食品的非熱殺菌與除菌(編輯修改稿)
2025-06-13 13:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 斷了膜內(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O3的強(qiáng)烈氧化作用，能與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生一系列反應(yīng)。 通過以上2種作用的聯(lián)合進(jìn)行，殺死菌體。PEF 殺菌機(jī)理細(xì)胞膜的電崩潰（electric breakdown)電場使膜內(nèi)外電位差增大→膜的擠壓→膜通透性劇增→膜出現(xiàn)小孔（可逆） → 電場進(jìn)一步加大導(dǎo)致膜的不可逆穿孔→細(xì)胞組織破裂、崩潰 細(xì)胞膜的電穿孔 (electricporation)電場使細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層不穩(wěn)定→ 出現(xiàn)小孔→細(xì)胞內(nèi)滲透壓高于細(xì)胞外→ 細(xì)胞吸水膨脹 →細(xì)胞膜破損電介質(zhì)擊穿示意圖（a）完整細(xì)胞膜（如同一個(gè)并聯(lián)的電容和電阻），膜兩側(cè)有電位Vm’（b）放在兩電極之間的充電電位Vm Vm’ （c）細(xì)胞膜極化達(dá)到破損電位VR,這時(shí)膜的破裂是可逆的 （d）膜的極化加劇導(dǎo)致不可逆的破裂。 細(xì)胞膜不可逆的電穿孔過程示意圖 脈沖電場對微生物的作用細(xì)胞膜被破壞，細(xì)胞質(zhì)泄漏。不同電場強(qiáng)度下顯微鏡觀察到的釀酒酵母細(xì)胞（400倍)不同電場強(qiáng)度下顯微鏡觀察到的釀酒酵母細(xì)胞（1000倍)影響脈沖電場殺菌效果的因素電場強(qiáng)度影響脈沖電場殺菌效果的因素處理時(shí)間 熱處理時(shí)間越長，對微生物的殺滅作用越大。脈沖波的波形 矩形波的能量效率和殺菌效率要高于指數(shù)衰減波，振蕩脈沖的殺菌效率最低。溫度 處理溫度在適當(dāng)溫度（5060℃）時(shí)對脈沖電場殺菌有增效作用，在電場強(qiáng)度維持恒定時(shí)，溫度升高可以提高脈沖電場的殺菌效率?！ ∮绊懨}沖電場殺菌效果的因素微生物特性G（＋）抵抗力大于G（－）；微生物濃度：濃度高降低殺菌效果生長階段：對數(shù)生長期較敏感對數(shù)生長期的微生物對電場更敏感介質(zhì)的溫度介質(zhì)的離子強(qiáng)度PEF處理效果影響因素物料性質(zhì) 導(dǎo)電性：電導(dǎo)率高的液態(tài)食品不適于進(jìn)行PEF 殺菌； 含空氣或蒸汽的液體進(jìn)行PEF 處理時(shí)會(huì)出現(xiàn)介電破壞。 技術(shù)特點(diǎn) 殺菌時(shí)間短，處理過程中的能量消耗遠(yuǎn)小于熱處理法 由于在常溫、常壓下進(jìn)行，處理后的食品與新鮮食品相比在物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、營養(yǎng)成分上改變很小，風(fēng)味、滋味無感覺出來的差異。 殺菌效果明顯(N/No109)，可達(dá)到商業(yè)無菌的要求 殺菌時(shí)間非常短,不足1ｍｉｎ,通常是幾十微秒便可以完成PEF在食品殺菌中的應(yīng)用液態(tài)果汁牛乳其他新型非熱殺菌技術(shù)振蕩磁場殺菌技術(shù)脈沖光殺菌技術(shù)超聲波殺菌振蕩磁場殺菌技術(shù)靜止的強(qiáng)磁場（Static Magnetic Field SMF）和振蕩磁場（Oscillating Magnetic Field， OMF）能夠殺死微生物。靜止的磁場的強(qiáng)度不隨時(shí)間發(fā)生變化，磁場各方向的強(qiáng)度相同。振蕩磁場以脈沖的形式作用，每個(gè)脈沖均改變方向，磁場強(qiáng)度隨時(shí)間衰變到初始的10％。關(guān)于磁場殺滅微生物的機(jī)理一般認(rèn)為是磁場產(chǎn)生的強(qiáng)電流，一方面干擾微生物細(xì)胞膜的電荷分布，進(jìn)而影響物質(zhì)出入細(xì)胞，另一方面又使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)及水電離產(chǎn)生過氧化物，從而使蛋白質(zhì)及酶類變性，最終破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。用振蕩磁場殺滅微生物的磁通密度為5～50T，脈沖持續(xù)時(shí)間為10μs到幾個(gè)毫秒之間。頻率最大不超過500MHz,因?yàn)槌^這個(gè)值升溫開始變得顯著。 振蕩磁場殺菌技術(shù)特點(diǎn)J食品營養(yǎng)成分和感觀品質(zhì)的改變很??；降低了能源消耗；使用的塑料袋包裝食品能避免加工后的污染。L目前仍然不清楚磁場抑制微生物生長的機(jī)理和必要條件 ；L 磁場滅菌僅可降低微生物兩個(gè)數(shù)量級(jí)，如果要使磁場技術(shù)商業(yè)化，還要大幅度提高滅菌的有效性和均勻性 脈沖光（Pulsed Light）殺菌技術(shù)是用連續(xù)的寬帶光譜短而強(qiáng)的脈沖，抑制食品和包裝材料表面、透明飲料、固體表面和氣體中的微生物。 采用的光波波長在紫外光到近紅外光的寬譜區(qū)域光脈沖可誘發(fā)光化學(xué)反應(yīng)或者光熱反應(yīng)光化學(xué)反應(yīng)是微生物致死的主要原因。處理后的溫度上升不超過1℃,殺菌時(shí)間短，不到1s。超聲波殺菌1 超聲波及其特性頻率在9～20千赫／秒以上的超聲波，對微生物有破壞作用。它能使微生物細(xì)胞內(nèi)容物受到強(qiáng)烈的震蕩而使細(xì)胞破壞。一般認(rèn)為在水溶液內(nèi)，由于超聲波作用，能產(chǎn)生過氧化氫，具有殺菌能力。也有人認(rèn)為微生物細(xì)胞液受高頻聲波作用時(shí)，其中溶解的氣體變?yōu)樾馀?，小氣泡的沖擊可使細(xì)胞破裂，因此，超聲波對微生物有一定的殺滅效應(yīng)。 殺菌原理（一）熱效應(yīng)機(jī)制超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)往往會(huì)使介質(zhì)的溫度升高，如果此時(shí)超聲波還對介質(zhì)產(chǎn)生某種效應(yīng)，而且如果采用其它加熱方法也可獲得同樣的溫升和效應(yīng)時(shí)，那么就可以說該超聲波效應(yīng)的原因是熱學(xué)機(jī)理。超聲波形成熱的主要原因有：1．超聲振動(dòng)能量在通過介質(zhì)中不斷地被介質(zhì)吸收，部分振動(dòng)能被轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?．由于超聲波的振動(dòng)，使介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈的高頻振蕩，介質(zhì)間相互摩擦而發(fā)熱。3．在不同組織的分界部分由于組織分層介質(zhì)聲阻抗不同，將產(chǎn)生反射，形成駐波引起分子間相對運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦而形成熱，此時(shí)在與駐波引起分子間相對運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦而形成熱。殺菌原理（二）機(jī)械效應(yīng)當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，將引起傳播空間內(nèi)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，使它們具有交變的速度、加速度、位移、聲壓、壓力、張力、切應(yīng)力（彈性的或粘滯的）、膨脹、壓縮等。如果超聲波對介質(zhì)作用所引起的效應(yīng)與上述一個(gè)或幾個(gè)力學(xué)量有
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