研究工作，并在20世紀70年代和80年代在多個食品品類進行輻照保藏探索和具備一定規(guī)模的生產(chǎn)擴大化。在20世紀90年代，國家衛(wèi)生部頒布了相關(guān)食品輻照衛(wèi)生標準旨在覆蓋絕大多數(shù)的食品范疇。根據(jù)輻照殺菌的目的，采用不同的劑量可以分別進行完全殺菌和消毒殺菌等。

輻照殺菌中動物性色素比植物性色素（葉綠素、番茄紅素和花青素等較穩(wěn)定，而熱殺菌很容易造成這幾類物質(zhì)不穩(wěn)定）比較敏感，中等劑量的輻照容易使肌紅蛋白和脂肪的氧化造成褪色。但是包裝中添加一些氣體（如CO）可能幫助其降低色素降解，從而減少輻照對色澤的破壞，但不同食品和包裝需要試驗研究特性的保護氣體[11]。

對食品進行輻照處理容易產(chǎn)生不愉悅的“輻射味”。筆者曾經(jīng)嘗試過用5～10 kGy劑量對真空包裝的泡椒鳳爪輻照殺菌，產(chǎn)品具有明顯的輻照風味而且發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品出現(xiàn)較嚴重的膠原蛋白溶出。有理論解釋認為蛋白質(zhì)的輻照水解物直接導致輻照肉產(chǎn)生異味方面和產(chǎn)品自身好的風味損失，這對肉類產(chǎn)品的開發(fā)有一定限制，尤其是風味要求較淡的高品質(zhì)產(chǎn)品。另一原因可能是脂類物質(zhì)經(jīng)輻照誘導自氧化產(chǎn)物和非氧化產(chǎn)物，不飽和脂肪酸容易氧化，出現(xiàn)氫化和脫氨等化學反應，從而有“輻射味”。相關(guān)機理還需要研究學者進一步明確。

低劑量輻射處理不會造成食品質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生明顯的負面影響，當微生物殺菌需求滿足的同時盡量降低輻照劑量達到品質(zhì)和安全的協(xié)同效應。高劑量輻照處理食品，食品中大分子物質(zhì)容易解聚，從而凝膠軟化，如食品咀嚼度差、口感軟爛，所以要避免高劑量輻照造成的感官品質(zhì)大幅降低，可以結(jié)合其他殺菌的聯(lián)合使用來達到較好的品質(zhì)。但是電子射線處理的大豆，其膠凝性質(zhì)比高壓殺菌要好，這對豆類食品的質(zhì)構(gòu)具有保護作用，體現(xiàn)在持水性和外觀挺立度好。正常劑量的輻照后食品主要成分變化不大，但對維生素和脂肪有一定破壞。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，伴隨發(fā)生脫氨基作用、脫羧作用和氧化作用，但二、三級結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，這對食品加工而言，蛋白質(zhì)不會發(fā)生變性造成脫水或沉淀等負面影響。脂溶性維生素較水溶性維生素對輻照敏感，脂溶性VA和VE損失最大，VD較穩(wěn)定；水溶性VB1和VC損失較多。營養(yǎng)補充劑食品的開發(fā)就要關(guān)注維生素的成分變化。研究發(fā)現(xiàn)，可以利用無氧或低溫環(huán)境進行輻照處理，從而降低含量維生素的損失[12]。

3.2.3 輻照殺菌的安全問題

盡管輻照技術(shù)在食品不同領(lǐng)域都有一定的應用甚至商業(yè)化，但是許多食品企業(yè)和市場消費群體對潛在的輻照殘留風險（如致癌性）存在擔憂。從商業(yè)投入角度，企業(yè)需要較大投資設(shè)備來產(chǎn)生輻照射線并確保安全防護措施來防止輻射泄露。目前，輻照殺菌已在超過40個國家獲得批準使用（美國推廣廣泛，但歐洲極少使用），但國內(nèi)外相關(guān)食品法規(guī)均要求經(jīng)過輻照的食品或者原料中含有輻照加工過程，需在標簽上明確標注。

1976年聯(lián)合國糧農(nóng)組織把馬鈴薯、小麥、雞肉等5類食品經(jīng)過輻照殺菌后定義為絕對安全。1980年國際會議，F(xiàn)AO和WHO等世界組織認為受輻照食品平均吸收劑量10 kGy及以下，沒有毒性危害，無必要再進行毒性試驗。1998年美國食品藥品管理局發(fā)表公布，說明紅肉經(jīng)過輻照殺菌是安全的（此前已經(jīng)宣布禽肉和海產(chǎn)食品輻照殺菌是安全的）。至今發(fā)展趨勢看（各類官方聲明和安全角度的文獻發(fā)表），相關(guān)各組織觀點普遍認可輻照技術(shù)安全可靠。對于輻照殺菌技術(shù)，從消費者而言，一旦包裝上標識出來，從心理購買角度有一定擔心，尤其是新品類或品質(zhì)較高的食品，這需要食品企業(yè)和媒體能夠客觀地教育引導消費者正確認識輻照殺菌。

輻照殺菌存在幾個不確定的“弊端”包括：①滅菌之后產(chǎn)品是否完全無菌，這是輻照殺菌本身技術(shù)的最重要考核因素，需要廣大研究者和企業(yè)研發(fā)人員對各類食品進行充分測試驗證；②殺菌對包裝材料的影響，殺菌的不同強度是否會造成材料中化學成分溶出，進而與食品作用造成產(chǎn)品體系或成分物質(zhì)的變化，對感官品質(zhì)、貨架期穩(wěn)定性、安全性產(chǎn)生影響；③包裝材料對輻照吸收劑量分布具有不均勻性，即穿透的范圍不同，如不同厚度的包材或者不同材質(zhì)對輻照的穿透能力是否存在差異，這需要之后大量的試驗測定。

3.3 超聲波殺菌

3.3.1 超聲波殺菌工作機制

超聲波（US）殺菌的研究較早，起源于20世紀20年代。近幾十年已經(jīng)形成了較為豐富的相關(guān)滅菌機理和理論，但實際食品開發(fā)商業(yè)應用并不多見。從機理上講，可以理解為：超聲波通過一定頻率的機械振幅產(chǎn)生，而當這些微波進入微生物細胞介質(zhì)，擠壓作用和稀薄作用就會交替產(chǎn)生。超聲波振幅足夠大的時候，細胞中就會形成“空穴”（Cavitation），并且空穴尺寸變得足夠大時，就會劇烈崩塌，導致細胞破壞和剪切，進而微生物死亡。這種空穴效應對微生物破壞的作用主要體現(xiàn)為機械破壞細胞膜、改變細胞膜通透性、分散微生物簇群、增加微生物對熱的敏感性幾方面[13]。相關(guān)理論滅菌研究也都是圍繞以上方面進行。超聲波殺菌作用的有效性程度受到幾個主要因素影響：超聲波輸入頻率和強度、作用時間和溫度組合、具體食品體系和目標微生物種類。3.3.2 超聲波殺菌技術(shù)（對比傳統(tǒng)熱殺菌）優(yōu)勢

根據(jù)前面提到的傳統(tǒng)熱殺菌分析，食品盡管能夠通過巴殺或高溫高壓殺菌分別進行不同程度的微生物控制來達到所需的食品安全。但是存在犧牲產(chǎn)品品質(zhì)（包括風味、顏色、口感等） 為代價這一重大缺點，另外對能耗也是巨大浪費，不利于可持續(xù)發(fā)展。超聲波的優(yōu)勢體現(xiàn)在利用超聲波的不同頻率和作用時間，能快速作用微生物細胞，在沒有明顯對食品成分（如蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化物等）造成影響下，達到殺菌效果，從而實現(xiàn)食品安全和品質(zhì)維持。由于超聲波作用時間短，所以節(jié)能和高效。因此，從安全和品質(zhì)加工角度，從超聲波殺菌對微生物的抑制或殺滅，以及食品中營養(yǎng)成分的保留，比傳統(tǒng)熱殺菌方式具有極大優(yōu)勢。從目前看，理論研究成果和一些試驗或初步商業(yè)化集中在乳品和農(nóng)副產(chǎn)品加工上。超聲波對微生物的作用由于受到具體微生物的種類（根本原因是微生物對空穴的耐受性）影響，因此超聲波的參數(shù)必須精準到位才能發(fā)揮最佳效果，沒有廣泛通用性。因此，近些年的趨勢是結(jié)合其他殺菌技術(shù)（如較低程度的熱殺菌、超高壓殺菌等）和超聲波殺菌，彌補其局限，從而可以在一定范圍的超聲波振幅和時間下，微生物均能有效殺死。

3.3.3 超聲波在即食食品生產(chǎn)中的應用

相關(guān)研究證明，當超聲波的頻率大于20 kHz時，對流體食品的殺菌有效。當超聲波累積滅菌時間達4 min時，醬油產(chǎn)品最終的細菌總數(shù)指標達到規(guī)定標準內(nèi)。當超聲波處理時間達到10 min，即使起始微生物數(shù)量超過國標，原奶和巴氏殺菌奶的大腸桿菌都被殺死[14]。

根據(jù)目前研究結(jié)果，超聲波殺菌對乳品如全脂牛奶等中的蛋白質(zhì)和脂肪沒有明顯負面影響。基于此發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超聲波處理的牛奶制作奶酪，酪蛋白沒有負面影響，所以奶酪的硬度、持水能力等保持良好，品質(zhì)和產(chǎn)量和沒有經(jīng)過超聲波殺菌的產(chǎn)品沒有差異[15]。超聲波對乳脂肪具有一定的均質(zhì)作用，表現(xiàn)在經(jīng)過超聲波處理，乳脂肪膜容易被破壞，顆粒變得更加細小，從長遠角度看，超聲波具有替代目前乳品加工中均質(zhì)這一步驟的機會[16]。但是超聲波殺菌并不會對堿性磷酸酶等失活，在實際加工中，還是需要配合低程度的熱加工進行滅酶。超聲波殺菌過程對水果干制工藝、品質(zhì)和貨架期沒有明顯影響。超聲波極短時間就會對水果中的微生物進行破壞，從而保證預處理效果較好，確保了干制水果的安全。與不同種類的殺菌技術(shù)協(xié)同作用，超聲波殺菌技術(shù)的商業(yè)推廣前景較好與優(yōu)勢會更加凸顯。

4 結(jié)語

熱殺菌一直以來作為食品廣泛使用的殺菌手段，技術(shù)已經(jīng)非常完善。實踐證明，該技術(shù)雖然傳統(tǒng)，但對食品從安全性和品質(zhì)角度，未來依舊是殺菌的重要手段之一。對比熱殺菌技術(shù)，非熱殺菌技術(shù)的優(yōu)勢集中體現(xiàn)在對食品的感官性質(zhì)破壞小和較好保留營養(yǎng)成分，消費者訴求角度符合食品未來趨勢的安全、天然和健康營養(yǎng)，相信非熱殺菌有著巨大的潛在市場。但非熱殺菌還有很多亟待解決的問題，概括起來主要有以下幾點：

（1）目前很多類型的非熱殺菌的機理還沒有研究得特別透徹，特別是在殺菌過程中發(fā)生的生化反應會不會產(chǎn)生影響食品安全的變化還需要進一步研究。

（2）殺菌模型繁多但應用性不夠。國內(nèi)外理論研究已經(jīng)有了較多的殺菌模型，但絕大多數(shù)都是針對特定的研究對象，從而理論模型即使在相同食品品類也很難直接應用，僅僅作為參考，往往體系稍微變化，工藝參數(shù)需要進行大幅調(diào)整。

（3）目前階段非熱殺菌的殺菌效果還有很大的局限性，限制了商業(yè)化應用，需要從殺菌機理上進行突破，提高殺菌效率，降低生產(chǎn)成本，增加利潤空間。

（4）市場商業(yè)化設(shè)備殺菌發(fā)展較慢。受目前中國法規(guī)限制，非熱殺菌在很多食品種類應用受到限制，也影響了食品設(shè)備廠家對非熱殺菌設(shè)備的開發(fā)熱情[17]。

目前，常溫即食食品的殺菌技術(shù)多種多樣，各種殺菌技術(shù)有著各自的特點和適用的范圍，熱殺菌和非熱殺菌的不同組合將是未來發(fā)展趨勢。隨著可商業(yè)化的非熱殺菌技術(shù)和殺菌設(shè)備不斷地被投入到實際的食品生產(chǎn)中，會不斷地積累大量實際生產(chǎn)經(jīng)驗與數(shù)據(jù)，進而進一步推動殺菌技術(shù)的發(fā)展。綜合而言，在如今國內(nèi)食品創(chuàng)新已經(jīng)成為潮流趨勢的情況下，組合殺菌協(xié)同方式將是今后殺菌技術(shù)研究和應用、創(chuàng)新食品開發(fā)的重要解決方案。

[1]李里特．食品殺菌技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 [J]．包裝與食品機械，1993（4）：35-39．

[2]夏文水．食品工藝學 [M]．北京：中國輕工業(yè)出版社，2011：172-175.

[3]Simpson R K，Gilmour A.The effect of high hydrostatic pressure on Listeria monocytogenes in phosphate-buffered saline and model food systems[J].Appl Microbiol，1997，27（4）：181-188.

[4]Oshima T，Ushio H，Koizumi C.High pressure treatments of fish and fish products[J].Trends Food Sci Technol，1993（4）：370-374.

[5]Marcos B，Aymerich T，Guardia M D，et al.Assessment of high hydrostatic pressure and starter culture on the quality properties of low-acid fermented sausages[J].Meat Sci，2007 （1）：46-53.

[6]Rastogi N K，Raghavarao K S M S，Balasubramaniam V M，et al.Opportunities and challenges in high pressure processing of foods[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2007，47（1）：69-112.

[7]Urrutia-Benet G.High-pressure-low-temperature processing of foods：Impact of metastable phases of process and quality parameters[J].Journal of Food Engineering，2007（2）：375-389.

[8]Tanaka M，Xueyi Z，Nagashima Y，et al.Effect of high pressure on lipid oxidation in sardine meat[J].Nippon Suisan Gakkaishi，1991，57 （5）：957-963.

[9]Shigehisa T，Ohmori T，Saito A，et al.Effects of high pressure on the characteristics of pork slurries and the inactivation of micro-organisms associated with meat and meat products[J].Int J Food Microbiol，1991 （12）：207-216..

[10]Jime'nez-Colmenero F，Borderias A J.High-pressure processing of myosystems.Uncertainties in methodology and their consequences for evaluation of results[J].Eur Food Res Technol，2003 （6）：461-465.

[11]段鑫，歐杰，李柏林．輻照技術(shù)在肉制品殺菌保鮮中的應用 [J].食品科學，2010，31（1）：278-282.

[12]楊郡亭，馮敏，趙永富，等．γ輻照降解肉制品中克倫特羅的初步研究 [J]．江蘇農(nóng)業(yè)科學，2010（6）：414-416．

[13]Ashokkumar M，Mason T，Sonochemistry.Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology[J].John Wiley&Sons，1995（8）：595-599.

[14]D'amico D，Silk T M，Wu J，et al.Inactivation of microorganisms in milk and apple cider treated with ultrasound[J].Food Protect，2006 （3）：556-563.

[15]Chandrapala J，Martin G J，Kentish S，et al.Dissolution and reconstitution of casein micelle containing dairy powders by high shear using ultrasonic and physical methods[J].Ultrason Sonochem，2014，21（5）：1 658-1 665.

[16]Juliano P，Temmel S，Rout M，et al.Creaming enhancement in a liter scale ultrasonic reactor at selected transducer configurations and frequencies[J].Ultrason Sonochem，2013，20 （1）：52-62.

[17]周林燕，廖紅梅，胡小松．食品非熱殺菌研究中的科學問題分析 [J]．食品科學，2010（5）：328-333.◇