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食品是人类赖以生存和发展的最基本物质条件,食品安全直接关系到国民的身体健康和生命安全。食品腐败变质的主要原因是某些微生物的存在致使食品品质改变,因此,食品杀菌就成为食品加工中的重要操作单元,即通过杀灭腐败菌和致病菌来延长产品的贮藏期, 保证产品的安全。
传统的杀菌都是采用高温干燥、烫漂、巴氏杀菌、冷冻及防腐剂等常规技术,但这些技术大都处理时间长,杀菌不彻底或不易实验自动化生产,同时影响食品原有的风味和营养成份。为了更大限度的保持食品天然的色、香、味和一些生理活性成分,满足现代人生活要求,近年来,国际食品领域涌现出一些高效、安全、能保持食品原有风味和营养的杀菌新技术。
1.超高温瞬时杀菌技术(UHT)
超高温杀菌于1949年随着斯托克(Stork)装置的出现而问世, 其后国际上出现了多种类型的超高温杀菌装置。超高温处理可分为间接加热和直接加热两大类型。它是使料液迅速升温至130℃以上, 然后保持几秒钟, 从而实现对料液瞬间的杀菌。
超高温瞬时杀菌技术的杀菌效果特别好, 几乎可达到或接近灭菌的要求, 而且杀菌时间短, 物料中营养物质破坏少, 营养成分保存率达92%以上, 大大优越于传统的热力杀菌法。配合食品无菌包装技术的超高温式杀菌装置在国内外发展很快, 目前这种杀菌技术已广泛用于杀菌乳、果汁及各种饮料、豆乳、酒等产品的生产中。
2.电阻加热杀菌技术
电阻加热杀菌也叫欧姆杀菌, 是一种新型热杀菌方法, 它借通入的电流使食品内部产生热量而达到杀菌的目的, 是酸性和低酸性食品和带颗粒(粒径小于25mm)食品进行连续杀菌的一种新技术。
电阻加热杀菌使用交流电的频率为50～60HZ,它利用电极将电流直接导入食品,由食品自身的介电性质产生热量,以达到杀菌的目的。电阻加热的适用性由食品物料的电导率来决定, 大多数能用泵输送的、溶解有盐类离子且含水量在 30%以上的食品都可用电阻加热来杀菌, 且效果很好, 而一些脂肪、糖、油、未添加盐的处理水等非离子化的食品则不适用该技术。英国APV食品加工中心的试验表电阻加热已成功地用于各种包含大颗粒的食品和片状食品的杀菌, 如马铃薯、胡萝卜、蘑菇、牛肉、鸡肉、片状苹果、菠萝、桃等。在国内这一技术已试用于大豆食品的加工, 且得到良好的效果。
3.脉冲强光杀菌
脉冲强光杀菌即采用强烈白光闪照的方法进行灭菌, 影响效果的主要因素是闪照次数、菌液原始浓度及输入电压。该技术由于只处理食品的表面, 从而对食品的风味和营养成分影响很小, 可用于延长以透明材料包装的食品及新鲜食品的货架期。
4.高压电场脉冲杀菌
高压电场脉冲杀菌是将食品置于两个电极间产生的瞬间高压电场中,由于高压电脉冲(HEEP)能破坏细菌的细胞膜,改变其通透性,从而杀死细胞。
高压脉冲电场的获得有2种方法。一种是利用LC振荡电路原理, 先用高压电源对一组电容器进行充电, 将电容器与一个电感线圈及处理室的电极相连, 电容器放电时产生的高频指数脉冲衰减波即加在两个电极上形成高压脉冲电场。由于LC电路放电极快, 在几十至几百个微秒内即可以将电场能量释放完毕, 利用自动控制装置, 对LC振荡器电路进行连续的充电与放电, 可以在几十毫秒内完成杀菌过程。另一种是利用特定的高频高压变压器来得到持续的高压脉冲电场。杀菌用的高压脉冲电场强度一般为15～100kV/cm,脉冲频率为1～100kHz,放电频率为1～20kHz。
高压电场脉冲杀菌技术能使微生物细胞膜破坏,病毒失去活性,酵母也能被杀灭;且耗能只有热杀菌千分之一,而食品营养、风味、色泽不变。但它有一个致命弱点,就是要使用几万到几十万高电压,使杀菌技术设计、制造、安全、调试都十分复杂,并有很大危险性;且杀菌室也不能过大,故使其推广受到很大限制。
5.辐照杀菌技术
辐照就是利用X射线、γ射线或加速电子射线(最为常见的是60Co和137Cs的γ射线)对食品的穿透力以达到杀死食品中微生物和虫害的一种冷灭菌消毒方法。受辐照的食品或生物体会形成离子、激发态分子或分子碎片, 进而这些产物间又相互作用, 生成与原始物质不同的化合物, 在化学效应的基础上,受辐照物料或生物体还会发生一系列生物学效应,从而导致害虫、虫卵、微生物体内的蛋白质、核酸及促进生化反应的酶受到破坏、失去活力, 进而终止农产品、食品被侵蚀和生长老化的过程, 维持品质稳定。
辐照杀菌几乎不产生热量,可保持食品在感官和品质方面特性,并适合对冷冻状态食品进行杀菌处理。与传统加热法相比,更易于准确控制,且耗能低。与微波灭菌、超高压杀菌、静电杀菌、高压电场杀菌等灭菌技术相比,食品辐照加工工艺简单,操作方便,能实现高度自动化连续作业,工效高。世界卫生组织已将辐照法纳为安全有效食品处理方法并指定相应标准。
6.超高压杀菌技术
近年来, 由日本率先研制出一种新型的食品加工保藏技术, 这就是超高压杀菌技术。所谓高静压技术(High Hydrostatic Pressure简称HHP)就是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中(常以水或其他流体介质作为传递压力的媒介物),在高静压(一般100MP以上)下处理一段时间, 以达到加工保藏的目的。在高压下, 会使蛋白质和酶发生变性, 微生物细胞核膜被压成许多小碎片和原生质等一起变成糊状, 这种不可逆的变化即可造成微生物死亡。微生物的死亡遵循一级反应动力学。对于大多数非芽孢微生物, 在室温、450MPa压力下的杀菌效果良好;芽孢菌孢子耐压, 杀菌时需要更高的压力, 而且往往要结合加热等其他处理才更有效。温度、介质等对食品超高压杀菌的模式和效果影响很大。间歇性重复高压处理是杀死耐压芽孢的良好方法。
超高压杀菌的最大优越性在于它对食品中的风味物质、维生素C、色素等没有影响, 营养成分损失很少, 特别适用于果汁、果酱类食品的杀菌。
食品工程中的杀菌技术还很多,如:二氧化氯杀菌技术、氯气杀菌技术、电子灭菌技术、加热与加压并用杀菌技术、加热与化学药剂并用杀菌技术、加热与辐射并用杀菌技术、静电杀菌技术等。这些技术正在得以研究和应用。■
传统的杀菌都是采用高温干燥、烫漂、巴氏杀菌、冷冻及防腐剂等常规技术,但这些技术大都处理时间长,杀菌不彻底或不易实验自动化生产,同时影响食品原有的风味和营养成份。为了更大限度的保持食品天然的色、香、味和一些生理活性成分,满足现代人生活要求,近年来,国际食品领域涌现出一些高效、安全、能保持食品原有风味和营养的杀菌新技术。
1.超高温瞬时杀菌技术(UHT)
超高温杀菌于1949年随着斯托克(Stork)装置的出现而问世, 其后国际上出现了多种类型的超高温杀菌装置。超高温处理可分为间接加热和直接加热两大类型。它是使料液迅速升温至130℃以上, 然后保持几秒钟, 从而实现对料液瞬间的杀菌。
超高温瞬时杀菌技术的杀菌效果特别好, 几乎可达到或接近灭菌的要求, 而且杀菌时间短, 物料中营养物质破坏少, 营养成分保存率达92%以上, 大大优越于传统的热力杀菌法。配合食品无菌包装技术的超高温式杀菌装置在国内外发展很快, 目前这种杀菌技术已广泛用于杀菌乳、果汁及各种饮料、豆乳、酒等产品的生产中。
2.电阻加热杀菌技术
电阻加热杀菌也叫欧姆杀菌, 是一种新型热杀菌方法, 它借通入的电流使食品内部产生热量而达到杀菌的目的, 是酸性和低酸性食品和带颗粒(粒径小于25mm)食品进行连续杀菌的一种新技术。
电阻加热杀菌使用交流电的频率为50～60HZ,它利用电极将电流直接导入食品,由食品自身的介电性质产生热量,以达到杀菌的目的。电阻加热的适用性由食品物料的电导率来决定, 大多数能用泵输送的、溶解有盐类离子且含水量在 30%以上的食品都可用电阻加热来杀菌, 且效果很好, 而一些脂肪、糖、油、未添加盐的处理水等非离子化的食品则不适用该技术。英国APV食品加工中心的试验表电阻加热已成功地用于各种包含大颗粒的食品和片状食品的杀菌, 如马铃薯、胡萝卜、蘑菇、牛肉、鸡肉、片状苹果、菠萝、桃等。在国内这一技术已试用于大豆食品的加工, 且得到良好的效果。
3.脉冲强光杀菌
脉冲强光杀菌即采用强烈白光闪照的方法进行灭菌, 影响效果的主要因素是闪照次数、菌液原始浓度及输入电压。该技术由于只处理食品的表面, 从而对食品的风味和营养成分影响很小, 可用于延长以透明材料包装的食品及新鲜食品的货架期。
4.高压电场脉冲杀菌
高压电场脉冲杀菌是将食品置于两个电极间产生的瞬间高压电场中,由于高压电脉冲(HEEP)能破坏细菌的细胞膜,改变其通透性,从而杀死细胞。
高压脉冲电场的获得有2种方法。一种是利用LC振荡电路原理, 先用高压电源对一组电容器进行充电, 将电容器与一个电感线圈及处理室的电极相连, 电容器放电时产生的高频指数脉冲衰减波即加在两个电极上形成高压脉冲电场。由于LC电路放电极快, 在几十至几百个微秒内即可以将电场能量释放完毕, 利用自动控制装置, 对LC振荡器电路进行连续的充电与放电, 可以在几十毫秒内完成杀菌过程。另一种是利用特定的高频高压变压器来得到持续的高压脉冲电场。杀菌用的高压脉冲电场强度一般为15～100kV/cm,脉冲频率为1～100kHz,放电频率为1～20kHz。
高压电场脉冲杀菌技术能使微生物细胞膜破坏,病毒失去活性,酵母也能被杀灭;且耗能只有热杀菌千分之一,而食品营养、风味、色泽不变。但它有一个致命弱点,就是要使用几万到几十万高电压,使杀菌技术设计、制造、安全、调试都十分复杂,并有很大危险性;且杀菌室也不能过大,故使其推广受到很大限制。
5.辐照杀菌技术
辐照就是利用X射线、γ射线或加速电子射线(最为常见的是60Co和137Cs的γ射线)对食品的穿透力以达到杀死食品中微生物和虫害的一种冷灭菌消毒方法。受辐照的食品或生物体会形成离子、激发态分子或分子碎片, 进而这些产物间又相互作用, 生成与原始物质不同的化合物, 在化学效应的基础上,受辐照物料或生物体还会发生一系列生物学效应,从而导致害虫、虫卵、微生物体内的蛋白质、核酸及促进生化反应的酶受到破坏、失去活力, 进而终止农产品、食品被侵蚀和生长老化的过程, 维持品质稳定。
辐照杀菌几乎不产生热量,可保持食品在感官和品质方面特性,并适合对冷冻状态食品进行杀菌处理。与传统加热法相比,更易于准确控制,且耗能低。与微波灭菌、超高压杀菌、静电杀菌、高压电场杀菌等灭菌技术相比,食品辐照加工工艺简单,操作方便,能实现高度自动化连续作业,工效高。世界卫生组织已将辐照法纳为安全有效食品处理方法并指定相应标准。
6.超高压杀菌技术
近年来, 由日本率先研制出一种新型的食品加工保藏技术, 这就是超高压杀菌技术。所谓高静压技术(High Hydrostatic Pressure简称HHP)就是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中(常以水或其他流体介质作为传递压力的媒介物),在高静压(一般100MP以上)下处理一段时间, 以达到加工保藏的目的。在高压下, 会使蛋白质和酶发生变性, 微生物细胞核膜被压成许多小碎片和原生质等一起变成糊状, 这种不可逆的变化即可造成微生物死亡。微生物的死亡遵循一级反应动力学。对于大多数非芽孢微生物, 在室温、450MPa压力下的杀菌效果良好;芽孢菌孢子耐压, 杀菌时需要更高的压力, 而且往往要结合加热等其他处理才更有效。温度、介质等对食品超高压杀菌的模式和效果影响很大。间歇性重复高压处理是杀死耐压芽孢的良好方法。
超高压杀菌的最大优越性在于它对食品中的风味物质、维生素C、色素等没有影响, 营养成分损失很少, 特别适用于果汁、果酱类食品的杀菌。
食品工程中的杀菌技术还很多,如:二氧化氯杀菌技术、氯气杀菌技术、电子灭菌技术、加热与加压并用杀菌技术、加热与化学药剂并用杀菌技术、加热与辐射并用杀菌技术、静电杀菌技术等。这些技术正在得以研究和应用。■