食品杀菌的种类和应用

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1、食品杀菌的种类和应用食品0801 15 陈建芳检索关键词，中文： 杀菌 种类 应用英文： sterilization type application采用中国期刊网，高级检索：以“杀菌and种类and应用”为检索式共检索出2个 文献，其中相关的文献有1 篇，题目为食品杀菌技术的种类及其应用领域。采用 CNKI 知识搜索平台，以 “杀菌 种类 应用” 作为检索，检索到相关文献好多片， 其中我参考的文献有无菌包装技术在食品包装中的应用及前景采用 Ei Village 工程索引数据库，以 “sterilization and type and application ”为检索式， 检索到 243 篇

2、文献， 其中参考的文献有： Ceramic-based ozonizer for high-speed sterilization、Sterilization matters: Consequences of different sterilization techniques on gold nanoparticles、Development of ozone type sterilization device。采用Elsevier电子期刊，先以“sterilization and type”为检索式，后再在检索结果中检 索关键词“application”，检索到很多文献，其中我参考的文献有

3、：Sterilization dose auditing for various types of medical products。食品杀菌就是以食品原料、加工品为对象，通过对以引起食品变质的微生物等的杀菌及 除菌，达到食品品质的稳定化，有效延长食品的保质期，并因此降低食品中有害细菌的存活 数量，避免活菌的摄入引起人体感染或预先在食品中产生的细菌毒素导致人类中毒。在食品的生产过程中，杀菌工序是一道非常关键的环节，所有的前期处理、整合、包装 等工序的结果，都要由杀菌结束后的产品来体现。因此，食品杀菌在食品企业的生产加工过 程中，占据着举足轻重的地位。近年来我国食品加工技术有了很大进步，但是在杀

4、菌技术的 研究开发还存在较大的问题。对世界杀菌技术新动向的了解有助于改善我国在此领域的落后 状况，也是发展我国食品加工技术的迫切需要。杀菌技术的经济性直接影响产品的价格和市 场竞争力，杀菌工艺的好坏直接影响产品的质量，所以为使我国的食品工业有长远的发展并 在国际市场上战友一席之地应大力开展食品杀菌技术的研究。食品杀菌的种类及其应用范围：1超高温瞬时杀菌超咼温瞬时杀菌技术是将产品在封闭的系统中加热到130C以上，持续几秒钟后迅速冷 却至室温的一种杀菌方法。它是于1949 年随着斯托克装置的出现而问世，其后国际上出现 了多种类型的超高温灭菌装置。可以分为间接杀菌和直接杀菌两大类。间接杀菌时根据食品

5、 的粘度和颗粒大小，选用板式转换器、管式转换器、刮板式转换器。板式转换器适用于果肉 含量不超过 1%3%的液体食品。管式转换器对产品的使用范围较广，可以加工果肉含量高 的浓缩果蔬汁等液体食品。凡是使用板式转换器会产生结焦或阻塞，而粘度又不足以用刮板 式转换器的产品都可以采用管式转换器。刮板式转换器装有带叶片的旋转器，在加热面上刮 动而使高粘度食品向前推送，达到加热灭菌之目的。直接杀菌是用高压蒸汽直接像食品喷射， 使食品以最快速度升温，几秒内达到140C160C，维持数秒钟，再在真空室内除去水分， 然后用无菌冷却机冷却到室温。超高温瞬时杀菌技术的杀菌效果特别好，几乎可以达到或接 近完全杀菌的要求

6、，而且杀菌时间短，物料中营养物质破坏少，食品质量几乎不变，营养成 分保存率达到 92%以上，生产效率很高，大大优越于传统的巴氏杀菌、高温短时杀菌。将 超高温瞬时杀菌技术和无菌包装技术结合起来，经过超高温瞬时杀菌后，在一个无菌的环境 中将产品包装起来，就可有效地控制产品的微生物总量，极大地延长食品的保质期，并且由 于杀菌持续时间很短，可以最大限度的保存产品营养和风味。超高温瞬时杀菌和无菌包装技术出现于20世纪40年代，为食品科学带来了又一次革命， 40年代来该技术被应用于乳业工业，80年代我国引进国外UHT灭菌技术，1989年UHT杀 菌技术被美国是食品工艺研究所誉为50年来食品科学中最重要的成

7、果。其中所谓的无菌包 装技术是在被包装物、包装容器或材料、包装辅助器材无菌的情况下，在无菌的环境中进行 充填和封合的一种包装技术。无菌包装技术的主要研究对象是食品、饮料的包装，其次是对 热敏感产品（如药物等）的包装。食品无菌包装是指将经过杀菌的食品在无菌环境中包装， 封闭在经过杀菌的容器中，以在不加防腐剂、不经冷藏的条件下得到较长的货架寿命。言归正传，目前这种高温瞬时杀菌技术已广泛用于灭菌乳、果汁及其各种饮料、豆乳、 酒等产品的生产过程中。2. 臭氧杀菌技术臭氧杀菌技术有利也有弊。臭氧在常温下为爆炸性气体，有特臭气味，为已知最强的氧化剂。臭氧在水中的溶解度 较低（3%）。臭氧稳定性差，在常温下

8、可自行分解为氧。所以臭氧不能瓶装贮备，只能现场 生产，立即使用。臭氧的杀菌原理主要是靠强大的氧化作用，使酶失去活性导致微生物死亡。 臭氧是一种广谱杀菌剂，可杀灭细菌繁殖体和芽胞、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素。臭氧对空气中的微生物有明显地杀灭作用，采用30mg/m3浓度的臭氧，作用15分钟， 对自然菌的杀灭率达到 90%以上。用臭氧消毒空气，必须是在人不在的条件下，消毒后至少 过30分钟才能进入。可用于手术室，病房，无菌室等场所的空气消毒。臭氧对表面上污染 的微生物有杀灭作用，但作用缓慢，一般要求60mg/m3,相对湿度三70%，作用60-120分钟 才能达到消毒效果。臭氧对人有毒，国家规

9、定大气中允许浓度为0.2mg/m3，故消毒必须在 无人条件下进行。臭氧为强氧化剂，对多种物品有损坏，浓度越高对物品损坏越重，可使铜 片出现绿色锈斑、橡胶老化，变色，弹性减低，以致变脆、断裂，使织物漂白褪色等。使用 时应注意。臭氧作水的消毒时，0C最好，温度越高，越有利于臭氧的分解，故杀菌效果越差加湿 有利于臭氧的杀菌作用、要求湿度60%，湿度越大杀菌效果越好。臭氧对人体呼吸道粘膜有 刺激，空气中臭氧浓度达1mg/L时，即可嗅出，达2.5-5mg/L时，可引起脉搏加速、疲倦、 头痛，人若停留1 小时以上，可发生肺气肿，以致死亡。故在无人条件下进行消毒，消毒后 停30-50分钟进入便无影响。消毒后

10、30-60分钟臭氧自行分解为氧气，其分解时间内仍有杀 菌功效，故消毒后，若房间密闭仍可保持30-60分钟。总的来说臭氧在水中很不稳定，时刻发生还原反应，产生十分活泼具有强烈氧化作用的 单原子氧，在其产生的瞬间，与细胞壁中的蛋白质发生化学反应，从而使细菌的细胞壁和细 胞膜受到破坏，细胞膜的通透性增加，细胞内物质外流，石细胞失去活性，同时臭氧能扩散 进入细胞里，氧化细胞内的酶或RNA,DNA,从而致死菌原体。臭氧可与食品直接接触，用于食品消毒、保鲜，对食品不产生残余污染，不影响营养成 份。 高浓度的臭氧可以老化橡胶，使铜片锈蚀，但臭氧作空气消毒时，并非使用纯臭氧， 又具有极易分解的特点，况且一般为

11、间断使用，故不易产生对环境设备的损害。同时臭氧还 可以除异味，净化环境，使空气清新。臭氧杀菌具有高效、快速、安全、便宜等优点，作为一种气体杀菌剂广泛应用于食品加 工、运输与贮存及自来水、纯净水生产等领域。3. 辐射杀菌技术自从原子能和平利用以来，经过40 多年的研究开发，人们成功地利用原子辐射技术进 行食品灭菌保鲜。辐照就是利用x、B、射线或加速电子射线（最为常见的是CO60和CS137 的Y射线）对食品的穿透力以达到杀死食品中微生物和虫害的一种冷灭菌消毒方法。受辐照 的食品或生物体会形成离子、激发态分子或分子碎片，进而这些产物间又相互作用，生成与 原始物质不同的化合物，在化学效应的基础上，受

12、辐照物料或生物体还会发生一系列生物学 效应，从而导致害虫、虫卵、微生物体内的蛋白质、核酸及促进生化反应的酶受到破坏、失 去活力，进而终止农产品、食品被侵蚀和生长老化的过程，维持品质稳定。辐照保鲜食品具有杀虫、灭菌等防腐作用，既不产生热量，又不破坏食品外形，既能保 持食品原有的色、香、味及营养成分，又能在常温下长期保存，所以是一种发展很快的食品 高新技术，在发达国家应用很普遍，我国辐照装置已达60 余个（装源10 万居里以上）。用于辐照包装的射线具有穿透力强、杀伤力大的特点，通过这种射线的辐照，寄生在食 品中的病原菌、微生物及昆虫等都被杀死。同时，食品经辐照处理后还能抑制食品自身的新 陈代谢过程

13、，因而可以防止食品的变质与霉烂。4. 微波杀菌技术用于食品杀菌的微波频率常为 2450 兆赫兹，微波对微生物致死效应有两个方面的因素， 即热效应和非热效应，热效应是指物料吸收微波能，温度升高从而达到杀菌的效果，非热效 应是指微生物形成的电磁场使生物体的极性分子产生强烈的旋转效应，造成微生物的死亡。微波杀菌具有穿透力强，节约能源，加热效率高，适用范围广等特点，而且微波杀菌便 于控制，加热均匀，食品的营养成分及色、香、味经杀菌基本接近食品的天然品质。微波杀菌主要应用于鱼、肉、豆制品、牛乳、水果及啤酒等。5. 紫外线杀菌技术紫外线杀菌技术和臭氧杀菌技术一样有利也有弊。当有机污染物经过紫外线照射区域时

14、，紫外线会穿透生物的细胞膜和细胞核，破坏DNA 的分子键，使其失去复制能力或失去活性。因此细胞不能复制，微生物不久就会死亡。室内空气消毒机对经过其照射范围内的微生物产生累加的影响，也就是说，对第一次经 过紫外线照射区域没有被杀死的微生物，在随后的循环中将会被杀死。紫外线会破坏生物的 再生能力，这点是非常重要的。因为一个细菌在 24 小时内会繁殖成百上千甚至上百万细菌， 这也意味着即使最有效的空气过滤器也不能完全去除微生物，所以利用紫外线灭菌是治本之 道。一种微生物被紫外线杀灭所需要的剂量取决于紫外光强度和照射时间。紫外线（UV ）消毒是一种高效、安全、环保、经济的技术，能够有效地灭活致病病毒、

15、细 菌和原生动物，而且几乎不产生任何消毒副产物。因此，在净水、污水、回用水和工业水处 理的消毒中， UV 逐渐发展成为一种最有效的消毒技术。由于紫外线具有对隐孢子虫的高效杀灭作用和不产生副产物等特点，使其在给水处理中 显示了很好的市场潜力。过量的日光紫外线照射，可对人体的皮肤、眼睛以及免疫系统等造 成伤害。紫外线能破坏人体皮肤细胞，使皮肤未老先衰。严重时产生日光性皮炎即晒伤或皮 肤和粘膜的日光性角化症，引起癌变。眼睛是对紫外线最为敏感的部位，紫外线能对晶状体 造成损伤，是老年性白内障的致病因素之一.紫外线杀菌技术广泛用于空气，水和食品表面，食品包装材料，食品加工车间，设备， 器具，工作台的杀菌

16、处理。6. 磁力杀菌技术磁力杀菌技术是把需消毒杀菌的食品放于磁场中，在一定磁场强度作用下，使食品在常 温下起到杀菌作用。由于这种杀菌方式不需要加热，具有光谱抗菌作用，经处理后的食品，其风味和品质不 受影响，主要适用于各种饮料，流动食品，调味品及各种包装的固体食品。7. 高压电场脉冲杀菌技术高压电场脉冲杀菌是在两个电极间产生瞬间高压，以脉冲电场作用于食品，高压电脉冲 处理能破坏细菌的细胞膜，改变其通透性，从而杀死细胞，高压电脉冲杀菌一般在常温下进 行，处理时间为几十毫秒。所以用这种方法处理过的食品与新鲜食品相比在物理性质、化学 性质、营养成分上改变很小，风味，滋味无感觉出差异。而且杀菌效果明显，

17、达到商业无菌 的要求，特别适用于热敏性食品，具有广阔的应用前景。8. 过氧化氢（双氧水）灭菌技术双氧水是一种灭菌能力很强的灭菌剂，对微生物具广谱灭菌作用。其灭菌力与双氧水的 浓度和温度有关，浓度越高、温度越高，其灭菌效力就越好。而在常温下，双氧水的灭菌作 用较弱。过氧化氢通常用于包装容器和辅助器具等灭菌，在使用过氧化氢灭菌时，其浓度一 般控制在25%30%,温度为60C65C。使用方法有浸渍法（即把包装材料或容器浸渍于双 氧水中）、喷雾法（即把双氧水喷雾喷射于包装物品上），使包装材料表面有一层均匀的双氧 水液,然后对其进行热辐射,完全蒸发分解成无害的水蒸气和氧,同时增强灭菌效果。但在 灭菌中双

18、氧水很少单独使用,多与其他灭菌技术配合使用。例如,双氧水+热,这是应用广 泛的方法,几乎所有包装材料都可用此方法处理。用热双氧水浸泡或喷雾,然后加热,使残 留在包装材料表面的双氧水挥发和分解。加热本身亦有抑菌作用,不同的设备加热方式不同, 但一般多为无菌热空气加热。典型的系统有瑞典利乐公司的利乐无菌填充系统、国际纸业的 无菌填充系统、德国 PKL 公司的 Combiloe 无菌填充系统等,双氧水+紫外线,即采用低浓度 双氧水（1%）溶液，加上高强度的紫外线辐射灭菌处理，从而取得良好的灭菌效果，它比用 双氧水结合加热处理的灭菌效力更显著。这种灭菌方法只需在常温下施行就可产生立即的灭 菌效果。用双

19、氧水等药剂灭菌的要求，是保证物品药物残留应低于规定的要求。9. 超声波灭菌技术超声波是频率大于 10kHz 的声波。超声波同普通声波一样属于纵波。超声波与传声媒 质相互作用蕴藏着巨大的能量，当遇到物料时就对其产生快速交替的压缩和膨胀作用，这种 能量在极短的时间内足以起到杀灭和破坏微生物的作用，而且还能够对食品产生诸如均质、 催陈、裂解大分子物质等多种作用，具有其他物理灭菌方法难以取得的多重效果，从而能够 更好地提高食品品质，保证食品安全。技术人员采用超声波发生仪作为灭菌设备，以酱油为 灭菌对象，取得了良好的效果。10. 超高压灭菌技术 近年来，日本研制出一种新型的食品加工保藏技术，这就是超高压

20、灭菌技术。超高压处理具有热处理及其它加工处理方法所没有的一些优点，可保持食品（如肉类等）原有的风味成 分、营养价值和色泽，并杀死食品中常见的酵母菌、大肠杆菌、葡萄球菌等而达到灭菌目的。 所谓高静压技术（HHP）就是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中（常以水或其他流 体介质作为传递压力的媒介物），在高静压（一般 100MPa 以上）下处理一段时间，以达到加 工保藏的目的。在高压下，会使蛋白质和酶发生变性，微生物细胞核膜被压成许多小碎片和 原生质等一起变成糊状，这种不可逆的变化即可造成微生物死亡。微生物的死亡遵循一级反 应动力学。对于大多数非芽抱微生物，在室温、450MPa压力下的灭菌效果良

21、好。芽抱菌抱 子耐压，灭菌时需要更高的压力，而且往往要结合加热等其他处理才更有效。温度、介质等 对食品超高压灭菌的模式和效果影响很大。间歇性重复高压处理是杀死耐压芽抱的良好方 法。日本最新开发出的超高压灭菌机，操作压力达304MPa507MPa。超高压灭菌的最大优越性在于它对食品中的风味物质、维生素C、色索等没有影响，营 养成分损失很少，特别适用于果汁、果酱类、肉类等食品的灭菌，此外，采用 300MPa400MPa 的超高压对肉类灭菌时还可使肌纤维断裂而提高肉类食品的嫩度。11. 巴氏灭菌灭菌条件为 61 摄氏度63 摄氏度30 分钟，或 72 摄氏度75 摄氏度15 分钟20 分钟。巴氏灭菌

22、技术是将食品充填并密封于包装容器后，在一定时间内保持100 摄氏度 以下的温度，杀灭包装容器内的细菌。巴氏灭菌可以杀灭多数致病菌，而对于非致病的腐败 菌及其芽孢的杀灭能力就显得不足，如果巴氏灭菌与其他储藏手段相结合，如冷藏、冷冻、 脱氧、包装配合，可达到一定的保存期的要求。巴氏灭菌技术主要用语柑橘、苹果汁饮料食 品的灭菌，因为果汁食品的 pH 值在 4.5 以下，没有微生物生长，灭菌的对象是酵母、霉菌 和乳酸杆菌等。此外，巴氏灭菌还用于果酱、糖水水果罐头、啤酒、酸渍蔬菜类罐头、酱菜 等的灭菌。巴氏灭菌对于密封的酸性食品具有可靠的耐酸性，对于那些不耐高湿处理的低酸 性食品，只要不影响消费习惯，常

23、利用加酸或借助于微生物发酵产酸的手段，使 pH 值降至 酸性食品的范围，可以利用低温灭菌达到保存食品品质和耐贮藏的目的。此法所需时间较长， 对热敏性食品不宜采用。2)高温短时灭菌(HTST)：灭菌条件为85摄氏度90摄氏度/3分 钟5分钟，或95摄氏度/ 12分液料加热到接近100摄氏度，然后速冷至室温。此方法 需时较短，效果较好，有利于产品保质。主要可杀灭酵母菌、霉菌、乳酸菌等。这两种方法 具有灭菌效果稳定，操作简单，设备投资小，应用历史悠久等特点，如今还广泛用于各类罐 藏食品、饮料、酒类、药品、乳品包装的灭菌。12. 膜过滤杀菌技术 随着材料科学的发展，各种用于物料分离的膜相继而出。膜分离

24、技术已在食品、生物 制药等工业声场中得带广泛利用。例如生化物质的提取，纯水的制备，果汁的浓缩等。膜分 离过程根据推动力的不同，大体分为两种，一类是以压力为推动力的膜过程，如超滤、微空 过滤、反渗滤；另一类是以电力为推动力的膜过程，称为离子交换，如电渗析。如选用孔径 小于微生物大小的膜，使物料通过膜过滤器进行过滤，则菌体粒子被截留，称为过滤除菌。膜过滤除菌继续具有耗能少，在常温下操作，适用于热敏性食品，工艺适用性强等优 点，其应用前景广阔，现已广泛用于食品、生活、制药、乳品、果汁等的过滤除菌。食品工程中的杀菌技术还很多，如二氧化氯杀菌技术，氧气杀菌技术，电子杀菌技术， 加热与加压并用的杀菌技术，加热与化学药剂的杀菌技术，加热与辐射并用杀菌技术，静电 杀菌技术等，这些技术正在得以研究。随着技术的创新速度会有更多的杀菌技术和设备出现。 但是，不管杀菌设备有多么先进，需要产品自身杀菌与外界环境杀菌同步组合使用，方能保 证食品的安全卫生。