非熱加工技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

非熱加工技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)食品的質(zhì)量和安全有了更高的要求。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),但食品加工技術(shù)的相對(duì)落后,特別食品保鮮、精深加工技術(shù)研究與應(yīng)用起步較晚。研究食品加工的高新技術(shù),提高食品工業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平和品質(zhì)的提高具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在農(nóng)產(chǎn)品的生長(zhǎng)、采收、運(yùn)輸和加工過程中,各種微生物的污染是導(dǎo)致食物的腐敗和變質(zhì)或是引起食源性疾病隨著消費(fèi)者對(duì)食品品質(zhì)和安全的要求越來(lái)越高,非熱加工技術(shù)已經(jīng)成為近些年來(lái)食品加工技術(shù)和食品安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前,主要研究的非熱加工技術(shù)有超高壓處理、輻射、超聲波、紫外線、臭氧和高壓脈沖電場(chǎng)技術(shù)等,特別是近幾年研究提出的新興非熱加工技術(shù)低溫等離子體技術(shù),已成為果蔬殺菌保鮮的新技術(shù)1等離子體殺菌活性成分低溫等離子體的生成是一個(gè)非常復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)過程。在等離子體中會(huì)產(chǎn)生紫外線、帶電粒子和活性成分等殺菌成分,其中的活性成分主要包括處于激發(fā)態(tài)的原子、亞穩(wěn)態(tài)原子、具有活潑化學(xué)性質(zhì)的氧化物和氮化物等。等離子體對(duì)生物體的作用也主要是通過這些殺菌成分從分子層面上對(duì)生物體的綜合作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)研究人員通過多種技術(shù)手段和方法對(duì)低溫等離子體的應(yīng)用進(jìn)行了一系列深入的研究,對(duì)其中的作用機(jī)理有了初步的了解。1.1消毒機(jī)制1.1.1散瘤二聚物法紫外線具有良好的殺菌能力,也是應(yīng)用較為廣泛的殺菌方法之一。最具有殺菌作用的紫外線是波長(zhǎng)在100nm左右的短波紫外線(UhravioletC,UVC),而波長(zhǎng)范圍在200~290nm的紫外線能夠促使兩個(gè)嗦味分子(Cytosineandthymine,胸腺嘧啶和胞嘧啶)在同一股DNA鏈上相互靠近并發(fā)生作用形成一個(gè)二聚物。引發(fā)嗦唆二聚物的形成是紫外線對(duì)生物體DNA造成傷害的典型方式,產(chǎn)生的嗦唆二聚物能夠影響DNA的堿基配對(duì)及導(dǎo)致DNA復(fù)制過程中發(fā)生突變。高度的紫外線照射也會(huì)引發(fā)細(xì)胞修復(fù)系統(tǒng)蛋白質(zhì)變性,破壞細(xì)胞自身的DNA修復(fù)系統(tǒng),最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。1.1.2電子秤低溫等離子體中含有大量的正負(fù)帶電粒子。研究表明,帶電粒子在殺菌、加速血液凝結(jié),牙齒表面除垢等處理過程中起著重要作用1.1.3ctifspecity,rs的活性成分低溫等離子體在空氣中放電的過程會(huì)產(chǎn)生活性成分(ReactiveSpecies,RS),主要是活性氧化物(ReactiveOxygenSpecies,ROS)和活性氮化物(RNS),例如臭氧(O1.2菌落,要求使用具有良好特性的親水性物質(zhì)低溫等離子體殺菌技術(shù)幾乎具備了一種理想殺菌消毒法所應(yīng)具備的全部條件。一是省時(shí)。與高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌相比,滅菌時(shí)間短。二是常溫。滅菌溫度為35~45℃,與1,2-亞乙基氧為主體的化學(xué)滅菌相比,操作溫度低,能夠廣泛應(yīng)用于多種材料和物品的滅菌。三是安全。采用自動(dòng)控制觸板,易操作,無(wú)需高溫、高壓,且安裝和調(diào)試簡(jiǎn)單,使用安全。特別是在切斷電源后產(chǎn)生的各種活性粒子能夠在數(shù)毫秒內(nèi)消失,所以無(wú)需通風(fēng),不會(huì)對(duì)操作人員構(gòu)成傷害,安全可靠。目前國(guó)內(nèi)外已將這一技術(shù)廣泛應(yīng)用于包括食品加工和醫(yī)療衛(wèi)生在內(nèi)的諸多領(lǐng)域。2數(shù)與負(fù)電荷總數(shù)低溫等離子體等離子體就是經(jīng)氣體電離產(chǎn)生的由大量帶電粒子(離子、電子)和中性粒子(原子、分子)所組成的體系,因這種氣體的正電荷總數(shù)與負(fù)電荷總數(shù)在數(shù)值上相等,故稱為等離子體。等離子體被稱為繼“固、液、氣”三態(tài)以外的新的物質(zhì)聚集態(tài),即物質(zhì)第四態(tài)。等離子體按照離子溫度又分熱等離子體和冷等離子體(低溫等離子體)。低溫等離子體帶電粒子溫度為1~10eV,系統(tǒng)主要由帶電粒子支配,受外部電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)的影響,存在多種基元過程及等離子體與固體表面的相互作用,具有獨(dú)特的光、熱、電等物理性質(zhì)。2.1常附著具有致病性的病原菌微生物蔬菜水果在種植、加工、運(yùn)輸過程中,因與外界接觸表面經(jīng)常附著具有傳染性的病原微生物,其中包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)格限制的一項(xiàng)微生物指標(biāo)———大腸埃希氏菌。為此,人們常用噴灑農(nóng)藥的方式控制微生物,使得蔬果表面不可避免地殘留農(nóng)藥2.2表面消毒Criter等2.3產(chǎn)氣單胞菌膜的協(xié)同抑菌處理研究發(fā)現(xiàn),冷源等離子體對(duì)抗逆性較強(qiáng)的菌膜也有很好的殺滅效果,在低于15℃的條件下處理5min,可使生菜表面的產(chǎn)氣單胞菌菌膜下降2.5logCFU/g3目前對(duì)低溫等離子體殺菌技術(shù)的殺菌機(jī)理尚不成熟。在現(xiàn)代等離子體滅菌技術(shù)是一種新的高科技?xì)⒕夹g(shù),它克服了之前殺菌技術(shù)的一些不足之處和局限性,提高了果蔬的殺菌效果。低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)產(chǎn)品加工方面,目前還處于實(shí)驗(yàn)室階段,沒有成熟的商業(yè)化應(yīng)用。一是目前對(duì)低溫等離子體殺菌技術(shù)的殺菌機(jī)理研究還不夠,低溫等離子體中帶電粒子和活性成分與微生物的作用機(jī)理尚不清楚;二是低溫等離子體殺菌技術(shù)應(yīng)用到具有不規(guī)則形狀的農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)領(lǐng)域時(shí),會(huì)產(chǎn)生殺菌作用不均勻問題;三是低溫等離子體活性水自身的物化性質(zhì)隨時(shí)間變化、對(duì)農(nóng)產(chǎn)品外觀及內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響的相關(guān)研究較少;四是關(guān)于低溫等離子體活性水對(duì)農(nóng)作物致病微生物生長(zhǎng)的抑制效果方面的研究幾乎沒有報(bào)道。4對(duì)農(nóng)產(chǎn)品細(xì)菌殺菌效果的研究未來(lái)低溫等離子體殺菌技術(shù)研究和應(yīng)用重點(diǎn)應(yīng)放在以下幾個(gè)方面。首先應(yīng)加強(qiáng)低溫等離子體殺菌消毒機(jī)理研究,為各種假說(shuō)找到具有說(shuō)服力的理論依據(jù),也為后續(xù)研究提供可靠的理論基礎(chǔ)。其次通過等離子體處理參數(shù)對(duì)細(xì)菌殺滅率的研究,因地制宜地選取適當(dāng)?shù)牡蜏氐入x子體殺菌消毒工藝。三是低溫等離子體殺菌技術(shù)的殺菌效率與微生物的種類有關(guān),那么低溫等離子體活體水是否對(duì)導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品腐敗的真菌有良好的殺菌效果值得研究。四是研究利用原子發(fā)射光譜分析