高压电场技术在食品杀菌中的应用研究进展

齐梦圆，刘卿妍，石素素，咸友花，袁 媛*

（吉林大学食品科学与工程学院，吉林 长春 130000）

原料采集、加工等过程中存在的微生物污染问题是威胁食品安全的重要因素，因此杀菌处理是食品工业中一项必不可少的工序。随着经济水平的提高，消费者对食品品质和安全提出了更高的要求，现代食品加工工艺要求最小程度的加工和最大限度地保留食品的色、香、味及其营养成分；而传统的食品热杀菌方法对食品功能成分的生理活性以及食品感官品质破坏大，已不能满足现代食品加工的需求。高压电场技术杀菌效果显著、杀菌时间短、能耗低、无污染、无辐射作用，且能最大限度地保持食品原有的营养成分和感官性状，为热杀菌提供了商业可行的替代方案，具有广阔的工业化应用前景。高压脉冲电场（pulsed electric field，PEF）和高压静电场（high voltage electrostatic field，HVEF）是食品杀菌中常用的两种高压电场类型，受到了国内外研究人员的广泛关注。本文将重点介绍PEF与HVEF的特点和在食品杀菌中的应用研究进展，同时，针对PEF及HVEF在食品杀菌过程中存在的缺点，总结了研究人员对其电场装置的改进和完善情况，并就高压电场与其他灭菌方式的联用展开了详细介绍。

1 高压电场杀菌技术简介

1.1 高压电场装置特点

1.1.1 PEF的装置特点

PEF处理系统主要由6个部分组成：高压脉冲电源、能量储存电容器和高压放电开关、通过脉冲形成网络提供指定脉冲参数的脉冲发生器、用于设定和监控的控制系统以及连接有电极的物料处理室。高压电源（1～100 kV）由公用线路（110 V或220 V）转换而成，大功率开关是储存电容器和处理室之间的连接元件。电容器通过高压电源完成储能后，需要闭合开关将能量释放至处理室中的待处理物料从而完成杀菌。实际应用中的PEF设备会通过简化元件或添加其他线路等来满足实验或生产的需要（图1）。它常以高电压（0～50 kV）、高脉冲频率（0～2 000 Hz）和短脉冲（0～100 μs）处理液态、半固态及固态食品，作用时间短、热能消耗少，几乎不会提高物料温度，可以最大限度保留食品原有的风味。

图1 实验室规模PEF系统示意图[6-7]Fig.1 Schematic diagrams of laboratory-scale PEF systems[6-7]

1.1.2 HVEF的装置特点

HVEF设备要比PEF简单，主要由直流电源、高压发生器和处理室3个核心部分组成。直流电源产生的低压（0～30 V）经高压发生器转换为高压（0～50 000 V），后经过整流、滤波、多谐振变换和多级倍压整流等电路，最终变换成稳定的直流高电压，这种直流高电压施加在两块平行的极板之间，即形成高压静电场，HVEF装置示意图如图2所示。电场强度可通过调节控制器改变输出电压或调节极板间距离改变。HVEF同样具有PEF杀菌的优点，热能消耗少、绿色无污染，可以在杀菌过程中保持食品原有的品质。

图2 HVEF装置示意图[9]Fig.2 Schematic diagrams of HVEF systems[9]

1.2 电场参数对杀菌效果的影响

1.2.1 PEF参数对杀菌效果的影响

方形波、衰减波和振荡波是最常见的脉冲电场波形，研究表明，波形越接近于方形波，杀菌效果越好。单极和双极是能产生高强度PEF的典型脉冲类型，单极脉冲是一组正波或负波，而双极脉冲是一组脉冲对，由一个正波和一个负波组成。与单极脉冲相比，双极脉冲对破坏细胞膜的结构更有效，这是由于脉冲极性的高频脉冲反向导致的交变应力会引起膜的结构破坏。电场强度和作用时间也是影响杀菌效果的重要因素。一般情况下，电场强度越强，杀菌效果越好。在一定时间范围内，杀菌效果与电场作用时间呈正相关，超过一定时间，灭菌效果不再继续增强。脉冲参数是影响杀菌效果的重要原因，增加脉冲个数和脉冲频率也能在一定程度上增强杀菌效果。

1.2.2 HVEF参数对杀菌效果的影响

HVEF电压具有极性，负极性电压杀菌效果优于正极性电压。一般情况下，增大电场强度和延长处理时间会提高电场杀菌效果。HVEF的电极结构也会对杀菌效果有很大的影响，板-板型、线-板型和芒刺-板型是HVEF中常见的极板结构，线-板型电极可产生较大电晕电流，但电流分布不均匀，而芒刺-板型电极产生的电晕电流分布更加均匀。在其他条件不变的情况下，板-板型电极板虽然能够产生较强的匀强电场，但几乎不产生电晕电流，因此杀菌效果相对较差。在室温空气条件下，芒刺-板型结构的灭菌效果明显优于板-板型和线-板型电极。芒刺电极尖端的气体因电晕放电被电离成高能的离子和电子，这些高速粒子与其他气体分子不断碰撞产生大量的二次激发物，携带电流从一个电晕电极流向另一个。

1.3 高压电场杀菌机理

1.3.1 PEF杀菌机理

PEF的灭菌机理尚不明确，基于细胞膜破裂的电崩解和电穿孔两种解说目前最为人们所接受，之后的不少科研人员也对此做了探究与证实。电崩解假说认为，在外加电场作用下，细胞膜上的膜电位差随着电压的增加而增大；当外加电场达到临界解体电位差时，瞬时放电使细胞膜上形成孔洞从而分解细胞膜。电穿孔假说是指在外加电场作用下，细胞膜被压缩形成小孔，通透性增强，小分子进入细胞，引起细胞体积膨胀，最终导致细胞膜破裂，内容物泄漏。此外，PEF还会对菌体酶活性、DNA和蛋白质结构等造成一定程度的破坏，从而影响细菌正常的生理活动，导致细胞损伤或死亡。

1.3.2 HVEF杀菌机理

由HVEF引起的细菌失活机理主要体现在3个方面。首先，HVEF也具有类似于PEF杀菌机理的电穿孔和电崩解现象。其次，由于线-板型和芒刺-板型HVEF中存在极强的电晕放电现象，在强电场的作用下，空气中存在的少量带电粒子与中性分子或原子不断发生碰撞，其中电子与氧分子碰撞产生的臭氧对食品表面霉菌和细菌具有杀灭作用。另外，电离产生的活性氧对细菌具有极强的破坏作用，超氧阴离子自由基可以破坏细菌的细胞膜、细胞核、碳水化合物及蛋白质等，最终导致细菌突变、老化和死亡；HO则可使细菌细胞膜氧化破裂，失去物质交换能力，从而促使细菌死亡。

2 高压电场在食品中杀菌作用的研究进展

2.1 PEF在食品中杀菌作用的研究进展

2.1.1 在液体食品中的杀菌作用

PEF应用于食品杀菌的研究在液体食品和固体食品中均有涉及，液体食品杀菌的研究明显多于固体食品。果蔬汁是PEF杀菌实验的主要研究对象之一，其加工处理可以在食品工业中组成连续杀菌和无菌灌装的生产线。PEF的杀菌效果在苹果汁、梨汁、橙汁、蓝莓汁、胡萝卜汁中均有研究报道，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、单增李斯特菌等常见食源性致病菌均有显著致死效果，25～40 kV 电场连续处理几十到几百微秒即可减少3～6（lg（CFU/mL））致病菌。同时，PEF能满足果蔬汁热敏性加工的要求，对果蔬汁感官品质和营养成分的影响较小。研究表明，与热加工果蔬汁相比，PEF加工果蔬汁保留更多的维生素、抗坏血酸、类胡萝卜素、花青素、番茄红素等营养成分，果蔬汁的感官特性（外观、风味、味道、回味、颜色和整体接受度）和理化性质也没有受到影响。李楠楠在研究中指出PEF杀菌后椪柑汁中的pH值、可溶性固形物含量、可滴定酸及总糖含量无显著性变化，且相比于巴氏杀菌，PEF杀菌技术在达到理想杀菌效果的同时，对椪柑汁营养品质有一定的提升作用。目前，美国市场已有在售PEF杀菌技术生产的苹果汁、草莓汁等产品，该类产品产自Genesis Juice公司，已通过食品药品管理局的认证，其PEF设备的处理能力为200 L/h，产品货架期为4 周。

PEF在酱油中也表现出较好的杀菌效果，研究表明在2.85 kV低电压下作用0.1～0.4 ms即可造成90%的酵母菌死亡，且不会破坏酱油的风味成分。对于红酒、牛奶、果汁混合饮料、蛋液中的微生物，PEF也能起到强有效的杀菌作用。另有研究指出，低温PEF对牛奶中微生物的杀灭及内源酶和微生物酶的影响有限，且高强度PEF作用后牛奶会出现分层的现象，可能需要联合其他技术以达到更好的效果，这表明PEF在某些液体食品中的杀菌还需进一步的条件优化。

2.1.2 在固体食品中的杀菌作用

PEF对肉制品、鲜切水果、紫菜、茶叶等固体食品中的杀菌作用也有一定的研究报道。PEF在肉制品中的杀菌效果不及果汁、饮料等液体物料中，仅可减少肉胴体表面部分革兰氏阴性菌。Haughton等用PEF处理鸡肉块，发现实验组中弯曲菌属、大肠杆菌和肠炎沙门氏菌的数量均没有明显的变化；李霜等优化了PEF对调理牛肉的杀菌条件，发现最优条件（脉冲频率30.5 kHz、处理时间7 min、电场强度45 kV/cm）下微生物的致死率仅为87.33%，即在远高于液体物料杀菌电场剂量的条件下，仍不能达到PEF对液体物料的杀菌效果。而低场强PEF即可达到改变肌纤维微观结构、改善肉质嫩度的效果，因此PEF技术应用于改善肉类品质比用于肉类杀菌具有更好的发展潜力。王婷玉的研究结果显示，30.5 kHz、45 kV/cm的PEF处理鲜切苹果15 min可分别使大肠杆菌和沙门氏菌减少1.82、2.30（lg（CFU/g））。PEF处理茶叶时，在大幅度增加电场剂量的条件（处理时间20～60 min）下，可以达到90%左右的杀菌效果。比较可见，PEF在处理固体食品时所需的电场剂量明显高于液体食品，然而杀菌效果却远不及液体食品中。因此，相对而言，PEF杀菌技术在液体食品中的发展潜力要大大优于固体食品。

2.1.3 PEF杀菌的发展前景

PEF技术在果汁、牛奶、红酒等液体食品中具有高效的杀菌作用，已取得了较好的研究进展，但高强度的电场可能会对牛奶等高蛋白食品品质造成一定的损害；同时，PEF对固体食品远没有对液体食品的杀菌效果好，这都说明PEF杀菌条件需要进一步的探索与优化。另外PEF设备体积大、造价高，且电极在高电压下容易电解，严重阻碍了PEF工业化的推广。要达到稳定的杀菌效果，首先需要PEF处理室内场强均匀，其次需要高电压以达到足够高的电场强度，这就对高压脉冲发生器提出了较高的要求。因而研究改进高压电源，寻找新型电极，发展新技术、新装备以克服当前PEF杀菌中存在的问题是推广其应用的关键所在。

2.2 HVEF在食品中杀菌作用的研究进展

HVEF对固体、液体食品均有一定程度的杀菌作用，与PEF相比，HVEF用于电场杀菌的电场强度不高，一般低于8 kV/cm，而电场处理时间则需长达几到几十分钟。已有研究显示，采用板-板型电极时，菌落数一般可减少1（lg（CFU/mL））/（lg（CFU/g））左右；而采用芒刺-板型电极时，在需要更低电场强度和更短处理时间的情况下，菌落数减少数可达3（lg（CFU/mL））/（lg（CFU/g））以上。关于PEF与HVEF在几种典型食品中的杀菌效果对比见表1。

表1 PEF和HVEF在几种常见食品中的杀菌效果Table 1 Sterilization efficiency of several foods in PEF and HVEF

2.2.1 在固体食品中的杀菌作用研究进展

HVEF在果蔬保鲜方面有广泛的应用，除抑制果蔬新陈代谢、降低其呼吸强度、降低酶活性的作用外，HVEF对果蔬表面微生物的杀灭也是其具有保鲜作用的重要原因。已有报道表明HVEF对番茄、柿子、柑橘、梨等表面的微生物均有不同程度的抑制作用，可以延缓贮藏期间果实腐烂，并能起到一定改善果实采后品质的作用。杨智超等的研究中，2～4 kV/cm的HVEF连续处理1～3 h，可使樱桃番茄表面的大肠杆菌减少1.44～2.15（（lg（CFU/g）），同时能够减少贮藏早期的乙烯释放量，提高类黄酮、生物碱的含量，降低酚酸类物质的含量，有助于改善樱桃番茄果实的采后品质。

HVEF在肉类抑菌的研究中也取得了一定的进展，Qi Mengyuan等采用2.4 kV/cm的芒刺-板型HVEF处理三文鱼、猪肉和香肠15～30 min，金黄色葡萄球菌的致死率可达92.1%～99.8%；Huang Han等的研究表明30 kV、15 min的HVEF处理能有效控制冷藏鲶鱼片中微生物群落的数目并延长其货架期，与对照组相比，HVEF处理的样品组织损伤更小，硫代巴比妥酸反应物含量更低，整个冷藏过程的保水能力更高。此外，HVEF对豆腐干、花粉、香辛料等的杀菌作用也有研究报道，菌落减少数在1～3（lg（CFU/g）），且不会对食品的色、香、味、形产生不良影响，适用范围较为广泛。

2.2.2 在液体食品中的杀菌作用研究进展

HVEF应用于酒、醋、酱油等酿造品，可以有效杀灭其中的细菌，且在保持酿造品的香气和营养成分方面要明显优于热杀菌。黄炜等采用5 kV/cm的HVEF处理水、果汁和牛奶1 h，细菌致死率分别可达97%、92%和90%。而在Hsieh等对果汁的研究中，1 kV/cm的HVEF并不能减少果汁贮藏期间的微生物菌落数，但可以维持其贮藏品质和营养特性。近年来，HVEF在液体食品中的研究较少，可能是由于液体食品中杀菌效率低，与PEF杀菌技术和其他低温杀菌技术相比缺乏竞争力。Qi Mengyuan等分别采用板-板型和芒刺-板型HVEF对液体和固体培养基中的金黄色葡萄球菌进行处理，发现两种电场对液体中细菌的杀菌率均在60%以下，而芒刺-板型HVEF对固体培养基表面的杀菌效果可达99.9%以上，这正体现出HVEF在液体环境中杀菌的局限性。

2.2.3 HVEF杀菌技术的发展前景

与PEF相比，HVEF设备相对简单、造价低，需要的电场强度也不高，然而大部分研究中HVEF杀菌效率较低，达到理想杀菌效果所需处理时间一般长达几十分钟甚至几小时，极大地降低了HVEF杀菌技术在食品工业上应用的竞争性。采用芒刺-板型HVEF可以有效提高杀菌效率，大幅度缩短处理时间，是未来HVEF技术发展的重要研究方向。电晕放电是芒刺-板型HVEF的重要特征，若处理时间过长会产生明显的辐照味，改进仪器设备和调整处理参数以改善此类问题至关重要。通过与PEF在固体食品和液体食品中杀菌效果的对比可发现，HVEF技术在固体食品杀菌保鲜领域具有更重大的研究价值和更广阔的发展前景。同时，与PEF技术相比，HVEF杀菌技术研究相对较少，对食品品质的影响研究也有待进一步深入。

3 高压电场技术的设备改进研究进展

近年来，针对高压电场技术设备方面存在的缺陷与不足，国内外不少研究人员对电场系统进行了改进和优化，以适应未来高压电场技术在食品领域的工业化需求。高压电场技术设备的改进主要集中在对高压电源、物料处理室和电极的调整与改变，改进后的电场设备均能在一定程度上弥补传统设备的不足。

3.1 高压电源的改进

3.1.1 PEF高压电源的改进

PEF电源需要为整个系统提供满足灭菌要求的脉冲电压，要想提供更高效的杀菌效果并满足工业化的要求，适当的脉冲波形、脉冲电压幅值、脉冲宽度以及足够的脉冲频率和强大的脉冲负载能力是高压电源所必须具备的条件，良好的可靠性与经济性也是高压电源研发必须考虑的问题。

针对PEF杀菌设备工业化对脉冲电源的特殊要求，魏新劳等提出一种采用固态开关的新型高压脉冲电源，可以通过较低的电压获得较高幅值的脉冲电压，并从根本上解决了串联固态开关开通一致性要求过于严苛的问题，能够满足工业用高压脉冲电场灭菌的需求。

方形波是杀菌效果最好的脉冲波形，而国内脉冲电场灭菌所使用的电源大多是输出指数衰减波，因此研发有效输出方形波的高压电源是未来的一大趋势。由于PEF处理的液体食品均为高导电性，因此在处理室内易发生异常击穿，影响脉冲电源的安全和系统稳定运行。针对这些问题，李玉龙设计了一种新型高压方波脉冲电源电路，该电路从原理上避免了异常击穿对电源和系统造成的影响，并可以通过改变电路参数调节电压幅值和方波程度。

在食品杀菌过程中，输出方波的上升沿越短则杀菌效率越高，针对传统的脉冲变压器在使用过程中出现的漏感较大从而导致传输效率低下的问题，公群设计了一种高压脉冲电源，它能在原有脉冲变压器基础上增加辅助绕阻来减少脉冲变压器漏感，并改进了大功率电源电路中会出现的大电流损坏开关器件问题，在一定程度上提高了杀菌效率和系统稳定性。

3.1.2 HVEF高压电源的改进

目前，国内外的HVEF电源工作原理简单，输出电压调节仅由旋转电位器的角度来完成，使用不便，电压调节误差大，且易发生触电现象。付喜锦利用单片机控制技术、红外遥控技术、光电隔离技术和静电屏蔽技术等，将原来高压静电场电源的手动调节装置更改为红外遥控精确调节，并可输出高达60 kV的电压。类似地，李本印设计了一种数控高压静电场电源，该电源通过单片机编程进行零点检测和占空比调整、控制晶闸管触发，可产生0～55 kV的高压静电。

3.2 电极的改进

金属电极长期处在高电压的环境下易发生电解，严重影响了电场系统的使用寿命，尤其是PEF设备多用于处理液体食品，电极电解产生的金属离子或强氧化性物质会对食品的安全和品质造成影响。有研究发现，经PEF处理过的牛奶中铁离子的含量是空白组的2 倍，而高频率PEF处理后的红酒中也可以检测到镍离子的存在。针对这一问题，科研人员致力于寻找新型电极，已有研究尝试将碳材料电极应用于PEF系统。最近的研究中，Tanino等设计了采用碳布电极的连续型PEF反应器，用此设备处理清酒可以显著灭活其中的酵母菌和乳酸菌。关于碳材料电极的研究仍需进一步就杀菌效果、食品品质变化以及设备运行状况等进行深层次研究，其他类型新型电极材料的使用也亟待发掘。

3.3 PEF处理室的改进

PEF处理室经历了从平板电极到同轴、同芯电极，间歇式到连续式的过程。连续式同芯处理室因其电容小、结构简单、不易放电等优点而得到广泛认可，然而这些处理室大多也是仅停留在实验室水平，远未达到工业化应用的要求。处理室内供液体流过的截面面积过小和两电极之间各处电场强度相差较大等是主要问题所在，电场强度过高的部位可能产生电弧放电，电场强度过低的部位则难以达到理想的灭菌效果。针对以上问题，陈锦权等在两个金属空心管内与绝缘体隔离环相邻的部位分别连接两根金属导线，改进后处理室中管中心等势线和电场分布变得均匀，且流量大，避免了传统处理室管中心等势线稀疏、流体流速大而导致处理效果差的问题。方婷等则在PEF处理室中添加了两对平行金属导体，使处理室中电位和电场强度分布均匀，很大程度上提高了整个处理室的有效电场强度，改进后的PEF处理室中，啤酒酵母、青霉菌和大肠杆菌的生存率更低且分布均匀。此外，PEF系统极板间距过大，要想达到理想的电场强度需要施加很高的电压，针对这一问题，Zhu Ning等对微芯片的电极结构进行优化、加工后封装成一个动态微型PEF处理室，优化后的结构较优化前高场强区域面积显著增加，可以实现在低电压下有效致死大肠杆菌、酿酒酵母、金黄色葡萄球菌及蓝莓汁中的腐败微生物。

4 高压电场技术与其他技术的联用

目前，将PEF与HVEF技术应用于食品杀菌均存在一定的局限性，要想将其作为一类新型冷杀菌技术广泛应用于食品行业，以当前的技术和设备水平，单独作用很难达到预期的效果。除了积极进行技术设备改进外，将高压电场技术与其他技术协同以强化杀菌效果也是未来PEF与HVEF发展的重要走向。

4.1 高压电场技术与冷/温热协同

4.1.1 PEF与温热协同

PEF与温热协同是一种常见的强化杀菌方法，能够在获得理想杀菌效果的同时减少对食物本身的影响，在果蔬汁、液态蛋、蛋清中均有研究报道，Liu Xiaojun等在对动物副产品进行杀菌时也采用了这种方法。研究表明，PEF处理在45～55 ℃的温度范围显示出最有效的微生物致死效应，这是因为微生物细胞膜磷脂层在这个温度段由坚硬的凝胶结构转变为液晶结构。

近年来出现不少PEF与温热协同在果蔬汁中展开的研究。让一峰等采用55 ℃温热协同PEF（20 kV/cm、处理时间400 μs）处理哈密瓜汁，对其中的霉菌酵母、大肠菌群及金黄色葡萄球菌可以达到与90 ℃热处理同样的杀菌效果，且基本不影响哈密瓜汁的理化指标；且温热协同PEF处理的哈密瓜汁货架期要显著长于单独PEF处理，证明了温热协同PEF可以有效地改善单纯PEF的杀菌效果（表2）。Rezaeimotlagh等就蔓越莓汁中大肠杆菌的杀灭作用建立了电场能量输入、时间和温度的数学模型，研究结果显示在恒定电场下提高果汁的温度可以显著提高大肠杆菌的致死率，并降低电场能量的消耗。电场协同热处理在某些半固体食品中也显示出较好的杀菌效果，张晓辉等采用60 ℃温热与20.14 kV/cm、109.25 μs的PEF协同处理使南瓜浆中菌落总数下降显著，显示出很好的协同作用（表2）。因此，PEF与温热协同处理能在低电场剂量下达到更好的杀菌效果，同时，对食品感官品质和营养特性的破坏程度远远小于热处理，既降低了对PEF设备的严苛要求，又能保证了很好的杀菌效果。

表2 PEF与温热协同杀菌效果对比Table 2 Synergistic sterilization effect of PEF and mild heat

4.1.2 HVEF与冰温技术协同

HVEF技术多与冰温技术协同作用于果蔬、生鲜鱼肉的抑菌保鲜。冰温技术结合低电压静电场表现出优异的保鲜效果，通过对微生物的抑制和对内源代谢酶钝化的协同作用能有效抑制微生物生长繁殖、减缓腐败进程中食物理化性质的改变。已有研究报道HVEF结合冰温技术在罗非鱼、对虾、水蜜桃中的杀菌保鲜表现出良好的协同作用，与单独HVEF处理和单独冰温技术处理相比，二者协同作用对微生物抑制更加有效，能显著延长食品的货架期，需要的电场强度低于单独HVEF作用，且能更好地保留食品的理化性质与营养成分，具有良好的应用前景。

4.2 高压电场技术与抑菌剂协同

高压电场技术与抑菌剂的协同灭菌有助于提高整体的灭菌效率，或者在维持相同的灭菌效果条件下，可降低PEF能量输入和抑菌剂的使用浓度，达到节能减排和减少抑菌剂添加的效果。近年来，PEF技术在与抑菌剂协同抑菌方面取得了较好的研究进展，而HVEF与抑菌剂的协同抑菌研究极少，有待于进一步的探索与研究。

在细菌受到来自PEF的亚致死损伤时，抑菌剂的杀菌作用会更加有效，二者协同作用不仅可以加速杀菌，还可以使PEF作用后仅仅亚损伤的细菌彻底死亡，大大提高杀菌效率。肉桂醛是一种天然抑菌剂，有研究发现在与PEF协同抑菌的过程中，添加少量的肉桂醛可以在保持相同灭菌效果的前提下，有效减少输入的PEF场强。汪浪红研究发现PEF与柚皮素处理对橙汁、葡萄汁和荔枝汁中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的灭活存在一定的协同增效作用，且随着贮藏时间的延长，协同处理组的两种活菌数显著低于两种方法单独处理组，一直维持在较低菌落水平，同时果汁品质保持稳定。类似地，Ait-Ouazzou等研究证实了PEF与香芹酚对苹果汁、芒果汁、橙汁以及番茄汁中大肠杆菌的协同增效杀菌作用，果汁原有的理化性质和营养特点也得以最大程度地保留。此外，菜花和柑橘的副产品浸出液以及茶多酚也能与PEF实现良好的协同抑菌作用。将抑菌剂与电场协同不仅可以实现强大的杀菌作用，而且可以保持食品原有品质、降低对电场强度的输入要求，若采用天然抑菌物质，还能在一定程度上为食品增加抗氧化、抗肿瘤等功能性优势，是一种有着巨大研究潜力的杀菌方法。

4.3 高压电场技术与其他低温杀菌技术协同

将高压电场技术与其他低温杀菌技术协同杀菌也是增强杀菌效果的重要思路。PEF与超高压技术先后连续作用于李斯特菌只能产生加和效应，而二者同时作用则可以产生高效的协同抑菌效果，这可能是由于机械压力和电压力同时作用于细胞膜导致了细胞的致命损伤。将紫外光或高强度脉冲光与PEF技术联合也是研究人员广泛探究的方法。紫外光、脉冲光以及PEF单独作用可以使苹果汁和蔓越莓汁中的大肠杆菌和毕赤酵母菌数目减少1.8～6.0（lg（CFU/mL）），而紫外光或脉冲光与PEF协同作用可以直接实现6（lg（CFU/mL））以上菌落数目的减少；然而，紫外光、脉冲光与PEF协同作用后的果汁货架期分别只有14 d和21 d，而热杀菌果汁货架期长达35 d，这就意味着紫外和脉冲光与PEF技术的联合需要经过技术和条件优化才能与热杀菌技术竞争。Aadil等探究了超声波技术与PEF技术的协同作用，发现二者联合可以有效抑制西柚汁中的微生物数目，同时可以保护果汁中的活性成分。

目前，国外关于PEF技术与其他低温杀菌技术的协同已取得了一定的研究成果，而国内的研究相对较少。另外，有关HVEF技术与其他低温技术的协同作用在国内外几乎处于空白状态，有待于进一步的探索发现。

5 结 语

高压电场技术作为一项新型低温杀菌技术，具有其他技术手段所不具有的优越性，正日益成为食品杀菌领域的研究热点。但高压电场技术离在食品领域实现工业化发展还存在一定的距离。PEF技术因其强大的杀菌效果和极短的杀菌时间，一直深受国内外研究人员的青睐，通过积极进行设备改进以及发展与其他技术的联合作用从而弥补设备要求高、生产成本高的缺陷，是将PEF技术带向工业化的关键所在。HVEF技术设备简单、成本较低，在果蔬保鲜方面具有不错的发展潜力。板-板型HVEF在杀菌方面效率偏低，而芒刺-板型HVEF在仅改变一块电极板的情况下就可大大缩短杀菌时间并提高杀菌效果，因而在食品杀菌方面具有更广阔的前景。高压电场技术设备的改进与优化、与其他技术的联合作用以及对食品品质与安全的影响等仍需进一步的深入研究。