食品非熱力殺菌技術(shù)課件

1、食品非熱力殺菌技術(shù)食品非熱力殺菌技術(shù)食品非熱力殺菌技術(shù)n食品非熱力殺菌,是指超高壓殺菌,高壓脈沖電場(chǎng)殺菌、脈沖強(qiáng)光殺菌、微波殺菌、紫外線殺菌、臭氧殺菌、二氧化碳技術(shù)、生物防腐技術(shù)等非熱殺菌技術(shù),這些技術(shù)有望取代部分慣用的食品熱殺菌技術(shù) 食品非熱力殺菌技術(shù)n非熱殺菌技術(shù)是指采用非加熱的方法殺滅殺菌對(duì)象（物料、制品或環(huán)境）中的有害的和致病的微生物，使殺菌對(duì)象達(dá)到特定無(wú)菌程度要求的殺菌技術(shù)。非熱殺菌技術(shù)克服了一般熱殺菌的傳熱相對(duì)較慢和對(duì)殺菌對(duì)象產(chǎn)生熱損傷等弱點(diǎn)，適合于特定熱敏性的物料、制品和環(huán)境的殺菌。 食品非熱力殺菌技術(shù)化學(xué)殺菌技術(shù) n（一）基本概念n主要是指在食品中通過(guò)添加抑菌劑和防腐劑，從而達(dá)

2、到抑菌或殺菌的目的。n（二）工藝特點(diǎn)n1、優(yōu)點(diǎn)n（1） 易于操作、控制（2） 殺菌效果好n（3） 成本較低n2、缺點(diǎn)n（1） 在使用中易受水分、溫度、值和機(jī)體環(huán)境等因素的影響，作用效果變化較大n（2） 食品中殘留的化學(xué)試劑多次使用可能使菌體產(chǎn)生抗體n（3） 殘留的化學(xué)試劑會(huì)影響食品的自然風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)食品非熱力殺菌技術(shù)(三)化學(xué)藥劑的殺菌原理n1、 改變細(xì)胞膜通透性n表面活性劑（Surface-active agent）、酚類及醇類可導(dǎo)致胞漿膜結(jié)構(gòu)紊亂并干擾其正常功能，使小分子代謝物質(zhì)溢出胞外，影響細(xì)胞傳遞活性和能量代謝。甚至引起細(xì)胞破裂。n2、導(dǎo)致微生物蛋白變性或凝固n酸、堿和醇類等有機(jī)溶劑可改

3、變蛋白構(gòu)型而攏亂多肽鏈的折疊方式，造成蛋白變性。如乙醇、大多數(shù)重金屬鹽、氧化劑、醛類、染料和酸堿等。n3、改變蛋白與核酸功能基團(tuán)的因子n作用于細(xì)菌胞內(nèi)酶的功能基（如SH基）而改變或抑制其活性。如某些氧化劑和重金屬鹽類能與細(xì)菌的-SH基結(jié)合并使之失去活性。 食品非熱力殺菌技術(shù)(四)常用的化學(xué)殺菌劑1、 鹵素類殺菌劑2、 氧化劑類殺菌劑3、 表面活性劑類殺菌劑4、 雜環(huán)類氣體殺菌劑5、 醇類殺菌劑6、 洗必太殺菌劑 食品非熱力殺菌技術(shù)(五)影響殺菌效果的因素n1、 物料的干凈度n2、 殺菌劑的濃度、性質(zhì)3、 物料與殺菌劑的作用時(shí)間n4、 溫度、濕度、pH值n5、 微生物的種類、數(shù)量和生活狀態(tài) n6

4、、 環(huán)境因素7、 化學(xué)拮抗物n食品非熱力殺菌技術(shù)(六)理想的殺菌劑的特性n1、 具有廣普的殺菌效力n2、 不受有機(jī)物的影響，穿透力好 n3、 無(wú)腐蝕性、毒性或刺激性，不傷器物n4、 作用快，且性質(zhì)穩(wěn)定n5、 有持續(xù)抑菌作用 6、 價(jià)格合理 食品非熱力殺菌技術(shù)生物殺菌n（一） 基本概念 生物殺菌劑是指從植物、動(dòng)物和微生物代謝產(chǎn)物中提取的物質(zhì)。生物殺菌通過(guò)生物制劑對(duì)食品原料或產(chǎn)品中微生物的作用，達(dá)到抑菌或殺菌的目的。食品非熱力殺菌技術(shù)（二） 工藝特點(diǎn)n1、 有很強(qiáng)的抑菌和殺菌作用n2、 防治位點(diǎn)多;3、 高效低毒、無(wú)殘留; 4、 藥效持久、不易生產(chǎn)抗性n5、 使用安全食品非熱力殺菌技術(shù)(三)生物制

5、劑的殺菌原理n1、 抑制細(xì)菌細(xì)胞壁的合成|2、 影響細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性3、 抑制菌體蛋白質(zhì)的合成. n4、 抑制細(xì)菌核酸合成食品非熱力殺菌技術(shù)(四)、常用的生物殺菌劑n. 微生物抑制劑n1、 概念是根據(jù)動(dòng)物對(duì)病原菌入侵時(shí)的機(jī)體反應(yīng)產(chǎn)生抗生素而發(fā)展起來(lái)的一種新型抑菌技術(shù)。n2、 作用機(jī)理nMBA是能抑制微生物表面形成可與機(jī)體組織產(chǎn)生吸附作用的特殊因子，還能與生物上皮組織中的組織結(jié)合位點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，通過(guò)這種雙重作用方式，機(jī)體表面的微生物被排斥。n3、種類和用途n（1） 乳酸鏈球菌素n可用于罐裝食品、植物蛋白食品以及乳、肉制品n（2） 納他霉素I_可用于乳酪、肉制品、肉湯、西式火腿、廣式月餅、糕點(diǎn)表

6、面、果汁原漿表面、易發(fā)霉食品、加工器皿表面等的防霉食品非熱力殺菌技術(shù) 抗生酶殺菌 1、 概念抗微生物酶的主要有效成分是溶菌酶(Lz)，它們可抑制格蘭氏陽(yáng)性菌。2、 作用機(jī)理破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜。3、用途乳制品、肉制品及果蔬制品 植物天然抗菌素殺菌 1、 植物抗毒素類2、 酚類,3、 有機(jī)酸類4、 精油類食品非熱力殺菌技術(shù)紫外線殺菌技術(shù)n(一)概念 n 紫外線殺菌技術(shù)是利用紫外線照射物質(zhì)，使物體表面的微生物細(xì)胞內(nèi)核蛋白分子構(gòu)造發(fā)生變化而引起死亡。n (二)發(fā)展概況 n 由于紫外線穿透性差,一般情況下紫外照射主要用作食品工廠車間、設(shè)備、包裝材料的表面以及水殺菌。另外紫外線照射也可以結(jié)合其它一些強(qiáng)氧化劑

7、如臭氧、過(guò)氧化氫等處理來(lái)進(jìn)行殺菌。近年來(lái)紫外線用于透明液體的殺菌獲得發(fā)展，紫外線照射在果蔬汁中的應(yīng)用也引起了重視。 食品非熱力殺菌技術(shù)n2000年11月，美國(guó)批準(zhǔn)了California Day-Fresh Foods公司和Salcor公司將紫外線用于果蔬汁殺菌的申請(qǐng)，修改了食品添加劑法規(guī)，允許紫外線照射可以用于果蔬汁飲料產(chǎn)品的消毒，規(guī)定紫外線的產(chǎn)生是采用低壓汞燈，90%以上的光波長(zhǎng)是2537，湍流的Reynolds數(shù)不低于2200。 食品非熱力殺菌技術(shù)(三)紫外線殺菌的基本原理n 1.紫外線的特性n波長(zhǎng):n長(zhǎng)波段(32004000nm)中波段(27503200nm):短波段(18002750n

8、m)其中，處于240280nm區(qū)段的紫外線殺菌力較強(qiáng)，而最強(qiáng)的波長(zhǎng)為250265nm，多以253.7nm作為紫外線殺菌的波長(zhǎng)。 食品非熱力殺菌技術(shù)n2 傳播性質(zhì)紫外線進(jìn)行直線傳播紫外光強(qiáng)度與距離的平方成比例減弱 可被不同的表面反射，穿透力弱 食品非熱力殺菌技術(shù)3 殺菌原理n 當(dāng)微生物被紫外線照射時(shí)，其細(xì)胞的部分氨基酸和核酸吸收紫外線，產(chǎn)生光化學(xué)作用，引起細(xì)胞內(nèi)成分，特別是核酸、原漿蛋白、酯的化學(xué)變化，使細(xì)胞質(zhì)變性，同時(shí)空氣受紫外線照射后產(chǎn)生微量臭氧，共同殺菌作用，從而導(dǎo)致微生物的死亡。 食品非熱力殺菌技術(shù)紫外線殺菌的設(shè)備和裝置n1、 紫外線殺菌燈管（北京達(dá)孚醫(yī)用制品有限公司、北京亞北現(xiàn)代儀器設(shè)

9、備科技公司）2、 紫外線高壓汞燈（北京亞明電光源發(fā)展公司、中國(guó)廈門儀器儀表公司經(jīng)營(yíng)部） 3、 紫外線強(qiáng)度檢測(cè)儀（北京達(dá)孚醫(yī)用制品有限公司）4、 紫外線反射儀（北京國(guó)營(yíng)科普儀器廠）5、 紫外線檢測(cè)器（北京國(guó)營(yíng)科普儀器廠）6、 單門紫外線消毒箱（北京利達(dá)世通貿(mào)易有限公司）7、 雙門紫外線消毒箱（北京利達(dá)世通貿(mào)易有限公司）8、 紫外線殺菌器（北京市東升玻璃光源廠）9、 家用紫外線凈水器（北京市東升玻璃光源廠）10、 紫外線殺菌車（北京市東升玻璃光源廠）11、 紫外線消毒監(jiān)控儀（中國(guó)兵器工業(yè)總公司） 食品非熱力殺菌技術(shù)(四)紫外線殺菌的工藝控制n工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)n1 1、 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n（1 1） 操作簡(jiǎn)

10、便操作簡(jiǎn)便n（2 2） 系統(tǒng)價(jià)格比其他殺菌系統(tǒng)低系統(tǒng)價(jià)格比其他殺菌系統(tǒng)低n2 2、 缺點(diǎn)缺點(diǎn)n（1 1） 只能用于透明液體薄膜的表面系統(tǒng)殺菌只能用于透明液體薄膜的表面系統(tǒng)殺菌n（2 2） 紫外線必須穿透進(jìn)入產(chǎn)品，接觸到要?dú)绲奈⑸镒贤饩€必須穿透進(jìn)入產(chǎn)品，接觸到要?dú)绲奈⑸矬w上，且施與足夠的能量體上，且施與足夠的能量食品非熱力殺菌技術(shù)操作控制操作控制n1、 紫外線使微生物失活必需的劑量是由時(shí)間和強(qiáng)度來(lái)決定n2、 對(duì)天然的紫外光、流速、混濁度、產(chǎn)品性質(zhì)和燈輸出需要連續(xù)監(jiān)控n3、 紫外線的殺菌力，隨使用時(shí)間增加而減退，一般使用時(shí)間達(dá)到額定時(shí)間70時(shí)應(yīng)更換紫外線燈管，以保證殺菌效果。n4、 紫外線

11、的殺菌作用隨菌種不同而不同，殺霉菌的照射量要比殺桿菌大40 50倍n5、 紫外線照射通常按相對(duì)濕度為60的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，室內(nèi)濕度增加時(shí)，照射量應(yīng)相應(yīng)增加n6、 紫外線滅菌效果與照射的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，這需要通過(guò)驗(yàn)證來(lái)確定照射時(shí)間n7、 紫外照射燈的安裝形式及高度，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，參考使用說(shuō)明決定食品非熱力殺菌技術(shù)(五)紫外線殺菌技術(shù)的應(yīng)用n應(yīng)用范圍1、 空氣和物體表面消毒2、 透明液體的巴氏消毒.n影響因素 n1、 產(chǎn)品的透性n2、 反應(yīng)器的幾何結(jié)構(gòu)和功率n3、 紫外線的波長(zhǎng)n4、 產(chǎn)品的流經(jīng)狀態(tài)n5、 紫外線照射路徑長(zhǎng)度 食品非熱力殺菌技術(shù)超高靜壓殺菌技術(shù) n(一)基本概念 食品的超高靜壓處理技術(shù)（

12、ultrahigh pressure processing 簡(jiǎn)稱UHP或HHP） 是指將密封于彈性容器內(nèi)的食品置于水或其它液體作為傳壓介質(zhì)的壓力系統(tǒng)中，經(jīng)100MPa以上的壓力處理，以達(dá)到殺菌，滅酶和改善食品的功能特性等作用。是當(dāng)前備受各國(guó)重視、廣泛研究的一項(xiàng)食品高新技術(shù)它可簡(jiǎn)稱為高壓技術(shù)（High pressure processing，簡(jiǎn)稱HPP）或高靜水壓技術(shù)（High Hydrostatic process，簡(jiǎn)稱HHP） 食品非熱力殺菌技術(shù)高壓加工食品的原理n 高壓處理食品是先將食品原料充填到塑料等柔軟的容器中，密封后再投入到有數(shù)千靜水壓的高壓裝置中加壓處理。 簡(jiǎn)單的說(shuō)，食品領(lǐng)域利用高

13、壓處理和加工主要是基于食品的主成分水的壓縮效果，即高壓對(duì)液體的壓縮作用，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)胞壁膜發(fā)生多方面的變化，從而影響微生物原有的生理活動(dòng)機(jī)能，甚至使原有功能破壞或發(fā)生不可逆變化。它是利用了帕斯卡定律：加在液體上的壓力可以瞬間以同樣大小轉(zhuǎn)到系統(tǒng)的各個(gè)部分。水在高壓下體積只被壓縮14%，隨之而發(fā)生的熱量也很少，水系中被包著食品中的蛋白質(zhì)、淀粉等物質(zhì)，在靜水壓下也向自身體積減少的方向變化，即形成生物體高分子立體構(gòu)造的氫鍵結(jié)合、離子結(jié)合、疏水結(jié)合等非共有結(jié)合發(fā)生變化。其結(jié)果是生命活動(dòng)停止，蛋白質(zhì)、淀粉原來(lái)的構(gòu)造破壞、發(fā)生變性，酶失去機(jī)能，細(xì)菌也被殺死。食品工業(yè)上就

14、利用這一原理使高壓處理后的食品得以安全長(zhǎng)期保存。以此相反，形成蛋白質(zhì)一次構(gòu)造的氨基酸的縮氨酸結(jié)合，是共有結(jié)合在數(shù)千高壓下其構(gòu)造不發(fā)生變化；同樣食品中的維生素、香氣成分等低分子化合物也具有共有結(jié)合，在高壓下不發(fā)生變化。 食品非熱力殺菌技術(shù)n食品中的微生物是食品加工過(guò)程中主要考慮對(duì)象之一，也是衡量食品貯藏期的關(guān)鍵指標(biāo)。大量實(shí)驗(yàn)證明高壓具有良好的滅菌效果。Hite等（1899）曾進(jìn)行有關(guān)高壓處理和牛乳、果汁、蔬菜等食品中微生物之死滅的相關(guān)研究，結(jié)果指出微生物會(huì)因高壓而有死滅現(xiàn)象，可惜未引起大家注意。此后研究高壓影響完整細(xì)胞的工作多半集中在生物界常遇壓力下所微生物方面。例如海洋11000m深處細(xì)菌的生

15、長(zhǎng)情況，這里壓力達(dá)到100Mpa。多數(shù)細(xì)菌能夠耐流體靜壓，但在常壓下生長(zhǎng)最好。直到1988年林立凡研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)不只是蛋白質(zhì)變性，凡是以較弱的結(jié)合構(gòu)成的生物體高分子物質(zhì)如核酸、多糖、脂肪等物質(zhì)或細(xì)胞膜都會(huì)受到高壓的影響，于是生物體的生命活動(dòng)就會(huì)受到影響甚至停止，也就是說(shuō)高壓處理可達(dá)到殺菌、殺蟲(chóng)、惰化酶的效果。食品非熱力殺菌技術(shù)加壓食品的特點(diǎn)n1.高壓處理技術(shù)可以創(chuàng)造新物性的食品素材。 2.高壓可并用加熱而創(chuàng)新食品加工方法。利用加壓法以及廣泛利用加熱法可以開(kāi)發(fā)適合各種食品的加工過(guò)程。 3.可利用為半調(diào)理食品加工。如上所述，高壓可在保持食品原有風(fēng)味的條件下進(jìn)行殺菌，這種食品可簡(jiǎn)單加熱后食用，擴(kuò)大了半

16、調(diào)理食品的用途。普及高壓處理的半調(diào)理食品將會(huì)使飲食生活發(fā)生較大變化。 4.可以保持生鮮食品或發(fā)酵食品的風(fēng)味，但應(yīng)考慮壓力處理可能帶來(lái)的物性變化。 5.沒(méi)有色香味及營(yíng)養(yǎng)成分之劣變，相反的無(wú)法期待由加熱產(chǎn)生之著色或香氣之發(fā)生。 6.比熱加工而言能耗較低。高壓處理僅是水的壓縮過(guò)程，比較安全，可以用油壓泵瞬時(shí)傳遞壓力，保持壓力無(wú)需供給能量，因此高壓處理能量消耗少于加熱法食品非熱力殺菌技術(shù)n超高壓處理通常在室溫或較低的溫度下進(jìn)行，在一定高壓下食品蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化、酶失活，生命停止活動(dòng)，細(xì)菌等微生物被殺死。n。 食品非熱力殺菌技術(shù)(二)發(fā)展概況n19世紀(jì)末-Tamman采用300MPa的壓力來(lái)測(cè)定固液

17、相的變化現(xiàn)象，開(kāi)啟了高壓技術(shù)之門，遂被尊稱為超高壓之母；Bridgman繼續(xù)這方面的研究，成就非凡，獲得了1946年諾貝爾物理獎(jiǎng)，并被尊稱為超高壓之父。而關(guān)于高靜壓在食品保藏中的應(yīng)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視。此后的幾十年間，絕大多數(shù)關(guān)于高壓對(duì)完整細(xì)胞作用效果的研究報(bào)告，多將重點(diǎn)放在自然高壓條件下的微生物身上。 食品非熱力殺菌技術(shù)n從1895年到1965年，共有29種微生物被選作超高壓殺菌的對(duì)象菌。直到八十年代中后期，高壓處理技術(shù)在食品中的應(yīng)用才開(kāi)始引人注目。1986年，日本京都大學(xué)林力丸教授率先發(fā)表了用高靜壓處理食品的報(bào)告，引起日本食品工業(yè)界、學(xué)術(shù)

18、界的高度重視。1990年4月，明治屋公司首創(chuàng)的采用高壓代替加熱殺菌而生產(chǎn)的果醬（High Pressure Jam）投放市場(chǎng)，制品無(wú)需熱殺菌即可達(dá)到一定的保質(zhì)期，且由于其具有鮮果的色澤、風(fēng)味和口感而倍受消費(fèi)者青睞。目前，日本在該領(lǐng)域的研究仍處于世界領(lǐng)先地位。成套的超高壓處理設(shè)備業(yè)已面市。 食品非熱力殺菌技術(shù)n從1986年起，日本每年都專門召開(kāi)有關(guān)高壓技術(shù)應(yīng)用的學(xué)術(shù)研討會(huì)。歐洲亦在1992年10月于法國(guó)召開(kāi)首次有關(guān)高壓技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)的會(huì)議，歐共體隨即貸款資助高壓食品開(kāi)發(fā)的多國(guó)聯(lián)合研究計(jì)劃。美國(guó)食品最高學(xué)術(shù)權(quán)威組織IFT在專題報(bào)告中，將高壓食品開(kāi)發(fā)列入21世紀(jì)美國(guó)食品工程的主要研究項(xiàng)目。我國(guó)的

19、國(guó)家食品工業(yè)發(fā)展計(jì)劃也將高壓殺菌作為九十年代十六項(xiàng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)技術(shù)之一 食品非熱力殺菌技術(shù)高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)n高壓脈沖技術(shù)用于食品滅酶滅菌，主要原理是基于細(xì)胞結(jié)構(gòu)和液態(tài)食品體系間的電學(xué)特性差異。當(dāng)把液態(tài)食品作為電介質(zhì)置于電場(chǎng)中時(shí)，食品中微生物的細(xì)胞膜在強(qiáng)電場(chǎng)作用下被電擊穿，產(chǎn)生不可修復(fù)的穿孔或破裂，使細(xì)胞組織受損，導(dǎo)致微生物失活。證實(shí)在脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度為 1240 Kvcm，脈沖時(shí)間為20s18s的條件下，可有效地對(duì)食品進(jìn)行滅菌，且以雙矩形波最為有效。鄧元修等利用脈沖高壓殺滅酵母和大腸桿菌，取得良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，且能耗低，對(duì)試液溫升小于2，因而可有效保存食品的營(yíng)養(yǎng)成分和天然特征。利用脈沖電場(chǎng)處理大豆，可實(shí)現(xiàn)滅酶脫腥，并有效的保留大豆的香氣。該技術(shù)是一種常溫下非加熱殺菌的新技術(shù)，運(yùn)用該技術(shù)應(yīng)綜合考慮場(chǎng)強(qiáng)的大小，殺菌時(shí)間、食品的pH值、對(duì)細(xì)菌的種類等因素，以確定最佳方案。目前該技術(shù)在國(guó)際上正處于實(shí)驗(yàn)室研究和發(fā)展階段，進(jìn)一步成熟后很有可能彌補(bǔ)傳統(tǒng)殺菌法的不足，給液態(tài)食品工藝帶來(lái)一場(chǎng)變革 食品非熱力殺菌技術(shù)脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)n脈沖強(qiáng)光殺菌是利用強(qiáng)烈白光閃照的殺菌技術(shù)，其系統(tǒng)主