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當(dāng)今食品領(lǐng)域幾種殺菌技術(shù)及設(shè)備應(yīng)用

2018-10-14 11:48:54

　　食品加工目的之一是保護與保存食品，殺死微生物，鈍化酶類等。食品腐敗變質(zhì)的主要原因是某些微生物和菌類的存在，每年因此而造成很大的損失，滅菌是食品加工的必經(jīng)工序。然而傳統(tǒng)的熱力滅菌不能將食品中的微生物全部殺滅，特別是一些耐熱的芽孢桿菌；同時加熱會不同程度破壞食品中的營養(yǎng)成分和食品的天然特性。為了更大限度保持食品的天然色、香、味和一些生理活性成分，滿足現(xiàn)代人的生活要求，新型的滅菌技術(shù)應(yīng)運而生，本文主要介紹了當(dāng)今世界食品領(lǐng)域的殺菌臭氧發(fā)生器新技術(shù)及其在我國的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀。

　　1、微波殺菌技術(shù)

　　微波是一種高頻電磁波，當(dāng)它在介質(zhì)內(nèi)部起作用時，水、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等極性分子受到交變電場的作用而劇烈振蕩，引起強烈的摩擦而產(chǎn)生熱，這就是微波的介電感應(yīng)加熱效應(yīng)。這種熱效應(yīng)也使得微生物內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸等分子結(jié)構(gòu)改性或失活；高頻的電場也使其膜電位、極性分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；這些都對微生物產(chǎn)生破壞作用從而起到殺菌作用。利用微波殺菌，處理時間短，容易實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，不影響原有的風(fēng)味和營養(yǎng)成分；并由于其穿透性好的特點，可進行包裝后殺菌。

　　有報導(dǎo)利用2450MHz的微波處理醬油，可以抑制霉菌的生長及殺滅腸道致病菌。用于啤酒的滅菌，取得良好的效果，且使啤酒風(fēng)味保持良好。用于處理蛋糕、月餅、切片面包和春卷皮，結(jié)果表明，這些食品的保鮮期由原來3d－4d，延長到30d。報導(dǎo)微波殺菌與一般加熱滅菌法相比，在一定的溫度下，微波滅菌縮短了細菌和真菌的死亡時間；以枯草芽抱桿菌為材料，微波法的D100為0.65，而對照巴氏法的則為5.5。在相同條件下微波滅菌的致死溫度比常規(guī)加熱滅菌時的低。國外在60、70年代就開始考慮將微波技術(shù)應(yīng)用到鮮奶、啤酒、餅干、面包、豬、牛肉的加工等實際生產(chǎn)中。到90年代，工藝參數(shù)和優(yōu)化已成為研究的熱門課題。

　　2、高壓殺菌技術(shù)

　　所謂高壓殺菌是指將食品放人液體介質(zhì)中，加100MPa－1000MPa的壓力作用一段時間后，如同加熱一樣，殺滅食品中的微生物的過程。高壓滅菌通常認(rèn)為蛋白質(zhì)在高壓下立體結(jié)構(gòu)（四級結(jié)構(gòu)）崩潰而發(fā)生變性而使細菌失活，但也有人認(rèn)為凡是以較弱的結(jié)合構(gòu)成的生物體高分子物質(zhì)如核酸、多糖類、脂肪等物質(zhì)或細胞膜都會受到超高壓的影響，尤其通過剪切力而使生物體膜破裂，從而使生物體的生命活動受到影響甚至停止，這就可以達到滅菌、殺蟲和效果。高壓滅菌避免了熱處理而出現(xiàn)的影響食品品質(zhì)的各種弊端，保持了食品的原有風(fēng)味、色澤和營養(yǎng)價值。由于是液體介質(zhì)的瞬間壓縮過程，滅菌均勻，無污染，操作安全，且較加熱法耗能低，減少環(huán)境污染。勵建榮等研究了經(jīng)高壓處理后的果汁和蔬菜汁，試驗證實了高壓處理后能達到殺菌效果，而且Vc損失很少，殘存酶活只有4％，色香味等感官指標(biāo)不變，其綜合效果優(yōu)于熱力殺菌；動物食品也能達到殺菌效果。目前，國外已將其用于肉、蛋、大豆蛋白、水果、香料、牛奶、果汁、礦泉水、啤酒等物品的加工中。我國在該技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用方面僅僅處于實驗室研究階段，尚未有批量生產(chǎn)的報道。

　　3、高壓脈沖電場殺菌技術(shù)

　　高壓脈沖技術(shù)用于食品滅酶滅菌，主要原理是基于細胞結(jié)構(gòu)和液態(tài)食品體系間的電學(xué)特性差異。當(dāng)把液態(tài)食品作為電介質(zhì)置于電場中時，食品中微生物的細胞膜在強電場作用下被電擊穿，產(chǎn)生不可修復(fù)的穿孔或破裂，使細胞組織受損，導(dǎo)致微生物失活。證實在脈沖電場強度為12－40Kv／cm，脈沖時間為20μs－18μs的條件下，可有效地對食品進行滅菌，且以雙矩形波最為有效。鄧元修等利用脈沖高壓殺滅酵母和大腸桿菌，取得良好的實驗結(jié)果，且能耗低，對試液溫升小于2℃，因而可有效保存食品的營養(yǎng)成分和天然特征。利用脈沖電場處理大豆，可實現(xiàn)滅酶脫腥，并有效的保留大豆的香氣。該技術(shù)是一種常溫下非加熱殺菌的新技術(shù)，運用該技術(shù)應(yīng)綜合考慮場強的大小，殺菌時間、食品的pH值、對細菌的種類等因素，以確定最佳方案。目前該技術(shù)在國際上正處于實驗室研究和發(fā)展階段，進一步成熟后很有可能彌補傳統(tǒng)殺菌法的不足，給液態(tài)食品工藝帶來一場變革。

　　4、脈沖強光殺菌技術(shù)

　　脈沖強光殺菌是利用強烈白光閃照的殺菌技術(shù)，其系統(tǒng)主要包括動力單元和燈單元，動力單元為惰性氣體燈提供能量，燈便放出只持續(xù)數(shù)百微秒，其波長由紫外光區(qū)域至近紅外光區(qū)域的強光脈沖，其光譜與太陽光相似，但比陽光強幾千倍至數(shù)萬倍。由于只處理食品表面，從而對食品營養(yǎng)成分影響很小，JosephDunn等人研究表明，脈沖強光對多數(shù)微生物有致死作用。周萬龍等研究表明：光脈沖輸人能量為700J，光脈沖寬度小于800us，閃照30次后，對枯草芽泡桿菌、大腸桿菌、酵母都有較強的致死效果。對溶液中淀粉酶、蛋白酶的活性也有明顯的鈍化作用。脈沖寬度小于800μs，其波長由紫外光區(qū)域至紅外光區(qū)，起殺菌作用的波段可能為紫外光區(qū)，其它波段可能有協(xié)同作用；脈沖強光殺菌對菌懸液的電導(dǎo)率影響不大，引起電位的變化，其原因及對微生物形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響尚待進一步研究。

　　常用滅菌法

　　一些基本概念：

　　無菌：物體或一定介質(zhì)中無任何活的微生物。

　　滅菌：應(yīng)用物理或化學(xué)等方法將物體上或介質(zhì)中所有微生物授課及其芽胞全部殺死。

　　消毒：以物理或化學(xué)等方法殺滅物體上或介質(zhì)中的病原微生物。

　　防腐：用物理或化學(xué)等方法抑制微生物的生長，亦稱抑菌。

　　一、物理滅菌法：

　　(一)熱力滅菌法：

　　1、干熱滅菌法：是利用火焰或干熱空氣進行滅菌，大多用于用具及器皿等。

　　2、濕熱滅菌法：

　　(1)熱壓滅菌法：用飽和水蒸汽排盡空氣后，在一定溫度和壓力下進行滅菌。水蒸汽壓力與溫度對應(yīng)如下：

　　20.594(kpa)-105.7℃，34.3233-108.8℃，41.1879-110.3℃，68.6466-115.5℃，75.1121-116.8℃，96.1052-120.2℃......

　　(2)流通蒸汽滅菌法和煮沸滅菌法：100℃，適用于不耐高溫的藥劑。

　　(3)低溫間歇滅菌法：80℃加熱1小時，20～25℃下放置24小時，連續(xù)操作三次以上，適用于不耐熱藥劑，滅菌效果差，須加防腐劑。

　　(二)濾滅菌法：

　　1、垂熔玻璃濾器：國際標(biāo)準(zhǔn)為P250～P2，濾過粒子由大到小。P2可濾除大腸桿菌及葡萄球菌。

　　2、微孔濾膜：我國為醋酸纖維素酯濾膜，或硝酸纖維素酯與醋酸纖維素酯的混合纖維素酯濾膜。特性：耐120℃30分鐘滅菌；無脫屑；不耐堿；不耐有機溶劑；易燃?？讖?.0mm用于注射液初濾，0.8mm用于精濾，0.45mm可濾去大多數(shù)細菌，0.15mm可濾去熱原。

　　(三)紫外線滅菌法：波長200～300nm，易穿透潔凈的水和空氣，用于空氣和物體表面滅菌。紫外線燈有效使用期一般為3000小時。紫外線照射時間對微生物殺滅率見表：

　　照射時間(小時)殺滅率(%)

　　傷寒桿菌大腸桿菌金色葡萄球菌酵母菌

　　0.53333.530.619.9

　　1.042434135.6

　　1.565585943.8

　　2.086808269.5

　　2.510095.596.380

　　3.0 10010090.6

　　4.0 99

　　5.0 100

　　(四)微波滅菌法：為300～3000兆赫的電磁波。水可強烈吸收微波，使極性分子轉(zhuǎn)動摩擦而產(chǎn)熱。能穿透物質(zhì)較深部，滅菌效果好。有望用于注射液的滅菌。

　　(五)射滅菌法：又稱電離輻射，是用g-射線或b-射線照射殺菌。前者由鈷-60或銫-137發(fā)出，穿透力強；后者由電子加速器產(chǎn)生，帶電荷，穿透力弱，滅菌效果差。對于輻射，無芽胞菌比有芽胞菌敏感得多；無芽胞菌中革蘭氏陰性菌比陽性菌敏感；而病毒敏感性很差。此外，輻射能引起一些藥物pH值、含量、活性等改變，某些制品不宜選用。

　　二、化學(xué)滅菌法：

　　一般以噴灑(霧)、蒸發(fā)等方法進行滅菌。

　　(一)環(huán)氧乙烷：無色醚樣臭味氣體，沸點10.8℃，沸點以下為無色透明液體，比重0.882，溶于水。擴散穿透能力強，屬廣譜殺菌劑。用于對熱敏感的藥物、塑料、橡膠、皮革制品、皮料、紙張以及小型玻璃器皿等的滅菌。

　　(二)過氧乙酸：無色透明液體，有刺激性醋酸臭和味，易揮發(fā)，有腐蝕性。易溶于水、乙醇、乙醚、醋酸?？删徛纸猓眲》纸鈺r會爆炸。但40%以下的溶液則不會。本品廣譜、高效、速效，毒性低，0.5%溶液用于空氣（噴霧30ml/m3）、器械和皮膚消毒，臨用前配制。

　　(三)其它：

　　1、苯酚(石炭酸)：3～5%地面、墻壁噴撒。

　　2、甲酚皂溶液(來蘇爾)：5～100%地面、墻壁噴撒。

　　3、甲醛溶液(福爾馬林)：20ml/m3加熱蒸發(fā),6～12小時。

　　4、乳酸：1ml/m3加熱蒸發(fā)0.5～1小時。

　　5、苯扎溴銨：1/1000～1/2000溶液噴撒地面、墻壁。

　　6、丙二醇：1ml/m3加熱蒸發(fā)。

　　三、空氣潔凈技術(shù)：可保證產(chǎn)品純度，提高成品率。

　　(一)潔凈室一般標(biāo)準(zhǔn)：如下表

　　生產(chǎn)區(qū)分類潔凈級別(級)≥0.5mm粒子(個/升)菌落數(shù)分類舉例

　　一般生產(chǎn)區(qū)無潔凈度要求的生產(chǎn)、輔助車間

　　控制區(qū)>100,000或300,000<35,000片劑、膠囊等；粉碎、配料、分裝、包衣原料藥精、烘、包，粉針扎蓋等。

　　100,000≤3.500≤10瓶子精洗，過濾膜裝配、稱量、濃配等

　　潔凈區(qū)10,000≤350≤3無菌原料藥結(jié)晶、干燥，粉針原料過篩、混粉，稀配、濾過、直接接觸藥品的包裝材料最終處理崗位。

　　全部或局部100≤3.5≤1大輸液、針劑灌封、分裝、加塞；菌種接種臺

　　(二)潔凈室管理：潔凈室是提高和保證產(chǎn)口質(zhì)量的重要設(shè)施，必須有嚴(yán)格的管理和衛(wèi)生要求。

　　1、必須使工作人員對潔凈室的重要性和整個安裝系統(tǒng)有廣泛了解；

　　2、應(yīng)制定潔凈室管理、使用、滅菌制度；

　　3、婦女不可用粉、頭發(fā)噴霧劑、指甲油之類的化妝品，以減少污染源；

　　4、操作人員應(yīng)盡可能減少講話和室內(nèi)活動；

　　5、工作服應(yīng)選用不易產(chǎn)生靜電、不易脫落纖維的滌綸和尼龍織物；

　　6、定期清洗與滅菌。室內(nèi)保持清潔整齊，定期清潔四壁和設(shè)備，保證無塵埃等。

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