食品杀菌新技术研究进展摘要：介绍了微波杀菌、超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌和超声杀菌4种新杀菌技术的原理、特点、研究进展及其在食品加工中的应用，旨在提高食品科技工作者对这些新技术的关注程度，同时展望了食品工业的科技进步。
关键词：杀菌新技术微波超高压脉冲电场超声1 前言民以食为天，食以安全为先。
随着生活水平的提高，人们对食品的安全性的要求也越来越高，而食品的安全问题在很大程度上是某些微生物在食品中的生长繁殖引起的，因此，食品杀菌就成为任何食品加工与制造中的重要操作单元，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。
传统的杀菌主要是采用高温、热风干燥、烫漂、巴氏杀菌及防腐剂等常规技术，这些技术存在种种弊端，例如，高温杀菌会使食品的某些热敏性成分如维生素C被破坏，降低了食品的营养价值；热风干燥技术会改变食品天然的色、香、味，影响其感官品质。
因此，开发高效、安全、节能和广谱的杀菌新技术就成为食品科学研究和应用的一个热点，本文就介绍几种杀菌新技术的原理、特点、研究进展及其在某些食品中的应用情况。
2 微波杀菌微波是一种波长在1mm～1m（相应频率为300～300000MHz）的电磁波。
微波杀菌就是利用电磁波的能量使食品中的微生物在热效应和非热效应的共同作用下，内部的生理活性物质被破坏以致死亡。
2.1 微波杀菌的特点微波杀菌的特点：①加热速度快。
微波对物体是瞬间穿透式加热，与传统的体表加热、由表及里的加热方式相比，加热速率快，提高了生产率；②短时灭菌，保持营养。
微波杀菌是通过热效应和非热效应共同作用灭菌的，因而与常规热力灭菌比较，具有低温、短时灭菌的特点，因而食品的营养成分和风味物质损失少；③加热均匀。
杀菌时物体内外共同升温，可避免外焦内生、外干内湿的现象；④节能。
杀菌时，物体置于密封空腔内，微波不能外泄，只有被杀菌物体升温，加热室的空气与相应的容器不会发热，没有额外热损耗，节能高效。
2.2 微波杀菌技术的研究进展为了解微波杀菌技术在食品行业中的应用研究进展，利用华南农业大学图书馆中国期刊数据库，以“微波杀菌”作为关键词查阅其研究发展历程（用年份和公开发表的论文数量表示），结果如下：图1 微波杀菌中文文献历年发表数量由图1可知，以微波杀菌为研究对象而发表的论文数量在1992～2009年总体上呈上升趋势，可见微波杀菌技术在食品行业的应用研究越来越受到重视。
2.3 微波杀菌技术的应用实例2.3.1 在面制品中的应用研究带馅面条易酸败，以前只能冷藏销售，销售区域受制约。
现采用微波杀菌，可使带馅面条在室温环境下保鲜2个月以上。
相对保鲜期延长30倍以上，且经微波处理后的面条弹性、韧性好，冲泡食用时耐断条、不浑汤，其原因是微波电磁场对面粉中蛋白质变性过程产生影响，使蛋白质结构排列改变，从而提高其韧性和口感[1]。
2.3.2 在水产品中的应用研究海蛰的含水量达80%以上，如果经加热杀菌，则海蛰强度下降，内含水分析出，主要是因为海蛰内胶原蛋白质受热过度（包含受热时间过长）。
但使用微波杀菌，却能达到很好的效果，因为微波杀菌保鲜加工所需的处理时间未超出海蛰强度变化的耐热时间范围，微波杀菌后海蛰内所析出的水分经若干时间后部分会被海蛰吸收[2]。
李桂芬[13]等对带鱼的微波灭菌工艺参数进行了优化，最优参数为微波功率750W，杀菌时间80s，灭菌后产品的总菌数为8cfu/g。
灭菌后的常温防治试验表明，对照组产品感官品质第3d开始出现不良变化，第5d已不能食用，而微波处理组第13d才开始出现轻微变化。
微波处理组室温放置15d后T-VBN(挥发性盐基氮)值仅为152mg/kg，而对照组第5d就已超过200mg/kg。
2.3.3 在食用菌中的应用研究魏善元[3]通过正交试验获得金针菇的微波杀菌的最佳条件为：750W、90S、30g。
影响微波杀菌效果的主要因素为微波功率。
在此条件下氨基酸和微量元素损失率最少，仅为0.35%和1.14 %。
2.3.4 在肉制品中的应用研究郑琳[14]等对微波杀菌处理牛肉干的应用效果进行了研究，通过对影响牛肉干杀菌效果的主要因素，即微波处理机的阳极电流、传送链速和牛肉干的厚度三个因素进行正交试验，并对主要因素影响杀菌效果的实质原因进行探讨。
结果表明对于2种品牌的牛肉干杀菌最佳工艺参数分别为：阳极电流0.2A和0.4A，传送链速1100r/d和1100r/d，牛肉干厚度20 mm和20 mm。
该处理条件下样品总菌数减少了37.15%。
3 超高压杀菌食品超高压杀菌，即将食品物料以某种方式包装完好后，放入液体介质（通常是食用油、甘油、油与水的乳液）中，在100～1000MPa压力下作用一段时间后，使之达到灭菌要求。
其基本原理就是压力破坏细胞膜、抑制酶的活性和影响DNA等遗传物质的复制来实现的[4]。
3.1 超高压杀菌的特点超高压杀菌特点：①高压对高分子以及维生素、色素、风味成分等低分子物质的共价键无影响，故高压杀菌后的食品能很好地保持原有的营养价值、色泽和风味；②低温范围内（低于100℃）杀菌效果良好，不仅低温处理对减少食品热敏性成分的破坏较为有利，而且较加热法耗能低；③改变食品高分子物质的构象，产生新的组织结构，如作用于肉类提高了肉制品的嫩度和风味。
3.2 超高压杀菌技术的研究进展为了解超高压杀菌技术在食品行业中的应用研究进展，利用华南农业大学图书馆中国期刊数据库和SCI英文数据库，以“超高压杀菌”作为关键词查阅其研究发展历程（用年份和公开发表的论文数量表示），结果如下：图2 超高压杀菌文献历年发表数量由图2可知，以超高压杀菌为研究对象而发表的论文数量在1992～2009年间，无论在国内还是在国际上，总体上都呈上升趋势，可见超高压杀菌技术在食品行业的应用研究越来越受到重视。
3.3 超高压杀菌技术的应用实例3.3.1 在果蔬汁中的应用研究引起酸性果蔬汁饮料腐败变质的主要菌类是酵母菌和霉菌，而这两种菌在300MPa的压力下就可被杀死，耐热性强的芽孢菌在酸性条件下无法生长繁殖，钝化酶活也只需要400MPa 的压力，而且经过超高压杀菌处理的果蔬汁的颜色、风味、营养成分与未经超高压处理的新鲜果汁几乎无任何差异，因此超高压杀菌技术非常适合对酸性果蔬汁饮料、浓缩果汁和果酱等食品的灭菌[5]。
3.3.2 在肉制品中的应用研究孙秀琴[6]等人采用超高压技术对肉类寄生虫进行杀灭效应的研究，同时观察了其对微生物和营养的影响，证明肉类食品经过300MPa以上的超高压处理，不仅可杀死寄生虫和微生物，而且对肉品的营养成分和新鲜度均无破坏，保持了其生鲜的风味。
3.3.3 在调味品中的应用研究黄亚东[7]等采用超高压处理果醋，研究发现通过超高压处理可促进果醋呈香呈味物质的形成，改善果醋的体态，避免风味物质损失或产生异味，既可满足低钠盐果醋的生产需要，又可减少防腐剂用量，适应“有机食醋”的生产需要。
超高压处理后产品细菌总数≤ 5000cfu/mL，大肠菌群≤ 3MPN/100g。
3.3.4 在水产品中的应用研究张晓敏[15]等研究发现超高压处理对牡蛎具有明显的杀菌效果。
压力大小是影响杀菌效果的主要因素，保压时间次之，加压次数影响最小。
处理压力为400MPa，保压时间20min，加压2次时，对牡蛎中微生物的灭菌效果最好。
超高压处理后牡蛎的营养成分基本保持不变，颜色、气味、弹性基本没有变化，但亮度有所下降。
4 高压脉冲电场杀菌高压脉冲电场的杀菌原理包括场的作用和电离作用两种。
场的作用：脉冲电场产生磁场，磁场和电场的交替作用使细胞膜振荡加剧，膜强度减弱，使膜内物质溢出，膜外物质易渗入，细胞膜的保护作用减弱甚至消失。
电离作用：电极附近物质电离产生的离子与膜内物质作用，阻断了膜内外生化反应和新陈代谢的进行。
同时，液体介质产生强氧化物质如O3，与细胞内物质发生反应从而影响细胞正常功能的发挥。
4.1 高压脉冲电场杀菌的特点高压脉冲电场杀菌特点：①杀菌时间短、效率高、能耗远小于热处理法；②脉冲电场杀菌在常温常压下进行，与加热法相比更能有效地保持食品原有的色、香、味及营养成分，对热敏性物料尤其适用。
4.2 高压脉冲电场杀菌技术的研究进展为了解高压脉冲电场杀菌技术在食品行业中的应用研究进展，利用华南农业大学图书馆中国期刊数据库和SCI英文数据库，以“脉冲电场杀菌”作为关键词查阅其研究发展历程（用年份和公开发表的论文数量表示），结果如下：图3脉冲电场杀菌文献历年发表数量由图3可知，以高压脉冲电场杀菌为研究对象而发表的论文数量在1992～2009年间，无论在国内还是在国际上，总体上都呈上升趋势，可见高压脉冲电场杀菌技术在食品行业的应用研究越来越受到重视。
4.3 高压脉冲电场杀菌技术的应用实例4.3.1 在果汁中的应用研究殷涌光[8]等通过试验研究可以发现，高压脉冲电场非热杀菌技术可以应用于桃汁杀菌上，达到完全杀菌的效果。
高压脉冲电场对桃汁非热杀菌，其电场强度和杀菌温度是主要的影响因素，脉冲数对杀菌影响不显著。
杀菌后的桃汁保持了原桃汁原有的营养和鲜味，不改变桃汁的物理、化学性质。
4.3.2 在乳制品中的应用研究陈键[9]用2215kV/cm的电场，脉冲50次，使脱脂乳中99%的大肠杆菌失活。
丁宏伟[10]等通过正交试验，确定电场强度、脉冲数及杀菌温度的最优水平分别为电场强度70kV/cm，脉冲数为6，杀菌温度为70℃，在该条件下可以将乳中的微生物完全杀灭。
5 超声杀菌5.1 超声杀菌技术的原理超声波是频率高于20000Hz的声波，它方向性好、穿透性强，易于获得较集中的声能。
超声波与媒介的相互作用机制可分为热机制、机械机制和空化机制三种。
热机制：超声波在媒介中传播时，其振动能量不断被媒介吸收转变为热量而使媒介温度升高。
机械机制：主要由辐射压强和强声压强引起的，有搅拌、分散、冲击破碎等力学效应。
空化机制：在液体中，当声波的功率相当大，液体受到的负压足够强时，媒介分子间的平均距离就会增大并超过极限距离，从而将液体拉断形成空穴，空穴激烈收缩与崩溃的瞬间，泡内产生局部高压以及高温，使细胞很容易破碎。
5.2 超声杀菌技术的应用实例王文宗[10]等利用超声技术对胡萝卜汁进行杀菌，杀菌条件为：超声强度200W，占空比0.7，杀菌时间10min。
杀菌率达85.1%。
闫坤[11]等用超声强度为1400W、媒介温度60℃、杀菌时间1min的条件对液态奶进行杀菌处理，结果杀菌率达96.77%，达到巴氏杀菌的效果。
5 展望随着经济和社会的不断发展，除上述提到的4种新技术以外，膜分离除菌技术、高密度CO2和天然防腐剂的应用等高新技术的研究也不断深入，食品工业的可持续发展以及人们不断上升的消费需求进一步推动了高新技术在食品中的广泛应用，高新技术已展现出广阔的应用前景。