殺菌(冷殺菌與熱殺菌)

殺菌（冷殺菌與熱殺菌）冷殺菌技術(shù)冷殺菌（物理殺菌）是當(dāng)代一類嶄新的技術(shù)，物理殺菌條件易于控制，外界環(huán)境影響較小，由于殺菌過程中食品的溫度并不升高或升高很低，即有利于保持食品功能成分的生理活性，又有利于保持色、香、味及營養(yǎng)成分，所以包裝與食品機(jī)械的設(shè)計(jì)與制造上采用冷殺菌技術(shù)是非常必要的。1.2超高壓脈沖電場殺菌超高壓脈沖電場殺菌是采用高壓脈沖器產(chǎn)生的脈沖電場進(jìn)行殺菌的方法。其基本過程是用瞬時(shí)高壓處理放置在兩極間的低溫冷卻食品。其機(jī)理基于細(xì)胞膜穿孔效應(yīng)、電磁機(jī)制模型、粘彈極性形成模型、電解產(chǎn)物效應(yīng)、臭氧效應(yīng)等假設(shè)。其作用主要有2個(gè)：（1）場的作用。脈沖電場產(chǎn)生磁場，細(xì)胞膜在脈沖電場和磁場的交替作用下，通透性增加，振蕩加劇，膜強(qiáng)度減弱從而使膜破壞，膜內(nèi)物質(zhì)容易流出，膜外物質(zhì)容易滲入，細(xì)胞膜的保護(hù)作用減弱甚至消失。（2）電離作用。電極附近物質(zhì)電離產(chǎn)生的陰陽離子與膜內(nèi)生命物質(zhì)作用，阻礙了膜內(nèi)正常生化反應(yīng)和新陳代謝過程等的進(jìn)行同時(shí)，液體介質(zhì)電離產(chǎn)生臭氧的強(qiáng)烈氧化作用，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生一系列的反應(yīng)。通過場和電離的聯(lián)合作用，殺滅菌體［3］。超高壓脈沖電場殺菌已在實(shí)驗(yàn)室水平上取得了顯著的成效。它可保持食品的新鮮及其風(fēng)味，營養(yǎng)損失少。但因其殺菌系統(tǒng)造價(jià)高，制約了它在食品工業(yè)上的應(yīng)用，且超高壓脈沖電場殺菌在黏性及固體顆粒食品中的應(yīng)用還有待進(jìn)一步的研究。1.3強(qiáng)磁場脈沖殺菌該技術(shù)采用強(qiáng)脈沖磁場的生物效應(yīng)進(jìn)行殺菌，在輸液管外面，套裝有螺旋興線圈，磁脈沖發(fā)生器在線圈內(nèi)產(chǎn)生（2?10）T的磁場強(qiáng)度⑷。當(dāng)液體物料通過該段輸液管時(shí)，其中的細(xì)菌即被殺死。該技術(shù)具有以下特點(diǎn)：殺菌時(shí)間短且效率高。殺菌效果好且溫升小，能做到既能殺菌，又能保持食品原有的風(fēng)味、滋味、色香、品質(zhì)和組分（維生素、氨基酸等）不變，不污染產(chǎn)品，無噪音，適用范圍廣泛［5］。1.4脈沖強(qiáng)光殺菌脈沖強(qiáng)光殺菌是采用脈沖的強(qiáng)烈白光閃照方法進(jìn)行滅菌。通過惰性氣體發(fā)出與太陽光譜相反，但強(qiáng)度更強(qiáng)的紫外線至紅外線區(qū)進(jìn)行殺菌。使用高強(qiáng)度白光的極短脈沖，殺死食品表面的微生物。該高強(qiáng)度的白光類似陽光，但僅以幾分之一秒鐘的速度反射出來，比陽光更強(qiáng)能迅速殺死細(xì)菌。脈沖強(qiáng)光下使微生物致死作用明顯，可進(jìn)行徹底殺菌。在操作時(shí)對(duì)不同的食品、不同的菌種，需控制不同的光照強(qiáng)度與時(shí)間?？捎糜谘娱L以透明物料包裝的食品的保鮮期［6］。1.5臭氧殺菌臭氧氧化力極強(qiáng)，僅次于氟，能迅速分解有害物質(zhì)，殺菌能力是氯的600?3000倍，其分解后迅速的還原成氧氣。利用其性能的臭氧技術(shù)在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家早就得到廣泛應(yīng)用，是殺菌消毒、污水處理、水質(zhì)凈化、食品貯存、醫(yī)療消毒等方面的首選技術(shù)。美國華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，臭氧可以抑制癌細(xì)胞的生長；日本石川島播麻種工業(yè)公司證明，臭氧水有望成為最佳的果樹殺菌劑，其殺菌效果明顯優(yōu)于次氯酸鈉；中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院研究證明，臭氧可以有效地殺滅淋球菌，并且對(duì)水中的重金屬有分解作用［7］。試驗(yàn)證明臭氧水是一種廣譜殺菌劑，它能在極短時(shí)間內(nèi)有效地殺滅大腸桿菌、蠟桿菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌、流腦雙球菌等一般病菌以及流感病菌、肝炎病毒等多種微生物?？蓺⑺篮脱趸~、肉、瓜果蔬菜、食品表面能產(chǎn)生異變的各種微生物和果蔬脫離母體后繼續(xù)進(jìn)行生命活動(dòng)的微生物，加速成熟乙烯氣體，延長保鮮期。1.6放射線殺菌放射線同位素放出的射線通常有a、B、Y3種射線，用于食品內(nèi)部殺菌只有Y射線。Y射線是一種波長極短的電磁波，對(duì)物體有較強(qiáng)的穿透力，微生物的細(xì)胞質(zhì)在一定強(qiáng)度Y射線下，沒有一種結(jié)構(gòu)不受影響，因而產(chǎn)生變異或死亡。微生物代謝的核酸代謝環(huán)節(jié)能被射線抑制，蛋白質(zhì)因照射作用而發(fā)生變性，其繁殖機(jī)能受到最大損害。射線照射不會(huì)引起溫度上升。一般抗熱力大的細(xì)菌，對(duì)放射線的抵抗力也較大［8］。1.7紫外線殺菌日光能殺滅細(xì)菌，主要是紫外線的作用，殺菌原理是微生物分子受激發(fā)后處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，從而破壞分子間特有的化學(xué)鍵導(dǎo)致細(xì)菌死亡［9］。微生物對(duì)于不同波長的紫外線的敏感性不同，紫外線對(duì)不同微生物照射致死量也不同，革蘭氏陰性無芽孢桿菌對(duì)紫外線最敏感。殺死革蘭氏陽性球菌的紫外線照射量需增大5?10倍。但紫外線穿透力弱，所以比較適用于對(duì)空氣、水、薄層流體制品及包裝容器表面的殺菌。日本某公司研制開發(fā)了一種紫外線殺菌燈，使用時(shí)間可達(dá)到7000h，對(duì)活水魚槽中進(jìn)行滅菌，既保持水質(zhì)的清凈新鮮，又能延長活魚壽命［10］。1.8微波殺菌微波是頻率從300MHz?300GMHz的電磁波。微波與物料直接相互作用，將超高頻電磁波轉(zhuǎn)化為熱能的過程。微波殺菌是微波熱效應(yīng)和生物效應(yīng)共同作用的結(jié)果。微波對(duì)細(xì)菌膜斷面的電位分布影響細(xì)胞周圍電子和離子濃度，從而改變細(xì)胞膜的通透性能，細(xì)菌因此營養(yǎng)不良，不能正常新陳代謝，生長發(fā)育受阻礙死亡。從生化角度分析，細(xì)菌正常生長和繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖核酸①NA）是若干氫鍵緊密連接而成的卷曲大分子，微波導(dǎo)致氫鍵松弛、斷裂和重組，從而誘發(fā)遺傳基因或染色體畸變，甚至斷裂。微波殺菌正是利用電磁場效應(yīng)和生物效應(yīng)起到對(duì)微生物的殺滅作用。采用微波裝置在殺菌溫度、殺菌時(shí)間、產(chǎn)品品質(zhì)保持、產(chǎn)品保質(zhì)期及節(jié)能方面都有明顯的優(yōu)勢。德國內(nèi)斯公司研制的微波室系統(tǒng)，加熱溫度為72?85°C,時(shí)間為1~8min、殺菌效果十分理想，特別適用于已包裝的面包、果醬、香腸、鍋餅、點(diǎn)心以及貯藏中殺滅蟲、卵等。微波處理的食品保質(zhì)期達(dá)6個(gè)月以上［11］。1.9超聲殺菌超聲殺菌是利用超聲空穴現(xiàn)象產(chǎn)生的剪應(yīng)力能機(jī)械地破碎細(xì)胞壁和加快物質(zhì)轉(zhuǎn)移的原理進(jìn)行殺菌，所以超聲頻率一般為20KHz-100KHz,能量為104kw/cm2,波長為3.0cm-7.5cm,是一種有效的非熱處理殺菌方法。Villamiel等對(duì)奶制品采用超聲殺菌和傳統(tǒng)殺菌進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同的試驗(yàn)條件下，超聲殺菌效果優(yōu)于傳統(tǒng)殺菌，初步表明超聲殺菌可用于奶制品工作［12］。熱殺菌技術(shù)濕熱滅菌法是指用飽和水蒸氣、沸水或流通蒸汽進(jìn)行滅菌的方法，由于蒸汽潛熱大，穿透力強(qiáng)，容易使蛋白質(zhì)變性或凝固，所以該法的滅菌效率比干熱滅菌法高，是藥物制劑生產(chǎn)過程中最常用的滅菌方法。濕熱滅菌法可分為：煮沸滅菌法、巴氏消毒法、高壓蒸汽滅菌法、流通蒸汽滅菌法、和間歇蒸汽滅菌法。影響濕熱滅菌的主要因素有：微生物的種類與數(shù)量、蒸汽的性質(zhì)、藥品性質(zhì)和滅菌時(shí)間等。（1）煮沸滅菌法：將水煮沸至100攝氏度，保持5-10分鐘可殺死細(xì)菌繁殖體，保持1-3小時(shí)可殺死芽胞。在水中加入百分之一至百分之二的碳酸氫鈉時(shí)沸點(diǎn)可達(dá)105攝氏度，能增強(qiáng)殺菌作用，還可去污防銹。此法適用于食具、刀箭、載玻片及注射器等。（2）巴氏消毒法：一種低溫消毒法，因巴斯德首創(chuàng)而得名。有兩種具體方法，一是低溫維持法：62攝氏度維持30分鐘；二是高溫瞬時(shí)法：75攝氏度作用15-30秒。該法適用于食品的消毒。（3）流通蒸氣滅菌法：利用常壓下的流通蒸汽進(jìn)行滅菌。（4）間歇蒸汽滅菌法（5）高壓蒸汽滅菌法：103.4千帕蒸汽壓溫度達(dá)121.3攝氏度，維持15-20分鐘。濕熱滅菌法濕熱法可在較低的溫度下達(dá)到與干熱法相同的滅菌效果，因?yàn)椋孩贊駸嶂械鞍孜账?，更易凝固變性；②水分子的穿透力比空氣大，更易均勻傳遞熱能；③蒸汽有潛熱存在，每1克水由氣態(tài)變成液態(tài)可釋放出529卡熱能，可迅速提高物體的溫度。濕熱滅菌法一般采用121攝氏度，滅菌20-30min,如果是產(chǎn)抱子的微生物則應(yīng)采用滅菌后適宜溫度下培養(yǎng)幾小時(shí)，再滅菌一次，以用于殺死剛剛萌發(fā)的孢子。區(qū)別：與傳統(tǒng)的食