關(guān)鍵詞：新型殺菌技術(shù)，食品，應(yīng)用

　　隨著人們生活水平的提高和營養(yǎng)意識的增強(qiáng)，對于食品質(zhì)量的要求也日益提高，在強(qiáng)調(diào)食品安全的同時，還要保持食品原有的營養(yǎng)和色香味不受破壞。殺菌作為食品加工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠有效抑制或殺滅腐敗菌和致病菌，從而達(dá)到延長產(chǎn)品貯藏期、保證食品安全的目的。傳統(tǒng)的殺菌技術(shù)可有效殺死微生物、鈍化酶類，保證食品在微生物方面的安全，但其能耗大，所需的高溫易破壞食品色澤、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)和營養(yǎng)成分。因此，低耗能、快速且能保持食品固有特性的新型殺菌技術(shù)的研發(fā)是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。

　　近年來，超高壓、低溫等離子體、納米顆粒、酸性電解水以及噬菌體等殺菌技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢，得到開發(fā)和應(yīng)用。這些新興的殺菌技術(shù)一般在常溫下進(jìn)行，處理過程中熱效應(yīng)低，尤其適合對熱敏感的物料和制品。這不僅能保證食品在微生物方面的安全，還使食品的營養(yǎng)成分、質(zhì)構(gòu)、色澤、風(fēng)味得到較好的保持，符合了消費(fèi)者對食品營養(yǎng)、安全等多方面的要求。本文重點(diǎn)闡述了上述五種新型殺菌技術(shù)的原理和在食品工業(yè)中的應(yīng)用，并對其發(fā)展前景進(jìn)行展望，旨在為新型殺菌技術(shù)在食品加工中的推廣應(yīng)用和提高食品的質(zhì)量安全提供參考。

　　1 超高壓殺菌技術(shù)

　　1.1 超高壓殺菌技術(shù)的原理

　　超高壓殺菌技術(shù)（Ultra-high pressure technology，UHP）又稱為高壓技術(shù)或高靜水壓技術(shù)，是指將密封于柔性容器內(nèi)的食品置于壓力系統(tǒng)中，以水或其他液體作為傳壓介質(zhì)，采用100MPa以上的壓力處理食品，以達(dá)到殺菌、滅酶和改善食品功能特性的目的。目前，國內(nèi)外對超高壓的殺菌機(jī)理尚未形成一個系統(tǒng)的理論。其基本原理是利用了壓力對微生物的致死作用?，F(xiàn)有研究表明，超高壓對微生物的影響是多方面的。高壓可導(dǎo)致微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生物化學(xué)反應(yīng)、基因機(jī)制以及細(xì)胞壁等方面發(fā)生變化，從而影響微生物原有的生理活動機(jī)能，甚至使原有功能被破壞或者發(fā)生不可逆的變化，導(dǎo)致微生物死亡。

　　1.2 超高壓殺菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

　　超高壓技術(shù)在果蔬類產(chǎn)品中的主要用途是殺菌和鈍酶。研究表明，超高壓殺菌效果與果蔬的天然成分及微生物的類型有關(guān)，主要表現(xiàn)在處理壓力、溫度、保壓時間和pH等殺菌參數(shù)的敏感性上的差異。李萌萌等全面的總結(jié)了不同果蔬汁超高壓處理的最佳工藝，并指出建立超高壓殺菌動力學(xué)模型可對果蔬汁殺菌過程進(jìn)行合理的優(yōu)化和控制，從而提高殺菌效果。此外，除了可對殺菌過程中果蔬汁的色澤、風(fēng)味、營養(yǎng)成分等表征進(jìn)行分析研究外，還可深入研究其功能性成分的活性變化情況。

　　在乳制品的生產(chǎn)中，超高壓殺菌能殺滅乳品中絕大部分的常見微生物，保留乳品中的活性成分、礦物質(zhì)、維生素，改善乳品的濁度，但對乳中蛋白質(zhì)有一定影響，如酪蛋白膠粒直徑減小，免疫球蛋白失活等。因此，超高壓殺菌技術(shù)在乳制品生產(chǎn)上的應(yīng)用，還有待進(jìn)一步研究。

　　超高壓殺菌技術(shù)在肉制品中的應(yīng)用，可與添加劑、抑菌劑、優(yōu)勢性微生物及不同的包裝方式相結(jié)合，探討具有實(shí)用價值的綜合超高壓殺菌條件。肉制品是一個復(fù)雜的食品體系，只有積累大量可靠的抑制微生物活性的加工參數(shù)，才能實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化。同時殺菌過程引起的肉制品蛋白結(jié)構(gòu)的改變、脂質(zhì)氧化、色澤變化以及其對食品毒性、致敏性、消化性和營養(yǎng)成分的影響仍是需要研究的問題。

　　近年來，超高壓殺菌技術(shù)在水產(chǎn)品中的應(yīng)用研究越來越深入。國外超高壓殺菌在水產(chǎn)品殺菌應(yīng)用中最成功的案例是對牡蠣中副溶血性弧菌、創(chuàng)傷弧菌以及大腸桿菌等的殺菌，并獲得了較佳的壓力和保壓時間控制水平。345MPa、90s的處理是殺滅牡蠣中副溶血性弧菌的最佳條件，可以將其菌落數(shù)降到不能檢出的水平。400MPa、10min的處理可以有效減少牡蠣中的總菌數(shù)。在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)外學(xué)者逐漸將該技術(shù)應(yīng)用于其他貝類和蝦類產(chǎn)品，如毛蚶、貽貝、縊蟶、泥螺、蝦仁等。研究表明，采用超高壓處理章魚、生魷魚片、沙丁魚、熏三文魚、金槍魚等魚類產(chǎn)品時，能夠明顯減少其中的常見致病菌，并且使產(chǎn)品的貨架期延長。就當(dāng)前形勢看，超高壓殺菌技術(shù)在水產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究與產(chǎn)品開發(fā)方面正處于初級階段，在實(shí)際操作中可以結(jié)合熱處理、酶處理等輔助加工方式，以拓展超高壓在水產(chǎn)品中的應(yīng)用范圍。

　　2 低溫等離子體殺菌技術(shù)

　　等離子體（Plasma）是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后物質(zhì)的第四種狀態(tài)，它是由離子、電子、自由基和化學(xué)性粒子組成的電中性物質(zhì)。低溫等離子體（nonequilibriumPlasma）是指體系中電子溫度遠(yuǎn)高于體系中其他粒子溫度的等離子體。當(dāng)施加脈沖電場（如電暈放電、介電阻擋放電等）時，其表觀溫度接近或略高于環(huán)境溫度，這使等離子體殺菌消毒具有更為普遍的意義。

　　2.1 低溫等離子體殺菌技術(shù)的原理

　　一般認(rèn)為，低溫等離子體的殺菌機(jī)制與其含有的帶電粒子、活性物質(zhì)以及紫外線和其他射線有關(guān)。帶電粒子轟擊微生物，可直接破壞蛋白質(zhì)、核酸等大分子物質(zhì)，使微生物死亡?；钚晕镔|(zhì)與微生物中的蛋白質(zhì)和核酸反應(yīng)，擾亂微生物的正常功能。紫外線可通過干擾細(xì)胞DNA中胸腺嘧啶的形成來抑制細(xì)菌的再繁殖，破壞蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)，使蛋白質(zhì)失去生物活性。

　　2.2 低溫等離子體殺菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

　　低溫等離子體殺菌技術(shù)可以殺死多種類型的抗性細(xì)菌、真菌類病原菌、芽孢、病毒和酵母菌等。然而不同方法（激發(fā)源、基礎(chǔ)氣體、放電方法等因素）產(chǎn)生的低溫等離子體成分不一，同種成分的濃度也可能不一，殺菌效果就會有所差別。目前國內(nèi)外已將這一技術(shù)應(yīng)用于食品加工和醫(yī)療衛(wèi)生在內(nèi)的諸多領(lǐng)域，尤其是食品表面、液體食品和包裝食品的殺菌消毒。Bermúdez-Aguirre等將生菜、土豆和西紅柿分別接種大腸桿菌，采用低溫等離子體技術(shù)殺菌，研究表明高電壓和延長處理時間能使殺菌效果更佳。通過直接處理染有寄生曲霉的堅(jiān)果（榛子、花生和開心果），等離子體殺菌技術(shù)可以有效殺滅霉菌，為糧食處理中真菌毒素的清除提供了新的有力手段。馬虹兵等發(fā)現(xiàn)，低溫等離子體可以在常溫和極短的時間內(nèi)殺死液體食品中的病原菌包括大腸埃希氏菌和沙門氏菌，實(shí)驗(yàn)中低溫等離子體可使接種在橙汁和牛奶中的細(xì)菌總數(shù)明顯降低，且對橙汁中的VC含量和牛奶的氧化值影響甚微?？梢姡蜏氐入x子體對液體食品進(jìn)行殺菌消毒，對食品中的活性養(yǎng)分不會構(gòu)成大的損傷，保證了食品的新鮮度和營養(yǎng)性。低溫等離子體滅菌還在食品及食品包裝過程中的消毒方面具有廣泛的應(yīng)用前景。盡管對于等離子體活性粒子能否透過包裝材料的問題尚有異議，但相繼有工作者開發(fā)了殺滅密封包裝袋內(nèi)微生物的等離子體滅菌方法，用于食品的先包裝后滅菌。

　　總體來說，低溫等離子體滅菌技術(shù)具有滅菌時間短、滅菌全面、操作簡單、滅菌綠色化的特點(diǎn)，然而作為一種新的殺菌技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中仍存在很多問題，如殺菌效率低、工藝參數(shù)復(fù)雜及化學(xué)殘留。其所需的外圍設(shè)備提高了該技術(shù)加工設(shè)備的投資，使低溫等離子體技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相比失去了性價比的優(yōu)勢。未來的研究熱點(diǎn)將集中于研究等離子體與微生物之間的相互作用機(jī)理，以及相關(guān)等離子體技術(shù)和處理設(shè)備的開發(fā)。

　　3 納米顆粒殺菌技術(shù)

　　納米顆粒是指在三維空間上至少有一維尺度小于100nm的材料。納米顆粒一般為球形或類球形，由數(shù)目極少的原子簇或分子簇組成，是一種介于宏觀塊體和微觀原子/分子之間的介觀系統(tǒng)。

　　3.1 納米顆粒殺菌技術(shù)的原理

　　納米顆?？赡艿亩拘詸C(jī)制包括：沉積到細(xì)胞表面的納米顆粒干擾細(xì)胞膜的功能；納米顆粒產(chǎn)生的活性氧自由基氧化菌體外膜，造成菌體的損傷；納米顆粒的穿膜效應(yīng)引起膜的通透性改變，使得與調(diào)節(jié)和代謝相關(guān)的離子和信號物質(zhì)泄漏到膜外，導(dǎo)致菌體代謝紊亂；納米顆粒進(jìn)入胞內(nèi)干擾或破壞蛋白質(zhì)和核酸等生命分子的功能；此外，納米顆粒還可以通過抑制呼吸鏈活性，致使細(xì)菌難以獲得生命活動所需的能量。

　　3.2 納米顆粒殺菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

　　納米顆粒作為一種新型的抗菌劑已逐漸在食品保鮮、殺菌及食品包裝中得到應(yīng)用，但由于人們對納米材料生物毒性知識的匱乏，納米技術(shù)的研究開發(fā)將是一個長久持續(xù)的過程。Akbar等以海藻酸鈣為活性膜載體，附以納米氧化鋅顆粒，對即食家禽肉中的鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌進(jìn)行抗菌測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理后的細(xì)菌細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，細(xì)胞膜上出現(xiàn)小孔，致使細(xì)菌死亡。研究表明，將納米粒子與抗生素結(jié)合使用，會顯著增強(qiáng)抗菌效果，有助于新型聯(lián)合抗菌劑的開發(fā)，為應(yīng)對多重耐藥菌提供了可能。在食品包裝中，出現(xiàn)了以納米增強(qiáng)型食品包裝材料、“智能”和“活性”包裝材料為基礎(chǔ)的新型包裝材料。納米復(fù)合增強(qiáng)型包裝產(chǎn)品的開發(fā)主要利用了納米粒子尺寸小，表面活性高和無機(jī)材料惰性強(qiáng)的特點(diǎn)。除了在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行功能增強(qiáng)外，納米粒子還可以帶來新的功能，如抗菌活性。其中應(yīng)用最多的是納米銀粒子。例如，納米銀可以在烹飪炊具和餐具上以納米粒子-聚合物涂層的形式得到應(yīng)用，起到抗菌和殺菌的作用。與此同時，利用納米粒子合成得到的納米微球或囊泡可以攜帶食品防腐劑，在食品運(yùn)輸和存儲過程中通過緩慢釋放起到防腐功效，達(dá)到“智能”包裝的目的。

　　納米粒子的抗菌活性取決于兩個主要因素：一是納米粒子本身的物理化學(xué)性質(zhì)，如納米顆粒自身的粒徑、形狀、濃度和表面修飾物等。這些因素均能影響納米顆粒和菌體的接觸及侵入，造成的殺傷作用強(qiáng)弱也不同；二是微生物的種類，不同類型的細(xì)菌在細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)上存在很大的差異，革蘭氏陽性菌因有厚的肽聚糖而不容易被納米顆粒侵入，因而納米顆粒對其殺傷作用明顯弱于革蘭氏陰性菌。在今后的研究中，全面系統(tǒng)地認(rèn)識納米顆?？咕鷻C(jī)理，設(shè)計(jì)出更高效更安全的納米顆粒，評估和規(guī)避納米顆粒所產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)，將使其在食品安全控制中具有更好的應(yīng)用前景。

　　4 酸性電解水殺菌技術(shù)

　　電解水（Electrolyzed Water）也稱電解離子水或氧化還原電位水，是在特殊的裝置中電解食鹽或稀鹽酸得到的具有特殊功能的酸性電解水和堿性電解水的總稱。一般將pH2~3，氧化還原電位（ORP）大于1100mV的電解水稱為酸性電解水。

　　4.1 酸性電解水殺菌技術(shù)的機(jī)理

　　酸性電解水的殺菌機(jī)制主要與其含有的有效氯含量（ACC）、活性氧以及ORP、pH有關(guān)。有效氯含量（ACC）是殺滅微生物的主要因素?；钚匝蹩膳c氨基發(fā)生特異反應(yīng)，破壞細(xì)胞膜并滲透到細(xì)胞內(nèi)，破壞有機(jī)物的鏈狀結(jié)構(gòu)，從而使蛋白質(zhì)及DNA合成受阻，使微生物致死。其次，高ORP值和低pH超出了微生物的生存范圍，使細(xì)胞膜電位發(fā)生改變，導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性增強(qiáng)、細(xì)胞腫脹及細(xì)胞代謝酶的破壞，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)溢出、溶解，從而達(dá)到殺滅微生物的作用。

　　4.2 酸性電解水在食品工業(yè)中的應(yīng)用

　　目前，電解水已經(jīng)在食品工業(yè)中大范圍普及，主要用于新鮮果蔬、禽蛋肉類、水產(chǎn)品以及食品加工設(shè)備的殺菌。酸性電解水能夠有效殺滅果蔬表面的細(xì)菌、霉菌、酵母，并且能很好地保持水果的硬度和可溶性固形物含量，降低腐爛率和褐變指數(shù)，達(dá)到保鮮的效果。將酸性電解水以浸漬或者噴涂的方式對雞蛋表面和生鮮豬肉進(jìn)行消毒殺菌，可使兩者表面的細(xì)菌數(shù)量大大降低。近年來，為保證水產(chǎn)食品的安全，酸性電解水已被逐步應(yīng)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境、水產(chǎn)品加工設(shè)備器具以及水產(chǎn)品加工貯運(yùn)和流通消費(fèi)中的殺菌消毒等環(huán)節(jié)。Wang等研究了酸性電解水對熟蝦中的副溶血性弧菌的失活作用，通過建立響應(yīng)面模型探究了NaCl濃度、處理時間、溫度三個因素下，何種殺菌效果最佳，該項(xiàng)工作為預(yù)測酸性電解水條件下副溶血性弧菌的失活提供了理論支撐。藍(lán)蔚青等采用酸性電解水對冷藏帶魚的品質(zhì)變化影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明酸性電解水能在短時間內(nèi)抑制微生物的生長繁殖，減緩揮發(fā)性鹽基氮的升高，使帶魚的冷藏貨架期延長。

　　相對于其他傳統(tǒng)的殺菌劑，酸性電解水具有可現(xiàn)場生產(chǎn)、操作簡便、廣譜高效、價格低廉的優(yōu)點(diǎn)。然而，酸性電解水的殺菌活性成分易受時間、光照、空氣及接觸介質(zhì)的影響，尤其是有效氯含量易隨光照和空氣而降解。為了盡可能長時間地保持酸性電解水的殺菌能力，許多學(xué)者開始研究固態(tài)電解水（即電解水冰）的保存特性及殺菌效果。高萌等以冷凍金槍魚為原料，通過酸性電解水鍍冰衣技術(shù)、不同殺菌劑殺菌效果比較及組合優(yōu)化研究，發(fā)現(xiàn)pH4.5酸性電解水鍍冰衣在80d凍藏期內(nèi)，可顯著減少魚肉中的細(xì)菌總數(shù)和大腸埃希氏菌數(shù)量。在對蝦和秋刀魚的保鮮效果中，酸性電解水冰相比自來水冰能夠延緩產(chǎn)品色澤和pH的變化，維持肌肉纖維的形態(tài)，防止脂肪的氧化和揮發(fā)性鹽基氮的形成，同時有效抑制產(chǎn)品中微生物的繁殖。以上研究表明，電解水冰技術(shù)從一種全新的角度開辟貯藏保鮮的新途徑，其有效的低溫及殺菌效果將有利于其取代自來水冰在生活中的應(yīng)用，也為新型鍍冰衣技術(shù)的研發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。同時對于電解水和電解水冰貯藏保鮮效果的評判可從傳統(tǒng)的物理、化學(xué)、微生物指標(biāo)發(fā)展到酶活、蛋白質(zhì)、微生物多樣性等角度。

　　為進(jìn)一步推廣酸性電解水殺菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，如何提高酸性電解水的穩(wěn)定性，深入揭示其殺菌機(jī)理，生產(chǎn)出大型的電解水生產(chǎn)設(shè)備，探討電解水殺菌過程對微生物生長行為的影響以及對食品本身成分和品質(zhì)造成的變化都是亟待解決的問題。

　　5 噬菌體殺菌技術(shù)

　　5.1 噬菌體殺菌技術(shù)的原理

　　目前噬菌體制劑主要分為兩大類。第一類是活體噬菌體制劑，也是最早的噬菌體制劑。第二類是噬菌體裂解酶制劑。在人們對噬菌體殺菌機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，能使噬菌體成功溶菌的關(guān)鍵在于噬菌體產(chǎn)生的裂解酶，噬菌體裂解酶是由雙鏈DNA噬菌體編碼依靠宿主菌合成的酶，其能特異高效地水解細(xì)菌的細(xì)胞壁，使細(xì)菌裂解死亡。

　　5.2 噬菌體殺菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

　　目前應(yīng)用噬菌體防治食源性細(xì)菌疾病已取得重要進(jìn)展，噬菌體作為潛在的新型殺菌物質(zhì)，對目標(biāo)菌進(jìn)行控制主要有兩種方式，一是將所分離得到的噬菌體直接用于控制目標(biāo)菌，二是在分離得到目標(biāo)菌的噬菌體后，通過分子生物學(xué)手段獲得噬菌體的裂解酶，然后利用裂解酶來控制目標(biāo)菌。其治療細(xì)菌感染的優(yōu)勢在于：噬菌體殺菌具有嚴(yán)格的宿主特異性，不會破壞正常菌；噬菌體可以產(chǎn)生一定程度的變異用以適應(yīng)宿主菌的變異，因而噬菌體治療效果不因細(xì)菌耐藥性而改變。同時，噬菌體自我增殖快，能夠使得抗菌效應(yīng)增強(qiáng)。為彌補(bǔ)單一噬菌體特異性太強(qiáng)的特點(diǎn)，將不同菌株的噬菌體混在一起，拓寬噬菌體的裂解譜，使噬菌體治療的應(yīng)用性加強(qiáng)。Abuladze等將三種噬菌體的混合物作用于污染了大腸桿菌O157∶H7的食品中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)噬菌體混合物能夠明顯降低大腸桿菌O157∶H7的量。然而，噬菌體控制致病菌過程中存在治療的最佳時間和劑量不易掌握的缺陷。同時噬菌體的溶源現(xiàn)象、轉(zhuǎn)導(dǎo)作用可能引起宿主表型的改變，甚至增強(qiáng)宿主的致病性或毒力。此外，革蘭氏陽性菌由于細(xì)胞壁上含有厚的肽聚糖，增加了噬菌體裂解酶應(yīng)用的難度。因此，篩選寬抑菌譜的特異性噬菌體，提高噬菌體的安全性、將噬菌體或噬菌體制劑與其他殺菌方法相結(jié)合將是未來的研究方向。

　　6 結(jié)論

　　與傳統(tǒng)殺菌技術(shù)相比，以上新型殺菌技術(shù)不僅能夠殺滅腐敗菌和致病菌，保證食品的質(zhì)量安全，還能夠有效保持食品原有的色香味，減少對食品營養(yǎng)成分的破壞。為了更好的將這些殺菌技術(shù)應(yīng)用到食品工業(yè)中，研究重點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：新型殺菌技術(shù)的殺菌機(jī)理、影響因素和應(yīng)用范圍；將兩種或兩種以上的殺菌方式相結(jié)合替代單一的殺菌方式；深入研究新型殺菌技術(shù)對食品品質(zhì)和食品安全的影響；設(shè)計(jì)和研制可用于工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備以及探究殺菌的相關(guān)工藝參數(shù)，以盡快應(yīng)用于實(shí)踐平臺。隨著食品工業(yè)的現(xiàn)代化和殺菌技術(shù)研究的深入，新型殺菌技術(shù)的理論將不斷被完善，這些殺菌技術(shù)在食品加工中必將發(fā)揮越來越大的作用。