食品非热力杀菌技术课件

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1、食品非热力杀菌技术食品非热力杀菌技术食品非热力杀菌技术n食品非热力杀菌,是指超高压杀菌,高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、微波杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌、二氧化碳技术、生物防腐技术等非热杀菌技术,这些技术有望取代部分惯用的食品热杀菌技术 食品非热力杀菌技术n非热杀菌技术是指采用非加热的方法杀灭杀菌对象（物料、制品或环境）中的有害的和致病的微生物，使杀菌对象达到特定无菌程度要求的杀菌技术。非热杀菌技术克服了一般热杀菌的传热相对较慢和对杀菌对象产生热损伤等弱点，适合于特定热敏性的物料、制品和环境的杀菌。 食品非热力杀菌技术化学杀菌技术 n（一）基本概念n主要是指在食品中通过添加抑菌剂和防腐剂，从而达

2、到抑菌或杀菌的目的。n（二）工艺特点n1、优点n（1） 易于操作、控制（2） 杀菌效果好n（3） 成本较低n2、缺点n（1） 在使用中易受水分、温度、值和机体环境等因素的影响，作用效果变化较大n（2） 食品中残留的化学试剂多次使用可能使菌体产生抗体n（3） 残留的化学试剂会影响食品的自然风味和质构食品非热力杀菌技术(三)化学药剂的杀菌原理n1、 改变细胞膜通透性n表面活性剂（Surface-active agent）、酚类及醇类可导致胞浆膜结构紊乱并干扰其正常功能，使小分子代谢物质溢出胞外，影响细胞传递活性和能量代谢。甚至引起细胞破裂。n2、导致微生物蛋白变性或凝固n酸、碱和醇类等有机溶剂可改

3、变蛋白构型而拢乱多肽链的折叠方式，造成蛋白变性。如乙醇、大多数重金属盐、氧化剂、醛类、染料和酸碱等。n3、改变蛋白与核酸功能基团的因子n作用于细菌胞内酶的功能基（如SH基）而改变或抑制其活性。如某些氧化剂和重金属盐类能与细菌的-SH基结合并使之失去活性。 食品非热力杀菌技术(四)常用的化学杀菌剂1、 卤素类杀菌剂2、 氧化剂类杀菌剂3、 表面活性剂类杀菌剂4、 杂环类气体杀菌剂5、 醇类杀菌剂6、 洗必太杀菌剂 食品非热力杀菌技术(五)影响杀菌效果的因素n1、 物料的干净度n2、 杀菌剂的浓度、性质3、 物料与杀菌剂的作用时间n4、 温度、湿度、pH值n5、 微生物的种类、数量和生活状态 n6

4、、 环境因素7、 化学拮抗物n食品非热力杀菌技术(六)理想的杀菌剂的特性n1、 具有广普的杀菌效力n2、 不受有机物的影响，穿透力好 n3、 无腐蚀性、毒性或刺激性，不伤器物n4、 作用快，且性质稳定n5、 有持续抑菌作用 6、 价格合理 食品非热力杀菌技术生物杀菌n（一） 基本概念 生物杀菌剂是指从植物、动物和微生物代谢产物中提取的物质。生物杀菌通过生物制剂对食品原料或产品中微生物的作用，达到抑菌或杀菌的目的。食品非热力杀菌技术（二） 工艺特点n1、 有很强的抑菌和杀菌作用n2、 防治位点多;3、 高效低毒、无残留; 4、 药效持久、不易生产抗性n5、 使用安全食品非热力杀菌技术(三)生物制

5、剂的杀菌原理n1、 抑制细菌细胞壁的合成|2、 影响细菌细胞膜的通透性3、 抑制菌体蛋白质的合成. n4、 抑制细菌核酸合成食品非热力杀菌技术(四)、常用的生物杀菌剂n. 微生物抑制剂n1、 概念是根据动物对病原菌入侵时的机体反应产生抗生素而发展起来的一种新型抑菌技术。n2、 作用机理nMBA是能抑制微生物表面形成可与机体组织产生吸附作用的特殊因子，还能与生物上皮组织中的组织结合位点竞争性结合，通过这种双重作用方式，机体表面的微生物被排斥。n3、种类和用途n（1） 乳酸链球菌素n可用于罐装食品、植物蛋白食品以及乳、肉制品n（2） 纳他霉素I_可用于乳酪、肉制品、肉汤、西式火腿、广式月饼、糕点表

6、面、果汁原浆表面、易发霉食品、加工器皿表面等的防霉食品非热力杀菌技术 抗生酶杀菌 1、 概念抗微生物酶的主要有效成分是溶菌酶(Lz)，它们可抑制格兰氏阳性菌。2、 作用机理破坏细菌的细胞膜。3、用途乳制品、肉制品及果蔬制品 植物天然抗菌素杀菌 1、 植物抗毒素类2、 酚类,3、 有机酸类4、 精油类食品非热力杀菌技术紫外线杀菌技术n(一)概念 n 紫外线杀菌技术是利用紫外线照射物质，使物体表面的微生物细胞内核蛋白分子构造发生变化而引起死亡。n (二)发展概况 n 由于紫外线穿透性差,一般情况下紫外照射主要用作食品工厂车间、设备、包装材料的表面以及水杀菌。另外紫外线照射也可以结合其它一些强氧化剂

7、如臭氧、过氧化氢等处理来进行杀菌。近年来紫外线用于透明液体的杀菌获得发展，紫外线照射在果蔬汁中的应用也引起了重视。 食品非热力杀菌技术n2000年11月，美国批准了California Day-Fresh Foods公司和Salcor公司将紫外线用于果蔬汁杀菌的申请，修改了食品添加剂法规，允许紫外线照射可以用于果蔬汁饮料产品的消毒，规定紫外线的产生是采用低压汞灯，90%以上的光波长是2537，湍流的Reynolds数不低于2200。 食品非热力杀菌技术(三)紫外线杀菌的基本原理n 1.紫外线的特性n波长:n长波段(32004000nm)中波段(27503200nm):短波段(18002750n

8、m)其中，处于240280nm区段的紫外线杀菌力较强，而最强的波长为250265nm，多以253.7nm作为紫外线杀菌的波长。 食品非热力杀菌技术n2 传播性质紫外线进行直线传播紫外光强度与距离的平方成比例减弱 可被不同的表面反射，穿透力弱 食品非热力杀菌技术3 杀菌原理n 当微生物被紫外线照射时，其细胞的部分氨基酸和核酸吸收紫外线，产生光化学作用，引起细胞内成分，特别是核酸、原浆蛋白、酯的化学变化，使细胞质变性，同时空气受紫外线照射后产生微量臭氧，共同杀菌作用，从而导致微生物的死亡。 食品非热力杀菌技术紫外线杀菌的设备和装置n1、 紫外线杀菌灯管（北京达孚医用制品有限公司、北京亚北现代仪器设

9、备科技公司）2、 紫外线高压汞灯（北京亚明电光源发展公司、中国厦门仪器仪表公司经营部） 3、 紫外线强度检测仪（北京达孚医用制品有限公司）4、 紫外线反射仪（北京国营科普仪器厂）5、 紫外线检测器（北京国营科普仪器厂）6、 单门紫外线消毒箱（北京利达世通贸易有限公司）7、 双门紫外线消毒箱（北京利达世通贸易有限公司）8、 紫外线杀菌器（北京市东升玻璃光源厂）9、 家用紫外线净水器（北京市东升玻璃光源厂）10、 紫外线杀菌车（北京市东升玻璃光源厂）11、 紫外线消毒监控仪（中国兵器工业总公司） 食品非热力杀菌技术(四)紫外线杀菌的工艺控制n工艺特点工艺特点n1 1、 优点优点n（1 1） 操作简

10、便操作简便n（2 2） 系统价格比其他杀菌系统低系统价格比其他杀菌系统低n2 2、 缺点缺点n（1 1） 只能用于透明液体薄膜的表面系统杀菌只能用于透明液体薄膜的表面系统杀菌n（2 2） 紫外线必须穿透进入产品，接触到要杀灭的微生物紫外线必须穿透进入产品，接触到要杀灭的微生物体上，且施与足够的能量体上，且施与足够的能量食品非热力杀菌技术操作控制操作控制n1、 紫外线使微生物失活必需的剂量是由时间和强度来决定n2、 对天然的紫外光、流速、混浊度、产品性质和灯输出需要连续监控n3、 紫外线的杀菌力，随使用时间增加而减退，一般使用时间达到额定时间70时应更换紫外线灯管，以保证杀菌效果。n4、 紫外线

11、的杀菌作用随菌种不同而不同，杀霉菌的照射量要比杀杆菌大40 50倍n5、 紫外线照射通常按相对湿度为60的基础设计，室内湿度增加时，照射量应相应增加n6、 紫外线灭菌效果与照射的时间长短有关，这需要通过验证来确定照射时间n7、 紫外照射灯的安装形式及高度，应根据实际情况，参考使用说明决定食品非热力杀菌技术(五)紫外线杀菌技术的应用n应用范围1、 空气和物体表面消毒2、 透明液体的巴氏消毒.n影响因素 n1、 产品的透性n2、 反应器的几何结构和功率n3、 紫外线的波长n4、 产品的流经状态n5、 紫外线照射路径长度 食品非热力杀菌技术超高静压杀菌技术 n(一)基本概念 食品的超高静压处理技术（

12、ultrahigh pressure processing 简称UHP或HHP） 是指将密封于弹性容器内的食品置于水或其它液体作为传压介质的压力系统中，经100MPa以上的压力处理，以达到杀菌，灭酶和改善食品的功能特性等作用。是当前备受各国重视、广泛研究的一项食品高新技术它可简称为高压技术（High pressure processing，简称HPP）或高静水压技术（High Hydrostatic process，简称HHP） 食品非热力杀菌技术高压加工食品的原理n 高压处理食品是先将食品原料充填到塑料等柔软的容器中，密封后再投入到有数千静水压的高压装置中加压处理。 简单的说，食品领域利用高

13、压处理和加工主要是基于食品的主成分水的压缩效果，即高压对液体的压缩作用，导致微生物的形态结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜发生多方面的变化，从而影响微生物原有的生理活动机能，甚至使原有功能破坏或发生不可逆变化。它是利用了帕斯卡定律：加在液体上的压力可以瞬间以同样大小转到系统的各个部分。水在高压下体积只被压缩14%，随之而发生的热量也很少，水系中被包着食品中的蛋白质、淀粉等物质，在静水压下也向自身体积减少的方向变化，即形成生物体高分子立体构造的氢键结合、离子结合、疏水结合等非共有结合发生变化。其结果是生命活动停止，蛋白质、淀粉原来的构造破坏、发生变性，酶失去机能，细菌也被杀死。食品工业上就

14、利用这一原理使高压处理后的食品得以安全长期保存。以此相反，形成蛋白质一次构造的氨基酸的缩氨酸结合，是共有结合在数千高压下其构造不发生变化；同样食品中的维生素、香气成分等低分子化合物也具有共有结合，在高压下不发生变化。 食品非热力杀菌技术n食品中的微生物是食品加工过程中主要考虑对象之一，也是衡量食品贮藏期的关键指标。大量实验证明高压具有良好的灭菌效果。Hite等（1899）曾进行有关高压处理和牛乳、果汁、蔬菜等食品中微生物之死灭的相关研究，结果指出微生物会因高压而有死灭现象，可惜未引起大家注意。此后研究高压影响完整细胞的工作多半集中在生物界常遇压力下所微生物方面。例如海洋11000m深处细菌的生

15、长情况，这里压力达到100Mpa。多数细菌能够耐流体静压，但在常压下生长最好。直到1988年林立凡研究结果发现不只是蛋白质变性，凡是以较弱的结合构成的生物体高分子物质如核酸、多糖、脂肪等物质或细胞膜都会受到高压的影响，于是生物体的生命活动就会受到影响甚至停止，也就是说高压处理可达到杀菌、杀虫、惰化酶的效果。食品非热力杀菌技术加压食品的特点n1.高压处理技术可以创造新物性的食品素材。 2.高压可并用加热而创新食品加工方法。利用加压法以及广泛利用加热法可以开发适合各种食品的加工过程。 3.可利用为半调理食品加工。如上所述，高压可在保持食品原有风味的条件下进行杀菌，这种食品可简单加热后食用，扩大了半

16、调理食品的用途。普及高压处理的半调理食品将会使饮食生活发生较大变化。 4.可以保持生鲜食品或发酵食品的风味，但应考虑压力处理可能带来的物性变化。 5.没有色香味及营养成分之劣变，相反的无法期待由加热产生之着色或香气之发生。 6.比热加工而言能耗较低。高压处理仅是水的压缩过程，比较安全，可以用油压泵瞬时传递压力，保持压力无需供给能量，因此高压处理能量消耗少于加热法食品非热力杀菌技术n超高压处理通常在室温或较低的温度下进行，在一定高压下食品蛋白质变性、淀粉糊化、酶失活，生命停止活动，细菌等微生物被杀死。n。 食品非热力杀菌技术(二)发展概况n19世纪末-Tamman采用300MPa的压力来测定固液

17、相的变化现象，开启了高压技术之门，遂被尊称为超高压之母；Bridgman继续这方面的研究，成就非凡，获得了1946年诺贝尔物理奖，并被尊称为超高压之父。而关于高静压在食品保藏中的应用研究最早是由Hite（1899）提出的，但他的工作成果并未受到大量重视。此后的几十年间，绝大多数关于高压对完整细胞作用效果的研究报告，多将重点放在自然高压条件下的微生物身上。 食品非热力杀菌技术n从1895年到1965年，共有29种微生物被选作超高压杀菌的对象菌。直到八十年代中后期，高压处理技术在食品中的应用才开始引人注目。1986年，日本京都大学林力丸教授率先发表了用高静压处理食品的报告，引起日本食品工业界、学术

18、界的高度重视。1990年4月，明治屋公司首创的采用高压代替加热杀菌而生产的果酱（High Pressure Jam）投放市场，制品无需热杀菌即可达到一定的保质期，且由于其具有鲜果的色泽、风味和口感而倍受消费者青睐。目前，日本在该领域的研究仍处于世界领先地位。成套的超高压处理设备业已面市。 食品非热力杀菌技术n从1986年起，日本每年都专门召开有关高压技术应用的学术研讨会。欧洲亦在1992年10月于法国召开首次有关高压技术应用于食品工业的会议，欧共体随即贷款资助高压食品开发的多国联合研究计划。美国食品最高学术权威组织IFT在专题报告中，将高压食品开发列入21世纪美国食品工程的主要研究项目。我国的

19、国家食品工业发展计划也将高压杀菌作为九十年代十六项重点开发技术之一 食品非热力杀菌技术高压脉冲电场杀菌技术n高压脉冲技术用于食品灭酶灭菌，主要原理是基于细胞结构和液态食品体系间的电学特性差异。当把液态食品作为电介质置于电场中时，食品中微生物的细胞膜在强电场作用下被电击穿，产生不可修复的穿孔或破裂，使细胞组织受损，导致微生物失活。证实在脉冲电场强度为 1240 Kvcm，脉冲时间为20s18s的条件下，可有效地对食品进行灭菌，且以双矩形波最为有效。邓元修等利用脉冲高压杀灭酵母和大肠杆菌，取得良好的实验结果，且能耗低，对试液温升小于2，因而可有效保存食品的营养成分和天然特征。利用脉冲电场处理大豆，

20、可实现灭酶脱腥，并有效的保留大豆的香气。该技术是一种常温下非加热杀菌的新技术，运用该技术应综合考虑场强的大小，杀菌时间、食品的pH值、对细菌的种类等因素，以确定最佳方案。目前该技术在国际上正处于实验室研究和发展阶段，进一步成熟后很有可能弥补传统杀菌法的不足，给液态食品工艺带来一场变革 食品非热力杀菌技术脉冲强光杀菌技术n脉冲强光杀菌是利用强烈白光闪照的杀菌技术，其系统主要包括动力单元和灯单元，动力单元为惰性气体灯提供能量，灯便放出只持续数百微秒，其波长由紫外光区域至近红外光区域的强光脉冲，其光谱与太阳光相似，但比阳光强几千倍至数万倍。由于只处理食品表面，从而对食品营养成分影响很小， Josep

21、hDunn等人研究表明，脉冲强光对多数微生物有致死作用。周万龙等研究表明：光脉冲输人能量为700J，光脉冲宽度小于800us ，闪照30次后，对枯草芽泡杆菌、大肠杆菌、酵母都有较强的致死效果。对溶液中淀粉酶、蛋白酶的活性也有明显的钝化作用。脉冲宽度小于800s，其波长由紫外光区域至红外光区，起杀菌作用的波段可能为紫外光区，其它波段可能有协同作用；脉冲强光杀菌对菌悬液的电导率影响不大，引起电位的变化，其原因及对微生物形态结构的影响尚待进一步研究。 食品非热力杀菌技术远红外照射杀菌技术n远红外射线与传导加热相比，在致死温度以上时菌的生存率显著下降。在40以下（致死温度以下）的条件下，热能越高菌的生存率越低。杨瑞金报道将细菌、酵母和霉菌悬浮液装人塑料袋中进行远红外线杀菌，其对照功率分别为6KW、8KW、10KW和12KW。结果表明：照射10Min能使不耐热细菌全部杀死。（能使耐热细菌的数量降低1O5108以上；对于酵母菌采用8KW以上的功率，就足以达到抑制的需求；对于霉菌，8KW以上的照射功率照射10Min就可以将活菌完全杀死）食品非热力杀菌技术n脉冲磁场杀菌、电阻加热杀菌、电离辐射以及在纯净水生产中应用的纳滤膜技术，都在食品工业的不同领域显示出潜在的研究和应用价值。