杀菌技术在食品加工中的应用与发展探究

艾麦提·巴热提

（新疆农业职业技术学院，新疆昌吉 831100）

0 引言

因食品安全问题，食品杀菌应用而生。传统的杀菌方法有热烫、热力杀菌和紫外线杀菌等方式。这些传统古老的杀菌方法，在发展的过程中，有的由于效果不足被逐渐淘汰；有的则不断更新发展，仍被使用，经过发展成为更高效的杀菌技术。杀菌技术对食品加工起着至关重要的作用，其不仅决定了存在于食品中的各种细菌，如大肠杆菌、蜡杆菌、巨杆菌、伤寒杆菌、流脑双杆菌、金黄色葡萄球菌等能否被杀死，从而保证食品食用的安全性；也决定了食品是否可以锁鲜、是否可以保持原本的风味和口感，或有更长的保质期和保鲜期。大众对食品的更高追求推动了食品加工行业的发展，也间接推动了杀菌技术的发展和进步。越来越多的杀菌技术被应用于食品加工，并发挥了重要作用。

1 食品中微生物污染的主要途径

1.1 食品原料本身的污染

食品品种多样，很多可供食用品种自身携带有害微生物，或因为所处生存和生长环境缘由，而已存在微生物污染。

1.2 食品加工过程中的污染

食品生产加工过程中，原料和成品之间的交叉污染，加工车间、加工设备、加工器材、加工工人等。

1.3 食品贮存、运输、销售中的污染

食品在贮存、运输和销售过程中，因受到时间和外在环境影响，都可能产生微生物污染。尤其是一些对时间、温度和环境有要求的食品。

2 食品加工中的主要杀菌技术

2.1 热力杀菌技术

热力杀菌是通过控制温度达到杀菌的目的，主要包括干热灭菌和湿热灭菌2 种方式。干热灭菌多指火烤或干烤，湿热灭菌主要是通过控制水温或食品温度来实现灭菌效果。应用最广泛的热力杀菌技术有低温杀菌、高温短时杀菌和超高温瞬时杀菌[1]。

2.1.1 低温杀菌技术

低温杀菌，如巴氏杀菌，是利用较低的温度杀灭细菌的技术。不同于高温和超高温杀菌技术，巴氏杀菌热处理温度低于水的沸点。其目的不是杀死病原菌，而是通过控制其他因素来保存食品。目前市面上很多巴氏奶，采用巴氏杀菌。而事实上，巴氏杀菌不仅用于低温长时间杀菌的产品，也解决了酿酒变酸的问题。葡萄酒酿制过程中的变酸，曾一度影响了法国制酒业的发展。经过研究发现，营养丰富的葡萄酒是乳酸杆菌生长的天堂，而乳酸杆菌不是高温可以解决掉的，且长时间的高温会破坏葡萄酒的构成成分，影响口感和质地。巴氏杀菌技术成功地破解了这个难题，用63.5 ℃的温度加热葡萄酒30 min，杀死乳酸杆菌，不影响葡萄酒质地，这也是目前巴氏杀菌主要应用技术。

2.1.2 高温短时杀菌技术

对于牛奶和鸡蛋，热力杀菌是为了杀除食品本身的病毒；而啤酒、葡萄酒、果汁等，则是对微生物和酶的干预。热力杀菌技术会使蛋白质凝固或变性，细胞膜发生改变，酶失去活性，直至死亡。高温短时杀菌，是指食品经100 ℃以上温度的杀菌处理，其应用历史久、发展迅速、效果明显，被食品工厂大力推崇。由于其技术简单，设备易操作，需要资金投入较少，一些之前采用巴氏杀菌技术的食品都开始使用高温短时杀菌技术，如各类罐藏食品、饮料、酒类、果汁、药品、乳品的大规模生产。

2.1.3 超高温瞬时杀菌

超高温瞬时杀菌，较于高温杀菌的温度更高、时间更短，是高温短时杀菌技术的衍生和再发展。其杀菌温度为135～150 ℃，杀菌时间为2～8 s[2]。由于其技术水平较高，多被用于食品加工设备，如奶瓶消毒机、洗碗机、消毒碗柜等。瞬时杀菌时间短，食品可以达到较长保质期，但强烈的热处理对食物的外观、味道和营养价值会产生一定的不良影响，这也是该技术发展受限的关键原因。

2.2 物理杀菌技术

物理杀菌技术是利用物理因素作用于病原微生物并将其杀灭或清除的技术。物理杀菌技术多样，总结和概括了现阶段在食品加工中广泛应用的杀菌技术。

2.2.1 超高压杀菌技术

超高压杀菌是在常温或低温条件下，对食品施加100～1 000 MPa 的压力，杀灭有害微生物的技术[3]。超高压杀菌技术不同于热力杀菌，不会因高温破坏食品本身结构，不会改变其营养成分和原有风味。

该技术已被广泛应用于肉类、乳制品、水产品、蔬菜、水果产品、各种饮料产品、超流质食品、调味料及其他包装的固体食品。对于饮料等热敏性液体介质的杀菌，如牛奶、桃汁、石榴汁、绿茶饮料，尤其是柑橘类果汁、果酱制作等，可保持原有的风味、色泽、味道和营养。其中，即食的肉类产品，如汉堡肉饼，是产量最大的高压食品，也可促进酒的陈化，保持水果产品和蔬菜的感官特性，在水产品的处理上，能保持新鲜口感，延长海产品的贮藏期。尤其是一些高价值的水产品，如螃蟹和虾，很容易剥离壳中的肉，还能保持肉体的完整性，提高产率、节省时间。

2.2.2 辐照杀菌技术

辐照杀菌技术也称电离辐射、冷杀菌，指将电子加速器产生的电子线或放射性同位素产生的γ 射线的能量转移给被辐照物质，通过控制辐射条件，而使细菌微生物受到损失和破坏，有效地杀灭害虫、虫卵、病菌等。

目前，许多营养口服液和粉状全营养制品采用辐射灭菌，其他如水产品、肉质蛋类等，辐射杀菌后均可以保藏较长时间。一些果干、熟食等不适宜用蒸煮或高温加工食品，即可采用射线杀菌，尤其是大小包装食品，如市面上常见的辣条、袋装豆干等。此外，该技术还用于包装材料和保障容器的表面杀菌。因杀菌均匀彻底，能够照射密封包装的新产品，可连续操作，适用于大型加工。其杀菌效果虽好，但辐射照射如果把握不好，会改变食品的分子结构，从而影响食用者安全，一些含水量比较多的食品不适用，且易氧化和变色。

2.2.3 紫外线杀菌技术

紫外线照射可造成微生物细胞质变性，从而导致微生物死亡。

在食品加工中，紫外线杀菌主要用于水、固体表面、包装材料、设备器具、工作台的加工及对污水的处理。紫外线在食品加工中主要应用于糖液、酿酒、饮料等，在面条加工用水中也有使用。现在越来越多的家电也开始应用，如洗碗机就加入了紫外线杀菌的功能，用来达到更好的餐具消毒目的。但紫外线对眼睛和皮肤有杀伤作用，所以多在专业的杀菌设备中使用。

2.2.4 膜过滤除菌技术

膜过滤除菌是利用物理阻留方法截留食品中的微生物，从而达到除菌的作用。过滤除菌只是将食品外部的微生物隔离出去，而不是破坏或杀死微生物，是相较于其他物理杀菌技术较便捷的技术之一。

膜过滤杀菌技术有分离、浓缩和提纯功能，且分离效果好，用于葡萄酒、啤酒、苹果酒、果汁的除菌澄清过滤。在乳制品生产中，也可见膜过滤除菌技术。因其技术水平较低、操作简单、费用较低，见于多种食品加工中。由于其应用广泛，受到各行业关注，未来在食品加工业中会有突破性的发展。

2.2.5 微波杀菌技术

微波具有穿透作用，可杀死病原微生物，对食品进行整体处理时，可实现从食品内部到表面的彻底杀菌。其杀菌温度一般在75～80 ℃，穿透性高、杀菌速度快、操作简单，不会对食品构成和色香味等造成破坏。

微波杀菌设备广泛用于牛肉干、猪肉脯、鱼片、酱卤肉、鸭肉、鸡肉等制品的热化、干燥和杀菌，微波杀菌不受食品包装的限制。粮食类制品，如面包、月饼、豆腐等；蔬菜类，如泡菜、竹笋等；水果类，如荔枝、龙眼等；其他类，如奶制品、火锅调料等，都可用微波杀菌技术。在对一些餐具的处理上，也常用到微波杀菌技术。

2.2.6 超声波杀菌技术

超声波可以杀菌是因为其本身具有的高能量几乎能够将所有的微生物细胞破坏并致碎。因超声波不会对食品的营养成分和物理特性产生影响，多被应用于果汁加工、罐头食品、牛奶、乳制品、鸡蛋和其他液体食品中。在泡菜发酵的制作上，也都运用超声波技术。此外，其解冻、入味作用不亚于杀菌作用。

现阶段，超声波杀菌技术在食品加工中的应用虽多，但仍存在技术限制，未来应加快超声波杀菌技术的研究，在食品加工中发挥更多作用。

2.2.7 电阻杀菌技术

电阻杀菌又称欧姆杀菌，是利用电流通过食品时，食品中的极性分子在电极极性的高频变化下，不断地旋转摩擦而产生热量，达到杀死活菌体的作用[4]。其主要应用于各种包含大颗粒的食品和片状食品的杀菌，如马铃薯、胡萝卜、蘑菇、牛肉、片状苹果、菠萝等。

2.2.8 磁力杀菌技术

磁力杀菌，又称磁场杀菌，食品在常温下受到磁场强度的作用，杀死细菌微生物。该技术可促进食醋、白酒的发酵，对瓜果蔬菜的保鲜有重要作用。也运用于医用软膏的消毒，可以保证制作过程无菌。食品中的酸奶也可以采用磁力杀菌技术保证安全。磁力杀菌技术的使用，可以有效地杀除食品中几十种细菌菌种，特别是果汁饮料中的黑霉素、酵母素等。还用于固体食品的简单处理，对于新鲜肉类，电场刺激可以提高鲜嫩度，延长保存时间。磁力杀菌技术在现代食品加工中被广泛应用。

2.2.9 等离子体杀菌技术

等离子体之所以能够灭菌是因为其含有带电粒子、活性物质，以及紫外线和其他一些射线等[5]。该杀菌技术被应用于果蔬制品、肉制品及水产品、乳制品及坚果制品的杀菌。常规的高温高压蒸汽灭菌会造成各种营养元素的损失，应用低温等离子体技术来杀灭食品本身及加工过程中产生的细菌，很少会影响到产品的鲜度和风味。

该技术被用于食品表面经常附着具有传染性的病原微生物的杀除，由于喷洒的杀虫剂也使得蔬果表面不可避免地残留有农药，牲畜在屠宰场加工过程中，会因周围环境而沾染上各类有毒微生物，致使肉类表面细菌指数超标。粮食作物在散料贮藏堆放期间，特别容易受到霉菌的侵害，一些脱水干燥调味料（如苘香、八角、花椒等）也易受到微生物的污染，等离子体可以有效解决这些问题。此外，该杀菌技术还用于液体食品和小包装食品的杀菌消毒。因技术先进，等离子体杀菌技术被广泛应用于各行各业，未来发展前景不可估量。

2.3 化学杀菌技术

2.3.1 特殊气体杀菌

某些特殊气体，如臭氧、二氧化碳等均可用于食品的杀菌。常规饮用水的臭氧杀菌是臭氧杀菌应用历史最长、规模最大的一个领域。

臭氧能快速分解果蔬自身代谢产生的乙烯气体，降低其代谢速率，减缓其生理老化过程，从而实现果蔬的保鲜，被应用于果蔬采摘后的贮藏、运输等环节，包括入库前的库房消毒、果蔬在产地区冷库预冷期间的杀菌及贮运期间的防腐保鲜。臭氧还可以降解果蔬农残，对处理分解肉的沙门氏菌污染问题有着极佳的解决效果。对鱼类等水产品，可以保持鲜度、除去臭味。在罐装水生产过程中，使用较低浓度的臭氧即可满足杀菌要求，因为在矿泉水、纯净水等灌装过程中，水质经过处理已经达到或者基本接近了无菌要求。臭氧水是一种广谱杀菌剂，可洗涤蔬菜瓜果，对冷库、气调库中果品、鸡蛋、肉类食品的杀菌及瓜果蔬菜的清洗有重要贡献。

2.3.2 化学药剂杀菌

化学药剂杀菌，次氯酸离子作为杀菌成分时，可用于制作沙拉的未加工蔬菜和腌制品原料加工的过程，使用的杀菌剂是次氯酸钠等氯系药剂。此外，还有过氧乙酸等。

2.3.3 化学防腐剂杀菌

防腐剂是通过杀死微生物或者抑制微生物生长来达到防腐效果。食品因其营养丰富，极易腐败变质。在贮藏方式上，化学防腐剂的运用可有效防止食品变质腐败，是重要的食品添加剂之一。

2.3.4 电解氧化水杀菌

电解氧化水能够使蛋白质、核酸和脂肪酸等发生分解、变性，破坏生物体的细胞结构，导致微生物死亡。

2.4 生物杀菌和其他杀菌技术

生物冷杀菌又称生物保鲜或生物防腐，是用生物或其产生的物质来杀菌。此外，还有脉冲光杀菌、红外线杀菌等技术，也被应用于食品加工中。

3 结语

随着食品行业的发展，杀菌技术也发展迅速。加快对食品加工杀菌技术的研究，有利于推动我国食品加工业发展，推出高档次、高质量食品，在国际市场增强竞争力，提高食品经济效益。但现阶段，我国食品加工多数仍以热力杀菌为主。未来，应着力发展高新杀菌技术，如膜过滤除菌技术、等离子体技术等，有效利用各种杀菌技术，食品加工会实现2 种或2 种以上杀菌技术的结合，使杀菌技术趋于低成本、高科技，且更安全健康。