【分享】微生物控制的新技术

二、高强度脉冲光
· 由惰性气体灯产生的快速强光
· 百万分之一秒
· 通过近红外光谱的紫外
· 海平面日光强度的20000倍
　　高强度脉冲光涉及应用光的快速、强烈、放大后的闪光。脉冲光是运用工程技术产生的，通过在能量储存器中相对长时间（几分之一秒）的贮存而在短时间内（百万分之一或千分之一秒）的释放而积累电子能量得到多级能量的光。贮存的能量脉动惰性气体灯以产生强烈的闪光只持续几百微秒。根据产品选择灯的数量，闪光的形状及闪光的周期。脉冲光包含从紫外的200nm到近红外的1nm的波长，是海平面日光强度的20000倍，大多数脉冲光属可见光范围。由于脉冲光的波长太长，不能发生小分子的离子化。
　　其抗微生物的效果比非脉冲或连续波常规的紫外辐照明显要强。脉冲光用来消除细菌的繁殖体、细菌的芽胞、真菌分生孢子和其它生物，具有相同效果。这使脉冲光技术适用于细菌污染的食品和水的处理。脉冲光和穿透性紫外线一样，能穿透食品和包装材料。这使处理透明食品，例如水及通过透明包装材料的食品成为可能。另外，破坏微生物的脉冲光可使那些能导致食品变质的酶失活。
　　脉冲光处理的强度是根据积分通量或单位面积的光能量，焦尔（J）/cm2来测量。1焦尔少于1/4卡路里，4焦尔的能量能使1克的水温度升高1℃。0.5J/cm2的一次闪光已经表明能消灭每平方厘米中105个细菌的繁殖体、细菌芽胞、真菌分生孢子。已证明每次1J/cm2闪光的多脉冲可使细菌减少107---109。
　　由纯脉冲技术公司，如加里福尼亚州的SanDiego将他们的脉冲光技术（纯光）向FDA提供资料，将脉冲光为辐照源用于食品添加剂生产，加工和处理。脉冲光的使用在21CFR PART 179.14中有说明，并且在以下条件允许应用脉冲光：
　　(a）射线源由设计好的氙灯组成发射多级射线，波长为200到1100nm，且脉冲周期不长于2毫秒（千分之一秒）；
　　(b)用来控制表面微生物；
　　(c)脉冲光处理的食品应在达到预期技术效果下经最低处理；
　　(d)总的累积处理量应不超过12.0J/cm２ 。
　　根据提供给FDA食品添加剂申请资料，表明在具体条件下的应用脉冲光不会引起食品或被处理的微生物发生有害的化学变化。处理的食品不会导致营养价值的显著减少。

高压脉冲光消灭微生物的优缺点

优 点
缺 点

对所有类型微生物都有影响
只能用于表面处理。光穿透才有效

能通过透明包装材料处理产品
必须在光源处保护员工

在处理产品中不会升温
设备最初投资可能高

不仅能用于处理产品而且可以处理加工用水
设备操作必须密切监控以确保应用正确的处理

能用于表面处理大量种类产品
　
抑制酶活力
　


　　为了确保达到理想的杀菌效果，在生产期间必须监控灯光（FLUENCE）与灯束（CURRENT），用硅光电二极管以测量闪光灯打开时光的紫外线强度来监控灯光。输出减少表明灯已快结束它的使用寿命。每次闪光时监控灯束。如果比预先设置电流高或低的显著偏离可能意味着灯或电容的问题。正常设计的系统用来监控设备的操作，如检出异常，应中断操作。

三、高强度脉冲电子场
· 应用于食品的高电压
· 应用在短时电击中的电压
· 在冰点或室温中处理食品
· 最适合于灌注食品
· 破坏微生物的细胞壁
　　高强度脉冲电子场（PEF）：包含应用将食品置于两个电极间高压的短时电击。高压要求过程通过建立一个蓄电器贮存电能，然后释放来实现。在入口周围或冷库存温度下进行处理，不超过1秒，且因为食物加热而失去的能量最少。这个过程更适合于灌制食品。决定微生物失活是因为电子场而不是产品的电解或欧姆、电阻加热。
　　目前研究表明PEF技术能破坏微生物的细胞壁。整个过程不会导致食品中的化学或物理变化特征发生变化。加工过程条件由食品特性决定。对任何一种食品PEF条件由以下各可变参数决定，其包括电子场峰强度（KV/cm）（千伏每厘米），脉冲周期（微秒），脉冲数量，最初温度，最高处理温度，有关微生物种类和微生物接种。在处理中加工温度的增加看来能加大微生物的死亡。
　　PEF对生长的致病菌和腐败的有机体最有效，但消灭孢子要求用高电压长时间处理。研究表明PEF有助于延长对罐制的货架寿命稳定的酸性巴氏杀菌食品和要求用巴氏杀菌的冰箱食品的货架期。
　　在食品中杀灭微生物的高强度脉冲电子场已在世界许多国家开始研究。在美国领先的工业公司之一，纯脉冲技术公司，如加里弗尼亚的San Diego已提交资料给FDA以支持他们用PEF对液体及灌制食品进行微生物处理。FDA审查过这份资料以后，决定食品添加剂法规不需要PEF，只要遵守良好的操作规范的要求。用高强度脉冲电子场处理任何食品中未发现有品质的变化。


选择的液体食品的PEF加工条件

食 品
浓缩苹果汁
新鲜苹果汁
生的脱脂牛奶
搅碎的蛋
绿豆汤

电子场（KV/cm）
50
50
40
35
35

脉冲同期
2
2
2
2
2

脉冲数量
10
16
20
10
32

最初温度（℃）
8.5
8.5
10.0
8.5
22.0

最高处理温度（℃
45
45
50
45
53

贮存温度（℃）
22--25
4--6
4—6
4--6
4--6

货架寿命（天）
28
21
14
28
10




　　从1995年12月食品技术用高强度脉冲电子场进行巴氏杀菌。

　　在食品中运用高强度电子场杀灭微生物，还需要经过对不同产品做进一步的研究。应考虑有关微生物种类、原料带菌情况、待处理产品的特性、产品的储存运输处理条件和最佳消费状态多方面因素。建立在科学研究基础上的具体实施条件将是整个过程的关键因素。

高强度脉冲电子场杀灭微生物的优缺点

优 点
缺 点

消灭大量致病菌和腐败有机体
对孢子需要高剂量和长时间

产品中有轻微的温度升高
只能用于液体或灌制食品

与热处理比较可能价格较低
同时只能用于货架稳定酸性食品和冰箱食品

产品没有变化，维生素和酶无损失
必须对每一种具体的产品设计过程




四、紫外线
· 空气和表面消毒
· 液体的巴氏消毒
　　紫外线是一些食品在巴氏消毒水平上的另一种过程，许多年来把紫外线用作空气和表面消毒。
　　根据波长可基本分为三种形式的紫外线：长波、中波和短波。所有紫外线波长都比可见光短且不能被人看见。紫外光是于253.7nm范围内的紫外灯产生的。
　　为了使紫外线杀死细菌和其他微生物，他们必须接触到微生物体上，且每种微生物体必须吸收足够数量的能量以被杀死。使微生物失活必需的剂量是由时间和强度来决定。
　　近来，用紫外线进行巴氏消毒透明液体的过程已经发展了。这个过程包括灌输液体薄膜在预定的速率下通过紫外光，在这个过程中发现显著地减少了液体的生物运载量。
　　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。
　　对其他系统有一些要求：紫外光必须穿透进入产品。这就是为什么该过程被限制用于透明液体。

紫外光杀菌的优缺点

优 点
缺 点

系统价格比其他低
只能用于透明液体薄膜的表面面统 _____________________________________________________________________________________________




五、高压加工
· 置于压力为65-80磅下的食品
· 在软包装内食品
· 无菌包装的灌制可能产生压力
· 改变结构和细胞壁的通透性
　　早在19世纪未和20世纪初美国人像Hitt（1899）和Bridgman（1914）就对保鲜食品的压力过程进行了研究，直到1985年前后才引起食品、制药和生物工业的关注。高压加工（ＨＰＰ）近来在食品灌装和生物技术工业上引起人们极大的关注。在HHP技术的应用方面，日本处于领先地位，并生产出果酱、果冻、水果汁和酸乳酪。
　　食物的高压加工要求65-80磅的压力。它要求非常特殊的设备。如果食物被包装软或半软包装内，放在装满水的容器内于高压下１－２０分钟的时间。一些食品如桔子汁可能在压力室内批处理，然后无菌灌装预先消毒的包装内。
　　高压过程可能引起食品的一些变化包括组织内部的变化，高压导致蛋白质凝胶化、由于细胞壁破裂，酶活动可能增强，高压加工本身对食品腐败有机体没有影响。整个水果或蔬菜可能通过机械压缩而变形，形成难以描述的水果和蔬菜，如果汁、果酱、果丁、果片和混合食品。
　　微生物对高压敏感。高压加工必须考虑微生物的种类、产品特性、理想的过程（巴氏杀菌或商业消毒）和产品销售方式。杀灭微生物主要是由结构变化和细胞壁破裂而引起的。
　　研究表明在65-80磅的高压加工对生长的细菌、酵母和霉菌是非常有效，且产品的水分活度接近于１。但芽胞对高压不会失活，而要另外加热或其他一些作用以达杀死的高水平。

高压杀死微生物的优缺点

优 点
缺 点

处理过程中不加热，食物保持新鲜
酶活力可能增加

过程能应用在最终包装的产品
可引起蛋白质凝胶、注释及膨胀

对液体食品过程能作为无菌过程的一部分被应用
引起食物组织内变化

酶活力可以停止
设备的初装费高额

　 细菌的孢子、霉菌和酵母可能要求不同高压须消灭时间长