殺菌技術在食品加工中的應用與發(fā)展探究

艾麥提·巴熱提

（新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院，新疆昌吉 831100）

0 引言

因食品安全問題，食品殺菌應用而生。傳統(tǒng)的殺菌方法有熱燙、熱力殺菌和紫外線殺菌等方式。這些傳統(tǒng)古老的殺菌方法，在發(fā)展的過程中，有的由于效果不足被逐漸淘汰；有的則不斷更新發(fā)展，仍被使用，經(jīng)過發(fā)展成為更高效的殺菌技術。殺菌技術對食品加工起著至關重要的作用，其不僅決定了存在于食品中的各種細菌，如大腸桿菌、蠟桿菌、巨桿菌、傷寒桿菌、流腦雙桿菌、金黃色葡萄球菌等能否被殺死，從而保證食品食用的安全性；也決定了食品是否可以鎖鮮、是否可以保持原本的風味和口感，或有更長的保質期和保鮮期。大眾對食品的更高追求推動了食品加工行業(yè)的發(fā)展，也間接推動了殺菌技術的發(fā)展和進步。越來越多的殺菌技術被應用于食品加工，并發(fā)揮了重要作用。

1 食品中微生物污染的主要途徑

1.1 食品原料本身的污染

食品品種多樣，很多可供食用品種自身攜帶有害微生物，或因為所處生存和生長環(huán)境緣由，而已存在微生物污染。

1.2 食品加工過程中的污染

食品生產(chǎn)加工過程中，原料和成品之間的交叉污染，加工車間、加工設備、加工器材、加工工人等。

1.3 食品貯存、運輸、銷售中的污染

食品在貯存、運輸和銷售過程中，因受到時間和外在環(huán)境影響，都可能產(chǎn)生微生物污染。尤其是一些對時間、溫度和環(huán)境有要求的食品。

2 食品加工中的主要殺菌技術

2.1 熱力殺菌技術

熱力殺菌是通過控制溫度達到殺菌的目的，主要包括干熱滅菌和濕熱滅菌2 種方式。干熱滅菌多指火烤或干烤，濕熱滅菌主要是通過控制水溫或食品溫度來實現(xiàn)滅菌效果。應用最廣泛的熱力殺菌技術有低溫殺菌、高溫短時殺菌和超高溫瞬時殺菌[1]。

2.1.1 低溫殺菌技術

低溫殺菌，如巴氏殺菌，是利用較低的溫度殺滅細菌的技術。不同于高溫和超高溫殺菌技術，巴氏殺菌熱處理溫度低于水的沸點。其目的不是殺死病原菌，而是通過控制其他因素來保存食品。目前市面上很多巴氏奶，采用巴氏殺菌。而事實上，巴氏殺菌不僅用于低溫長時間殺菌的產(chǎn)品，也解決了釀酒變酸的問題。葡萄酒釀制過程中的變酸，曾一度影響了法國制酒業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)豐富的葡萄酒是乳酸桿菌生長的天堂，而乳酸桿菌不是高溫可以解決掉的，且長時間的高溫會破壞葡萄酒的構成成分，影響口感和質地。巴氏殺菌技術成功地破解了這個難題，用63.5 ℃的溫度加熱葡萄酒30 min，殺死乳酸桿菌，不影響葡萄酒質地，這也是目前巴氏殺菌主要應用技術。

2.1.2 高溫短時殺菌技術

對于牛奶和雞蛋，熱力殺菌是為了殺除食品本身的病毒；而啤酒、葡萄酒、果汁等，則是對微生物和酶的干預。熱力殺菌技術會使蛋白質凝固或變性，細胞膜發(fā)生改變，酶失去活性，直至死亡。高溫短時殺菌，是指食品經(jīng)100 ℃以上溫度的殺菌處理，其應用歷史久、發(fā)展迅速、效果明顯，被食品工廠大力推崇。由于其技術簡單，設備易操作，需要資金投入較少，一些之前采用巴氏殺菌技術的食品都開始使用高溫短時殺菌技術，如各類罐藏食品、飲料、酒類、果汁、藥品、乳品的大規(guī)模生產(chǎn)。

2.1.3 超高溫瞬時殺菌

超高溫瞬時殺菌，較于高溫殺菌的溫度更高、時間更短，是高溫短時殺菌技術的衍生和再發(fā)展。其殺菌溫度為135～150 ℃，殺菌時間為2～8 s[2]。由于其技術水平較高，多被用于食品加工設備，如奶瓶消毒機、洗碗機、消毒碗柜等。瞬時殺菌時間短，食品可以達到較長保質期，但強烈的熱處理對食物的外觀、味道和營養(yǎng)價值會產(chǎn)生一定的不良影響，這也是該技術發(fā)展受限的關鍵原因。

2.2 物理殺菌技術

物理殺菌技術是利用物理因素作用于病原微生物并將其殺滅或清除的技術。物理殺菌技術多樣，總結和概括了現(xiàn)階段在食品加工中廣泛應用的殺菌技術。

2.2.1 超高壓殺菌技術

超高壓殺菌是在常溫或低溫條件下，對食品施加100～1 000 MPa 的壓力，殺滅有害微生物的技術[3]。超高壓殺菌技術不同于熱力殺菌，不會因高溫破壞食品本身結構，不會改變其營養(yǎng)成分和原有風味。

該技術已被廣泛應用于肉類、乳制品、水產(chǎn)品、蔬菜、水果產(chǎn)品、各種飲料產(chǎn)品、超流質食品、調味料及其他包裝的固體食品。對于飲料等熱敏性液體介質的殺菌，如牛奶、桃汁、石榴汁、綠茶飲料，尤其是柑橘類果汁、果醬制作等，可保持原有的風味、色澤、味道和營養(yǎng)。其中，即食的肉類產(chǎn)品，如漢堡肉餅，是產(chǎn)量最大的高壓食品，也可促進酒的陳化，保持水果產(chǎn)品和蔬菜的感官特性，在水產(chǎn)品的處理上，能保持新鮮口感，延長海產(chǎn)品的貯藏期。尤其是一些高價值的水產(chǎn)品，如螃蟹和蝦，很容易剝離殼中的肉，還能保持肉體的完整性，提高產(chǎn)率、節(jié)省時間。

2.2.2 輻照殺菌技術

輻照殺菌技術也稱電離輻射、冷殺菌，指將電子加速器產(chǎn)生的電子線或放射性同位素產(chǎn)生的γ 射線的能量轉移給被輻照物質，通過控制輻射條件，而使細菌微生物受到損失和破壞，有效地殺滅害蟲、蟲卵、病菌等。

目前，許多營養(yǎng)口服液和粉狀全營養(yǎng)制品采用輻射滅菌，其他如水產(chǎn)品、肉質蛋類等，輻射殺菌后均可以保藏較長時間。一些果干、熟食等不適宜用蒸煮或高溫加工食品，即可采用射線殺菌，尤其是大小包裝食品，如市面上常見的辣條、袋裝豆干等。此外，該技術還用于包裝材料和保障容器的表面殺菌。因殺菌均勻徹底，能夠照射密封包裝的新產(chǎn)品，可連續(xù)操作，適用于大型加工。其殺菌效果雖好，但輻射照射如果把握不好，會改變食品的分子結構，從而影響食用者安全，一些含水量比較多的食品不適用，且易氧化和變色。

2.2.3 紫外線殺菌技術

紫外線照射可造成微生物細胞質變性，從而導致微生物死亡。

在食品加工中，紫外線殺菌主要用于水、固體表面、包裝材料、設備器具、工作臺的加工及對污水的處理。紫外線在食品加工中主要應用于糖液、釀酒、飲料等，在面條加工用水中也有使用?，F(xiàn)在越來越多的家電也開始應用，如洗碗機就加入了紫外線殺菌的功能，用來達到更好的餐具消毒目的。但紫外線對眼睛和皮膚有殺傷作用，所以多在專業(yè)的殺菌設備中使用。

2.2.4 膜過濾除菌技術

膜過濾除菌是利用物理阻留方法截留食品中的微生物，從而達到除菌的作用。過濾除菌只是將食品外部的微生物隔離出去，而不是破壞或殺死微生物，是相較于其他物理殺菌技術較便捷的技術之一。

膜過濾殺菌技術有分離、濃縮和提純功能，且分離效果好，用于葡萄酒、啤酒、蘋果酒、果汁的除菌澄清過濾。在乳制品生產(chǎn)中，也可見膜過濾除菌技術。因其技術水平較低、操作簡單、費用較低，見于多種食品加工中。由于其應用廣泛，受到各行業(yè)關注，未來在食品加工業(yè)中會有突破性的發(fā)展。

2.2.5 微波殺菌技術

微波具有穿透作用，可殺死病原微生物，對食品進行整體處理時，可實現(xiàn)從食品內(nèi)部到表面的徹底殺菌。其殺菌溫度一般在75～80 ℃，穿透性高、殺菌速度快、操作簡單，不會對食品構成和色香味等造成破壞。

微波殺菌設備廣泛用于牛肉干、豬肉脯、魚片、醬鹵肉、鴨肉、雞肉等制品的熱化、干燥和殺菌，微波殺菌不受食品包裝的限制。糧食類制品，如面包、月餅、豆腐等；蔬菜類，如泡菜、竹筍等；水果類，如荔枝、龍眼等；其他類，如奶制品、火鍋調料等，都可用微波殺菌技術。在對一些餐具的處理上，也常用到微波殺菌技術。

2.2.6 超聲波殺菌技術

超聲波可以殺菌是因為其本身具有的高能量幾乎能夠將所有的微生物細胞破壞并致碎。因超聲波不會對食品的營養(yǎng)成分和物理特性產(chǎn)生影響，多被應用于果汁加工、罐頭食品、牛奶、乳制品、雞蛋和其他液體食品中。在泡菜發(fā)酵的制作上，也都運用超聲波技術。此外，其解凍、入味作用不亞于殺菌作用。

現(xiàn)階段，超聲波殺菌技術在食品加工中的應用雖多，但仍存在技術限制，未來應加快超聲波殺菌技術的研究，在食品加工中發(fā)揮更多作用。

2.2.7 電阻殺菌技術

電阻殺菌又稱歐姆殺菌，是利用電流通過食品時，食品中的極性分子在電極極性的高頻變化下，不斷地旋轉摩擦而產(chǎn)生熱量，達到殺死活菌體的作用[4]。其主要應用于各種包含大顆粒的食品和片狀食品的殺菌，如馬鈴薯、胡蘿卜、蘑菇、牛肉、片狀蘋果、菠蘿等。

2.2.8 磁力殺菌技術

磁力殺菌，又稱磁場殺菌，食品在常溫下受到磁場強度的作用，殺死細菌微生物。該技術可促進食醋、白酒的發(fā)酵，對瓜果蔬菜的保鮮有重要作用。也運用于醫(yī)用軟膏的消毒，可以保證制作過程無菌。食品中的酸奶也可以采用磁力殺菌技術保證安全。磁力殺菌技術的使用，可以有效地殺除食品中幾十種細菌菌種，特別是果汁飲料中的黑霉素、酵母素等。還用于固體食品的簡單處理，對于新鮮肉類，電場刺激可以提高鮮嫩度，延長保存時間。磁力殺菌技術在現(xiàn)代食品加工中被廣泛應用。

2.2.9 等離子體殺菌技術

等離子體之所以能夠滅菌是因為其含有帶電粒子、活性物質，以及紫外線和其他一些射線等[5]。該殺菌技術被應用于果蔬制品、肉制品及水產(chǎn)品、乳制品及堅果制品的殺菌。常規(guī)的高溫高壓蒸汽滅菌會造成各種營養(yǎng)元素的損失，應用低溫等離子體技術來殺滅食品本身及加工過程中產(chǎn)生的細菌，很少會影響到產(chǎn)品的鮮度和風味。

該技術被用于食品表面經(jīng)常附著具有傳染性的病原微生物的殺除，由于噴灑的殺蟲劑也使得蔬果表面不可避免地殘留有農(nóng)藥，牲畜在屠宰場加工過程中，會因周圍環(huán)境而沾染上各類有毒微生物，致使肉類表面細菌指數(shù)超標。糧食作物在散料貯藏堆放期間，特別容易受到霉菌的侵害，一些脫水干燥調味料（如苘香、八角、花椒等）也易受到微生物的污染，等離子體可以有效解決這些問題。此外，該殺菌技術還用于液體食品和小包裝食品的殺菌消毒。因技術先進，等離子體殺菌技術被廣泛應用于各行各業(yè)，未來發(fā)展前景不可估量。

2.3 化學殺菌技術

2.3.1 特殊氣體殺菌

某些特殊氣體，如臭氧、二氧化碳等均可用于食品的殺菌。常規(guī)飲用水的臭氧殺菌是臭氧殺菌應用歷史最長、規(guī)模最大的一個領域。

臭氧能快速分解果蔬自身代謝產(chǎn)生的乙烯氣體，降低其代謝速率，減緩其生理老化過程，從而實現(xiàn)果蔬的保鮮，被應用于果蔬采摘后的貯藏、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，包括入庫前的庫房消毒、果蔬在產(chǎn)地區(qū)冷庫預冷期間的殺菌及貯運期間的防腐保鮮。臭氧還可以降解果蔬農(nóng)殘，對處理分解肉的沙門氏菌污染問題有著極佳的解決效果。對魚類等水產(chǎn)品，可以保持鮮度、除去臭味。在罐裝水生產(chǎn)過程中，使用較低濃度的臭氧即可滿足殺菌要求，因為在礦泉水、純凈水等灌裝過程中，水質經(jīng)過處理已經(jīng)達到或者基本接近了無菌要求。臭氧水是一種廣譜殺菌劑，可洗滌蔬菜瓜果，對冷庫、氣調庫中果品、雞蛋、肉類食品的殺菌及瓜果蔬菜的清洗有重要貢獻。

2.3.2 化學藥劑殺菌

化學藥劑殺菌，次氯酸離子作為殺菌成分時，可用于制作沙拉的未加工蔬菜和腌制品原料加工的過程，使用的殺菌劑是次氯酸鈉等氯系藥劑。此外，還有過氧乙酸等。

2.3.3 化學防腐劑殺菌

防腐劑是通過殺死微生物或者抑制微生物生長來達到防腐效果。食品因其營養(yǎng)豐富，極易腐敗變質。在貯藏方式上，化學防腐劑的運用可有效防止食品變質腐敗，是重要的食品添加劑之一。

2.3.4 電解氧化水殺菌

電解氧化水能夠使蛋白質、核酸和脂肪酸等發(fā)生分解、變性，破壞生物體的細胞結構，導致微生物死亡。

2.4 生物殺菌和其他殺菌技術

生物冷殺菌又稱生物保鮮或生物防腐，是用生物或其產(chǎn)生的物質來殺菌。此外，還有脈沖光殺菌、紅外線殺菌等技術，也被應用于食品加工中。

3 結語

隨著食品行業(yè)的發(fā)展，殺菌技術也發(fā)展迅速。加快對食品加工殺菌技術的研究，有利于推動我國食品加工業(yè)發(fā)展，推出高檔次、高質量食品，在國際市場增強競爭力，提高食品經(jīng)濟效益。但現(xiàn)階段，我國食品加工多數(shù)仍以熱力殺菌為主。未來，應著力發(fā)展高新殺菌技術，如膜過濾除菌技術、等離子體技術等，有效利用各種殺菌技術，食品加工會實現(xiàn)2 種或2 種以上殺菌技術的結合，使殺菌技術趨于低成本、高科技，且更安全健康。