肖容雍，趙鶴飛，李 銘

（1.三亞航空旅游職業(yè)學(xué)院，海南三亞 572000；2.三亞陽(yáng)雨茗生物科技有限公司，海南三亞 572000）

即食產(chǎn)品是指經(jīng)過(guò)加工和包裝后，打開(kāi)即可食用或加調(diào)料、佐料拌勻后即可食用的產(chǎn)品。由于即食食品減少了后續(xù)加工的操作，更加符合現(xiàn)代消費(fèi)者快節(jié)奏的消費(fèi)訴求，越來(lái)越多的食品品類都開(kāi)發(fā)出了即食的形式，從傳統(tǒng)的糧食制品、肉制品等主食產(chǎn)品到各類輔食、零食食品。同時(shí)，消費(fèi)者對(duì)食品的要求越來(lái)越高，追求天然無(wú)防腐劑、營(yíng)養(yǎng)豐富又安全成為即食食品發(fā)展的基本要求。由于產(chǎn)品的即食性特點(diǎn)，如何保證產(chǎn)品穩(wěn)定的貨架期品質(zhì)與食用安全是即食食品開(kāi)發(fā)的技術(shù)核心任務(wù)。其中即食食品的殺菌工藝是保證食品保質(zhì)期安全的重要步驟。摸索合適的殺菌工藝參數(shù)一直以來(lái)是食品技術(shù)工作者的重要方向。

1 殺菌技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀

根據(jù)殺菌的最基本原理，食品工業(yè)采用的殺菌方法有加熱殺菌和非加熱殺菌兩類[1]。對(duì)于即食食品的生產(chǎn)，熱殺菌有著悠久的商業(yè)化使用歷史和大量的研究成果；非熱殺菌是近些年來(lái)新興的殺菌技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室階段已經(jīng)有了大量的研究和實(shí)踐，一些技術(shù)已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中得到了商業(yè)化應(yīng)用。熱殺菌的定義是指將食品加熱到某一溫度并保持一定時(shí)間，使影響食品品質(zhì)和保質(zhì)期的微生物與酶失去活力的生產(chǎn)過(guò)程，在這個(gè)熱處理過(guò)程中，食品本身具有的熱敏營(yíng)養(yǎng)成分（如維生素）會(huì)遭到一定的破壞，同時(shí)食品的特征性質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味和色澤等也都會(huì)發(fā)生一定的變化。而這些食品屬性恰恰是消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品認(rèn)知的最重要依據(jù)。為了盡可能降低熱處理對(duì)食品帶來(lái)的負(fù)面影響，一方面食品工作者和生產(chǎn)廠家不斷從理論和生產(chǎn)實(shí)踐角度優(yōu)化殺菌工藝和殺菌設(shè)備，同時(shí)不斷開(kāi)發(fā)出各種新型的非熱殺菌技術(shù)（即冷殺菌技術(shù)）。從定義上講，冷殺菌是指在室溫或低溫條件下，利用化學(xué)或物理手段破壞微生物進(jìn)行殺菌的技術(shù)，如超聲波殺菌、超高壓殺菌、輻照殺菌等[2]。筆者就曾對(duì)海南當(dāng)?shù)氐镊梓氩诉M(jìn)行了研究，成功利用了超聲波和臭氧的協(xié)同殺菌技術(shù)，克服了傳統(tǒng)熱殺菌帶來(lái)的質(zhì)構(gòu)破壞問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出高品質(zhì)的即食麒麟菜食品。雖然近些年非加熱殺菌技術(shù)在國(guó)內(nèi)外食品研究和開(kāi)發(fā)中是熱點(diǎn)話題，但很多技術(shù)（如磁力殺菌、紫外光殺菌、超高壓脈沖電場(chǎng)殺菌等）還停留在理論層面，對(duì)實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用缺乏指導(dǎo)性?；趯?duì)食品行業(yè)殺菌技術(shù)的了解和具體產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，著重介紹了國(guó)內(nèi)外食品在殺菌技術(shù)方面的商業(yè)化進(jìn)展和在即食食品中的應(yīng)用。

2 熱殺菌

熱殺菌是人類使用歷史最久的食物處理方式，也是理論研究與實(shí)踐應(yīng)用最成熟的殺菌方式。熱殺菌的基本原理是通過(guò)高溫使微生物的蛋白質(zhì)和核酸等重要生物高分子發(fā)生變性，以失去生命活力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品保鮮的目的。例如，高溫可以使微生物的核酸發(fā)生脫氨脫嘌呤或降解，以及破壞微生物細(xì)胞上的類脂成分等[3]。

即食食品常采用的熱殺菌技術(shù)有巴氏殺菌和商業(yè)殺菌，巴氏殺菌的殺菌強(qiáng)度低，對(duì)食品的風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響小，對(duì)于酸性體系中pH值<4.6，工藝使用巴氏殺菌來(lái)抑制腐敗微生物繁殖，產(chǎn)品進(jìn)行冷藏或常溫保存，但冷藏限制于冷鏈銷售，常溫口味拓展受到限制。非酸性體系pH值＞4.6，產(chǎn)品屬于弱酸食品，絕大多數(shù)微生物都可以生長(zhǎng)，采用巴氏殺菌，微生物不易控制，尤其耐熱的芽孢類細(xì)菌，通常產(chǎn)品需要冷藏。商業(yè)殺菌往往溫度高、強(qiáng)度大，對(duì)食品的風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響大，但產(chǎn)品的一般可以實(shí)現(xiàn)常溫儲(chǔ)存且保質(zhì)期長(zhǎng)。

2.1 熱殺菌的基本理論

2.1.1 影響微生物耐熱性的因素

影響微生物耐熱性的因素有許多。首先，菌種和菌株不同其耐熱性不同，需氧菌芽孢<厭氧菌芽孢<嗜熱菌芽孢，生長(zhǎng)期的營(yíng)養(yǎng)體<生長(zhǎng)期的芽孢子，未成熟芽孢的耐熱性<成熟芽孢的耐熱性。在營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基上發(fā)育的芽孢其耐熱性強(qiáng)，也就是說(shuō)食品本身的高營(yíng)養(yǎng)會(huì)使微生物的孢子更耐熱。此外，食品本身的特性也會(huì)影響微生物的耐熱性，如水分、水分活度、pH值、碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)及其有關(guān)物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽等。例如霉菌，其孢子比菌絲的抗熱性強(qiáng)，孢子分為有性孢子和無(wú)性孢子，無(wú)性孢子的分生孢子對(duì)熱敏感在50～60℃條件下短時(shí)間內(nèi)就可以致死，而有性孢子則能忍耐比這高20℃的高溫；特別是純黃絲衣霉（Byssochlamysfulva） 在93～100℃的溫度下，加熱致死時(shí)間達(dá)到1 min。還有一種費(fèi)氏曲霉無(wú)毛變種在蒸餾水中，在80℃條件下10 min可將其分生孢子致死，而子囊孢子卻需要100℃，10 min才能將其致死，耗時(shí)很長(zhǎng)。

2.1.2 熱殺菌理論的基本參數(shù)[2]

D值、Z值和F值是熱殺菌的基本參數(shù)，是熱殺菌技術(shù)實(shí)際操作時(shí)經(jīng)常使用到的，國(guó)內(nèi)外的食品工作者都對(duì)此進(jìn)行了大量理論與生產(chǎn)實(shí)踐的研究。

（1）D值。D值是指在一定的環(huán)境中一定的加熱溫度條件下，將全部對(duì)象菌的90%殺滅所需要的時(shí)間，單位用min表示。即：

式中：a——加熱處理開(kāi)始時(shí)的菌數(shù)（初期菌數(shù)）；

b——加熱處理完了時(shí)的菌數(shù)；

t——一定時(shí)間內(nèi)，生菌數(shù)從a減少到b所需要的時(shí)間；

D——一定的殺菌溫度內(nèi)，生菌數(shù)減少到十分之一所需要的時(shí)間。

D值不因原始菌數(shù)而變化，但與微生物種類、加熱溫度和體系環(huán)境有直接相關(guān)。尤其是微生物的死亡速度因加熱溫度而異，高溫快，低溫慢。也就是說(shuō)，D值在高溫時(shí)小，低溫時(shí)大。

（2） Z值和F值。各種加熱溫度（θ） 測(cè)量對(duì)應(yīng)的加熱致死時(shí)間記作t，將二者的關(guān)系變化后可以得出直線，將此線稱為“加熱致死時(shí)間曲線（Thermal deth time curve）”。

用直線方程來(lái)表示：

式中：θ/和θ——不同的加熱處理溫度（或殺菌溫度），℃；

t和t/——θ和θ/溫度時(shí)加熱致死時(shí)間，min；

Z——log（t/t/）=1時(shí)相應(yīng)的θ/-θ值。

Z值是指熱力致死時(shí)間基于10倍關(guān)系變化時(shí)對(duì)應(yīng)的加熱溫度變化（℃）。

通常θ/把121.1℃作為基準(zhǔn)溫度，該溫度下加熱致死時(shí)間t/定義為F值，因此上式可轉(zhuǎn)化為下式。

F值對(duì)應(yīng)的是時(shí)間，指一定的加熱致死溫度條件下，殺死特定濃度微生物所耗費(fèi)的加熱時(shí)間。

一般來(lái)講，低酸性食品的加熱殺菌對(duì)象菌的孢子，它的Z值在10℃為中心的6～14℃范圍內(nèi)，而對(duì)健康有危害的肉毒桿菌芽孢的Z值是10。所以低酸性食品（pH值4.6以上） 的加熱殺菌多為Z=10，θ=121.1℃（250°F），以此為基本條件的殺菌值稱為F0。

2.2 熱殺菌的不足與展望

從熱殺菌基本原理看，在殺菌的過(guò)程中除了殺滅了影響食品安全的微生物延長(zhǎng)了保質(zhì)期，對(duì)食品的其他成分也會(huì)有一定的影響，如蛋白質(zhì)發(fā)生變性、風(fēng)味發(fā)生變化、顏色發(fā)生變化，這些變化有時(shí)有利于產(chǎn)品品質(zhì)提高，如酸奶發(fā)酵前的殺菌除了殺滅影響發(fā)酵的微生物外，殺菌的熱處理可以使酪蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)更好地展開(kāi)與乳清蛋白結(jié)合，得到更好的酸奶質(zhì)構(gòu)；調(diào)味醬料在殺菌后通常會(huì)產(chǎn)生特有的“蒸煮味”并伴隨造成鮮度降低和咸度增加，不利于口味表達(dá)。但大部分時(shí)候殺菌的熱處理是對(duì)產(chǎn)品不利的，如熱處理會(huì)大量破壞熱敏性的維生素，筆者做過(guò)的麒麟菜殺菌若采用熱殺菌會(huì)使麒麟菜質(zhì)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重破壞，這也就是麒麟菜目前無(wú)法使用傳統(tǒng)熱殺菌實(shí)現(xiàn)商業(yè)化長(zhǎng)保質(zhì)期產(chǎn)品的原因。目前食品開(kāi)發(fā)中在無(wú)法規(guī)避熱殺菌條件下，需要兼顧優(yōu)化原料和配方，使產(chǎn)品本身減少對(duì)熱的敏感性。

由于熱殺菌的殺菌有效性已被大量生產(chǎn)實(shí)踐所驗(yàn)證，在未來(lái)很長(zhǎng)的時(shí)間里，熱殺菌還是食品殺菌的主流，同時(shí)會(huì)有更多對(duì)食品破壞性小的生成設(shè)備被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如近些年在乳品行業(yè)已經(jīng)在開(kāi)始應(yīng)用的蒸汽噴射瞬時(shí)殺菌技術(shù)，該技術(shù)可以更快地升溫和降溫，使牛奶在達(dá)到殺菌強(qiáng)度時(shí)受熱處理時(shí)間更短。

3 非熱殺菌

3.1 超高壓殺菌

超高壓（UHP） 殺菌技術(shù)是近年來(lái)研究比較多的一項(xiàng)非加熱殺菌技術(shù)，已經(jīng)在肉制品、海鮮、果汁等食品生產(chǎn)中有了一定的商業(yè)化應(yīng)用，特別是在高附加值的海鮮和果汁生產(chǎn)中。超高壓殺菌的基本原理是利用高壓力對(duì)微生物的致死作用。超高壓處理會(huì)引發(fā)微生物的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞的相關(guān)生化功能發(fā)生改變，尤其是細(xì)胞壁和細(xì)胞膜會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞滲透性、運(yùn)輸系統(tǒng)、對(duì)外界環(huán)境的敏感性出現(xiàn)劇烈破壞，這些變化直接導(dǎo)致微生物死亡[3]。目前公認(rèn)的超高壓在食品中工作機(jī)理是基于食品在包裝中遵循均衡原則，與產(chǎn)品的尺寸和形狀無(wú)關(guān)。均衡原則指的是無(wú)論是直接作用產(chǎn)品還是透過(guò)不同尺寸的包裝，壓力都可以瞬時(shí)壓縮作用均勻，無(wú)需加熱在常溫或低溫下均可進(jìn)行。超高壓殺菌的效果與壓力、保壓時(shí)間、保壓溫度、體系pH值、微生物的種類及含菌量等因素有關(guān)。

3.1.1 超高壓殺菌與傳統(tǒng)的熱殺菌對(duì)比

超高壓技術(shù)優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在只對(duì)非共價(jià)鍵起作用，殺菌過(guò)程對(duì)共價(jià)鍵結(jié)合形式的小分子物質(zhì)，如維生素、色素和氨基酸等影響極小，從而該技術(shù)可以更好地保留食品的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味成分。草莓醬經(jīng)過(guò)超高壓處理氨基酸可以保留95%，其口感和風(fēng)味明顯優(yōu)于傳統(tǒng)加熱處理的果醬。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)超高壓處理后其主要成分中蛋白質(zhì)的變性程度、淀粉的糊化狀態(tài)與熱處理明顯不同，有助于開(kāi)發(fā)新型食品，如魚(yú)糜經(jīng)過(guò)超高壓處理，蛋白質(zhì)不易變性，從而質(zhì)構(gòu)富有彈性，相應(yīng)的魚(yú)糜制品深加工開(kāi)發(fā)有了明顯品質(zhì)提升[4]；經(jīng)過(guò)超高壓加工的陳米，淀粉避免了過(guò)度糊化，淀粉顆粒膨脹大部分處于完整狀態(tài)，所以米粒柔軟并具有黏性，提供了類似于當(dāng)季新米飯的口感效果。相比于傳統(tǒng)的熱殺菌，由于超高壓殺菌的過(guò)程中產(chǎn)品的溫度不會(huì)升高，對(duì)于很多熱敏的維生素等不會(huì)被破壞，產(chǎn)品的風(fēng)味物質(zhì)也得到了很好的保留，如對(duì)獼猴桃汁的殺菌，相比與熱殺菌產(chǎn)品的顏色不會(huì)明顯變黃，VC的破壞程度更低。

超高壓技術(shù)缺點(diǎn)體現(xiàn)在應(yīng)用超高壓處理時(shí)需要對(duì)食品進(jìn)行密封包裝，由于高壓下食物的體積會(huì)縮小，故只能用軟包裝材料，限制了產(chǎn)品的包裝形式?，F(xiàn)階段的超高壓殺菌設(shè)備是需要將產(chǎn)品裝入殺菌機(jī)的殺菌腔內(nèi)，批次式的生產(chǎn)、超高的壓力限制了殺菌腔體的容積，極大限制了生產(chǎn)能力，使生產(chǎn)成本相比與傳統(tǒng)熱殺菌高。微生物種類不同，殺菌參數(shù)也會(huì)不同，常溫下200～300 MPa壓力可殺滅細(xì)菌、霉菌和酵母菌，但芽孢桿菌需要達(dá)到600 MPa以上的壓力[5]，這對(duì)殺菌設(shè)備的要求更高，造成生產(chǎn)成本的大幅增加。此外，超高壓裝置必須采用耐高壓的金屬材料和結(jié)構(gòu)，故設(shè)備極為笨重。超高壓裝置受置放場(chǎng)地的限制，基本建設(shè)費(fèi)用高，這對(duì)中小型企業(yè)在投資硬件上是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)，如何能夠制造出占地小并且投入費(fèi)用合理的超高壓設(shè)備是亟待解決的問(wèn)題。

3.1.2 超高壓殺菌技術(shù)在即食食品中的應(yīng)用

超高壓技術(shù)的理論研究已經(jīng)比較充分，Rastogi N K等人對(duì)超高壓技術(shù)的機(jī)理和各國(guó)家的理論進(jìn)展做了較為全面的綜述[6]。從商業(yè)推廣角度，20世紀(jì)80年代日本企業(yè)率先在果醬產(chǎn)品中應(yīng)用該技術(shù)，隨后該技術(shù)在美國(guó)和歐洲快速發(fā)展。歐洲企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始將超高壓技術(shù)應(yīng)用在Ultifruit橙汁，西班牙公司Espuna應(yīng)用在切片火腿中，意大利公司Solofruita應(yīng)用在果醬中[7]。國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)90年代末才開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究。

盡管理論上對(duì)于包裝食品，超高壓的壓力參數(shù)為100～900 MPa，但實(shí)際商業(yè)化應(yīng)用中壓力范圍為400～600 MPa。日本對(duì)高壓殺菌相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)覆蓋在眾多領(lǐng)域，如乳制品、蛋制品、水產(chǎn)品和高黏液體食品等。明治屋食品公司將水果制品包括獼猴桃、草莓和蘋(píng)果醬進(jìn)行軟包裝后，于室溫下以400～600 MPa的壓力處理時(shí)間達(dá)到10～30 min，在達(dá)到殺菌的目的同時(shí)，品質(zhì)上有了明顯改善，體現(xiàn)在促進(jìn)了果膠體系的膠凝過(guò)程和加快糖液向果肉的滲透，水果原有的色澤和風(fēng)味得以很大程度的保留。Tanaka M等人[8]對(duì)小菜佐食用300～400 MPa的壓力處理，產(chǎn)品的貨架期明顯延長(zhǎng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了腌菜向低鹽化的健康方向發(fā)展。有研究者將磨碎的鱈魚(yú)肉在300 MPa壓力下處理10 min，蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)促使糊狀的碎魚(yú)肉在高壓下凝膠化成魚(yú)糕狀，與加熱殺菌的同種魚(yú)肉相比，外觀細(xì)膩光滑、口感富有彈性。有人將超高壓技術(shù)應(yīng)用于真空包裝醬牛肉的加工。研究表明，高壓可有效實(shí)現(xiàn)抑菌效果，延緩產(chǎn)品貯藏期間pH值變化，抑制TBARS的變化速度，同時(shí)沒(méi)有發(fā)生褪色現(xiàn)象，往往傳統(tǒng)的加熱處理貯藏末期褪色問(wèn)題較嚴(yán)重[9]。但由于生產(chǎn)設(shè)備的限制同時(shí)考慮到生產(chǎn)成本的原因，現(xiàn)階段超高壓殺菌主要應(yīng)用在高附加值的海鮮產(chǎn)品和稀有的果蔬制品生產(chǎn)中。由于超高壓殺菌對(duì)微生物孢子的殺滅壓力要求較高，所以現(xiàn)階段商業(yè)化的應(yīng)用主要停留在使用200～400 MPa，產(chǎn)品殺菌后采用低溫冷藏等保存形式[10]。超高壓工藝在配合溫和的熱處理工藝可以有效殺死芽孢。

3.2 輻照殺菌

食品輻照是利用原子能射線產(chǎn)生的輻射能量殺死食品中不同種類的微生物的一種殺菌技術(shù)。與傳統(tǒng)的熱殺菌等方法相比，輻照殺菌具有加工節(jié)能和更好保持食品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。迄今為止，食品輻照常用射線包括X-射線、γ-射線和電子射線。γ-射線最常見(jiàn)，其來(lái)源是同位素60Co和137Cs，利用γ-射線的強(qiáng)穿透力，可運(yùn)用在各種包裝食品中。由于電子射線的穿透力較弱，應(yīng)用受限，一般僅適合對(duì)食品的表面殺菌。

3.2.1 輻射殺菌的工作機(jī)理

輻照殺菌在食品中的應(yīng)用原理是利用輻照射線對(duì)微生物產(chǎn)生初級(jí)和次級(jí)作用。理論上，初級(jí)作用是輻照射線直接作用微生物細(xì)胞間質(zhì)造成電離作用和化學(xué)作用，導(dǎo)致微生物自身?yè)p傷。次級(jí)作用是體系中水分子在經(jīng)過(guò)輻照作用后產(chǎn)生活性粒子，包括游離基、氨原子等，進(jìn)而粒子與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）與核酸作用，阻礙微生物活動(dòng)，導(dǎo)致其死亡。根據(jù)食品種類的差異（食品組成成分和包裝材質(zhì)等）和不同殺菌目的（如常溫長(zhǎng)保、冷藏短保和長(zhǎng)保等），輻照殺菌針對(duì)不同微生物的殺菌使用特定的輻照劑量與時(shí)間和輻照溫度。

3.2.2 輻照殺菌對(duì)即食食品品質(zhì)的影響

早在1943年美國(guó)就已經(jīng)將輻照技術(shù)用于漢堡包加工。肉制品、水產(chǎn)品和蛋類制品等經(jīng)射線輻照后貨架期得到較大幅度延長(zhǎng)。輻照技術(shù)在脫水蔬菜、香料與調(diào)味品等領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，如亞洲方便面的調(diào)味包脫水蔬菜，優(yōu)點(diǎn)是輻照殺菌控制蟲(chóng)害，同時(shí)減少微生物的數(shù)量，以及保證原料的感官品質(zhì)，如揮發(fā)性醛類和酮類等風(fēng)味成分保留，避免熱處理所帶來(lái)的不良影響。我國(guó)在20世紀(jì)50年代末開(kāi)始著手食品輻照研究工作，并在20世紀(jì)70年代和80年代在多個(gè)食品品類進(jìn)行輻照保藏探索和具備一定規(guī)模的生產(chǎn)擴(kuò)大化。在20世紀(jì)90年代，國(guó)家衛(wèi)生部頒布了相關(guān)食品輻照衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)旨在覆蓋絕大多數(shù)的食品范疇。根據(jù)輻照殺菌的目的，采用不同的劑量可以分別進(jìn)行完全殺菌和消毒殺菌等。

輻照殺菌中動(dòng)物性色素比植物性色素（葉綠素、番茄紅素和花青素等較穩(wěn)定，而熱殺菌很容易造成這幾類物質(zhì)不穩(wěn)定）比較敏感，中等劑量的輻照容易使肌紅蛋白和脂肪的氧化造成褪色。但是包裝中添加一些氣體（如CO）可能幫助其降低色素降解，從而減少輻照對(duì)色澤的破壞，但不同食品和包裝需要試驗(yàn)研究特性的保護(hù)氣體[11]。

對(duì)食品進(jìn)行輻照處理容易產(chǎn)生不愉悅的“輻射味”。筆者曾經(jīng)嘗試過(guò)用5～10 kGy劑量對(duì)真空包裝的泡椒鳳爪輻照殺菌，產(chǎn)品具有明顯的輻照風(fēng)味而且發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品出現(xiàn)較嚴(yán)重的膠原蛋白溶出。有理論解釋認(rèn)為蛋白質(zhì)的輻照水解物直接導(dǎo)致輻照肉產(chǎn)生異味方面和產(chǎn)品自身好的風(fēng)味損失，這對(duì)肉類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)有一定限制，尤其是風(fēng)味要求較淡的高品質(zhì)產(chǎn)品。另一原因可能是脂類物質(zhì)經(jīng)輻照誘導(dǎo)自氧化產(chǎn)物和非氧化產(chǎn)物，不飽和脂肪酸容易氧化，出現(xiàn)氫化和脫氨等化學(xué)反應(yīng)，從而有“輻射味”。相關(guān)機(jī)理還需要研究學(xué)者進(jìn)一步明確。

低劑量輻射處理不會(huì)造成食品質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響，當(dāng)微生物殺菌需求滿足的同時(shí)盡量降低輻照劑量達(dá)到品質(zhì)和安全的協(xié)同效應(yīng)。高劑量輻照處理食品，食品中大分子物質(zhì)容易解聚，從而凝膠軟化，如食品咀嚼度差、口感軟爛，所以要避免高劑量輻照造成的感官品質(zhì)大幅降低，可以結(jié)合其他殺菌的聯(lián)合使用來(lái)達(dá)到較好的品質(zhì)。但是電子射線處理的大豆，其膠凝性質(zhì)比高壓殺菌要好，這對(duì)豆類食品的質(zhì)構(gòu)具有保護(hù)作用，體現(xiàn)在持水性和外觀挺立度好。正常劑量的輻照后食品主要成分變化不大，但對(duì)維生素和脂肪有一定破壞。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，伴隨發(fā)生脫氨基作用、脫羧作用和氧化作用，但二、三級(jí)結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，這對(duì)食品加工而言，蛋白質(zhì)不會(huì)發(fā)生變性造成脫水或沉淀等負(fù)面影響。脂溶性維生素較水溶性維生素對(duì)輻照敏感，脂溶性VA和VE損失最大，VD較穩(wěn)定；水溶性VB1和VC損失較多。營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑食品的開(kāi)發(fā)就要關(guān)注維生素的成分變化。研究發(fā)現(xiàn)，可以利用無(wú)氧或低溫環(huán)境進(jìn)行輻照處理，從而降低含量維生素的損失[12]。

3.2.3 輻照殺菌的安全問(wèn)題

盡管輻照技術(shù)在食品不同領(lǐng)域都有一定的應(yīng)用甚至商業(yè)化，但是許多食品企業(yè)和市場(chǎng)消費(fèi)群體對(duì)潛在的輻照殘留風(fēng)險(xiǎn)（如致癌性）存在擔(dān)憂。從商業(yè)投入角度，企業(yè)需要較大投資設(shè)備來(lái)產(chǎn)生輻照射線并確保安全防護(hù)措施來(lái)防止輻射泄露。目前，輻照殺菌已在超過(guò)40個(gè)國(guó)家獲得批準(zhǔn)使用（美國(guó)推廣廣泛，但歐洲極少使用），但國(guó)內(nèi)外相關(guān)食品法規(guī)均要求經(jīng)過(guò)輻照的食品或者原料中含有輻照加工過(guò)程，需在標(biāo)簽上明確標(biāo)注。

1976年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織把馬鈴薯、小麥、雞肉等5類食品經(jīng)過(guò)輻照殺菌后定義為絕對(duì)安全。1980年國(guó)際會(huì)議，F(xiàn)AO和WHO等世界組織認(rèn)為受輻照食品平均吸收劑量10 kGy及以下，沒(méi)有毒性危害，無(wú)必要再進(jìn)行毒性試驗(yàn)。1998年美國(guó)食品藥品管理局發(fā)表公布，說(shuō)明紅肉經(jīng)過(guò)輻照殺菌是安全的（此前已經(jīng)宣布禽肉和海產(chǎn)食品輻照殺菌是安全的）。至今發(fā)展趨勢(shì)看（各類官方聲明和安全角度的文獻(xiàn)發(fā)表），相關(guān)各組織觀點(diǎn)普遍認(rèn)可輻照技術(shù)安全可靠。對(duì)于輻照殺菌技術(shù)，從消費(fèi)者而言，一旦包裝上標(biāo)識(shí)出來(lái)，從心理購(gòu)買(mǎi)角度有一定擔(dān)心，尤其是新品類或品質(zhì)較高的食品，這需要食品企業(yè)和媒體能夠客觀地教育引導(dǎo)消費(fèi)者正確認(rèn)識(shí)輻照殺菌。

輻照殺菌存在幾個(gè)不確定的“弊端”包括：①滅菌之后產(chǎn)品是否完全無(wú)菌，這是輻照殺菌本身技術(shù)的最重要考核因素，需要廣大研究者和企業(yè)研發(fā)人員對(duì)各類食品進(jìn)行充分測(cè)試驗(yàn)證；②殺菌對(duì)包裝材料的影響，殺菌的不同強(qiáng)度是否會(huì)造成材料中化學(xué)成分溶出，進(jìn)而與食品作用造成產(chǎn)品體系或成分物質(zhì)的變化，對(duì)感官品質(zhì)、貨架期穩(wěn)定性、安全性產(chǎn)生影響；③包裝材料對(duì)輻照吸收劑量分布具有不均勻性，即穿透的范圍不同，如不同厚度的包材或者不同材質(zhì)對(duì)輻照的穿透能力是否存在差異，這需要之后大量的試驗(yàn)測(cè)定。

3.3 超聲波殺菌

3.3.1 超聲波殺菌工作機(jī)制

超聲波（US）殺菌的研究較早，起源于20世紀(jì)20年代。近幾十年已經(jīng)形成了較為豐富的相關(guān)滅菌機(jī)理和理論，但實(shí)際食品開(kāi)發(fā)商業(yè)應(yīng)用并不多見(jiàn)。從機(jī)理上講，可以理解為：超聲波通過(guò)一定頻率的機(jī)械振幅產(chǎn)生，而當(dāng)這些微波進(jìn)入微生物細(xì)胞介質(zhì)，擠壓作用和稀薄作用就會(huì)交替產(chǎn)生。超聲波振幅足夠大的時(shí)候，細(xì)胞中就會(huì)形成“空穴”（Cavitation），并且空穴尺寸變得足夠大時(shí)，就會(huì)劇烈崩塌，導(dǎo)致細(xì)胞破壞和剪切，進(jìn)而微生物死亡。這種空穴效應(yīng)對(duì)微生物破壞的作用主要體現(xiàn)為機(jī)械破壞細(xì)胞膜、改變細(xì)胞膜通透性、分散微生物簇群、增加微生物對(duì)熱的敏感性幾方面[13]。相關(guān)理論滅菌研究也都是圍繞以上方面進(jìn)行。超聲波殺菌作用的有效性程度受到幾個(gè)主要因素影響：超聲波輸入頻率和強(qiáng)度、作用時(shí)間和溫度組合、具體食品體系和目標(biāo)微生物種類。3.3.2 超聲波殺菌技術(shù)（對(duì)比傳統(tǒng)熱殺菌）優(yōu)勢(shì)

根據(jù)前面提到的傳統(tǒng)熱殺菌分析，食品盡管能夠通過(guò)巴殺或高溫高壓殺菌分別進(jìn)行不同程度的微生物控制來(lái)達(dá)到所需的食品安全。但是存在犧牲產(chǎn)品品質(zhì)（包括風(fēng)味、顏色、口感等） 為代價(jià)這一重大缺點(diǎn)，另外對(duì)能耗也是巨大浪費(fèi)，不利于可持續(xù)發(fā)展。超聲波的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在利用超聲波的不同頻率和作用時(shí)間，能快速作用微生物細(xì)胞，在沒(méi)有明顯對(duì)食品成分（如蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化物等）造成影響下，達(dá)到殺菌效果，從而實(shí)現(xiàn)食品安全和品質(zhì)維持。由于超聲波作用時(shí)間短，所以節(jié)能和高效。因此，從安全和品質(zhì)加工角度，從超聲波殺菌對(duì)微生物的抑制或殺滅，以及食品中營(yíng)養(yǎng)成分的保留，比傳統(tǒng)熱殺菌方式具有極大優(yōu)勢(shì)。從目前看，理論研究成果和一些試驗(yàn)或初步商業(yè)化集中在乳品和農(nóng)副產(chǎn)品加工上。超聲波對(duì)微生物的作用由于受到具體微生物的種類（根本原因是微生物對(duì)空穴的耐受性）影響，因此超聲波的參數(shù)必須精準(zhǔn)到位才能發(fā)揮最佳效果，沒(méi)有廣泛通用性。因此，近些年的趨勢(shì)是結(jié)合其他殺菌技術(shù)（如較低程度的熱殺菌、超高壓殺菌等）和超聲波殺菌，彌補(bǔ)其局限，從而可以在一定范圍的超聲波振幅和時(shí)間下，微生物均能有效殺死。

3.3.3 超聲波在即食食品生產(chǎn)中的應(yīng)用

相關(guān)研究證明，當(dāng)超聲波的頻率大于20 kHz時(shí)，對(duì)流體食品的殺菌有效。當(dāng)超聲波累積滅菌時(shí)間達(dá)4 min時(shí)，醬油產(chǎn)品最終的細(xì)菌總數(shù)指標(biāo)達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。當(dāng)超聲波處理時(shí)間達(dá)到10 min，即使起始微生物數(shù)量超過(guò)國(guó)標(biāo)，原奶和巴氏殺菌奶的大腸桿菌都被殺死[14]。

根據(jù)目前研究結(jié)果，超聲波殺菌對(duì)乳品如全脂牛奶等中的蛋白質(zhì)和脂肪沒(méi)有明顯負(fù)面影響?；诖税l(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)超聲波處理的牛奶制作奶酪，酪蛋白沒(méi)有負(fù)面影響，所以奶酪的硬度、持水能力等保持良好，品質(zhì)和產(chǎn)量和沒(méi)有經(jīng)過(guò)超聲波殺菌的產(chǎn)品沒(méi)有差異[15]。超聲波對(duì)乳脂肪具有一定的均質(zhì)作用，表現(xiàn)在經(jīng)過(guò)超聲波處理，乳脂肪膜容易被破壞，顆粒變得更加細(xì)小，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，超聲波具有替代目前乳品加工中均質(zhì)這一步驟的機(jī)會(huì)[16]。但是超聲波殺菌并不會(huì)對(duì)堿性磷酸酶等失活，在實(shí)際加工中，還是需要配合低程度的熱加工進(jìn)行滅酶。超聲波殺菌過(guò)程對(duì)水果干制工藝、品質(zhì)和貨架期沒(méi)有明顯影響。超聲波極短時(shí)間就會(huì)對(duì)水果中的微生物進(jìn)行破壞，從而保證預(yù)處理效果較好，確保了干制水果的安全。與不同種類的殺菌技術(shù)協(xié)同作用，超聲波殺菌技術(shù)的商業(yè)推廣前景較好與優(yōu)勢(shì)會(huì)更加凸顯。

4 結(jié)語(yǔ)

熱殺菌一直以來(lái)作為食品廣泛使用的殺菌手段，技術(shù)已經(jīng)非常完善。實(shí)踐證明，該技術(shù)雖然傳統(tǒng)，但對(duì)食品從安全性和品質(zhì)角度，未來(lái)依舊是殺菌的重要手段之一。對(duì)比熱殺菌技術(shù)，非熱殺菌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在對(duì)食品的感官性質(zhì)破壞小和較好保留營(yíng)養(yǎng)成分，消費(fèi)者訴求角度符合食品未來(lái)趨勢(shì)的安全、天然和健康營(yíng)養(yǎng)，相信非熱殺菌有著巨大的潛在市場(chǎng)。但非熱殺菌還有很多亟待解決的問(wèn)題，概括起來(lái)主要有以下幾點(diǎn)：

（1）目前很多類型的非熱殺菌的機(jī)理還沒(méi)有研究得特別透徹，特別是在殺菌過(guò)程中發(fā)生的生化反應(yīng)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生影響食品安全的變化還需要進(jìn)一步研究。

（2）殺菌模型繁多但應(yīng)用性不夠。國(guó)內(nèi)外理論研究已經(jīng)有了較多的殺菌模型，但絕大多數(shù)都是針對(duì)特定的研究對(duì)象，從而理論模型即使在相同食品品類也很難直接應(yīng)用，僅僅作為參考，往往體系稍微變化，工藝參數(shù)需要進(jìn)行大幅調(diào)整。

（3）目前階段非熱殺菌的殺菌效果還有很大的局限性，限制了商業(yè)化應(yīng)用，需要從殺菌機(jī)理上進(jìn)行突破，提高殺菌效率，降低生產(chǎn)成本，增加利潤(rùn)空間。

（4）市場(chǎng)商業(yè)化設(shè)備殺菌發(fā)展較慢。受目前中國(guó)法規(guī)限制，非熱殺菌在很多食品種類應(yīng)用受到限制，也影響了食品設(shè)備廠家對(duì)非熱殺菌設(shè)備的開(kāi)發(fā)熱情[17]。

目前，常溫即食食品的殺菌技術(shù)多種多樣，各種殺菌技術(shù)有著各自的特點(diǎn)和適用的范圍，熱殺菌和非熱殺菌的不同組合將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。隨著可商業(yè)化的非熱殺菌技術(shù)和殺菌設(shè)備不斷地被投入到實(shí)際的食品生產(chǎn)中，會(huì)不斷地積累大量實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)一步推動(dòng)殺菌技術(shù)的發(fā)展。綜合而言，在如今國(guó)內(nèi)食品創(chuàng)新已經(jīng)成為潮流趨勢(shì)的情況下，組合殺菌協(xié)同方式將是今后殺菌技術(shù)研究和應(yīng)用、創(chuàng)新食品開(kāi)發(fā)的重要解決方案。

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