脈沖強光殺菌技術(shù)在食品及包裝材料中應(yīng)用研究進展

佟 臻，劉雪婷，陳金定，高彥祥

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，中國輕工業(yè)健康飲品重點實驗室，北京 100083）

隨著人民人均收入和生活質(zhì)量的提高，人們對于食品的高品質(zhì)需求也愈發(fā)強烈。在食品加工過程中，需要經(jīng)過殺菌工藝滅活食品中的微生物及酶，以保持食品的新鮮度、延長食品貨架期。殺菌技術(shù)在食品加工領(lǐng)域就顯得尤為重要。熱殺菌是食品工業(yè)中最常用的滅菌方式，包括高溫高壓滅菌、巴氏滅菌、超高溫瞬時滅菌（UHT）等。近年來，盡管傳統(tǒng)的熱殺菌技術(shù)和設(shè)備已得到快速發(fā)展，但熱處理過程對食品理化性質(zhì)和色香味等均產(chǎn)生不可避免的負面影響。因此，開發(fā)能夠保證食品色香味的同時也能夠保留其中營養(yǎng)成分的新型殺菌技術(shù)尤為重要。與傳統(tǒng)熱殺菌技術(shù)相比，非熱殺菌技術(shù)基本不改變食品品質(zhì)，并且環(huán)保節(jié)能、成本更低，因而引起越來越多的關(guān)注，并得到了迅速發(fā)展。非熱殺菌技術(shù)主要分為高壓、紫外線、脈沖強光、超聲波、脈沖電場、冷等離子體等滅菌方式[1]。

脈沖強光（pulsed light，PL）是一種新型非熱殺菌技術(shù)[2]，能夠滅活物體表面的微生物，包括食品及與食品接觸的包裝材料。隨著脈沖強光殺菌技術(shù)的不斷創(chuàng)新以及設(shè)備的不斷優(yōu)化，該技術(shù)逐漸廣泛應(yīng)用于各類食品及其包裝材料的殺菌。本文總結(jié)了脈沖強光技術(shù)的殺菌機理以及近年來在食品及其包裝材料中應(yīng)用，以期豐富研究人員對此技術(shù)的深刻理解，為其廣泛應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 脈沖強光（PL）殺菌機理

PL系統(tǒng)主要由動力單元和氙燈單元組成。動力單元通過產(chǎn)生高壓和高能量電流為燈泡提供能量，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，同時將直流電存儲在電能存儲設(shè)備中。當電容器達到預(yù)設(shè)水平時，控制器通過同軸電纜向燈泡釋放高能電流，釋放到燈泡中的能量產(chǎn)生強烈的脈沖光，可以直接指向目標物，達到殺菌的目的。脈沖光中發(fā)出的光譜包括紫外光區(qū)（200~400 nm）、可見光區(qū)（400~700 nm）和近紅外光區(qū)（800~1100 nm），與太陽光譜（200~1100 nm）有著相似的高功率輻射脈沖[3]。

PL殺菌機理主要分為三個方面。一是光熱反應(yīng)：PL一部分光的波長在可見光和近紅外波段，這一部分光傳遞熱量到物體表面后立即將表面溫度提高到50~150 ℃，使細菌的細胞壁破裂并蒸發(fā)其細胞液，致使細菌死亡[4]。這種瞬時升溫只影響物體表面（大約10 mm厚），不會顯著提高受輻照物體的內(nèi)部溫度[5]，而影響食品品質(zhì)。二是光化學(xué)反應(yīng)：細胞中蛋白質(zhì)、DNA和RNA吸收紫外線后，發(fā)生變性，結(jié)構(gòu)也會發(fā)生物理化學(xué)變化，導(dǎo)致遺傳信息受損，復(fù)制和基因轉(zhuǎn)錄功能喪失，最終導(dǎo)致細胞死亡，達到殺菌目的[6]。三是光物理作用：PL強穿透性和瞬時沖擊能力可以破壞細胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細菌細胞死亡[7]。

PL對微生物滅活的有效性受多種因素影響，如脈沖光的閃爍次數(shù)、脈沖能級、樣品與燈之間距離、所施加的電壓、閃光的光譜范圍、處理時間、樣品種類、樣品的表面特性以及微生物污染的數(shù)量和種類等[8]，因此，對于不同食品種類及其包裝材料，脈沖強光的殺菌效果具有明顯差異性。Koch等[9]探究了PL通量（0.52~19.11 J/cm2），樣品與燈泡之間的距離（8.3~13.4 cm）以及PL處理時間（1~30 s）對豬皮上的鼠傷寒沙門氏菌和小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌的效果；結(jié)果顯示，隨PL通量增加，樣品與燈泡之間的距離減小以及PL處理時間延長，豬皮上的鼠傷寒沙門氏菌和小腸結(jié)腸炎耶爾森菌明顯減少，且在結(jié)合最小距離，最大的PL通量和最長處理時間條件下（8.3 cm、19.11 J/cm2和30 s），豬皮上的鼠傷寒沙門氏菌和小腸結(jié)腸炎耶爾森菌減少量達到最大值，分別為2.97和4.19 lg CFU/g；與其他處理組相比，該處理條件最大可分別減少1.13和4.19 lg CFU/g。Victoria等[10]發(fā)現(xiàn)革蘭氏陰性菌在PL處理中顯示出比真菌和革蘭氏陽性菌更高敏感性，菌群減少程度可相差1 lg CFU/g以上。Koch等[9]對比了PL處理對豬皮和豬里脊上的沙門氏菌和耶爾森氏菌的殺菌效果，結(jié)果顯示，在同等處理條件下，豬里脊的殺菌效果明顯低于豬皮，豬皮與豬里脊上的沙門氏菌和耶爾森氏菌減少量最大可相差2.21和2.86 lg CFU/g，這可能是因為兩種材料的表面粗糙度和孔隙率不同，使得PL與每個表面上存在的微生物發(fā)生不同的相互作用，由于豬皮具有更光滑的表面和更小的孔隙率因而殺菌效率更高。

2 PL殺菌技術(shù)在食品中的應(yīng)用

PL殺菌技術(shù)在食品中應(yīng)用較為廣泛，在果蔬、肉制品及乳制品中的研究較多，且主要為PL殺菌技術(shù)對食品中不同微生物的殺菌效果評價，以及殺菌的同時對食品品質(zhì)的影響。

2.1 PL殺菌技術(shù)在果蔬中應(yīng)用

新鮮果蔬因其水分含量大、糖分含量高、酸度較低等有助于微生物的生長繁殖，在儲運過程中極易出現(xiàn)腐爛變質(zhì)現(xiàn)象。果蔬在采收后利用PL進行殺菌處理，可以降低微生物污染風(fēng)險，減少低溫貯藏過程中的果蔬變質(zhì)情況，保持果蔬的新鮮度，維持其初始的風(fēng)味和色澤，并延長貨架期。

Tao等[11]研究了PL對生菜上4種常見食源性病原菌的殺菌效果以及PL處理對生菜理化感官品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，PL處理對金黃色葡萄球菌的效果最好，其次為大腸桿菌和腸炎沙門氏菌。冷藏結(jié)束時，所有經(jīng)PL處理的細菌和酵母菌總數(shù)均顯著低于未經(jīng)PL殺菌處理的生菜，最高可減少7 lg CFU/g。PL處理可使生菜在冷藏8 d內(nèi)保持其品質(zhì)，并能最大限度地減少失重，保持色澤良好和維持葉綠素和抗壞血酸水平。周婷婷等[12]探究了PL處理對雙孢蘑菇貯藏品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，PL處理能夠有效延緩雙孢蘑菇在貯藏期間的質(zhì)量損失，保持雙孢蘑菇的硬度，抑制雙孢蘑菇過氧化物酶活性，延緩雙孢蘑菇的褐變、脂質(zhì)氧化以及總酚含量下降，以0.048 J/cm2脈沖光強度處理的雙孢蘑菇具有最好的貯藏效果，貯藏第8 d，總酚和維生素C含量分別較對照提高39.06%和53.63%。Avalos等[13]對鮮切草莓進行了不同強度的PL處理，并評估了冷藏14 d后鮮切草莓品質(zhì)變化，結(jié)果顯示，經(jīng)過PL處理的鮮切草莓均未出現(xiàn)明顯的真菌腐爛癥狀，說明PL處理可以有效抑制鮮切草莓表面的真菌生長；以4、8 J/cm2PL處理可以保持鮮切草莓的硬度，防止貯藏期間軟化發(fā)生；PL處理并未影響鮮切草莓總酚含量和抗氧化能力，且4、8 J/cm2處理的鮮切草莓中維生素C和總花色苷含量保持不變。彭光華等[14]探究了不同PL處理條件對鮮切荸薺的保鮮效果，結(jié)果顯示，10 min處理組和15 min處理組能夠更好地抑制過氧化物酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性，保持鮮切荸薺在貯藏期間的硬度和色澤，減少失重。

2.2 PL殺菌技術(shù)在肉類制品中應(yīng)用

肉類制品在生產(chǎn)、加工、包裝、運輸?shù)冗^程中均有可能被微生物污染，成為威脅消費者食品安全健康的隱患，因此，肉類制品的殺菌效果是影響肉制品品質(zhì)的重要因素。PL處理可有效滅活肉制品中的細菌，防止交叉污染，同時對肉制品品質(zhì)不會產(chǎn)生較大影響。

劉娜等[15]將PL和紫外照射耦合對臘肉進行處理并探究了脈沖強光（2、6、10、14、18 cm）、紫外照射距離（3、7、11、15、19 cm）、閃照時間（1、3、5、7、9 cm）以及臘肉切片厚度（1、2、3、4、5 mm）對殺菌效果的影響，結(jié)果顯示，臘肉切片厚度為3 mm、臘肉距脈沖光源6 cm、距紫外光源15 cm、閃照時間為5 min時，臘肉樣品的殺菌率可達99.67%。Fernández等[16]研究了PL對Serrano和Iberian兩種西班牙即食干腌火腿表面殺菌的效果；將李斯特菌接種在有真空包裝的火腿切片表面，并用2.1、4.2和8.4 J/cm2PL進行照射；在4 ℃和20 ℃儲存期間，測定了過氧化物值和揮發(fā)性物質(zhì)并進行感官分析；結(jié)果顯示，PL處理能夠滅活火腿表面的微生物，且對火腿的過氧化值及感官品質(zhì)未產(chǎn)生影響。Ananthanarayanan等[17]研究了PL處理對黃鰭金槍魚排的貨架期影響。結(jié)果顯示，PL處理可以有效降低金槍魚排中揮發(fā)性鹽基氮含量、菌落總數(shù)及其增長速度，降低金槍魚的硫代巴比妥酸值、游離脂肪酸和過氧化值，表明PL處理可以有效控制魚肉中微生物的增殖和脂肪氧化水解，保持金槍魚的新鮮度；PL處理后的樣品也具有更好的感官品質(zhì)；與對照樣品相比，PL處理使得金槍魚排的貨架期延長至13 d。黃現(xiàn)青等[18]探究了PL處理對冷卻分割雞胸肉的品質(zhì)影響，并通過響應(yīng)面設(shè)計對冷卻雞胸肉的殺菌參數(shù)進行優(yōu)化；結(jié)果顯示，冷卻分割雞胸肉的殺菌率在優(yōu)化后的PL處理條件下達到90.03%，與未處理組相比，PL處理后的冷卻雞胸肉的貨架期在0~4 ℃的貯藏溫度下延長了1~2 d，達到了預(yù)期目的。

2.3 PL殺菌技術(shù)在乳制品中應(yīng)用

乳制品滅菌是其加工生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。PL殺菌技術(shù)不僅能夠維持乳制品良好的風(fēng)味，還可以保留其營養(yǎng)成分，除此之外，還可以避免傳統(tǒng)殺菌導(dǎo)致的熱效應(yīng)的發(fā)生。

Chen等[19]以不同的PL條件下對脫脂奶粉進行殺菌，結(jié)果顯示，高能量密度、高電壓和低進料速度有利于更大程度地滅活微生物，與TiO2光催化結(jié)合可以顯著提高脫脂奶粉的殺菌效果，使脫脂奶粉中的微生物減少量達到4.71 lg CFU/g（阪崎腸桿菌）、3.49 lg CFU/g（糞腸球菌）和2.52 lg CFU/g（蠟狀芽孢桿菌）。Lacivita等[5]探究了PL處理對馬蘇里拉奶酪的影響，結(jié)果顯示，PL處理能夠控制馬蘇里拉奶酪中微生物的生長，且僅需4 s就可以達到與PL處理透明液體培養(yǎng)基中相當?shù)臍⒕Ч?，被認為是一種殺滅馬蘇里拉奶酪表面微生物的有效方法。Proulx等[20]將PL和納他霉素或乳酸鏈球菌素聯(lián)合使用以探究其殺菌效果，結(jié)果顯示，聯(lián)合處理的殺菌效果受防腐劑添加順序的影響，由于防腐劑對紫外線的吸收，在PL處理前添加防腐劑會降低PL殺菌效果；而在PL處理后添加，殺菌效果得到增強。陳苗[21]探究了PL處理對牛奶中阪崎腸桿菌的殺菌效果并通過響應(yīng)面法對該殺菌工藝進行優(yōu)化，結(jié)果顯示，在閃照次數(shù)為20次、閃照距離為9 cm、閃照能量為400 J以及閃照次數(shù)為30次、閃照距離為9 cm、閃照能量為300 J的殺菌條件下殺菌效果最好，牛奶中阪崎腸桿菌的滅活率達到99%，說明PL處理可以作為一種液體食品的殺菌手段。

PL對其他食品殺菌效果和品質(zhì)影響列于表1中，不難發(fā)現(xiàn)PL具有良好的殺菌效果，且對各類食品品質(zhì)基本上無明顯影響。

表1 各種食品經(jīng)PL殺菌處理及其效果Table 1 PL treatment and its results for different food products

3 PL殺菌技術(shù)對食品包裝材料殺菌效果

食品包裝增加了食品存儲、運輸、零售、消費的便利性，同時也具有一定的阻隔作用，能夠延長食品的保質(zhì)期。目前，食品包裝中使用較為廣泛的材料主要有玻璃、金屬、紙張、紙板和塑料等[40]。從生產(chǎn)制造到食品加工中使用，包裝材料可能會暴露于存在微生物的各種環(huán)境中，對食品的安全生產(chǎn)構(gòu)成潛在風(fēng)險，尤其是在無菌包裝過程中，更易引起食品安全問題。目前，食品工業(yè)中的包裝材料滅菌主要是通過化學(xué)消毒劑，如過氧乙酸和過氧化氫等[41]，這些化學(xué)消毒劑極易殘留在包裝材料中，甚至對最終產(chǎn)品造成污染。因此，食品包裝材料的新型殺菌技術(shù)開發(fā)對于食品行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義，同時也引起了越來越多的關(guān)注。

PL技術(shù)能夠有效地滅活食品表面、加工設(shè)備以及食品包裝材料上的微生物[42]，同時，與過氧化氫或過氧乙酸等化學(xué)消毒劑相比，PL殺菌效果更好，且無任何化學(xué)殘留物[43]。但由于PL不能穿透不透明的物體表面，因此只能作于透明包裝材料的殺菌[44]。此外，PL處理可能會導(dǎo)致食品表面發(fā)熱，因此要求包裝材料應(yīng)具有一定的耐熱性[43]。

國外關(guān)于PL殺菌技術(shù)在食品包裝材料方面的研究及應(yīng)用較多，主要研究不同脈沖強度、不同處理時間、不同接種方式、不同菌種以及不同包裝材料等因素對于殺菌效果的影響，其中對不同材質(zhì)的包裝材料殺菌效果的研究最多。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)PL的殺菌效果較好，為食品包裝材料的殺菌提供了新的思路與方向。

Tarek等[45]探究了PL處理對聚乙烯（PE）、定向聚丙烯（OPP）和ClearTite?等塑料膜包裝的博洛尼亞牛肉的殺菌效果，結(jié)果顯示，PL處理可以減少塑料膜包裝的博洛尼亞牛肉上大腸桿菌的數(shù)量，提高食品安全性，然而殺菌效果取決于塑料膜的透光性。PE膜具有比OPP、ClearTite?等塑料膜更高的透光率（76%），在PL處理后PE膜上的大腸桿菌數(shù)量減少最多，殺菌效果最好，PL處理也并未對塑料膜的表面性能產(chǎn)生負面影響。Kramer等[30]評估了PA/PE復(fù)合膜包裝的即食火腿、雞肉、和法蘭克福香腸的PL殺菌效果，結(jié)果顯示，PL處理能夠使包裝后的即食肉制品上的李斯特菌失活，提高食品安全性。與火腿和雞肉相比，表面微觀結(jié)構(gòu)較光滑的法蘭克福香腸上的李斯特菌減少量最大，PL處理并未影響PA/PE復(fù)合膜的各項物理性質(zhì)。De等[33]對比了PL處理對是否含有苯甲酸鈉（SB）或檸檬酸（CA）抗菌淀粉膜的切達干酪上無毒李斯特菌的殺菌效果，結(jié)果顯示，PL處理提高了SB淀粉膜和CA淀粉膜的拉伸強度，改善了SB淀粉膜在貯藏過程中的抑菌效果，且可與CA淀粉膜協(xié)同作用進一步減少奶酪中的李斯特菌含量，PL處理不會引起干酪理化性質(zhì)發(fā)生變化。Moreira等[46]評估了PL處理和果膠可食用膜對鮮切蘋果的保鮮效果。結(jié)果顯示，果膠膜可以有效減少鮮切蘋果的褐變和軟化，PL和果膠膜協(xié)同處理的鮮切蘋果上霉菌和酵母菌數(shù)在貯藏期增加最少。Gutierrez等[47]探究了PL處理對木薯淀粉/芋頭淀粉制備的可食膜各項性質(zhì)的影響，結(jié)果顯示PL處理可以改善低直鏈淀粉含量可食膜的物理化學(xué)性質(zhì)。

國內(nèi)對于PL殺菌技術(shù)在食品包裝材料方面的研究更加集中于PL技術(shù)與包材聯(lián)用是否具有更好的食物保鮮效果。薛博等[48]采用PL處理與可食用蜂膠涂膜聯(lián)用探究其對雞蛋的保鮮效果，并以響應(yīng)面試驗優(yōu)化雞蛋保鮮條件，結(jié)果顯示，蜂膠質(zhì)量分數(shù)為3%、閃照能量為300 J、閃照距離為13 cm、閃照次數(shù)為50 次時雞蛋的哈夫單位為72.52，比對照組高出20.02。劉娜[49]以溶菌酶/海藻酸鈉/殼聚糖天然涂膜、脈沖強光、紫外殺菌依次對臘肉進行處理，結(jié)果顯示，這種耦合處理后的臘肉在貯藏期間具有最低的菌落總數(shù)、過氧化值、硫代巴比妥酸值、揮發(fā)性鹽基氮值，耦合處理對于臘肉在貯藏期間的色澤保護效果大于單獨處理組和空白對照組，在感官評價實驗中，耦合處理后的臘肉在貯藏期間感官評分最高，因此耦合處理具有最佳的臘肉保鮮效果。李松林等[50]利用甲殼低聚糖/菠蘿蛋白酶天然涂膜和PL耦合處理腌臘禽肉，結(jié)果顯示，耦合處理后的腌臘禽肉具有良好的保鮮效果，且耦合處理可以提高腌臘禽肉的色澤、風(fēng)味和口感。國內(nèi)采用PL處理對于食品包裝材料的殺菌效果方面的研究內(nèi)容較少。嚴杰能等[51]研究了PL處理對飲用水瓶蓋的殺菌效果，并確定了飲用水瓶蓋的最佳殺菌條件：脈沖電壓7 kV，照射距離9 cm，閃爍間隔0.8 s，閃爍次數(shù)2次，并進行重復(fù)試驗，結(jié)果顯示該殺菌條件可用于實際生產(chǎn)，為PL殺菌技術(shù)在飲料包材滅菌提供了理論依據(jù)。

4 PL殺菌技術(shù)與其他技術(shù)耦合

近年來，越來越多的研究人員開始將PL技術(shù)與其他保鮮技術(shù)耦合對食品進行聯(lián)合保鮮，這種聯(lián)合保鮮技術(shù)相比于單一保鮮技術(shù)在殺菌效果、感官品質(zhì)、營養(yǎng)素含量的保留等方面具有更好的效果。趙越[52]探究了PL處理與氣調(diào)包裝耦合處理對鮮切油麥菜和鮮切白菜的保鮮效果，結(jié)果顯示，相比于PL和氣調(diào)包裝的單獨作用，二者耦合處理的鮮切油麥菜和鮮切白菜在貯藏10 d內(nèi)的感官品質(zhì)、葉綠素含量、維生素C含量、失重率、可溶性固形物以及菌落總數(shù)等試驗結(jié)果均明顯更好。林琳等[53]將PL與超聲耦合對生菜、甘藍、青菜進行處理，結(jié)果顯示，相比于對照組，PL耦合超聲后生菜、甘藍、青菜上的細菌總數(shù)均減少3 lg CFU/g以上，其中生菜處理組減少3.87 lg CFU/g，殺菌效果最好。該團隊繼續(xù)將PL與脈沖磁場相結(jié)合，并對西瓜汁、哈密瓜汁、葡萄汁進行殺菌，結(jié)果顯示，所有果汁的菌落數(shù)相比于對照組均下降1.5 lg CFU/g以上，其中哈密瓜汁的殺菌效果最好，菌落數(shù)相比對照組下降1.86 lg CFU/g[54]。Huang等[55]探究了PL與1% H2O2耦合對樹莓和藍莓上沙門氏菌的殺菌效果，結(jié)果顯示，PL與H2O2耦合處理的樹莓和藍莓上的沙門氏菌相比于單一處理分別減少1.1和0.9 lg CFU/g，是最有效的殺菌方法。Salinas等[56]探究了PL與海藻酸涂膜以及蘋果酸耦合對鮮切芒果的保鮮效果，結(jié)果顯示，相比于單一處理，耦合處理可以更好地在貯藏14 d內(nèi)維持芒果的色澤，且PL與蘋果酸的耦合可以最大程度滅活無毒李斯特菌，菌落數(shù)相比于其他處理可減少1 lg CFU/g以上。

5 PL殺菌設(shè)備在食品工業(yè)中應(yīng)用

隨著科技進步以及人們對于食品質(zhì)量關(guān)注度的增加，對于食品加工過程中的新型殺菌技術(shù)及設(shè)備的需求也日益增加。作為一種新型非熱殺菌技術(shù)，國內(nèi)外對PL殺菌在食品工業(yè)中的應(yīng)用進行了深入的研究，有部分公司已將PL殺菌技術(shù)成功應(yīng)用于食品加工過程。

Bushnell等[57]發(fā)明了一種在生產(chǎn)過程中使用PL處理對包裝材料進行表面殺菌的方法，通過輥式輸送機將包裝材料輸送至裝有吸收增強劑的罐中，并采用PL照射包裝材料表面，經(jīng)填充、定型和切割后完成殺菌過程，同時該技術(shù)也適用于成型容器的殺菌。

PL處理也可應(yīng)用于包裝材料的預(yù)處理[58]，法國Claranor公司已將PL殺菌技術(shù)應(yīng)用于瓶蓋、杯子、托盤及瓶胚頸部的殺菌，在食品加工過程中替代了化學(xué)滅菌劑（如過氧化氫）的使用。與化學(xué)消毒劑殺菌相比，PL殺菌技術(shù)具有無殘留、低能耗、低成本、無廢水產(chǎn)生等優(yōu)點，同時殺菌速度極快，極易整合到生產(chǎn)線中。該公司的PL殺菌設(shè)備可以每小時連續(xù)處理7000~90000個瓶蓋和90000瓶坯[42]。

美國XENON公司的X-1100高強度脈沖光系統(tǒng)為臺式設(shè)計，占地面積小，其發(fā)射PL的能量可達到9 J/cm2，操作人員可在短時間內(nèi)完成設(shè)置，適用于實驗室內(nèi)體積較小物品的殺菌。另外XENON公司的Z-2000系統(tǒng)多應(yīng)用于傳送帶上物體的殺菌，此系統(tǒng)中的PL燈單元固定在傳送帶上，對傳送帶上移動的食品殺菌[59]。

國內(nèi)企業(yè)和研發(fā)人員緊跟世界發(fā)展方向，設(shè)計發(fā)明了與實際生產(chǎn)匹配度高、功能完善的設(shè)備，進一步推動了PL殺菌技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。寧波中物光電殺菌技術(shù)有限公司關(guān)于PL的應(yīng)用公布了幾項專利，其中包含“顆粒料平送殺菌設(shè)備”[60]、“粉料平送殺菌設(shè)備”[61]、“果醬殺菌設(shè)備”[62]，物料與設(shè)備匹配良好，可為實際生產(chǎn)過程中提供極大的便利。常州市蘭諾光電科技有限公司公布的專利“多個脈沖燈的單模塊驅(qū)動電路”[63]，可應(yīng)用于各種脈沖強光殺菌設(shè)備的設(shè)計中，使得脈沖強光在實際生產(chǎn)中更具有實用性和高效性。專利“一種脈沖強光液體凈化裝置”[64]中描述將PL殺菌技術(shù)應(yīng)用于飲用水殺菌，克服了現(xiàn)有技術(shù)中飲用水的消毒技術(shù)不利于健康的問題，提供一種安全高效的飲用水殺菌方法。

陸健峰等[65]發(fā)明了一種PET空瓶的脈沖強光滅菌裝置，可在灌裝前對PET空瓶進行殺菌，該裝置在傳送星輪上方設(shè)置PL發(fā)生系統(tǒng)和強光反射系統(tǒng)，實現(xiàn)對PET空瓶進行殺菌。此裝置以物理殺菌方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)化學(xué)殺菌方式，取消了化學(xué)品消毒區(qū)，減少了設(shè)備占地面積，節(jié)約能耗，經(jīng)濟環(huán)保。

6 PL殺菌技術(shù)安全性

2000年美國FDA頒布的“Kinetics of Microbial Inactivation for Alternative Food Processing Techno logies”規(guī)定了PL處理食品材料表面的通量范圍（0.01~50 J/cm2）[66]。2017年美國FDA頒布的“Food Code U.S. Public Health Service”并未對PL使用劑量做出明確規(guī)定。FAO/WHO頒布的“General Standard for Irradiated Foods”、CAC/RCP頒布的“食品輻照加工推薦性國際操作規(guī)范”、EFSA頒布的“Scientific Opinion on the Efficacy and Microbiological Safety of Irradiation of Food”和“Scientific Opinion on the Chemical Safety of Irradiation of Food”以及我國頒布的“食品安全國家標準食品輻照加工衛(wèi)生規(guī)范”中僅對輻照技術(shù)及其限量進行規(guī)定，均未對脈沖強光技術(shù)的使用作出明確規(guī)定。一些研究人員嘗試以高通量PL對食品進行處理。Ferrario等[26]以71.6 J/cm2的PL對蘋果汁進行殺菌，結(jié)果顯示，PL能有效破壞釀酒酵母KE 162 的細胞結(jié)構(gòu)，從而達到良好的殺菌效果。Keklik等[35]以高通量PL對干酪表面進行處理，結(jié)果顯示，雖然43.95 J/cm2的PL具有良好的殺菌效果，然而隨著通量的增加，干酪表面顏色出現(xiàn)明顯變化。顯然，高通量PL確實具有良好的殺菌效果。然而，PL處理導(dǎo)致的某些天然色素的降解、不良風(fēng)味的形成等會對食品的感官特性造成負面影響[42]，高通量下食品的pH和色澤變化、食品的過熱現(xiàn)象以及臭氧的形成也是PL處理過程中需要考慮的一些問題[66]。目前，關(guān)于脈沖強光的安全性評價更多的局限于臨床醫(yī)學(xué)方面，對于食品及其包裝材料中PL的通量使用范圍還沒有定論。如何避免高通量PL帶來的食品品質(zhì)的降低，如何將PL技術(shù)更加廣泛地應(yīng)用于各類食品包材，需要對PL技術(shù)進行更加深入的探索。

7 結(jié)語

脈沖強光是一種高效無殘留的新型非熱殺菌技術(shù)。其能在廣泛殺滅多種致病菌的同時基本不改變食品及食品包材的性質(zhì)，在提高食品安全性和延長食品保質(zhì)期方面有巨大的應(yīng)用潛力。而且PL處理成本低廉，更符合食品工業(yè)生產(chǎn)的需求。但PL處理也存在一些缺陷，例如：PL處理食品表面的通量范圍限制沒有明確規(guī)定，PL處理的食品包材應(yīng)具有高透光率，PL不能處理含防光輻射添加劑的包材，食品的基質(zhì)組成以及食品包材的不透明性限制PL處理的殺菌效率，將PL技術(shù)與其他保鮮技術(shù)集成是一個有趣的研究方向。這些保鮮技術(shù)可以分為物理方法和化學(xué)方法。物理方法包括：氣調(diào)貯藏、可食用涂膜覆蓋、超聲輻照、脈沖磁場輻照等；化學(xué)方法包括：添加過氧化氫、有機酸等。除此之外，降低食品包材透光性對PL性能的限制，開發(fā)用于熱敏食品和包裝材料的高效PL殺菌系統(tǒng)，以及適用于食品和食品包裝材料的高效智能化PL殺菌設(shè)備也是潛在的研發(fā)方向，需要研究人員對相關(guān)領(lǐng)域進行深入探究。