艾麥提·巴熱提
(新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆昌吉 831100)
因食品安全問題,食品殺菌應(yīng)用而生。傳統(tǒng)的殺菌方法有熱燙、熱力殺菌和紫外線殺菌等方式。這些傳統(tǒng)古老的殺菌方法,在發(fā)展的過程中,有的由于效果不足被逐漸淘汰;有的則不斷更新發(fā)展,仍被使用,經(jīng)過發(fā)展成為更高效的殺菌技術(shù)。殺菌技術(shù)對食品加工起著至關(guān)重要的作用,其不僅決定了存在于食品中的各種細菌,如大腸桿菌、蠟桿菌、巨桿菌、傷寒桿菌、流腦雙桿菌、金黃色葡萄球菌等能否被殺死,從而保證食品食用的安全性;也決定了食品是否可以鎖鮮、是否可以保持原本的風(fēng)味和口感,或有更長的保質(zhì)期和保鮮期。大眾對食品的更高追求推動了食品加工行業(yè)的發(fā)展,也間接推動了殺菌技術(shù)的發(fā)展和進步。越來越多的殺菌技術(shù)被應(yīng)用于食品加工,并發(fā)揮了重要作用。
食品品種多樣,很多可供食用品種自身攜帶有害微生物,或因為所處生存和生長環(huán)境緣由,而已存在微生物污染。
食品生產(chǎn)加工過程中,原料和成品之間的交叉污染,加工車間、加工設(shè)備、加工器材、加工工人等。
食品在貯存、運輸和銷售過程中,因受到時間和外在環(huán)境影響,都可能產(chǎn)生微生物污染。尤其是一些對時間、溫度和環(huán)境有要求的食品。
熱力殺菌是通過控制溫度達到殺菌的目的,主要包括干熱滅菌和濕熱滅菌2 種方式。干熱滅菌多指火烤或干烤,濕熱滅菌主要是通過控制水溫或食品溫度來實現(xiàn)滅菌效果。應(yīng)用最廣泛的熱力殺菌技術(shù)有低溫殺菌、高溫短時殺菌和超高溫瞬時殺菌[1]。
2.1.1 低溫殺菌技術(shù)
低溫殺菌,如巴氏殺菌,是利用較低的溫度殺滅細菌的技術(shù)。不同于高溫和超高溫殺菌技術(shù),巴氏殺菌熱處理溫度低于水的沸點。其目的不是殺死病原菌,而是通過控制其他因素來保存食品。目前市面上很多巴氏奶,采用巴氏殺菌。而事實上,巴氏殺菌不僅用于低溫長時間殺菌的產(chǎn)品,也解決了釀酒變酸的問題。葡萄酒釀制過程中的變酸,曾一度影響了法國制酒業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),營養(yǎng)豐富的葡萄酒是乳酸桿菌生長的天堂,而乳酸桿菌不是高溫可以解決掉的,且長時間的高溫會破壞葡萄酒的構(gòu)成成分,影響口感和質(zhì)地。巴氏殺菌技術(shù)成功地破解了這個難題,用63.5 ℃的溫度加熱葡萄酒30 min,殺死乳酸桿菌,不影響葡萄酒質(zhì)地,這也是目前巴氏殺菌主要應(yīng)用技術(shù)。
2.1.2 高溫短時殺菌技術(shù)
對于牛奶和雞蛋,熱力殺菌是為了殺除食品本身的病毒;而啤酒、葡萄酒、果汁等,則是對微生物和酶的干預(yù)。熱力殺菌技術(shù)會使蛋白質(zhì)凝固或變性,細胞膜發(fā)生改變,酶失去活性,直至死亡。高溫短時殺菌,是指食品經(jīng)100 ℃以上溫度的殺菌處理,其應(yīng)用歷史久、發(fā)展迅速、效果明顯,被食品工廠大力推崇。由于其技術(shù)簡單,設(shè)備易操作,需要資金投入較少,一些之前采用巴氏殺菌技術(shù)的食品都開始使用高溫短時殺菌技術(shù),如各類罐藏食品、飲料、酒類、果汁、藥品、乳品的大規(guī)模生產(chǎn)。
2.1.3 超高溫瞬時殺菌
超高溫瞬時殺菌,較于高溫殺菌的溫度更高、時間更短,是高溫短時殺菌技術(shù)的衍生和再發(fā)展。其殺菌溫度為135~150 ℃,殺菌時間為2~8 s[2]。由于其技術(shù)水平較高,多被用于食品加工設(shè)備,如奶瓶消毒機、洗碗機、消毒碗柜等。瞬時殺菌時間短,食品可以達到較長保質(zhì)期,但強烈的熱處理對食物的外觀、味道和營養(yǎng)價值會產(chǎn)生一定的不良影響,這也是該技術(shù)發(fā)展受限的關(guān)鍵原因。
物理殺菌技術(shù)是利用物理因素作用于病原微生物并將其殺滅或清除的技術(shù)。物理殺菌技術(shù)多樣,總結(jié)和概括了現(xiàn)階段在食品加工中廣泛應(yīng)用的殺菌技術(shù)。
2.2.1 超高壓殺菌技術(shù)
超高壓殺菌是在常溫或低溫條件下,對食品施加100~1 000 MPa 的壓力,殺滅有害微生物的技術(shù)[3]。超高壓殺菌技術(shù)不同于熱力殺菌,不會因高溫破壞食品本身結(jié)構(gòu),不會改變其營養(yǎng)成分和原有風(fēng)味。
該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于肉類、乳制品、水產(chǎn)品、蔬菜、水果產(chǎn)品、各種飲料產(chǎn)品、超流質(zhì)食品、調(diào)味料及其他包裝的固體食品。對于飲料等熱敏性液體介質(zhì)的殺菌,如牛奶、桃汁、石榴汁、綠茶飲料,尤其是柑橘類果汁、果醬制作等,可保持原有的風(fēng)味、色澤、味道和營養(yǎng)。其中,即食的肉類產(chǎn)品,如漢堡肉餅,是產(chǎn)量最大的高壓食品,也可促進酒的陳化,保持水果產(chǎn)品和蔬菜的感官特性,在水產(chǎn)品的處理上,能保持新鮮口感,延長海產(chǎn)品的貯藏期。尤其是一些高價值的水產(chǎn)品,如螃蟹和蝦,很容易剝離殼中的肉,還能保持肉體的完整性,提高產(chǎn)率、節(jié)省時間。
2.2.2 輻照殺菌技術(shù)
輻照殺菌技術(shù)也稱電離輻射、冷殺菌,指將電子加速器產(chǎn)生的電子線或放射性同位素產(chǎn)生的γ 射線的能量轉(zhuǎn)移給被輻照物質(zhì),通過控制輻射條件,而使細菌微生物受到損失和破壞,有效地殺滅害蟲、蟲卵、病菌等。
目前,許多營養(yǎng)口服液和粉狀全營養(yǎng)制品采用輻射滅菌,其他如水產(chǎn)品、肉質(zhì)蛋類等,輻射殺菌后均可以保藏較長時間。一些果干、熟食等不適宜用蒸煮或高溫加工食品,即可采用射線殺菌,尤其是大小包裝食品,如市面上常見的辣條、袋裝豆干等。此外,該技術(shù)還用于包裝材料和保障容器的表面殺菌。因殺菌均勻徹底,能夠照射密封包裝的新產(chǎn)品,可連續(xù)操作,適用于大型加工。其殺菌效果雖好,但輻射照射如果把握不好,會改變食品的分子結(jié)構(gòu),從而影響食用者安全,一些含水量比較多的食品不適用,且易氧化和變色。
2.2.3 紫外線殺菌技術(shù)
紫外線照射可造成微生物細胞質(zhì)變性,從而導(dǎo)致微生物死亡。
在食品加工中,紫外線殺菌主要用于水、固體表面、包裝材料、設(shè)備器具、工作臺的加工及對污水的處理。紫外線在食品加工中主要應(yīng)用于糖液、釀酒、飲料等,在面條加工用水中也有使用?,F(xiàn)在越來越多的家電也開始應(yīng)用,如洗碗機就加入了紫外線殺菌的功能,用來達到更好的餐具消毒目的。但紫外線對眼睛和皮膚有殺傷作用,所以多在專業(yè)的殺菌設(shè)備中使用。
2.2.4 膜過濾除菌技術(shù)
膜過濾除菌是利用物理阻留方法截留食品中的微生物,從而達到除菌的作用。過濾除菌只是將食品外部的微生物隔離出去,而不是破壞或殺死微生物,是相較于其他物理殺菌技術(shù)較便捷的技術(shù)之一。
膜過濾殺菌技術(shù)有分離、濃縮和提純功能,且分離效果好,用于葡萄酒、啤酒、蘋果酒、果汁的除菌澄清過濾。在乳制品生產(chǎn)中,也可見膜過濾除菌技術(shù)。因其技術(shù)水平較低、操作簡單、費用較低,見于多種食品加工中。由于其應(yīng)用廣泛,受到各行業(yè)關(guān)注,未來在食品加工業(yè)中會有突破性的發(fā)展。
2.2.5 微波殺菌技術(shù)
微波具有穿透作用,可殺死病原微生物,對食品進行整體處理時,可實現(xiàn)從食品內(nèi)部到表面的徹底殺菌。其殺菌溫度一般在75~80 ℃,穿透性高、殺菌速度快、操作簡單,不會對食品構(gòu)成和色香味等造成破壞。
微波殺菌設(shè)備廣泛用于牛肉干、豬肉脯、魚片、醬鹵肉、鴨肉、雞肉等制品的熱化、干燥和殺菌,微波殺菌不受食品包裝的限制。糧食類制品,如面包、月餅、豆腐等;蔬菜類,如泡菜、竹筍等;水果類,如荔枝、龍眼等;其他類,如奶制品、火鍋調(diào)料等,都可用微波殺菌技術(shù)。在對一些餐具的處理上,也常用到微波殺菌技術(shù)。
2.2.6 超聲波殺菌技術(shù)
超聲波可以殺菌是因為其本身具有的高能量幾乎能夠?qū)⑺械奈⑸锛毎茐牟⒅滤椤R虺暡ú粫κ称返臓I養(yǎng)成分和物理特性產(chǎn)生影響,多被應(yīng)用于果汁加工、罐頭食品、牛奶、乳制品、雞蛋和其他液體食品中。在泡菜發(fā)酵的制作上,也都運用超聲波技術(shù)。此外,其解凍、入味作用不亞于殺菌作用。
現(xiàn)階段,超聲波殺菌技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用雖多,但仍存在技術(shù)限制,未來應(yīng)加快超聲波殺菌技術(shù)的研究,在食品加工中發(fā)揮更多作用。
2.2.7 電阻殺菌技術(shù)
電阻殺菌又稱歐姆殺菌,是利用電流通過食品時,食品中的極性分子在電極極性的高頻變化下,不斷地旋轉(zhuǎn)摩擦而產(chǎn)生熱量,達到殺死活菌體的作用[4]。其主要應(yīng)用于各種包含大顆粒的食品和片狀食品的殺菌,如馬鈴薯、胡蘿卜、蘑菇、牛肉、片狀蘋果、菠蘿等。
2.2.8 磁力殺菌技術(shù)
磁力殺菌,又稱磁場殺菌,食品在常溫下受到磁場強度的作用,殺死細菌微生物。該技術(shù)可促進食醋、白酒的發(fā)酵,對瓜果蔬菜的保鮮有重要作用。也運用于醫(yī)用軟膏的消毒,可以保證制作過程無菌。食品中的酸奶也可以采用磁力殺菌技術(shù)保證安全。磁力殺菌技術(shù)的使用,可以有效地殺除食品中幾十種細菌菌種,特別是果汁飲料中的黑霉素、酵母素等。還用于固體食品的簡單處理,對于新鮮肉類,電場刺激可以提高鮮嫩度,延長保存時間。磁力殺菌技術(shù)在現(xiàn)代食品加工中被廣泛應(yīng)用。
2.2.9 等離子體殺菌技術(shù)
等離子體之所以能夠滅菌是因為其含有帶電粒子、活性物質(zhì),以及紫外線和其他一些射線等[5]。該殺菌技術(shù)被應(yīng)用于果蔬制品、肉制品及水產(chǎn)品、乳制品及堅果制品的殺菌。常規(guī)的高溫高壓蒸汽滅菌會造成各種營養(yǎng)元素的損失,應(yīng)用低溫等離子體技術(shù)來殺滅食品本身及加工過程中產(chǎn)生的細菌,很少會影響到產(chǎn)品的鮮度和風(fēng)味。
該技術(shù)被用于食品表面經(jīng)常附著具有傳染性的病原微生物的殺除,由于噴灑的殺蟲劑也使得蔬果表面不可避免地殘留有農(nóng)藥,牲畜在屠宰場加工過程中,會因周圍環(huán)境而沾染上各類有毒微生物,致使肉類表面細菌指數(shù)超標(biāo)。糧食作物在散料貯藏堆放期間,特別容易受到霉菌的侵害,一些脫水干燥調(diào)味料(如苘香、八角、花椒等)也易受到微生物的污染,等離子體可以有效解決這些問題。此外,該殺菌技術(shù)還用于液體食品和小包裝食品的殺菌消毒。因技術(shù)先進,等離子體殺菌技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),未來發(fā)展前景不可估量。
2.3.1 特殊氣體殺菌
某些特殊氣體,如臭氧、二氧化碳等均可用于食品的殺菌。常規(guī)飲用水的臭氧殺菌是臭氧殺菌應(yīng)用歷史最長、規(guī)模最大的一個領(lǐng)域。
臭氧能快速分解果蔬自身代謝產(chǎn)生的乙烯氣體,降低其代謝速率,減緩其生理老化過程,從而實現(xiàn)果蔬的保鮮,被應(yīng)用于果蔬采摘后的貯藏、運輸?shù)拳h(huán)節(jié),包括入庫前的庫房消毒、果蔬在產(chǎn)地區(qū)冷庫預(yù)冷期間的殺菌及貯運期間的防腐保鮮。臭氧還可以降解果蔬農(nóng)殘,對處理分解肉的沙門氏菌污染問題有著極佳的解決效果。對魚類等水產(chǎn)品,可以保持鮮度、除去臭味。在罐裝水生產(chǎn)過程中,使用較低濃度的臭氧即可滿足殺菌要求,因為在礦泉水、純凈水等灌裝過程中,水質(zhì)經(jīng)過處理已經(jīng)達到或者基本接近了無菌要求。臭氧水是一種廣譜殺菌劑,可洗滌蔬菜瓜果,對冷庫、氣調(diào)庫中果品、雞蛋、肉類食品的殺菌及瓜果蔬菜的清洗有重要貢獻。
2.3.2 化學(xué)藥劑殺菌
化學(xué)藥劑殺菌,次氯酸離子作為殺菌成分時,可用于制作沙拉的未加工蔬菜和腌制品原料加工的過程,使用的殺菌劑是次氯酸鈉等氯系藥劑。此外,還有過氧乙酸等。
2.3.3 化學(xué)防腐劑殺菌
防腐劑是通過殺死微生物或者抑制微生物生長來達到防腐效果。食品因其營養(yǎng)豐富,極易腐敗變質(zhì)。在貯藏方式上,化學(xué)防腐劑的運用可有效防止食品變質(zhì)腐敗,是重要的食品添加劑之一。
2.3.4 電解氧化水殺菌
電解氧化水能夠使蛋白質(zhì)、核酸和脂肪酸等發(fā)生分解、變性,破壞生物體的細胞結(jié)構(gòu),導(dǎo)致微生物死亡。
生物冷殺菌又稱生物保鮮或生物防腐,是用生物或其產(chǎn)生的物質(zhì)來殺菌。此外,還有脈沖光殺菌、紅外線殺菌等技術(shù),也被應(yīng)用于食品加工中。
隨著食品行業(yè)的發(fā)展,殺菌技術(shù)也發(fā)展迅速。加快對食品加工殺菌技術(shù)的研究,有利于推動我國食品加工業(yè)發(fā)展,推出高檔次、高質(zhì)量食品,在國際市場增強競爭力,提高食品經(jīng)濟效益。但現(xiàn)階段,我國食品加工多數(shù)仍以熱力殺菌為主。未來,應(yīng)著力發(fā)展高新殺菌技術(shù),如膜過濾除菌技術(shù)、等離子體技術(shù)等,有效利用各種殺菌技術(shù),食品加工會實現(xiàn)2 種或2 種以上殺菌技術(shù)的結(jié)合,使殺菌技術(shù)趨于低成本、高科技,且更安全健康。