殺菌技術(shù)在食品加工中的應用進展

◎ 郭志芳，楊雯雯

（漯河職業(yè)技術(shù)學院，河南 漯河 462002）

當前社會中食品安全問題頻頻發(fā)生，人們也開始重視關(guān)注食品殺菌技術(shù)。熱殺菌作為傳統(tǒng)的殺菌技術(shù)會導致食品的顏色、氣味等方面發(fā)生改變，無法滿足當前人們對于食品的高要求。針對這種情況，近年來國內(nèi)外不斷研發(fā)出各種高新殺菌技術(shù)，如脈沖強光殺菌技術(shù)、微波殺菌技術(shù)、超高壓殺菌技術(shù)等，不僅可以做到高效殺菌，保證食品的安全，不會出現(xiàn)微生物，同時也能保持食品本身的色香味。本文簡述了5種主要殺菌技術(shù)的殺菌原理及應用，希望有助于我國食品加工行業(yè)殺菌技術(shù)的更新和應用。

1 超高壓殺菌技術(shù)

1.1 超高壓殺菌技術(shù)原理

超高壓殺菌技術(shù)（Ultra-high pressure technology，UHP），又稱為高壓技術(shù)或高靜壓技術(shù)，是指將食品放于柔性容器內(nèi)，再將其放于壓力系統(tǒng)中，以水為傳壓介質(zhì)，通過100 MPa以上的壓力實現(xiàn)對食品殺菌的目的。目前來看，國內(nèi)外的超高壓殺菌技術(shù)體系均不成熟。這種殺菌技術(shù)主要是利用了高壓力下可以使微生物死亡的原理，同時閆呂美子等研究表明，高壓可以致使微生物發(fā)生結(jié)構(gòu)變化或是生物化學反應，進而改變微生物原有的生理機能，最后致使微生物死亡[1]。

1.2 超高壓殺菌技術(shù)的應用

超高壓殺菌技術(shù)主要應用于果蔬類殺菌，相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，果蔬類的成分及微生物的種類可以影響到超高壓殺菌技術(shù)的效果，主要是溫度、壓力上的差異，我國學者南家蓮通過研究得出了不同果蔬類型通過超高壓殺菌技術(shù)的最佳工藝，并且其認為建立超高壓殺菌動力模型有助于合理控制果蔬殺菌過程[2]。

對于各類乳制品，超高壓殺菌技術(shù)可以滅殺其中大部分微生物，同時還可以有效保留其活性成分、維生素等，但是其會一定程度上影響乳制品中的蛋白質(zhì)，對此還需要加大研究力度。

對于肉類，超高壓殺菌技術(shù)可以與添加劑等有效結(jié)合以研究出最為實用的超高壓殺菌條件。同時肉類制品體系較為復雜，只有通過不斷的研究積累大量的殺菌參數(shù)才可以做到有效實現(xiàn)商業(yè)化。此外，肉類殺菌過程中仍有許多問題需要加深研究，諸如殺菌引起肉類制品蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變、顏色變化等。

2 低溫等離子殺菌技術(shù)

等離子體是物質(zhì)的第四種狀態(tài)，其是由電子、自由基、離子等構(gòu)成的一種電中性物質(zhì)。低溫等離子體（Non-equilibrium Plasma）在放電過程中，即便電子溫度顯著升高，但其重粒子溫度卻極低，使得整個體系對外呈現(xiàn)出明顯的低溫狀態(tài)，一般也被稱之為冷等離子體。

2.1 低溫等離子殺菌技術(shù)原理

通常情況下，低溫等離子殺菌機制與其自身所帶活性物質(zhì)有關(guān)，微生物受到帶電粒子的沖擊可以導致自身蛋白質(zhì)等物質(zhì)受到破壞，致使微生物死亡。

2.2 低溫等離子殺菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應用

低溫等離子殺菌技術(shù)可以有效滅殺多種真菌、病毒等，然而不同的方式最后生成的低溫等離子結(jié)構(gòu)也不相同，使殺菌效果略有差別。當前這種技術(shù)在國外已經(jīng)被廣泛應用于食品加工行業(yè)，尤其是食品表面、液體食品表面等。我國學者劉悅通過多次研究發(fā)現(xiàn)，低溫等離子體可以在極短的時間內(nèi)殺死液體食品內(nèi)的各種病原菌，并且在實驗過程中低溫等離子體可以使牛奶內(nèi)的細菌數(shù)量顯著降低，對牛奶自身的活性成分影響較小。低溫等離子殺菌技術(shù)十分適用于液體食品，殺菌效果良好的同時可以有效保留液體食品的活性成分及新鮮度。此外，等離子殺菌技術(shù)在食品包裝過程中也有重要的應用意義[3]。

低溫等離子殺菌技術(shù)具備時間短、易操作、綠色滅菌的多種特點，但是其作為一種高新滅菌技術(shù)，在實際應用過程中存在不少問題，如含有化學殘留、工藝復雜等。同時其過于依賴先進的科學設備，與傳統(tǒng)殺菌技術(shù)相比缺乏了成本優(yōu)勢。

3 納米顆粒殺菌技術(shù)

所謂納米顆粒，是指三維空間上至少有一維尺度小于100 nm的材料，其顆粒多為球狀，由非常少的原子簇或分子簇構(gòu)成。

3.1 納米科技殺菌技術(shù)原理

納米顆粒蘊含一定的毒性機制，包括納米顆粒會覆蓋在細胞表面影響細胞膜功能的發(fā)揮；納米顆粒可以損傷菌體的外膜；納米顆?？梢砸鹉さ耐ㄍ感愿淖?，導致菌體內(nèi)部代謝紊亂；王秀珍在研究中發(fā)現(xiàn)，納米顆?？梢赃M入細胞內(nèi)部破壞蛋白質(zhì)和核酸；納米顆粒可以有效阻斷細菌獲得生命能量的途徑[4]。

3.2 納米科技殺菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應用

納米顆粒作為一種新型的抗菌劑被大量用于食品殺菌及保鮮過程中，但目前對于納米顆粒的認知仍然較為片面，缺乏對其生物毒性的認知，因此我國對于納米技術(shù)的研發(fā)還有很長一段路要走。研究數(shù)據(jù)表明，納米顆粒與抗生素相結(jié)合可以有效提升抗菌效果，十分有助于聯(lián)合抗菌劑的研發(fā)使用，為對抗多重耐藥菌打提供了研發(fā)新思路。當前的各類食品包裝中，逐漸出現(xiàn)了納米增強型材料為基礎的新型食品包裝。此外，納米復合增強型包裝的研發(fā)主要是基于納米顆粒小、活性高的特性，除了能有效強化原有功能外，納米顆粒還有著抗菌活性的新特性，如納米銀，其可以應用于烹飪器具上，可以有效起到殺菌的作用。

其中納米顆粒的抗菌活性主要有2個影響因素：①納米顆粒本身的物理化學性質(zhì)，如濃度、形狀、大小等，種種因素都能影響到納米顆粒抵抗細菌的效果，不同程度的物理化學性質(zhì)導致的殺菌能力也不盡相同。②微生物種類不同，其細胞壁結(jié)構(gòu)也不相同，存在著較大差異。例如，有的細菌細胞壁結(jié)構(gòu)復雜不易被納米顆粒入侵，有的細菌細胞壁結(jié)構(gòu)簡單則容易被納米顆粒入侵?；诖嗽谖磥韺τ诩{米科技的研究中還需要科研人員更加全面的了解納米顆粒的相關(guān)特性及其抗菌機理，研發(fā)出更加高效安全的納米殺菌技術(shù)，更好的應用于食品安全控制工作中。

4 酸性電解水殺菌技術(shù)

電解水（Electrolyzed Water）也被稱為氧化還原電位水或電解離子水，是指于特定裝置內(nèi)電解食鹽得到的產(chǎn)物，并在電解之后形成氫氯化鈉、次氯酸鈉及次氯酸等物質(zhì)。

4.1 酸性電解水殺菌技術(shù)原理

酸性電解水殺菌技術(shù)主要運作原理與其自身富含的活性氧、pH值及有效氯含量有關(guān)，其中主要的殺菌因素是有效氯含量。王菲菲在研究中認為，酸性電解水中富含的活性氧可以與氨基發(fā)生反應，從而破壞細胞膜進入其內(nèi)，并且破壞菌體內(nèi)部的鏈狀結(jié)構(gòu)，使蛋白質(zhì)無法有效合成，進而殺死微生物[5]。同時酸性電解水的高ORP（氧化還原電位）和低HP（氫離子濃度指數(shù)）值均不符合微生物的生存需求，可以導致微生物的細胞電位發(fā)生變化，致使細胞腫脹，內(nèi)部物質(zhì)溢出，最終殺死微生物。

4.2 酸性電解水在食品工業(yè)中的應用

我國目前已經(jīng)做到酸性電解水殺菌技術(shù)的大范圍普及，其主要被應用于肉制品、蛋制品、果蔬及水產(chǎn)品中。水果蔬菜類表面的細菌可以有效被酸性電解水滅殺，同時還可以很好的保證水果的活性物質(zhì)和硬度，大大降低其腐爛速度，起到保鮮的作用。利用噴涂的方式將酸性電解水用于蛋類及肉類表面，可以有效起到殺菌的作用。近年來我國為了有效提高各類水產(chǎn)品的食用安全，也將酸性電解水殺菌技術(shù)推廣到了水產(chǎn)品加工行業(yè)中的各個環(huán)節(jié)。沈海亮等研究的數(shù)據(jù)表明，酸性電解水能夠在極短的時間內(nèi)扼制微生物的繁殖，可以有效延長水產(chǎn)品的冷凍期[6]。

此外，相比于其他殺菌劑，酸性電解水相對而言擁有操作便捷、應用廣泛、成本低等多種優(yōu)點。但是酸性電解水殺菌技術(shù)的應用還面臨著一些問題，如其殺菌活性成分非常容易被陽光、空氣等媒介影響，特別是有效氯含量作為主要的殺菌成分容易被光照降解。對此，為有效延長酸性電解水的殺菌效果，我國許多學者開始將目光轉(zhuǎn)向固態(tài)電解水的研究，以求增強其殺菌效果及保存方式。我國學者陳多珍的研究團隊通過電解水鍍冰衣技術(shù)加以金槍魚為原料進行研究，其研究發(fā)現(xiàn)pH值4.5的酸性電解水鍍冰衣于80天冷凍期內(nèi)，可以有效的滅殺金槍魚肉內(nèi)部的細菌。通過該研究能夠發(fā)現(xiàn)電解水冰技術(shù)打開了一扇研究全新儲藏方式的大門，電解水高效的殺菌效果可以有效取代自來水冰[7]。

在未來對于電解水殺菌技術(shù)的研究應當將目光轉(zhuǎn)向如何將其進一步應用到食品加工行業(yè)、如何制造出大型的電解水裝置、如何有效提高酸性電解水的穩(wěn)定性使其不易被降解以及如何在確保殺菌的同時盡可能的降低對食品的影響，這些都是需要解決的問題。

5 噬菌體殺菌技術(shù)

5.1 噬菌體殺菌技術(shù)原理

當前我國應用的噬菌體殺菌劑主要分為兩種，一種是活體噬菌體制劑，也是最為傳統(tǒng)的噬菌體制劑；另外一種為噬菌體裂解酶制劑，科研人員在研究中發(fā)現(xiàn)噬菌體殺菌的關(guān)鍵之處在于其產(chǎn)生的裂解酶，可以有效地水解細菌細胞壁，起到殺菌的作用。

5.2 噬菌體殺菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應用

目前噬菌體主要通過兩種方式控制菌體，一種是其分離之后所得到的噬菌體直接控制目標菌體；另一種是在得到目標菌的噬菌體之后獲得其裂解酶，利用裂解酶來控制目標菌。但是吳雅靜發(fā)現(xiàn)，噬菌體具有的轉(zhuǎn)導作用及溶源特性很可能引起宿主的外表變化，甚至增強宿主的毒性，對此就需要科研人員挑選合適的噬菌體以提高其安全性，并且針對噬菌體制劑與其他殺菌技術(shù)相結(jié)合進行研究[8]。

6 結(jié)語

隨著時代的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，逐漸出現(xiàn)了很多高新殺菌技術(shù)，相比于傳統(tǒng)殺菌技術(shù)而言更加高效，同時也可以很好保留食品自身的色香味。為使這些高新殺菌技術(shù)有效應用到食品加工業(yè)中，就需要研究其殺菌機理、受影響的因素及適用范圍等，不斷完善殺菌技術(shù)使其更好地發(fā)揮作用。