杜 艷 陳復(fù)生

(河南工業(yè)大學(xué), 河南 鄭州 450001)

脈沖光(Pulsed light，PL)又稱強(qiáng)脈沖光(Intense pulsed light，IPL)、脈沖紫外光(Pulsed UV light，PUV)、脈沖白光(Pulsed white light，PWL)、高強(qiáng)度廣譜脈沖光(High intensity broad-spectrum pulsed light)等，是一種非熱物理加工技術(shù)，起源于20世紀(jì)70年代后期的日本，于1984年在美國注冊專利，1996年美國食品藥品監(jiān)督管理局(Food and drug administration，F(xiàn)DA)的第21條法案允許在食品加工中使用，劑量不得超過12 J/cm2[1]。它利用瞬時放電的脈沖工程手段和惰性氣體燈管，以脈沖形式激發(fā)強(qiáng)烈的白光，能量可達(dá)35 MW，強(qiáng)度相當(dāng)于到達(dá)地球表面太陽光強(qiáng)度的數(shù)千至數(shù)萬倍；光譜范圍包括了紫外線波段(180～400 nm)、可見光波段(400～700 nm)和近紅外光波段(700～1 100 nm)，尤以紫外線波段最為豐富。

由于脈沖光峰值能量極高，脈沖持續(xù)時間極短，且不含汞和高壓氣體等污染成分，具有高穿透、作用溫度低、能效高、適配性高、安全、易控制的特點，逐漸受到國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注[1]。文章從PL的作用裝置、作用機(jī)理、具體應(yīng)用和存在問題四方面著手，介紹近年來學(xué)界在此領(lǐng)域取得的諸多進(jìn)展，為PL在食品工業(yè)中的具體應(yīng)用提供依據(jù)。

1 脈沖光裝置

脈沖光裝置由動力單元和惰性氣體燈單元2個基本結(jié)構(gòu)組成，其中惰性氣體燈主要以氙燈為主；動力單元是向惰性氣體燈單元提供高電壓高電流脈沖的部件，為惰性氣體燈管提供所需的能量；然后惰性氣體燈在動力單元提供能量的基礎(chǔ)上，發(fā)出由紫外線至近紅外線區(qū)域的光線(原理見圖1)。電源輸入的電經(jīng)過設(shè)備變壓器升壓后，對高壓直流發(fā)生器的電容器進(jìn)行充電，通過強(qiáng)光發(fā)生器(氙燈兩端)形成直流高壓。經(jīng)系統(tǒng)觸發(fā)器產(chǎn)生高壓脈沖，升壓后電流觸發(fā)產(chǎn)生瞬時電感使氙氣電離導(dǎo)通形成持續(xù)時間極短的閃光。電容放電后，高壓下降，為下一次閃光積蓄能量[2]。

圖1 脈沖光產(chǎn)生原理圖Figure 1 The schematic diagram of pulse light generation

PL裝置示意圖見圖2。其中，光源燈管需要亮度強(qiáng)、快閃，而氙燈除了滿足這些條件之外，還具有啟動快、波譜長等優(yōu)點，又考慮到安裝的方便性和均勻性，最終選用管狀脈沖氙燈作為光源，工作電壓(又稱擊穿電壓)為800～3 000 V；操作過程中要防止脈沖氙燈輸入能量超過最大值而引起爆炸，燈的輸入能量應(yīng)小于工作時最大允許輸入能量的30%。樣品處理室壁的材料以不銹鋼為佳，因不銹鋼反光性良好，不僅可提高照射在樣品上的光強(qiáng)度提高作用效果[3]，也能夠保護(hù)測試人員的眼睛不受強(qiáng)光傷害。

1. 電源 2. 控制模塊 3. 控制電纜 4. 處理室 5. 光源燈管 6. 目標(biāo)物 7. 樣品臺圖2 脈沖光的裝置示意圖Figure 2 The sketch map of pulsed light device

目前，完善的PL設(shè)備層出不窮，有德國Steri Beam公司的Automatic Laboratory Flash Lamp System(Steri Beam Systems，GmbH，Kehl，Germany)和美國Xenon公司的SteriPulseTM-XL 3000 Pulsed Light Sterilization System(Xenon Corporation，Wilmington, MA，American)等，也有一些自主研發(fā)的試驗裝置，均已在食品工業(yè)中取得了良好的應(yīng)用。

2 脈沖光的作用機(jī)理

目前關(guān)于脈沖光的作用機(jī)理研究主要集中于微生物學(xué)領(lǐng)域，學(xué)界公認(rèn)的3種作用方式分別為：光化學(xué)作用、光熱作用和光物理作用。

光化學(xué)作用是指物質(zhì)的分子吸收了外來光子的能量后激發(fā)的化學(xué)反應(yīng)。微生物經(jīng)PL照射后，其DNA會吸收紫外線波段的能量(200～280 nm)而裂解，發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，形成胸腺嘧啶二聚體，阻礙DNA的復(fù)制和細(xì)胞分裂，擾亂微生物自身的新陳代謝和遺傳等，導(dǎo)致細(xì)胞的死亡及孢子鈍化[4]。光熱作用是指材料受光照射后，光子能量與晶格相互作用，振動加劇，溫度升高。PL是一種廣譜光，其中的近紅外光能輻射能量，可使細(xì)胞表面局部升溫至50～150 ℃，破壞細(xì)菌細(xì)胞壁，使細(xì)胞液蒸發(fā)，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致死亡[5]。除了光化和光熱作用之外，PL的穿透性和瞬時沖擊能力使其具有強(qiáng)大的光物理作用，能夠損壞細(xì)胞壁和其他細(xì)胞成分，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[4]。

3 脈沖光在食品工業(yè)中的應(yīng)用

脈沖光作為一種食品非熱加工技術(shù)，已成為國際食品工業(yè)的重要推動力，它處理溫度低，能更好保持食品固有的質(zhì)構(gòu)、色澤、營養(yǎng)和新鮮度，解決了傳統(tǒng)熱加工技術(shù)使食品物理或化學(xué)性質(zhì)劣變的問題，如今多被用于食品冷殺菌方面，在其他食品加工領(lǐng)域也略有涉及。

3.1 食品殺菌

常見的食品冷殺菌技術(shù)有超高壓殺菌、脈沖電場殺菌、紫外線殺菌和輻照殺菌等。其中，超高壓殺菌是通過100 MPa 以上的壓力作用破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，抑制酶活，以達(dá)到滅菌效果。但過高的壓力同時也會對食品的感官造成負(fù)面影響，且受到操作方式的限制，超高壓只能處理包裝氣密性良好(如塑料包裝)的食品，以避免液體介質(zhì)浸入造成二次污染。脈沖電場殺菌主要利用電磁場的作用和電離作用阻礙微生物細(xì)胞膜內(nèi)正常生化反應(yīng)和新陳代謝，殺滅菌體。目前技術(shù)成熟的高壓脈沖發(fā)生器仍以指數(shù)衰減波為主，存在殺菌效率低、能耗高等缺點。紫外線可以破壞有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，從而影響微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)和核酸，致使微生物死亡。盡管紫外線成本低、殺菌效率高，卻會加速食品脂肪氧化、蛋白變性、維生素降解、產(chǎn)生異臭、食品變色等，導(dǎo)致食品營養(yǎng)成分下降。輻射殺菌操作簡便，效果顯著，且可以一定程度上保持糧食品質(zhì)，卻受到同位素射線穿透能力強(qiáng)弱的影響，應(yīng)用范圍十分有限，如γ-射線穿透力強(qiáng)，適用于完整食品及各種包裝食品的內(nèi)部殺菌，而電子射線穿透力較弱，一般用于小包裝食品、冷凍食品及食品表面的殺菌處理。

脈沖光在殺菌方面的應(yīng)用起步較晚，最早出現(xiàn)于醫(yī)療器械表面殺菌和透明藥劑溶液殺菌方面，隨著脈沖光殺菌技術(shù)的完善和設(shè)備的成熟，逐漸過渡到食品當(dāng)中，它能有效殺滅暴露在食品和包裝材料表面或水中的細(xì)菌、霉菌、孢子、休眠孢子、原生質(zhì)、病毒等各類微生物，是一種無汞、低熱、無副產(chǎn)物的新型殺菌技術(shù)。脈沖光殺菌設(shè)備成本低廉，可以安裝于食品加工生產(chǎn)線上，進(jìn)行連續(xù)性生產(chǎn)，在生產(chǎn)成本和效率方面具有明顯優(yōu)勢，目前在氣體、液體、固體等食品基質(zhì)的殺菌消毒中均得到推廣[6]6-12。

3.1.1 空氣殺菌 傳統(tǒng)的空氣消毒主要通過干燥技術(shù)、靜電吸附技術(shù)、臭氧消毒技術(shù)、負(fù)離子消毒技術(shù)、光催化氧化技術(shù)、紫外線消毒技術(shù)等。脈沖光技術(shù)作為一種新型空氣凈化技術(shù)于2012年才得到研究。張銀蘋[6]29-56采用了實驗室自主搭建的風(fēng)管內(nèi)脈沖光動態(tài)空氣殺菌系統(tǒng)，探索了脈沖光對空氣中微生物的殺滅效果，結(jié)果表明，經(jīng)脈沖光照射之后，空氣中的微生物濃度顯著下降；且殺菌效率隨著風(fēng)速、空氣相對濕度、風(fēng)管截面的升高而降低，微生物粒徑越小，其對脈沖光的殺菌越敏感；建立了能夠良好預(yù)測脈沖強(qiáng)光對室內(nèi)空氣除菌率的數(shù)學(xué)模型，但該模型未將環(huán)境溫度、閃照頻率等會對除菌率產(chǎn)生影響的因素考慮在內(nèi)，還有待完善。

3.1.2 液體食品殺菌 脈沖光在液體食品殺菌中的應(yīng)用較多，因其樣品往往具有一定的透明性，使脈沖光易于穿透，殺菌消毒效果極佳。Kasahara等[7]研究PL對山羊乳中大腸桿菌(E.coli)的殺菌效果及感官屬性的影響，發(fā)現(xiàn)在PL強(qiáng)度為10 J/cm2時，大腸桿菌減少6 lg CFU/mL，芳香物質(zhì)有所改變，而物理性質(zhì)和組成成分無顯著性變化。Feng等[8]研究了PL結(jié)合TiO2膜在脈沖峰值電壓300 V、頻率15 Hz、脈沖寬度5 ms的條件下共同作用，對壓載水中赤潮異灣藻(Heterosigma akashiwo)的殺菌作用，發(fā)現(xiàn)其殺菌率高達(dá)99.89%，這表明PL與TiO2膜在殺菌方面具有協(xié)同作用。Yi等[9]應(yīng)用中試規(guī)模連續(xù)流動脈沖光系統(tǒng)處理地下水，發(fā)現(xiàn)以14.02 J/cm2脈沖光強(qiáng)度照射290 s，初始帶菌量105～106CFU/mL的大腸桿菌(EscherichiacoliC600)可減少4.79 lg CFU/mL；以13.05 J/cm2強(qiáng)度照射270 s，初始帶菌量4.5×104CFU/mL的好氧及兼性厭氧異樣微生物可減少2.91 lg CFU/mL；以4.30 J/cm2強(qiáng)度照射89 s，初始含量為103～104PFU/mL的諾瓦克病毒(Murine norovirus，MNV)可減少3.35 lg PFU/mL。

除此之外，PL在飲用水、果汁、飲料的殺菌中均有顯著作用：可將水中的隱孢子蟲(Cryptosporidiumparvum)減少4.0 lg(N/N0)；使蘋果汁中的展青霉菌(Penicilliumexpansum)減少3.76 lg CFU/mL；將礦泉水和等滲飲料中的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)減少7.0 lg CFU/mL[10]。上述研究證明PL可有效用于液體食品殺菌消毒，應(yīng)用范圍廣泛。

3.1.3 固體食品殺菌 固體食品種類豐富，涵蓋了糧油制品、果蔬制品、畜禽制品和水產(chǎn)品等。使用PL技術(shù)對這些食品進(jìn)行殺菌處理，對延長貨架期具有十分重要的意義。

(1) 糧油制品：Jun等[11]采用一種脈沖紫外光系統(tǒng)處理谷物以滅活黑曲霉(Aspergillusniger)孢子，發(fā)現(xiàn)在閃照時間100 s、照射距離3 cm、輸入電壓3 800 V的條件下，黑曲霉孢子數(shù)量可減少4.93 lg CFU/mL。Hwang等[3]以芝麻種子為研究載體，使用實驗室自制的PL設(shè)備，探索PL對細(xì)菌、霉菌和酵母菌的殺滅效果，發(fā)現(xiàn)初始微生物載量為10-4～10-5CFU/g的芝麻種子，經(jīng)39.85 J/cm2的脈沖光照射之后，微生物減少0.86 lg CFU/g。劉昕等[12]研究了脈沖光殺滅市售桃李面包表面霉菌的效果，發(fā)現(xiàn)脈沖次數(shù)為37次、照射距離為10 cm、脈沖能量為400 J時，PL對面包表面霉菌殺菌率可達(dá)到99.49%。

(2) 果蔬制品：高劑量的PL可能會在殺菌的同時引起果蔬的褐變。但Gómez等[13]在討論PL對鮮切蘋果中釀酒酵母菌(SaccharomycescerevisiaeKE 162)、大腸桿菌(EscherichiacoliATCC 1129)、李斯特菌(ListeriainnocuaATCC 33090)的殺滅作用時，發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)度為11.9 J/cm2時，可在不引起蘋果色澤劣變的前提下顯著延長貨架期。

Aguiló-Aguayo等[14]分別從鮮切鱷梨3面分別以光強(qiáng)3.6，6.0，14.0 J/cm2的脈沖光同時照射，并對其貯藏期間(4 ℃，15 d)微生物(好氧嗜常溫菌、酵母、霉菌)含量、色澤、葉綠素穩(wěn)定性和脂質(zhì)氧化程度進(jìn)行檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)PL照射后，鱷梨中好氧嗜常溫菌減少1.20 lg CFU/g，酵母和霉菌的生長被抑制(3 d)，此外，鱷梨中葉綠素滯留增加、色澤受到保護(hù)，鱷梨氧化程度沒有增加。

Xu等[15]考察了PL對新鮮樹莓中沙門氏菌(Salm-onella)和大腸桿菌(EscherichiacoliO157:H7)的滅活效果，發(fā)現(xiàn)以28.2 J/cm2的脈沖光處理30 s可使二者分別減少4.5，3.9 lg CFU/g，但考慮到對樹莓顏色和質(zhì)地的不良影響，PL的推薦用量為5.0 J/cm2。

楊藝龍等[16]對即食杏鮑菇兩面各脈沖光照射20 s(光強(qiáng)8.7 J/cm2，脈沖3次)，采用包裝后再滅菌的處理方式，產(chǎn)品的顏色、口感和氣味均無明顯變化；而采用染菌后再包裝，大腸桿菌、枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌數(shù)量顯著下降，殺滅率均達(dá)到91%以上。Oms-Oliu等[17]的試驗表明，光強(qiáng)4.8 J/cm2的PL可延長蘑菇的保質(zhì)期且對其抗氧化穩(wěn)定性無明顯影響，與Xu等[15]的研究結(jié)論類似。Agüero等[18]以菠菜為研究對象，施加不同劑量的PL之后，其葉片上的李斯特菌和大腸桿菌下降0.4～2.2 lg CFU/g。

(3) 畜禽制品：畜禽制品中最常出現(xiàn)的病原體微生物為沙門氏菌(Salmonellaspp.)、彎曲桿菌(Campylobacterspp.)、大腸桿菌(E.coli)和耶爾森氏鼠疫桿菌(Yersiniaspp.)。Rajkovic等[19]發(fā)現(xiàn)PL對肉制品中李斯特菌(Listeriamonocytogenes)和大腸桿菌(E.coliO157:H7)有殺滅作用，但隨著脈沖間隔時間的延長，滅菌效果變差。Ganan等[20]在即食干腌肉表面接種沙門氏菌(S.enterica)和李斯特菌(L.monocytogenes)，以11.9 J/cm2的PL處理后，發(fā)現(xiàn)二者分別減少1.81，1.51 lg CFU/cm2，且在貯藏30 d (室溫)內(nèi)未出現(xiàn)色澤和感官上的變化。

(4) 水產(chǎn)品：Figueroa-García等[21]研究了脈沖紫外光對聚乙烯預(yù)包裝的生鯰魚片的殺菌效果，發(fā)現(xiàn)脈沖光強(qiáng)度為2.0 J/cm2可明顯降低微生物污染度，延長貨架期，鯰魚片感官品質(zhì)沒有影響。Ozer等[22]同樣采用脈沖紫外光，處理鮭魚片表面的大腸桿菌(E.coliO157:H7)和李斯特菌(L.monocytogenesScott A)，結(jié)果顯示，照射距離為5 cm，處理30 s，二者分別減少0.86，0.70 lg CFU/g；照射距離為8 cm，處理60 s，分別減少1.09，1.02 lg CFU/g；這表明在較遠(yuǎn)的照射距離條件下，可以通過延長處理時間來提高除菌率，但隨著處理時間的延長，樣品表面溫度顯著上升。Nicorescu等[23]在三文魚上接種熒光假單胞菌(Pseudomonasfluorescens)，經(jīng)PL處理后，帶菌量減少3.41 lg CFU/g。

上述研究證明PL在水產(chǎn)品表面殺菌中具有顯著效果，在水產(chǎn)品種類不同、染菌種類不同的情況下，均可達(dá)到良好的除菌效果，可將PL進(jìn)一步推廣到其他水產(chǎn)品除菌保藏的應(yīng)用中。

3.1.4 食品包裝材料表面殺菌 加工后的食品原料必須經(jīng)過包裝才能在市場上流通，若包裝材料受到污染，則會在與食品接觸過程中轉(zhuǎn)移到食品中，導(dǎo)致食品品質(zhì)劣變、貨架期縮短。隨著PL技術(shù)的興起及其在食品冷殺菌方面的發(fā)展，將PL殺菌應(yīng)用于食品包裝材料引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注[24]。

Turtoi等[25]在20 mm×20 mm的聚乙烯紙包裝材料上接種了4種霉菌(Cladosporiumherbarum、Aspergillusniger、Aspergillusrepens、Aspergilluscinnamomeus)，以強(qiáng)度為0.244～0.977 J/cm2的脈沖光處理(脈沖持續(xù)時間10×103～30×103s)，得到的最高除菌量為2.7 lg CFU/cm2；此外，還發(fā)現(xiàn)C.herbarum產(chǎn)生的孢子(blastospores)比aspergilli產(chǎn)生的孢子(fialospores)更容易去除，可能是由于2種孢子的顏色不同(fialospores呈黑色，blastospores呈綠色)，吸收的脈沖光波長也有所不同引起的，因此可以推測，細(xì)菌或孢子自身的顏色對脈沖光的殺菌效果也存在影響。

Haughton等[26]研究了PL對不同雞肉包裝材料(不銹鋼、聚乙烯砧板、黑色聚丙烯托盤、白色聚丙烯托盤、藍(lán)色聚丙烯、鋁盤、聚烯烴、聚乙烯聚丙烯、聚氯乙烯)表面空腸彎曲桿菌(Campylobacterjejuni)、大腸桿菌(E.coli)和沙門氏菌(S.enteritidis)的消除效果，發(fā)現(xiàn)在照射距離(14 cm)不變的情況下，脈沖時間5 s可將所有材料表面空腸彎曲桿菌全部殺滅；距離11.5 cm，脈沖時間5 s，聚氯乙烯和鋁盤上的大腸桿菌殺滅完全，其他材料減少2.52 lg CFU/cm2。

除此之外，Montgomery等[27]發(fā)現(xiàn)PL可使聚苯乙烯表面枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)濃度降低6 lg CFU/mL以上，使低密度聚乙烯膜表面的大腸桿菌和李斯特菌分別減少2.7，3.9 lg CFU/mL以上。Gómez-López[28]采用PL處理低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚乙烯鋁箔紙板層壓板、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯涂層紙板，發(fā)現(xiàn)其表面的李斯特菌(L.innocua)，分別減少了1.9～7.1，1.7～7.2，1.0～3.5，1.0～4.4，1.1～4.5 lg CFU/cm2，可能與不同材料表面介質(zhì)的導(dǎo)熱性和光滑性等有關(guān)。

3.2 去除毒素及過敏原

國內(nèi)外關(guān)于PL降解毒素的研究較少。Wang等[29]針對稻谷易受黃曲霉(Aspergillusflavus)侵染，產(chǎn)生對人體造成不可逆損壞的黃曲霉毒素B1(AFB1)和黃曲霉毒素B2(AFB2)，探索了脈沖光在降解毒素中的應(yīng)用。結(jié)果表明，不同樣品中的AFB1和AFB2對脈沖光(0.52 J/cm2)的敏感度不同：PL處理糙米80 s，AFB1和AFB2的降解度分別達(dá)到75.0%和39.2%，而處理米糠僅需15 s即可分別達(dá)到90.3%和86.7%的降解度，可能是去殼后糙米表面凹凸不平，凹陷處受到PL照射較少，使隱藏其中的AFB免于降解；PL處理后AFB1和AFB2的誘變活性均被完全消除，毒素降解度高于傳統(tǒng)的紫外輻照處理，這主要與PL強(qiáng)度高、波譜范圍廣有關(guān)。

關(guān)于過敏原去除方面的研究，學(xué)者多使用“脈沖紫外光(PUV)”進(jìn)行表述。Chung等[30]用脈沖紫外光降低花生提取物和液體花生醬中的過敏原(Ara h1, Ara h 2, Ara h 3)，將樣品放在距離氙燈RS-3000C中軸線14.6 cm處，以每秒3次脈沖的頻率分別處理花生提取物4 min、液體花生醬3 min，將處理后的樣品離心分離，取上清液進(jìn)行SDS-PAGE和競爭性抑制酶聯(lián)免疫(ciELISA)分析，并以沸水處理作為對照。SDS-PAGE結(jié)果表明，煮沸對花生過敏原去除作用很小，而PUV處理樣品中過敏原(63 kDa)水平或溶解度明顯下降，另一過敏原(18～20 kDa)不受影響，過敏原水平降低導(dǎo)致不溶性大分子的聚合，使過敏原溶解度下降。ciELISA顯示，未處理樣品中的IgE結(jié)合體比PUV處理樣品高出7倍，表明PUV可有效降低花生提取物和液體花生醬中的IgE結(jié)合體。

在此基礎(chǔ)上，Yang等[31]研究了PUV對大豆中過敏原的去除效果，與Chung等[30]采用相同的方法探索了處理時間(2，4，6 min)的影響，發(fā)現(xiàn)PUV可以降低大豆過敏原(如大豆球蛋白和β-伴球蛋白)水平，隨處理時間的延長IgE結(jié)合體呈現(xiàn)減少趨勢，但在此過程中樣品溫度和質(zhì)量損失有所增加。接著，Yang等[32]就PUV在花生過敏原的去除中，補(bǔ)充說明了脈沖光強(qiáng)度等對處理效果的影響，表示隨著光強(qiáng)度由111.6 J/cm2增加至223.2 J/cm2，過敏原與蛋白的結(jié)合強(qiáng)度逐漸下降；花生提取物和花生醬中的IgE結(jié)合體減少量分別為對照組的12.9，6.7倍。Yang等[33]通過試驗證實PUV對蝦提取物中的過敏原也有顯著的去除作用。

Shriver等[34]對比了PUV(脈沖頻率3次/s，脈沖距離10 cm，處理時間4 min)處理、沸水處理和PUV+沸水處理對白對蝦過敏原——原肌球蛋白(36 kDa)的去除效果，并將未處理樣品作為對照，發(fā)現(xiàn)PUV不僅能夠降低樣品中的IgE結(jié)合體，且能夠抵消沸水處理帶來的樣品IgE結(jié)合體的增加。PUV還被用于杏仁蛋白提取物抗原性的去除，Li等[35]通過Western blots和間接性ELISA結(jié)果表明：處理時間為7 min(脈沖頻率3次/s、脈沖距離10 cm)時，過敏原和IgE結(jié)合體水平下降最多。

目前PL在食品工業(yè)中的研究主要集中于滅菌方面，對于毒素和過敏原去除研究相對較少。而毒素和過敏原是引起食品安全問題的重要因素，探索去除毒素和過敏原的有效方法是各國學(xué)者始終關(guān)注的議題。以上文獻(xiàn)為PL用于毒素和過敏原去除提供了思路，可以應(yīng)用于低致敏性花生醬、大豆飲料等食品開發(fā)，并指出：① PL對花生黃曲霉毒素的去除率高于傳統(tǒng)的紫外輻照處理，可能與PL強(qiáng)度高、波譜范圍廣有關(guān)；② 毒素和過敏原的去除效率可能與脈沖光強(qiáng)度、處理時間、脈沖距離等因素有關(guān)，但具體影響規(guī)律、去除機(jī)理和對人體作用的臨床效果還有待于進(jìn)一步研究。

3.3 其他作用

除上述應(yīng)用之外，關(guān)于脈沖光的其他報道也屢見不鮮。Wihodo等[36]將PL作為一種蛋白交聯(lián)方法用于改善酪蛋白膜性質(zhì)，探索脈沖次數(shù)(0～15次)對作用效果的影響，發(fā)現(xiàn)隨著脈沖次數(shù)的增加，膜的光滑性和均勻性逐漸增加，但超過12次會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性缺陷；在膜制作過程中先加入PEG(400)丙烯酸酯再經(jīng)PL處理，膜的機(jī)械強(qiáng)度和延伸性顯著增加，水蒸氣滲透性無明顯變化；類似地，若先加入PEG(200)丙烯酸酯，則會產(chǎn)生多孔膜結(jié)構(gòu)。

PL還可以誘導(dǎo)大分子物質(zhì)的改變，如通過二硫化物交換造成大蛋白聚集物形成[37]，引發(fā)蛋白骨架裂解誘導(dǎo)褐變，使蛋清蛋白骨架裂解、免疫活性增加、凝膠溫度下降、泡沫穩(wěn)定性增加，黏度和凝膠強(qiáng)度沒有變化，這可能為蛋白質(zhì)的改性等提供思路。然而，Panozzo等[38]研究表示PL處理后的谷蛋白雖然也受PL誘導(dǎo)褐變，但免疫活性降低，過敏反應(yīng)降低。

PL對食品成分也有一定的影響，可用于提高芒果品質(zhì)，保持新鮮芒果的硬度、顏色以及類胡蘿卜素、苯酚和抗壞血酸的含量，維持苯丙氨酸解氨酶(PAL)和多酚氧化酶(PPO)的活性[39]；但高劑量的PL會使PPO活性增加，促進(jìn)酶促褐變[17]。Janve等[40]以PUV處理大豆16 s，發(fā)現(xiàn)其中脂肪氧合酶(LOX)活性降低99.95%，溫度達(dá)到(33.5±1.8) ℃，SDS-PAGE和RP-HPLC結(jié)果顯示，脈沖光處理時間和脈沖距離對LOX的滅活影響顯著。

4 脈沖光可能存在的問題

盡管脈沖光相比于其他食品冷處理方式優(yōu)勢顯著，但在實際應(yīng)用中，由于受到樣品形態(tài)、初始帶菌量、輸入電壓、脈沖寬度(脈沖持續(xù)時間)、脈沖頻率、脈沖次數(shù)、脈沖距離(樣品與光源中軸線的距離)等因素的影響，仍存在一定的限制和負(fù)面作用。

(1) PL對固體表面和透明液體殺菌效果較好，而由于遮光效應(yīng)以及光的反射、折射和散射等現(xiàn)象的存在，使得PL對深顏色的液體或凹凸不平的表面殺菌效果較差[41]，且殺菌只停留在表面，對肉中的寄生蟲(如旋毛蟲等)沒有影響，這一現(xiàn)象在豬肉中尤為明顯[42]。

(2) 若初始帶菌量較高，PL的殺菌效果并不明顯[43]。

(3) 在果蔬(如蘋果、鱷梨、蘑菇等)殺菌過程中，若使用的PL強(qiáng)度過高，由于PL對蛋白結(jié)構(gòu)的影響，會在一定程度上提高多酚氧化酶(PPO)活性，引起褐變[14]。

(4) 雖然PL可以使花生、大豆等食品中的過敏原含量降低，但實際致敏性的下降還需要通過臨床試驗進(jìn)一步證實。

5 展望

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，脈沖光在食品工業(yè)中的應(yīng)用會得到更多的關(guān)注。未來可進(jìn)行的研究有：選擇合適的PL處理條件，從分子生物學(xué)層面加強(qiáng)對PL作用機(jī)理的研究，并充分發(fā)揮PL與其他食品加工方式(如熱處理、超聲波處理、高靜壓處理等)的互補(bǔ)優(yōu)勢，開發(fā)更為有效的食品加工方法，進(jìn)一步擴(kuò)大PL的應(yīng)用范圍，推動國際上對PL技術(shù)的深度開發(fā)和廣泛利用。