王瀟棟，孔陽芷，張艷玲，ARIUNJARGAL TSOGTBAYAR，MUNKHJARGAL BURENJARGAL，吳海霞，董阿力德爾圖*

（1.乳制品質(zhì)量安全控制技術(shù)教育部工程研究中心 內(nèi)蒙古大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021；2.功能食品與天然產(chǎn)物化學(xué)中心 蒙古國立大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院，蒙古國 烏蘭巴托14201）

“民以食為天，食以安為先”，食品安全直接關(guān)系到人民的身體健康和生命安全。據(jù)統(tǒng)計，國際上每年約有2 000萬人因食源性微生物中毒死亡[1]，因而保證食品安全愈發(fā)受到各國普遍重視。2020年，中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標(biāo)的建議中提出實施國家安全戰(zhàn)略，建設(shè)更高水平的平安中國。其中重點強調(diào)要提高食品藥品等關(guān)系人民健康產(chǎn)品和服務(wù)的安全保障水平。

食品殺菌技術(shù)是通過殺滅食品中的腐敗菌和致病菌，從源頭上提升食品質(zhì)量安全水平，是保障食品安全的重要手段。食品殺菌操作是食品加工重要環(huán)節(jié)，是消除微生物對食品造成二次污染的關(guān)鍵技術(shù)。目前，特點各異的食品殺菌技術(shù)以及多類型殺菌技術(shù)協(xié)同殺菌方法已經(jīng)被廣泛研究。本文對傳統(tǒng)及新型的食品殺菌技術(shù)的研究應(yīng)用進行了詳細(xì)的分類介紹，闡明殺菌原理，總結(jié)殺菌技術(shù)的優(yōu)缺點及其在食品殺菌中的具體應(yīng)用，展望了未來發(fā)展趨勢，為從事食品殺菌研究工作和食品生產(chǎn)從業(yè)者提供借鑒。

1 熱殺菌技術(shù)

熱殺菌是以殺滅微生物為主要目的的熱處理形式，而濕熱殺菌是其中最主要的方式之一，它是以蒸氣、熱水為熱介質(zhì)，或直接用蒸汽噴射式加熱的殺菌法。熱殺菌技術(shù)是發(fā)展最早，最為有效、簡便、應(yīng)用最廣的傳統(tǒng)殺菌方法，也是其他殺菌方法在評價殺菌效果時的基本參照。熱處理條件主要是加熱溫度和處理時間，通常由D值（在恒定標(biāo)準(zhǔn)溫度下，殺滅90%微生物所需的時間）和F值（在恒定的加熱溫度下，殺滅一定數(shù)量細(xì)菌或芽孢所需的時間）反映滅菌效果。熱處理可以殺滅食品中多數(shù)致病菌，提高食品的食用安全性和延長貯藏期限，但是低溫殺菌效果不佳，而高溫殺菌易破壞食品中的熱敏性蛋白質(zhì)和引發(fā)營養(yǎng)成分流失，這與人們?nèi)遮呍鲩L的高質(zhì)量食品需求相矛盾，同時高溫殺菌也存在著能耗大的問題。因此，應(yīng)優(yōu)化熱殺菌技術(shù)的溫度和時間工藝參數(shù)，達到殺死病原菌或鈍化酶活性的合理熱處理強度，滿足殺菌目標(biāo)的同時又盡可能降低對食品品質(zhì)的影響。微生物的耐熱性以及熱量在食品中的傳遞機理的研究也將促進熱殺菌技術(shù)的應(yīng)用推廣。此外，利用熱殺菌技術(shù)對食品進行殺菌時，保障食品各部位的均一加熱性也是熱殺菌設(shè)備研發(fā)重要的方向之一。

1.1 巴氏殺菌技術(shù)

巴氏滅菌法是由法國微生物學(xué)家巴斯德發(fā)明的低溫殺菌法，是一種利用較低的溫度既可殺死病菌又能保持物品中營養(yǎng)物質(zhì)風(fēng)味不變的消毒法，常常被廣義地用于定義需要殺死各種病原菌的熱處理方法。巴氏殺菌的熱處理溫度較低（68～70 ℃），并保持此溫度30 min以后急速冷卻到4～5 ℃。因為一般細(xì)菌的致死點均為溫度68 ℃與時間30 min以下，所以將混合原料經(jīng)此法處理后，可殺滅其中的致病性細(xì)菌和絕大多數(shù)非致病性細(xì)菌，但不能殺滅耐熱性強的細(xì)菌芽孢和嗜熱脂肪桿菌，食品保質(zhì)期相對較短，主要起到對食品的消毒目的。巴氏殺菌是國際公認(rèn)可以極大限度地保護牛奶中活性物質(zhì)的殺菌手段，目前主要用于乳品殺菌領(lǐng)域[2]。龐全嶺等[3]設(shè)計的牛奶巴氏殺菌裝置可從多方向?qū)εＤ踢M行加熱殺菌，有效提高了殺菌效率，彌補了單向加熱殺菌效率低的缺陷。然而，巴氏殺菌在處理果汁時會引起某些果汁的風(fēng)味改變。優(yōu)化巴氏工藝或結(jié)合其他技術(shù)協(xié)同殺菌是未來巴氏殺菌研究主要方向。

1.2 高溫殺菌技術(shù)

高溫殺菌技術(shù)是指食品經(jīng)100 ℃以上，130 ℃以下的殺菌處理。主要應(yīng)用于pH＞4.5的低酸性食品的殺菌。高溫殺菌主要有間接式和連續(xù)式兩種殺菌工藝。高溫殺菌在罐頭領(lǐng)域有很好的應(yīng)用，既能保證罐頭的風(fēng)味又能極大延長保質(zhì)期，最長可達兩年。由于高溫長時間作用通常會影響食品的品質(zhì)與風(fēng)味，使得高溫殺菌在食品領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。但是某些食品高溫殺菌后的貨架期明顯延長且品質(zhì)保持基本不變。鋁箔袋真空包裝烤全羊肉經(jīng)121 ℃、20 min殺菌處理后，40 d的貯藏期內(nèi)其各項理化指標(biāo)和衛(wèi)生指標(biāo)顯著優(yōu)于常溫處理組，且感官品質(zhì)基本接近新鮮的烤全羊肉[4]。中式醬鹵雞經(jīng)高溫殺菌處理后，在常溫且不添加任何防腐劑的情況下，產(chǎn)品可以保存180 d[5]。

1.3 超高溫瞬時殺菌技術(shù)

超高溫瞬時殺菌（ultra-high temperature instantaneous sterilization，UHT）是指在135～150 ℃的溫度下保溫2～8 s后，再迅速冷卻到30～40 ℃的殺菌處理。這個過程中微生物細(xì)菌的死亡速度遠比食品質(zhì)量受熱發(fā)生劣變的速度快，因此，UHT能夠?qū)崿F(xiàn)食品的高效滅菌，同時幾乎能完全保留食品原有的品質(zhì)與風(fēng)味，UHT 通常應(yīng)用于流體或半流體食品殺菌。柴寶全等[6]設(shè)計的新型超高溫殺菌機設(shè)備，設(shè)備簡單，操作維修方便，對乳制品殺菌時間短，能夠更好地保持乳制品原有的口感。此外，UHT是處理最易受高溫而影響風(fēng)味口感的果汁殺菌的不錯方法。樂惠公司設(shè)計制造的LH4A20淋水式殺菌鍋主要應(yīng)用于飲料、罐頭或方便面食品的高溫高壓殺菌，設(shè)備操作方便、安全可靠、鍋內(nèi)溫度非常均勻，熱量傳遞理想，冷卻水與殺菌用水分開，不會對罐頭造成二次污染[7]。此外，UHT配合無菌包裝技術(shù)已成為國內(nèi)外一種高新食品殺菌工藝。

2 非熱物理殺菌技術(shù)

與熱殺菌技術(shù)和化學(xué)殺菌相比，非熱物理殺菌技術(shù)更符合天然健康食品加工理念，具有顯著優(yōu)點：①利用物理手段進行殺菌，無需要添加化學(xué)物質(zhì)，能夠有效防止化學(xué)殘留引發(fā)的人體健康危害；②殺菌條件易于控制，不易受外界環(huán)境的干擾；③不易使菌體產(chǎn)生耐受性；④在低溫或常溫下達到殺菌目的，能夠很好地保留食品的風(fēng)味，且能改善食品質(zhì)構(gòu)，如超高壓殺菌可提高肉制品的嫩度。

2.1 紫外線殺菌技術(shù)

紫外線殺菌是利用大多數(shù)微生物受短波紫外線（shortwave ultraviolet，UVC）（200～275 nm）照射時，會使脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）鍵斷裂而抑制其復(fù)制和細(xì)胞分裂（見圖1），從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞的死亡，達到殺菌消毒的效果。尤其在波長為253.7 nm時紫外線的殺菌作用最強。紫外線殺菌具有操作簡單、無殘留毒性、價格低廉等優(yōu)點[8]。常溫、常濕條件下各種細(xì)菌所需UVC照射量見表1[9]。然而，由于紫外線的穿透能力較差，目前主要適用于食品生產(chǎn)場所、食品表面及包裝材料的殺菌，對液體食品的殺菌還不夠高效，但是可以通過以下兩種方法提高殺菌效果：①使液態(tài)食品形成極薄的液態(tài)薄膜，以增加紫外線透過率；②使液態(tài)食品以湍流狀態(tài)通過紫外光，以增加紫外線的輻射均勻性。

表1 常溫、常濕條件下各種細(xì)菌所需短波紫外線照射量Table 1 Short-wave ultraviolet exposure amount required for various bacteria under normal temperature and atmospheric humidity conditions

圖1 紫外線破壞DNA復(fù)制機理Fig.1 Mechanism of ultraviolet light damage to DNA replication

2.2 輻射殺菌技術(shù)

輻射殺菌是利用高能射線（γ射線、電子射線）照射進行殺菌。微生物受照射后，吸收能量，引起分子或原子電離激發(fā)，產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)和生物學(xué)變化而導(dǎo)致微生物死亡，達到殺菌消毒的效果。γ射線的穿透力很強，適合于完整食品及各種包裝食品的內(nèi)部殺菌處理[10]，電子射線的穿透力較弱，一般用于小包裝食品或冷凍食品的殺菌，特別適用于食品的表面殺菌處理。與化學(xué)藥劑處理相比，目前世界各國普遍使用低劑量輻射處理土豆和蔥頭，以實現(xiàn)抑制發(fā)芽的休眠效果，成本低且效果好。然而，輻射殺菌需要較大投資和專門設(shè)備來產(chǎn)生輻射線，且受高劑量輻射的食品可能會發(fā)生不良的感官變化，60Co-γ輻射泄露會引起白血病，需對食品加工人員做好防護措施，故進一步增加了生產(chǎn)成本。因此，輻射殺菌更適合于附加值較高的食品殺菌。

2.3 微波殺菌技術(shù)

微波殺菌是利用波長約0.01～1.00 m的電磁波殺滅細(xì)菌繁殖體、真菌、病毒和細(xì)菌芽孢，達到殺菌消毒的效果。殺菌機理有熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)（生物效應(yīng)）兩種，熱效應(yīng)是指極速升溫致使蛋白質(zhì)變性和破壞生理功能，從而殺滅微生物。生物效應(yīng)是指微生物體內(nèi)不產(chǎn)生明顯的升溫，但其與微波產(chǎn)生強烈的生物響應(yīng)而發(fā)生各種生理、生化和功能的變化，導(dǎo)致細(xì)菌的死亡。微波殺菌是當(dāng)代新技術(shù)，具有殺菌時間短、速度快、保留產(chǎn)品天然品質(zhì)效果好，可表面和內(nèi)部同時消殺，設(shè)備簡單、易控制、節(jié)約能源等諸多顯著優(yōu)點。

與巴氏殺菌相比，軟包裝三文魚片的殺菌時間大幅縮短，且目標(biāo)微生物的致死效果提高[11]。瑞典卡洛里公司將微波面包殺菌機用于1 993 kg/h面包片的生產(chǎn)線，面包片溫度由20 ℃上升至80 ℃，時間僅需1～2 min，處理后面包片保鮮期由3～4 d延長到30～60 d[12]。韓林娜等[13]將圓柱腔式微波殺菌機用于袋裝鮮牛奶殺菌，處理后鮮奶風(fēng)味純正，營養(yǎng)素沒有被破壞，鮮奶品質(zhì)明顯優(yōu)于巴氏殺菌法。然而，微波殺菌技術(shù)目前仍主要是實驗室階段的應(yīng)用研究，真正用于工業(yè)生產(chǎn)的還很少，這是由于微波生物效應(yīng)殺菌理論存在爭議，潛在不確定因素有待研究，以及由于微波場的不均勻性，可導(dǎo)致微生物失活不完全，總體殺菌效果有待提高。

2.4 超聲殺菌技術(shù)

超聲波是指頻率高于20 kHz的機械波，具有方向性強、穿透性強及在液體中引起空化的強烈機械作用等特點。超聲波殺菌是通過在液體中產(chǎn)生的局部瞬間溫度與壓力變化，破壞細(xì)胞壁，使細(xì)菌死亡，達到殺菌消毒的效果。超聲滅菌機理見圖2[14]。然而，超聲單獨使用存在殺菌效果有限、處理量較小和必須與被處理液體接觸等問題。與加熱等其他殺菌方法連用，可以有效縮短殺菌處理時間，提高殺菌效果，且在殺滅微生物的同時能夠最大限度地保留食品中的營養(yǎng)成分（見表2）。藍莓汁超聲預(yù)處理的殺菌率可達到64%，與低溫配合殺菌可以極大限度的保留藍莓汁的品質(zhì)[15]。CARAVEO O等[16]使用高強度超聲處理牛半腱肌并于4 ℃下觀察貯藏期微生物的生長情況，發(fā)現(xiàn)超聲可有效抑制牛半腱肌貯藏過程中大腸菌群和嗜冷菌等微生物的生物膜污染，較大程度保持牛肉品質(zhì)特性的同時，顯著抑制了微生物的繁殖，并沒有出現(xiàn)明顯的腐敗現(xiàn)象。

圖2 超聲波滅菌機理Fig.2 Mechanism of ultrasonic sterilization

表2 超聲聯(lián)合殺菌實例Table 2 Examples of ultrasonic combined sterilization

2.5 超高壓殺菌技術(shù)

超高壓（ultra high pressure，UHP）殺菌技術(shù)是采用100 MPa以上的壓力處理食品，達到殺菌、滅酶和改善食品功能特性的目的。UHP的殺菌原理是超高壓的環(huán)境下，分子中的氫鍵、硫氫鍵、水化結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化或破壞，從而引起蛋白質(zhì)變性、酶失活，最終導(dǎo)致微生物死亡。由于UHP是在常溫或較低溫度下滅菌，從而保證了食品的營養(yǎng)成分和感官特性不被改變，使得UHP成為冷殺菌技術(shù)中商業(yè)化應(yīng)用較為成功的一種殺菌技術(shù)。陳偉等[22]設(shè)計的UHP設(shè)備制得的乳制品可以很好地保存原奶中的營養(yǎng)和風(fēng)味，且保質(zhì)期高達120 d。然而，UHP殺菌對設(shè)備密封性和強度均有較高要求，存在設(shè)備投資成本高和設(shè)備耗材壽命短等不足。

2.6 高壓脈沖電場殺菌技術(shù)

高壓脈沖電場（highintensitypulsedelectricfields，PEF）殺菌技術(shù)是利用兩電極間產(chǎn)生瞬間短時高壓（15～100kV/cm），以脈沖頻率為1～100 kHz的脈沖電場作用，達到殺菌消毒的效果。在常溫下、幾十毫秒內(nèi)完成食品殺菌處理，電崩解理論和電穿孔理論是普遍認(rèn)可的PEF滅菌機制。PEF處理后食品各項指標(biāo)變化小，適合熱敏性食品殺菌，主要適用于液體和半固體食品的加工和保存[23]。PEF處理每噸液態(tài)食品殺菌僅需能耗約為0.5～2.0 kW·h，殺菌成本低、效果顯著，是目前食品殺菌中先進的技術(shù)手段之一，在食品殺菌領(lǐng)域前景廣闊。脈沖頻率30.5 kHz、占空比2.3%、處理時間7 min、電場強度45 kV/cm，此條件下PEF對調(diào)理牛肉中微生物致死率達到了87.33%，調(diào)理牛肉的貨架期延長了2 d，且其感官品質(zhì)無顯著降低[24]。溫和熱協(xié)同PEF對哈密瓜汁的殺菌效果與巴氏殺菌一致，且果汁的理化指標(biāo)基本無影響[25]。

2.7 微濾除菌技術(shù)

微濾（microfiltration，MF）是以靜壓差為推動力，利用膜的“篩分”作用進行分離的過程，達到殺菌消毒的效果。MF具有孔徑均一、絕對過濾的特點。MF除菌技術(shù)可用于液體食品除菌和分離微米及亞微米級的細(xì)小懸浮物、污染物等[26]。工業(yè)中常采用的錯流MF操作模式（見圖3），以有效減弱膜的污染對膜通量的影響。

圖3 錯流模型Fig.3 Cross-flow model

MF通常在常溫下進行，特別適用熱敏感物質(zhì)的除菌，能夠有效保持產(chǎn)品的色香味和營養(yǎng)成分。另外，膜過濾能耗較低、操作簡單易實現(xiàn)自動化控制。MF除菌被廣泛應(yīng)用在酒類、果汁飲料、牛奶的生產(chǎn)中。青梅酒經(jīng)0.5 μm的無機陶瓷膜MF處理，可以除去酒中的殘余微生物，并使成品酒獲得較高的透明度，同時不會顯著影響酒中的有機酸含量[27]。牛奶經(jīng)MF過濾處理，微生物去除效果好，保質(zhì)期延長，且對乳品理化性質(zhì)影響較小[28]。值得說明的是膜材質(zhì)采用無機陶瓷膜的MF系統(tǒng)易于清洗，消毒方法簡單徹底，在乳品工業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

2.8 高密度CO2殺菌技術(shù)

高密度CO2（dense phase carbon dioxide，DPCD）殺菌是一種新型的非熱殺菌技術(shù)，在常溫或低溫且小于100 MPa的壓力下，利用CO2分子效應(yīng)，鈍化微生物及酶活性，達到殺菌消毒的效果。殺菌機制主要包括降低食物的pH、CO2分子和碳酸氫鹽離子的抑制作用、對細(xì)胞的物理性破壞、改變細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和鈍化孢子活性等[29]。由于CO2在液體中的擴散速率較快，DPCD主要用于液體食品殺菌。南霞等[30]研究發(fā)現(xiàn)，隨著DPCD處理壓力增大，蘋果漿中菌落總數(shù)降低，在壓力為25 MPa時，蘋果漿中菌落總數(shù)降低89.1%，電子鼻分析結(jié)果顯示，5～20 MPa處理對蘋果漿的風(fēng)味沒有顯著性影響。使用DPCD處理苦瓜，隨著處理壓力提高，鮮切苦瓜中菌落總數(shù)顯著降低，在6 MPa處理后，其菌落總數(shù)降低5.8 lg（CFU/g），同時對鮮切苦瓜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)影響最小，并能降低其苦味[31]。國內(nèi)外DPCD研究已經(jīng)取得了長足進展，但是依然存在如下問需要解決，以此逐步推廣DPCD在食品加工業(yè)領(lǐng)域中的工業(yè)化應(yīng)用：①DPCD對于不同微生物的殺滅效果不同，需要進一步研究殺菌機理與殺菌效果關(guān)系。②研發(fā)新型設(shè)備、優(yōu)化工藝條件，降低生產(chǎn)投資費用。

2.9 低溫等離子體殺菌技術(shù)

等離子體是由各種帶電粒子組成的電離氣體。帶電粒子具有較高的能量，可以激發(fā)某種化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生多種具有殺菌性能的活性物質(zhì)，如活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）、活性氮、紫外（ultra violet，UV）光子等，達到殺菌消毒的效果。低溫等離子被廣泛用作一種新型高效的冷殺菌技術(shù)，殺菌機理見圖4[32]。

圖4 低溫等離子體殺菌機理Fig.4 Mechanism of low temperature plasma sterilization

5 kV，70 L/min空氣流速條件下處理5 min，低溫等離子體能夠?qū)⒗嬷娜看竽c桿菌殺滅，且梨汁多酚和維生素C的含量分別比巴氏殺菌高26.5%和20.6%，較好地保持了梨汁色澤[33]。對殺菌工藝、殺菌機理、食品品質(zhì)等方面的進一步研究，以及研發(fā)用于生產(chǎn)的新型自動化低溫等離子體殺菌設(shè)備是進一步促進等離子體用于食品殺菌的未來研究的重點。

3 化學(xué)殺菌技術(shù)

化學(xué)殺菌應(yīng)用較早且取得了長足發(fā)展，時至今日，種類多樣的殺菌劑被報道，食品殺菌領(lǐng)域常用化學(xué)殺菌劑見表3。食品化學(xué)殺菌是指利用化學(xué)與生物藥劑達到殺死或抑制微生物生長繁殖的殺菌技術(shù)。化學(xué)殺菌劑作用于微生物使與微生物細(xì)胞相關(guān)的生理、生化反應(yīng)和代謝活動受到干擾和破壞，最終導(dǎo)致微生物死亡?；瘜W(xué)殺菌劑在食品領(lǐng)域的應(yīng)用主要是直接用于食品或?qū)κ称飞a(chǎn)過程進行消毒，其種類見表3。目前，化學(xué)殺菌已成為食品工業(yè)中實現(xiàn)抑制微生物繁殖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

表3 化學(xué)殺菌劑種類Table 3 Types of chemical fungicide

3.1 含氯類消毒劑

氯類殺菌劑具有廣譜殺菌、成本低、毒性較低等優(yōu)點。食品領(lǐng)域常用的氯類殺菌劑主要有酸性電解水（主要殺菌成分為次氯酸、次氯酸根、氯氣），次氯酸及其鹽類（主要為次氯酸鈉（NaClO）），二氧化氯（包括氣態(tài)和液態(tài)兩種形式）以及可再生的N-鹵胺殺菌劑[34]。

3.1.1 酸性電解水

酸性電解水（pH=5.5～7.0）的高氧化電位、有效氯、活性氧等是殺死微生物的主要因素，因無化學(xué)殘留、環(huán)保，在果蔬保鮮，車間消毒得到廣泛應(yīng)用。電解水制備原理見圖5。利用酸性電解水對奶牛乳頭，擠奶工雙手和擠奶車間空間進行消毒，在較低的有效氯濃度下可達到良好的殺菌效果。由NaClO和鹽酸（HCl）中和得到Haccpper殺菌液的全自動制備裝置可實現(xiàn)對原料乳的生產(chǎn)現(xiàn)場進行殺菌，進一步研究Haccpper在動態(tài)空氣殺菌環(huán)境條件下的微生物衰減情況和殺菌動力學(xué)特征，建立原料乳微生物污染控制技術(shù)體系，對乳業(yè)行業(yè)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義[35]。

圖5 電解水制備原理Fig.5 Principle of electrolyzed water preparation

3.1.2 二氧化氯

二氧化氯（ClO2）是一種以氣態(tài)形式和水溶液均能起效的理想消毒劑，具有廣譜殺菌、無害、環(huán)保等特點。ClO2對微生物細(xì)胞壁有較強的吸附和穿透能力，可有效地氧化細(xì)胞內(nèi)含巰基的酶，快速地抑制微生物蛋白質(zhì)的合成，以此破壞微生物，高效滅活多種病毒、細(xì)菌及繁殖體。ClO2在食品保鮮中的應(yīng)用是當(dāng)今一個熱點研究方向。ClO2能夠穩(wěn)定維持菜心偏低的過氧化物酶活性，抑制苯丙氨酸解氨酶活性，延緩木質(zhì)化和衰老，保持品質(zhì)[36]。ClO2處理能夠有效抑制木奶果果膠酶活性，延緩果實硬度的下降[37]。也有研究表明，使用150 mg/L二氧化氯對食醋儲存罐滅菌10 min，滅菌率可達99%以上[38]。

3.1.3 次氯酸鈉

次氯酸鈉（NaClO）又稱漂白粉、84消毒液。殺菌主要是次氯酸（HClO）作用、新生氧的氧化作用和氯化作用。使用質(zhì)量濃度75 mg/kgNaClO水溶液處理蓮藕，既可以大幅減少細(xì)菌菌量、又能提升蓮藕品質(zhì)，如降低失重、保護色澤、提升感官品質(zhì)等[39]。用質(zhì)量濃度100 mg/L NaClO清洗胡蘿卜在儲藏期內(nèi)菌落總數(shù)顯著減少，并且可以保持較好的感官品質(zhì)[40]。NaClO處理鮮切山藥也表現(xiàn)出良好的殺菌效果[41]。但是，次氯酸類殺菌劑的殺菌能力受pH值變化的影響，見圖6。

圖6 不同pH值下殺菌有效成分次氯酸的比率差異[42]Fig.6 Difference in the ratio of effective component hypochlorous acid under different pH

3.1.4N-鹵胺

N-鹵胺是通過酰亞胺、酰胺或胺基團的鹵化而形成的具抗菌性的一類含有一個或多個氮-鹵共價鍵的高分子聚合物。N-鹵胺具有高效、持久、穩(wěn)定、易保存、可再生、無腐蝕、無毒和廉價等優(yōu)點，近年在食品包裝領(lǐng)域多有應(yīng)用[43]。MA Y等[44]合成的防污功能的可再生N-鹵胺抗菌膜，具有較好殺菌性，同時滅活的細(xì)菌碎片可以很容易地釋放，避免了生物膜的形成，是一種潛在的新型食品包裝殺菌材料。QIAO M Y等[45]將N-鹵胺和多巴胺結(jié)合形成的抗菌涂層應(yīng)用在不銹鋼表面，研究表明其具有良好抗菌性能，且這種涂層材料可以很容易地通過噴涂方法擴大應(yīng)用到真正的食品設(shè)備部件上，實現(xiàn)食品安全的預(yù)防控制。

3.2 氧化劑類殺菌劑

氧化劑類殺菌劑包括一些含有不穩(wěn)定結(jié)合態(tài)氧的化合物，如臭氧、過氧化氫和過氧乙酸等。該類殺菌劑一般具有強氧化能力，是廣譜、速效、高效的殺菌劑。由于氧化劑類殺菌劑直接添加到食品中殺菌易影響食品品質(zhì)，目前主要用于食品生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備、管道、水產(chǎn)品和產(chǎn)品包裝消毒或殺菌。

3.2.1 臭氧

臭氧（O3）是一種具有特殊氣味的淡藍色氣體，能夠破壞分解細(xì)菌的細(xì)胞壁，快速擴散進入細(xì)胞內(nèi)，破壞細(xì)胞及代謝繁殖，從而殺死細(xì)菌。O3在水中能夠迅速水解產(chǎn)生具有強氧化能力和極強殺菌能力的單原子氧（O）、羥基（-OH）[46]。O3可以氧化消除貯藏庫內(nèi)果蔬釋放的乙烯等有害氣體，延緩果蔬變質(zhì)，提高果蔬的商用價值。與紫外線燈和甲醛消毒相比，O3氣體殺菌不會漏過任何一個角落，克服了紫外線燈受照射距離影響和有死角的缺點，避免了甲醛消毒劑的毒性殘留。同時，O3還具有除味、除臭的作用，非常適合食品加工車間消毒。近年，一些性能優(yōu)良的高濃度O3空氣消毒機和O3水處理器已在食品和藥品領(lǐng)域應(yīng)用。

臭氧水還能有效控制潤麥環(huán)節(jié)的微生物滋生，降低面粉產(chǎn)品中的微生物數(shù)量。20 ℃潤麥時，質(zhì)量濃度為5.5 mg/L的臭氧水能顯著降低小麥粉中微生物含量[47]。食品衛(wèi)生法規(guī)定礦泉水產(chǎn)品不允許添加防腐劑，不能加熱滅菌，且微生物指標(biāo)要求達到“雙零”，因而目前國內(nèi)外礦泉水生產(chǎn)應(yīng)用最普遍的滅菌方法是O3殺菌[48]。

與次氯酸類殺菌劑相比，O3殺菌不受pH值變化和氨的影響，殺菌能力強。當(dāng)O3的濃度超過閾值，殺菌就會瞬時發(fā)生。殺菌后的產(chǎn)物是氧氣，無殘留無污染。而且生產(chǎn)O3的成本低廉。但是高濃度O3會對人體健康產(chǎn)生負(fù)面作用，對環(huán)境也會造成嚴(yán)重污染。且對非金屬材料有強烈的腐蝕作用，這對生產(chǎn)加工設(shè)備提出更高要求，增加了投資費用。

3.2.2 過氧化氫

過氧化氫（H2O2）也叫雙氧水，可以氧化破壞微生物體內(nèi)的原生質(zhì)，從而殺滅微生物。雙氧水在飲用天然礦泉水生產(chǎn)中對瓶胚內(nèi)部殺菌起到重要作用，生產(chǎn)中將雙氧水噴入瓶胚中對內(nèi)壁進行滅菌，該方法與瓶胚傳統(tǒng)的濕法殺菌工藝相比更為節(jié)能高效[49]。在一定糙米添加量下，用雙氧水噴淋粽子，可以降低粽體菌落總數(shù)至10 CFU/g以下，能有效抑制微生物生長，且對粽子的質(zhì)構(gòu)特性影響較小。雙氧水體積分?jǐn)?shù)為3%時，粽子氣味良好且粽葉顏色適中，感官品質(zhì)較好[50]。食品領(lǐng)域采用的食品級H2O2純度高，且不含蒽醌類的有機雜質(zhì)和對人體有害的金屬物質(zhì)[51]。然而，我國食品級H2O2的生產(chǎn)能力比較落后，使得食品領(lǐng)域的H2O2殺菌發(fā)展遲緩。此外，H2O2化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，易失效，主要用于食品包裝的表面殺菌。

3.2.3 過氧乙酸

過氧乙酸（CH3COOOH）是強氧化劑，對病毒、細(xì)菌、真菌及芽孢均能迅速殺滅。CH3COOOH易沖洗且分解產(chǎn)物僅有醋酸、水與氧氣，對食品安全無毒，在食品殺菌、保鮮領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。CH3COOOH殺菌機理有：①氧化作用使酶失去活性，造成微生物死亡；②改變細(xì)胞內(nèi)的pH值以損傷微生物。氧化作用是主要作用方式。研究發(fā)現(xiàn)，過氧乙酸對黃秋葵具有很好的保鮮效果，可以延緩黃秋葵葉綠素、可溶性糖和商品率的降低，推遲呼吸高峰的到來[52]。用質(zhì)量濃度600 mg/L 過氧乙酸處理枇杷果實4 min 顯著阻抑了枇杷果實儲藏期間腐爛指數(shù)，細(xì)胞膜滲透率和失重率的上升[53]。但是CH3COOOH有強腐蝕性，且在110 ℃以上爆炸。

3.3 天然防腐劑

食品防腐劑的主要作用是抑制食品中微生物的繁殖，達到延長食品保質(zhì)期的作用。按照來源分為化學(xué)防腐劑和天然防腐劑兩大類。天然防腐劑是指從植物、動物和微生物的代謝產(chǎn)物中分離提取的一類具有抗菌防腐作用的功能性物質(zhì)，具有抗菌性強、安全性高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點[54]，常見的天然防腐劑有魚精蛋白、中草藥提取物、天然食用辛料植物提取物、殼聚糖和抗菌肽等。

3.3.1 植物多酚

植物多酚是植物性原料的天然有效成分，主要包括類黃酮、酚酸、姜黃素、木酚素、芪類化合物和單寧。一些植物多酚具有抗氧化、抑菌、抗病毒等多種功能，被稱為天然抑菌劑，在食品領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[55]。裴亞萍等[56]研究發(fā)現(xiàn)，分別添加0.04%蘋果多酚、葡萄籽多酚、茶多酚3種天然酚類物質(zhì)都具有減緩花生牛軋?zhí)沁^氧化值升高，抑制花生牛軋?zhí)撬醿r增高，抑制菌落總數(shù)和大腸菌群增加的作用。茶多酚溶液質(zhì)量濃度0.61 g/100 mL，處理時間33.44 min，中式臘腸的菌落總數(shù)可降至4.3 lg（CFU/g），且能持較好的感官品質(zhì)[57]。

3.3.2 天然抗生素

天然抗生素是從生物體分泌物或體內(nèi)提取，具有安全無毒害和優(yōu)良的抑菌防腐特性。溶菌酶（lysozyme）能催化革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁肽聚糖的β-1,4糖苷鍵水解，使微生物細(xì)胞壁破壞、缺失，在內(nèi)部滲透壓的作用下細(xì)胞膜破裂，內(nèi)容物外溢，達到滅菌[58]。用質(zhì)量濃度為0.002 g/mL溶菌酶處理新鮮雞肉，能有效抑制細(xì)菌生長，與殼聚糖等制成復(fù)合保鮮劑可使雞肉保質(zhì)期延長至12 d左右[59]。乳酸鏈球菌素（Nisin）是由乳酸鏈球菌產(chǎn)生的一種小分子抗菌肽，具有廣譜抑菌作用，對致病性病原體李斯特菌、金黃色葡萄球菌、芽孢桿菌等革蘭氏陽性菌有抗菌活性[60]。Nisin是第一個被批準(zhǔn)為食品防腐劑的細(xì)菌素，抑菌作用機制主要是在細(xì)胞膜中形成孔道，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)小分子物質(zhì)快速流出，細(xì)胞質(zhì)膜的離子梯度和質(zhì)子動力被破壞，細(xì)胞的生物合成過程受阻促使細(xì)胞裂解死亡[61]。使用魔芋多糖/Nisin復(fù)合保鮮劑涂抹處理的冷鮮肉，其菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮、pH值和感官評分的實驗結(jié)果均優(yōu)于對照組，且保質(zhì)期延長至10 d左右[62]。

4 總結(jié)與展望

食品殺菌技術(shù)包括傳統(tǒng)殺菌技術(shù)和新型殺菌技術(shù)，發(fā)展較早的傳統(tǒng)殺菌技術(shù)因工藝簡單、易操作、投資小等優(yōu)點在食品領(lǐng)域依然起著重要作用。然而傳統(tǒng)殺菌技術(shù)存在滅菌不徹底、對食品營養(yǎng)損害大等弊端，這間接推動了新型食品殺菌技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，新型殺菌技術(shù)的共同特點是對食品的色香味及營養(yǎng)成分破壞較小，且殺菌速效，高效，無污染。隨著人民生活品質(zhì)需求日益提高，這些優(yōu)點也將繼續(xù)是未來食品領(lǐng)域殺菌技術(shù)的發(fā)展方向。

然而，一些新型殺菌技術(shù)由于所用設(shè)備復(fù)雜、成本昂貴而沒有得到食品工業(yè)化推廣應(yīng)用，這一問題有待進一步解決。未來還應(yīng)著重研究：①新型殺菌技術(shù)及裝置研發(fā)，確定不同殺菌技術(shù)對不同食品殺菌的最佳工藝參數(shù)；②研究不同殺菌技術(shù)對食品的殺菌機理和品質(zhì)影響機理；③將不同的殺菌技術(shù)聯(lián)合取得最佳的殺菌效果；④做好各種殺菌技術(shù)的安全評價工作，高度重視食品生產(chǎn)安全。隨著食品工業(yè)的發(fā)展及檢測技術(shù)的不斷完善，食品殺菌技術(shù)也將不斷發(fā)展進步，更好地為食品安全保駕護航。