摘要：主要闡述了高壓處理使微生物失活的機(jī)制，影響微生物失活的因素以及高壓作為一種貯藏技術(shù)在肉品保藏中應(yīng)用的前景。

　　早在100多年前，人們就提出采用高壓處理的方法來(lái)保存食品。高壓處理最先應(yīng)用于牛奶，此后才應(yīng)用于果蔬和肉品等其他的食品。高壓技術(shù)在肉類(lèi)加工中的應(yīng)用最早是在日本，1992年日本的Fujichiku公司開(kāi)發(fā)出了高壓處理生火腿的技術(shù)。這種技術(shù)不僅可以改善火腿的加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量，還使冷藏貨架期大大的提高了?，F(xiàn)在越來(lái)越多的學(xué)者將高壓處理技術(shù)和其他技術(shù)相結(jié)合，研究高壓對(duì)肉品貯藏性的影響，對(duì)微生物的影響，最佳的高壓處理參數(shù)等以期獲得更多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為高壓作為一種保藏技術(shù)在肉品中的廣泛應(yīng)用提供理論依據(jù)。

　　沙門(mén)氏菌屬為革蘭氏陰性菌，呈短桿狀，無(wú)芽孢，無(wú)莢膜，兼性厭氧，最適生長(zhǎng)溫度為37℃，對(duì)熱的抵抗力很弱，不產(chǎn)生外毒素，但能產(chǎn)生內(nèi)毒素。根據(jù)特有的抗體結(jié)構(gòu)，沙門(mén)氏菌可細(xì)分為2000多個(gè)血清變種，主要是人和許多動(dòng)物的腸內(nèi)寄生蟲(chóng)。

　　大腸埃希氏菌屬為革蘭氏陰性菌，呈桿狀，兩端鈍圓，一般無(wú)莢膜，無(wú)芽孢，需氧和兼性厭氧，最適生長(zhǎng)溫度為37℃，是人和動(dòng)物腸道內(nèi)的正常寄生菌，在腸道內(nèi)一般不致病，但是當(dāng)它侵入盲腸、膽囊、腹腔、泌尿系統(tǒng)時(shí)，則可引起炎癥反應(yīng)，有些菌株還可以使人類(lèi)患細(xì)菌性食物中毒。

　　空腸彎曲桿菌為革蘭氏陰性菌，呈弧型或S 型，不形成芽孢和莢膜，具有一根鞭毛，微需氧，在10%～20%CO2環(huán)境中生長(zhǎng)良好，最適生長(zhǎng)溫度為37℃，最適pH值為7.0，抵抗力不強(qiáng)，58℃5min 可殺死，日光直射可迅速殺死，而對(duì)低溫有抵抗力。是與人類(lèi)腹瀉有關(guān)的最常見(jiàn)的彎曲桿菌。

　　耶爾森氏腸炎桿菌為革蘭氏陰性菌，屬于短小桿菌，呈卵圓形，無(wú)芽孢，需氧或兼性厭氧，最適生長(zhǎng)溫度為28～29℃，最適pH 值為7.2～7.4，對(duì)熱及常用消毒劑敏感，可引發(fā)人類(lèi)腸胃炎和持久的關(guān)節(jié)炎。

　　金黃色葡萄球菌是葡萄球菌屬中致病力最強(qiáng)的，為革蘭氏陽(yáng)性菌，屬球菌，呈葡萄狀，無(wú)芽孢，無(wú)鞭毛，需氧和兼性厭氧，最適生長(zhǎng)溫度為30～37℃，在20～37℃ 條件下，能產(chǎn)生引起食物中毒的腸毒素。

　　單核細(xì)胞增生李斯特菌為革蘭氏陽(yáng)性菌，呈短小桿狀，無(wú)芽孢，無(wú)莢膜，需氧和兼性厭氧，最適生長(zhǎng)溫度為30～37℃，最適pH 值為7.0～8.0，對(duì)理化因素的抵抗力較強(qiáng)，可引發(fā)動(dòng)物致病和人的食物中毒。

　　產(chǎn)氣莢膜梭菌又稱(chēng)魏氏梭菌，為革蘭氏陽(yáng)性菌，呈大桿狀，芽孢呈卵圓形，有莢膜，無(wú)鞭毛，不能運(yùn)動(dòng)，不十分嚴(yán)格的厭氧，對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求不高，可引起毒素型食物中毒，繁殖體的抵抗力不強(qiáng)，常用消毒方法很容易殺死，但芽孢的抵抗力較強(qiáng)。

　　肉毒梭狀芽孢桿菌是一種腐生性細(xì)菌，為革蘭氏陽(yáng)性菌，呈桿狀，最適生長(zhǎng)溫度為28～37℃，pH 值為6.8～7.6，可引起嚴(yán)重的毒素型食物中毒，繁殖體的抵抗力一般，經(jīng)80℃30min 或100℃10min 即可殺死，但芽孢的抵抗力很大。

　　志賀氏菌又稱(chēng)痢疾桿菌，為革蘭氏陰性菌，呈小桿菌，不形成芽孢，無(wú)莢膜，無(wú)鞭毛，最適生長(zhǎng)溫度為37℃，最適pH 值為6.4～7.8，需氧或兼性厭氧，抵抗力不強(qiáng)，一般消毒藥物能很快殺死。

　　蠟狀芽孢桿菌為革蘭氏陽(yáng)性菌，呈大桿狀，可形成芽孢，不形成莢膜，有周生鞭毛，能運(yùn)動(dòng)，需氧菌，生長(zhǎng)溫度為25～37℃，以32℃為最適，對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求不高，繁殖體不耐熱。

　　高壓處理使細(xì)菌失活可能是多種因素共同作用的結(jié)果，根據(jù)高壓的作用不同，可分為與細(xì)胞膜形成有關(guān)的作用，促使細(xì)胞發(fā)生變化的作用，與微生物的生物化學(xué)變化有關(guān)的作用，與微生物的遺傳機(jī)制有關(guān)的作用。

　　細(xì)胞膜是壓力損害的首要部位，主要是高壓使膜中的磷脂結(jié)晶化從而使細(xì)胞膜的通透性改變。還可影響細(xì)胞離子交換、脂肪酸組成、核糖體形態(tài)、細(xì)胞形態(tài)，降低DNA 復(fù)制復(fù)合體的穩(wěn)定，影響膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，造成細(xì)胞的亞致死損傷。

　　最重要的是，高壓可使蛋白質(zhì)變性，直接影響酶的活性，從而間接地影響細(xì)胞內(nèi)的一些生化反應(yīng)和與蛋白質(zhì)及酶相關(guān)的功能性質(zhì)。在很大程度上，蛋白質(zhì)對(duì)壓力的反應(yīng)不同。這主要是因?yàn)樵趬毫ο?，蛋白質(zhì)內(nèi)在的疏水相互作用是一種特殊的作用方式。當(dāng)壓力增加到100MPa 時(shí)，疏水相互作用使蛋白質(zhì)體積膨脹，但是，超出這個(gè)壓力范圍時(shí)，體積減小。這與疏水相互作用和壓力使這些反應(yīng)趨于穩(wěn)定有關(guān)系。除了蛋白質(zhì)變性使酶失活外，酶分子活性部位的分子內(nèi)結(jié)構(gòu)和構(gòu)象的變化、pH 值、培養(yǎng)基濃度和酶分子亞結(jié)構(gòu)等因素也會(huì)影響酶的活性。而造成微生物細(xì)胞高壓失活的另一個(gè)重要位點(diǎn)就是酶，特別是ATP 酶的膜區(qū)。在一些微生物中，高壓處理導(dǎo)致

　　關(guān)鍵性酶的變性對(duì)微生物的致死和損傷起著重要作用。

　　在高壓處理中，不同的微生物對(duì)高壓的耐受性不同。微生物對(duì)高壓的耐受性規(guī)律一般是: 革蘭氏陽(yáng)性菌和細(xì)菌的芽孢比革蘭氏陰性菌耐高壓; 細(xì)胞的形態(tài)不同，微生物的耐壓性不同，球菌比桿菌耐高壓; 處于穩(wěn)定期的微生物比處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的微生物有較高的耐壓性; 處于最適生長(zhǎng)溫度條件下的微生物比處于高于或低于最適溫度下的微生物對(duì)高壓的耐壓性強(qiáng)。

　　李宗軍研究了在壓力( 300MPa，15min) 和溫度( 5、20、35、50℃) 處理?xiàng)l件下，肉制品中細(xì)菌總數(shù)，乳酸細(xì)菌，葡萄球菌，假單胞菌和腸桿菌的失活效果。結(jié)果表明，壓力溫度處理可以明顯降低豬肉中微生物數(shù)量，并且革蘭氏陰性菌比革蘭氏陽(yáng)性菌對(duì)壓力更敏感。

　　3.2 高壓處理后食品成分對(duì)微生物存活的影響

　　在真正的食品體系中，食品成分在兩個(gè)階段對(duì)微生物的安全性和穩(wěn)定性起作用: 一個(gè)是在高壓處理過(guò)程中，另一個(gè)是在高壓處理后，在微生物恢復(fù)的過(guò)程中。微生物所在的介質(zhì)的性質(zhì)對(duì)微生物的耐壓性有重要的影響。在復(fù)雜的，低酸性食品體系

　　中，可以增強(qiáng)微生物的抗壓性能。碳水化合物和蛋白質(zhì)在高壓處理過(guò)程中，可以保護(hù)細(xì)菌不受高壓的損害，提高細(xì)菌的存活能力。

　　單獨(dú)使用高壓并不是一種很安全、有效、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，所以將柵欄技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)因素與高壓協(xié)同，可以增強(qiáng)滅菌效果。

　　高壓處理和抗菌劑的結(jié)合使用是一種較常用的協(xié)同增效方法。細(xì)菌對(duì)抗菌劑的敏感性分為兩種:一種是暫時(shí)性敏感，僅僅在高壓處理過(guò)程中細(xì)菌對(duì)抗菌劑敏感，當(dāng)壓力取消，細(xì)菌對(duì)抗菌劑的抗性會(huì)恢復(fù)，例如對(duì)溶解酵素和Nisin 的敏感性，可能是因?yàn)樗鼈儾荒軡B入細(xì)菌的細(xì)胞膜內(nèi)部。另外一種是持久性敏感，在高壓處理后至少幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，細(xì)菌對(duì)抗菌劑仍然敏感。這主要包括一些可擴(kuò)散的抗菌劑化合物，它們可以滲入細(xì)菌的細(xì)胞膜內(nèi)部。

　　在當(dāng)前的研究中，Nisin 作為一種生物殺菌劑，對(duì)食品的危害性較小，所以倍受研究者的青睞。已有研究者將nisin 和高壓結(jié)合處理，對(duì)肉品中有害微生物的失活進(jìn)行研究。

　　Garriga 等人通過(guò)在肉的模擬體系中添加enterocinsA and B，sakacin K，pediocin AcH 和Nisin 等抗菌劑，在400 MPa，10min，17℃條件下處理，研究了幾種病原菌在冷藏過(guò)程中的變化。結(jié)果表明，與添加了其它抗菌劑的體系相比，最耐壓的葡萄球菌在添加nisin 的體系中的存活總數(shù)最少。埃希氏大腸桿菌的結(jié)果與葡萄球菌一致，它在添加Nisin 的體系中失活率最大(＞6log10) ，并且在4℃貯藏61d 后，存活總數(shù)不變。單核細(xì)胞增生李斯特菌在添加sakacin，enterocins 或pediocin 的體系中，經(jīng)過(guò)61d 的貯藏后，存活總數(shù)都保持在＜102 cfu /g。Salmonella entericasubsp． enterica ser London 和Salmonella enterica

　　subsp． enterica ser Schwarzengrund 高壓處理后，在冷藏過(guò)程中，所有處理的結(jié)果都保持在最低檢測(cè)限。

　　Yuste 等人的研究表明，添加100×10－6Nisin 和1%GdL(glucono －delta－ lactone) 的MＲPM( mechanicallyrecovered poultry meat) 經(jīng)過(guò)350MPa，15min，2℃壓力處理，足可使產(chǎn)品在冷藏條件的貨架期延長(zhǎng)。

　　因?yàn)椴煌奈⑸飳?duì)高壓的耐受性不同，所以應(yīng)用高壓處理使微生物失活的條件也不同。另一方面，因?yàn)槭称肥且粋€(gè)復(fù)雜的體系，食品成分在高壓處理過(guò)程中對(duì)微生物的耐壓性也有影響，因此在實(shí)際的應(yīng)用中，對(duì)不同的食品進(jìn)行滅菌，最佳的處理?xiàng)l件須通過(guò)試驗(yàn)獲得。高壓處理的條件參數(shù)一般包括壓力水平、處理溫度和處理時(shí)間。

　　Carlez 等人將弗氏檸檬酸桿菌，熒光假單胞菌和無(wú)害李斯特菌接種至新鮮碎牛肉，然后在50～400MPa，4、20、35、50℃，處理20min。研究結(jié)果表明，在20℃，弗氏檸檬酸桿菌在高于200MPa的壓力下可以完全失活，熒光假單胞菌在高于280MPa 壓力下可完全失活，無(wú)害李斯特菌在高于400MPa 的壓力下可完全失活。在試驗(yàn)設(shè)定的溫度條件下，較高的溫度( 35℃或50℃) 或較低的溫度( 4℃) 都可以提高高壓滅菌的效果，并且在50℃可使細(xì)菌達(dá)到最大的失活率。在特定的壓力條件下，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，微生物的失活率增大。每種微生物的D值可以通過(guò)計(jì)算得到，例如在150MPa 弗氏檸檬酸桿菌的D值為23.8min，在230MPa 熒光假單胞菌的D值為14.7min，在330MPa 無(wú)害李斯特菌的D值為6.5min。

　　Yuste 等人向MＲPM ( mechanically recoveredpoultry meat) 中接種濃度大約為108 cfu /g 的李斯特菌910CECT．樣品真空包裝后，在350、400、450、500MPa 結(jié)合2、10、20℃ 的溫度條件下處理5、10、15、30min，然后在2℃的條件下貯藏2個(gè)月。并在1、4、7、15、30、60d 檢測(cè)李斯特菌和嗜溫好氧菌。結(jié)果表明，在2℃的幾個(gè)壓力處理?xiàng)l件下，嗜溫菌的失活效果最好。在對(duì)李斯特菌的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，它的最高失活數(shù)量可達(dá)到7.5 log 單位。在500MPa，30min，2℃的條件下處理的樣品在冷藏60d，總細(xì)菌數(shù)只有2.3 log 單位，這說(shuō)明高壓處理可以提高M(jìn)ＲPM 在貯藏過(guò)程中的微生物方面的品質(zhì)。

　　一般300～600MPa之間的壓力就可使許多微生物繁殖體包括許多非感染性食源性病原菌失活。但是細(xì)菌孢子需要在50～300MPa的壓力下預(yù)處理，使其萌芽，然后在相對(duì)適宜的熱處理或壓力處理下，就可以將萌芽的孢子殺死。

　　Carlez 等人研究了碎肉在200、300、400、450MPa壓力下并結(jié)合20℃的溫度下處理20min 后，微生物總數(shù)在22d 的3℃的空氣或真空下貯藏過(guò)程中的變化。研究結(jié)果表明，在200和300MPa 壓力下處理可使微生物的生長(zhǎng)推遲2～6d，在400和450MPa 壓力下處理可使所有被檢測(cè)菌失活。在高壓加工過(guò)程中，溫度對(duì)影響微生物的失活也起著重要的作用，處于最適生長(zhǎng)溫度的細(xì)胞的失活率要低于處于高于或低于最適生長(zhǎng)溫度的細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞處于高于最適生長(zhǎng)溫度時(shí)，細(xì)胞膜的流動(dòng)性很容易被破壞，并且當(dāng)壓力增大時(shí)，微生物細(xì)胞膜中的脂肪酸大多會(huì)變成不飽和脂肪酸; 如果細(xì)胞在高壓處理前經(jīng)過(guò)冷休克，它們對(duì)高壓的抗性就會(huì)增強(qiáng)。

　　陳海強(qiáng)研究了接種于火雞雞胸肉中的單細(xì)胞增生李斯特菌在溫度( 1、10、20、30、40、50、55℃) 和壓力( 300MPa，2min; 400MPa，1min; 500MPa，1min) 結(jié)合處理下的失活。試驗(yàn)表明，單細(xì)胞增生李斯特菌在10℃和30℃的耐壓性最強(qiáng)，但當(dāng)溫度低于10℃或高于30℃時(shí)，菌株對(duì)壓力較敏感，并且在較高的溫度下敏感性更高，這說(shuō)明肉樣在較高的溫度下處理可以提高細(xì)菌的失活率。

　　Kural 和陳海強(qiáng)研究了接種于牡蠣上的最耐壓的創(chuàng)傷弧菌MLT403 菌株達(dá)到總數(shù)減少5log 水平的壓力處理?xiàng)l件。試驗(yàn)的處理?xiàng)l件是150MPa，4min 和200MPa，1min，處理溫度分別為－2、1、5、10、20、30、40、45℃。結(jié)果表明，在較低的溫度＜20℃和稍高的溫度＞30℃下進(jìn)行壓力處理，可以增大創(chuàng)傷弧菌的失活率。在－2℃和40℃溫度，150MPa 的條件下處理4min，就可使MLT403的總菌數(shù)分別減少4.7 和2.8log，但是在20℃的溫度下，進(jìn)行相同的處理就只能使總菌數(shù)減少0．5log。所以，要達(dá)到使總菌數(shù)的減少量＞5log，并且處理時(shí)間相對(duì)縮短( ≤4min) ，則需要的壓力處理?xiàng)l件是≥250MPa，－2℃或1℃。

　　Garriga 等人研究了商業(yè)肉產(chǎn)品在600MPa，6min，31℃條件下處理后，在4℃冷藏過(guò)程中腐敗菌和病原菌的形態(tài)。結(jié)果表明，這種處理方法可以有效地抑制酵母和腸桿菌屬的生長(zhǎng)。并且可以減小牛腰肉切片感染沙門(mén)氏菌和單核細(xì)胞增生李斯特菌的危險(xiǎn)性。

　　另外，根據(jù)高壓處理設(shè)備的不同，可以對(duì)肉品進(jìn)行循環(huán)高壓處理，并且也有試驗(yàn)表明，對(duì)肉品采用高壓和低壓相間處理的加工循環(huán)比單一的連續(xù)處理更有效。

　　Yuste 等人向MＲPM 肉中添加nisin( 0、12.055、100、200×10-6 ) 和GdL( 0、%),應(yīng)用兩種不同的高壓條件處理，一種是在350MPa 或450MPa，2℃條件下持續(xù)增加處理15min; 另一種方法是這兩種壓力變化處理，進(jìn)行三次循環(huán)，每次循環(huán)持續(xù)5min。然后在2℃條件下冷藏，并在第1、15、30 天測(cè)定細(xì)菌總數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，循環(huán)處理比持續(xù)處理效果好。

　　將高壓技術(shù)作為一種貯藏方法應(yīng)用于肉制品，這還只是處于研究階段，并未應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。目前，將高壓應(yīng)用于肉品的工業(yè)化生產(chǎn)成功的例子是1999年西班牙Espuna 公司采用高壓技術(shù)生產(chǎn)出切片熟火腿，這種火腿的貨架期可以延長(zhǎng)幾個(gè)星期。但是，在經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的研究證明，高壓技術(shù)在滅菌、改善肉品嫩度等方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，并且最大的優(yōu)點(diǎn)是作為一種物理處理方式，可以節(jié)省能源。若將其應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，可以為肉品的貯藏、加工和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品提供廣闊前景。

　　但是，目前還存在一些實(shí)際的問(wèn)題，如設(shè)備的成本，與其他技術(shù)結(jié)合處理對(duì)食品安全性的影響等。所以，還需要對(duì)微生物失活的動(dòng)力學(xué)建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ?，研究壓力處理?duì)腐敗性和致病性微生物的抑制和殺滅作用，并得出量化的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。為高壓處理的工業(yè)化應(yīng)用提供充足的數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。