所謂非加熱殺菌(冷殺菌)shixiangduiyujiareshajuneryan,wuxuduiwuliaojinxingjiare,liyongqitamiejunjilishamieweishengwu,yinerbimianleshipinchengfenyinreerbeipohuai。lengshajunfangfayouduozhong,rufangshexianfuzhaoshajun、超聲波殺菌、放電殺菌、高壓殺菌、紫外線殺菌、磁場殺菌、臭氧殺菌等。
1)輻照殺菌
食品的輻照保藏是指用放射線輻照食品,借以延長食品保藏期的技術。對輻射保藏的研究已有四十多年的曆史。輻射線主要包括紫外線、X射線和γ射線等,其中紫外線穿透力弱,隻有表麵殺菌作用,而X射線和γ射線(比紫外線波長更短)是高能電磁波,能激發被輻照物質的分子,使之引起電離作用,進而影響生物的各種生命活動。
① 輻照對微生物的影響 微生物受電離放射線的輻照,細胞膜、細胞質分子引起電離,進而引起各種化學變化,使細胞直接死亡;在放射線高能量的作用下,水電離為OH-和H+,從而也間接引起微生物細胞的致死作用;微生物細胞中的脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)對放射線的作用尤為敏感,放射線的高能量導致DNA的較大損傷和突變,直接影響著細胞的遺傳和蛋白質的合成。
不同微生物對放射線的抵抗性不同,表9-7liechulebutongweishengwuduifangshexiandeminganxing。yibanlaishuonairexingdadeweishengwu,duifangshexiandedikangliyewangwangbijiaoda。sandaleiweishengwuzhongxijunyabaodayujiaomu,jiaomudayumeijunhexijunyingyangti,gelanshiyangxingjundekangfushejiaoqiang。lingwai,食品的狀態、營養成分、環境溫度、氧氣存在與否,微生物的種類、數量等都影響著輻照殺菌的效果。此外,照射劑量影響微生物的存活,通常微生物隨著被照射劑量的增加,其活菌的殘存率逐漸下降。
殺滅食品中活菌數的90%(即減少一個對數周期)所需要吸收的射線劑量稱為“D”值,其單位為“戈瑞”(Gy,即1kg被輻照物質吸收1焦耳的能量為1戈瑞),常用千戈瑞(kGy)表示。若按罐藏食品的殺菌要求,必須完全殺滅肉毒芽孢杆菌A、B型菌的芽孢,多數研究者認為需要的劑量為40-60kGy,根據12D的殺菌要求,破壞E型肉毒杆菌芽孢的D值為21 kGy。
② 環境條件對輻照殺菌的影響 yangqideyouwuduishajunxiaoguoyouxianzhudeyingxiang。yibanshuolai,youyangqicunzaideqingkuangxia,fangshexianshajundexiaoguogenghao,danyanyangshiduishipinchengfenpohuaibujiyouyangshide1/10,故實際運用放射線對食品殺菌時,多在厭氣狀態下進行;其次溫度高,破壞性大;此外半胱氨酸、穀胱甘肽、氨基酸、葡萄糖等化合物對微生物體有保護作用。但放射線輻照對於食品中原有毒素的破壞幾乎是無效的。因此在輻照時,應盡量采用低溫、缺氧,以減輕對食品的副作用,提高輻照殺菌的效果。
表9-7 微生物對放射線的敏感性
菌 種 基 質 D值(KGy) 菌 種 基 質 D值(KGy)
A型肉毒梭菌 食 品 4.0 假單孢杆菌 緩衝液、有氧 0.04
B型肉毒梭菌 緩 衝 液 3.3 枯草杆菌 緩 衝 液 2.0~2.5
E型肉毒梭菌 肉 湯 2.0 糞鏈球菌 肉 汁 0.5
產氣莢膜杆菌 肉 2.1~2.4 米 曲 黴 緩 衝 液 0.43
鼠傷寒沙門氏菌 緩衝液、有氧 0.2 產黃青黴 緩 衝 液 2.4
鼠傷寒沙門氏菌 冰 凍 蛋 0.7 啤酒酵母 緩 衝 液 2.0~2.5
大 腸 杆 菌 肉 湯 0.2 短小芽孢杆菌 緩衝液、有氧 1.7
嗜熱脂肪芽孢杆菌 緩 衝 液 1.0 耐輻照小球菌 牛 肉 2.5
③ 輻照在食品保藏中的應用 放射線輻照由於其具有節約能源(節約約70~97%能源)、殺菌效果好、可改善某些食品品質、便於連續工業化生產等優點,目前已有70多個國家批準應用於食品保藏,並已有相當規模的實際應用。表9-8列出了放射線在食品保藏中應用的情況。
利用放射線輻照食品,因其處理目的不同,所用劑量及處理方法也有所不同。一般將1 kGy以下者稱為低劑量,1~10 kGy者稱為中劑量,10 kGy以上者稱為高劑量。
低劑量輻照,目的並不在於殺菌,而是為了調節和控製生理機能(如抑製種子發芽)以及驅除蟲害等。低劑量對食品組織以及成分的影響是極微小的。
中劑量輻照,是以延長食品保藏期為目的。該輻照劑量尚不能將微生物孢子完全殺死,但對肉、魚、蝦類、香腸等加工食品表麵所附著的主要病原菌及附著菌可全部殺滅。通過輻照可延長保藏期2~4倍。
高gao劑ji量liang輻fu照zhao,是shi以yi食shi品pin在zai常chang溫wen下xia進jin行xing長chang期qi貯zhu藏zang為wei目mu的de而er進jin行xing的de完wan全quan殺sha菌jun。但dan完wan全quan殺sha菌jun所suo用yong輻fu照zhao劑ji量liang較jiao高gao,將jiang引yin起qi食shi品pin不bu同tong程cheng度du地di變bian質zhi。為wei了le盡jin量liang減jian少shao副fu作zuo用yong,在zai操cao作zuo時shi應ying結jie合he脫tuo氧yang、凍結、殺菌增強劑及食品保護劑等方法運用。
常應用的放射源為放射性同位素鈷60(Co60)、銫187(Cs187)、磷(P32)等。它們主要釋放出的是γ射線。
表9-8 放射線在食品保藏中的應用
輻 照 效 果 適 用 劑 量 對 象 實 例
生理學效果 殺菌 完全殺菌① 30~50 kGy 畜肉、魚肉加工品、發酵原料、飼料、病人食品
食品中有害菌的殺滅② 5~8 kGy 畜肉、蛋的沙門氏菌的殺滅
不完全殺菌③ 1~3 kGy 家禽肉、魚蝦肉、水果、蔬菜、畜肉、魚肉、加工食品保藏期的延長
殺蟲 貯糧害蟲的殺滅 0.1~0.2kGy 稻米、小麥、豆類、雜糧
水果害蟲的殺滅 0.25 kGy 木瓜、芒果、桔
幹燥食品中蟎類的殺滅 0.5~0.7 kGy 香辛料、幹燥蔬菜
寄生蟲的殺滅 0.5 kGy 豬肉
①除病毒以外的所有微生物完全殺滅。
②不生芽孢的病原性微生物的殺滅。
③殺死部分腐敗性微生物,以延長保藏期的目標的處理。
④ 輻照食品的衛生安全性
輻照食品的衛生安全性問題,尤其是食品經輻照後是否有放射性物質的殘留?是否產生新的放射源?是(shi)否(fou)引(yin)起(qi)化(hua)學(xue)劣(lie)變(bian)或(huo)毒(du)性(xing)物(wu)質(zhi)等(deng)衛(wei)生(sheng)安(an)全(quan)問(wen)題(ti),一(yi)直(zhi)是(shi)人(ren)們(men)所(suo)關(guan)注(zhu)的(de)。各(ge)國(guo)科(ke)學(xue)家(jia)對(dui)輻(fu)照(zhao)食(shi)品(pin)的(de)安(an)全(quan)性(xing)進(jin)行(xing)了(le)數(shu)十(shi)年(nian)的(de)研(yan)究(jiu),通(tong)過(guo)長(chang)期(qi)的(de)動(dong)物(wu)飼(si)養(yang)實(shi)驗(yan)、臨床症狀、血液學、病理學、繁殖及致畸等方麵的研究,證明上述疑慮是可以消除的。
輻照食品是把被處理的食品在Co60γ射線中穿過一次,研究已確認當食品離開輻照源,射線就沒有了,放射線不會殘留在食品中。從原子反應理論可知,γ射線打開原子核引起核反應,最低能量要在5MeV以上,而Co60發生的γ射線的最大能量隻有1.33 MeV,同5 MeV相差很遠;同樣對電子加速器發射出的電子束的能量要在10 MeV以上才能引起核反應,所以輻照不會激發產生新的放射性物質。
美國對經高劑量(47~71 kGy)輻(fu)照(zhao)徹(che)底(di)滅(mie)菌(jun)的(de)牛(niu)肉(rou)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi),分(fen)析(xi)結(jie)果(guo)證(zheng)明(ming),輻(fu)照(zhao)分(fen)解(jie)產(chan)物(wu)不(bu)會(hui)造(zao)成(cheng)任(ren)何(he)有(you)損(sun)於(yu)人(ren)類(lei)健(jian)康(kang)的(de)不(bu)良(liang)影(ying)響(xiang)。因(yin)為(wei)這(zhe)些(xie)輻(fu)照(zhao)分(fen)解(jie)物(wu)的(de)量(liang)同(tong)人(ren)們(men)日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)中(zhong)接(jie)觸(chu)的(de)食(shi)品(pin)添(tian)加(jia)劑(ji)、環境化學汙染、烹調和加工分解產物相比是十分低的。
對於輻照食品的毒理學方麵,各國科學家亦進行了大量的研究,其結果證明都是安全的。
因此,1980年11月世界衛生組織(WHO)、聯合國糧農組織(FAO)和國際原子能機構(IAEA)三個國際組織的聯合專家委員會,經過對10年的研究結果和各國進行輻照食品安全性的數據的審查,得出“任何食品總體平均劑量低於10 kGy,沒有毒理學危險,用此劑量輻照的食品不再要求做毒理學實驗,同時在營養和微生物學上也是安全的”的結論。目前已有幾十個國家批準應用放射線輻照肉類及其製品、果蔬類和糧食及其製品等食品的殺菌保藏。
我國政府於1998年2月,在已批準的18種輻照食品的基礎上,又一次批準了包括熟畜禽肉類和冷凍分割禽肉類在內的6個類別的輻照食品的衛生標準。同時,相繼頒布和製定了輻照食品衛生管理辦法等一係列標準和法規。
2)超聲波殺菌
聲波在9~20KHz以上都為超聲波。超聲對細菌的破壞作用主要是強烈的機械震蕩作用,使細胞破裂、死亡;超聲波作用於液體物料,產生空化效應,空化泡劇烈收縮和崩潰的瞬間,泡內會產生幾百兆帕的高壓、強大的衝擊波及數千度的高溫,對微生物會產生粉碎和殺滅作用;加熱和氧化作用。
不同微生物對超聲波的抵抗力是有差異的。傷寒沙門氏菌在頻率為4.6MHz的超聲中可全部殺死,但對葡萄菌和鏈球菌隻能部分地受到傷害;個體大的細菌更易被破壞,杆菌比球菌更易於被殺死,但芽孢杆菌的芽孢不易被殺死。
超聲波滅菌機製可用於食品殺菌、食具的消毒和滅菌及護士的洗手消毒等。曾實驗用超聲波對牛乳消毒,經15~16秒消毒後,乳液可以保持5天不發生腐敗;常規消毒乳再經超聲波處理,冷藏條件下,保存18個月未發現變質。日本生產的氣流式超聲餐具清洗機,清洗餐具可使細菌總數及大腸菌群降低105~106以上,若同時使用洗滌劑或殺菌劑,可做到完全無菌。
3)高壓放電殺菌
高壓放電殺菌是近年來出現的新型殺菌技術,高壓放電殺菌采用的電源一般為脈衝電壓。高壓脈衝電場產生常用LG震蕩電路,產生強度為15~100KV/cm,脈衝為1~100KHz,放電頻率為1~20Hz。 脈衝放電殺菌是電化學效應、衝擊波空化效應、電磁效應和熱效應等綜合作用結果,並以電化學效應和衝擊波空化效應為主要作用。可使細胞膜穿孔;液體介質電離產生臭氧,微量的臭氧可有效殺滅微生物。高壓放電殺菌的效果取決於電場強度、脈衝寬度、電極種類、液體食品的電阻、pH值、微生物種類以及原始汙染程度等因素。
由於放電殺菌的介質為液體,故隻能用於液態食品的殺菌。現在,高壓放電殺菌已成功地用於牛奶、果汁等的殺菌。 (待續)
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