脉冲强光杀菌技术

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1、脉冲强光杀菌技术摘要：随着现在食品工业的高速发展，人们对新型的杀菌技术的开发越来越重视， 尤其是非热杀菌技术的出现，使杀菌技术向安全、节能、无污染发展。而脉冲强 光杀菌技术对食品的营养和风味影响很小。而且能快速的杀灭大多数的细菌，杀 菌率高。但是由于各方面研究还较少，技术还不够完善，大规模应用还需要一断 时间的发展。关键字：脉冲强光 杀菌 食品品质食品是人类赖以生存和发展的最基本的物质条件，食品安全状况直接关系到 国民的身体健康和生命安全。如果食品不安全不卫生，其中的各种有害因素就会 损害人体健康，甚至危及生命和子孙后代，影响民族的兴旺发达、社会稳定和全 面进步1。所以由于食品的重要性也影响到

2、了杀菌技术的重要性。由但由于消费 者要求营养、原汁原味的食品的呼声日益高涨，冷杀菌技术受到日益重视并进展 很快。冷杀菌技术不仅能保证食品在微生物方面的安全，而且能较好地保持食品 的固有营养成分、质构、色泽和新鲜程度，冷杀菌技术近些年来成为国内外食品 科学与工程领域的研究热点2。脉冲强光杀菌技术是一种非热物理杀菌新技术，脉冲光技术是一种能在极短 时间内（数十至数百微秒），以光辐射形式释放出高能量，由此产生极高峰值功 率（最高可达兆瓦级，是到达地面的太阳光强度的十万倍）的光能，脉冲强光能 量的大小由每单位照射面积上光的流量或入射光能量来衡量,单位为 J/cm2 3，而 瞬时、高强度的脉冲光能量杀灭

3、食品和包装上各类微生物，它能有效的保持食品 质量，延长食品货架期而对食品的营养成份以及口感影响很小。脉冲强光在照射 物料时不会产生有害的副产物，工作时间短，高效节能。这些优点正是现在食品 工业发展的方向。1 脉冲强光杀菌的机理1.1强光对微生物有致死作用，当每cm2面积上的峰值功率达到103W以上时， 在物体表面或水中的微生物将被加热到100C,因时间极短，微生物无法正常降 温，将导致细胞壁破裂、融解而死亡。1.2 微生物细胞壁的破裂在一定程度上是因短时间受到强烈冲击引起的，同时脉 冲光对微生物的蛋白质也能产生破坏作用，抑制或破坏酶的活性4。有学者在有 脉冲强光杀菌对酶的钝化作用研究的实验中发

4、现脉冲强光闪照能使液体状态的 淀粉酶和蛋白酶钝化，酶活力均随闪照次数的增加而明显降低5。1.3强光照射微生物时，核酸物质（DNA、RNA）中的胸腺嘧啶、胞嘧啶之间将会 发生以下光化学反应，生成CPD或PP二聚物，使微生物核酸物质受损。2 脉冲强光的装置 脉冲强光杀菌装置主要是有控制单元、动力单元、触发单元和处理单元组成6。 动力单元为氙气灯提供高压高电流的能量，触发氙气电离；通过储能电容在相对 较长时间（百ms级）的充电后，在极短的时间内（数十到数百us级）放电，放电电 压V，引起灯管内氙气雪崩式电离，氙气以高强度光辐射的形式将所充电能转化 并释放，这个放电过程即是一个光脉冲7。3 脉冲强光杀

5、菌的特点3.1 目前在食品和包装上较成熟的杀菌技术有加热杀菌、辐照杀菌、紫外线杀菌、 臭氧杀菌等，但都有不尽人意的地方。不会引起食品色、香、昧及营养成分有较 大损失。也不会像紫外线照射易使食品中的脂肪氧化，产生臭味，蛋白质也容易 变质产生变色等现象，而且一些食品的有益成分如维生素、叶绿素也易保留下来 8。3.2 脉冲强光杀菌技术具有杀菌处理时间短，一般处理时间是几秒到几十秒，同 时具有残留少、对环境污染小，不用与物料和器械直接接触，操作容易控制等特 点。脉冲强光技术可有效减少食品表面的微生物数量；脉冲强光能使食品中的酶 钝化。3.3 脉冲光技术以其绿色、节能、高效的特点，与当今社会日益强调的工

6、业化发 展潮流相一致。4 脉冲强光杀菌在食品中的应用4.1 脉冲强光杀菌技术在水处理中的应用 杀菌效果好,投资少,能耗低，而且没有加入其他化学物质，无有害物质残留。也 不会产生臭味。能够提高各饮用水生产厂家控制产品质量的水平,让人们放心地 用水、喝水9。而且研究表明应用脉冲光处理水时。其流量为0.5J/ cm2的脉冲光, 闪光两次能使浓度为10*107个/ ml 的陆逊克氏杆菌完全失活,含有的隐孢子藻卵 囊溶液经过1J/ cm2的脉冲光处理一次，即可失活10。4.2 脉冲强光杀菌在烤鳗中的应用 脉冲强光对烤鳗贮藏品质影响也较小，脉冲强光可以有效的杀灭烤鳗表面染菌，闪 照15s,烤鳗表面大肠杆菌

7、的杀菌率为99. 99%;经25s的处理，烤鳗的感官品质（颜 色、气味、质地、味道） 没有显著变化;过氧化值、酸价变化率都不超过 0. 35%。 脉冲强光对烤鳗贮藏品质影响也较小,经过 30s 的闪照, 贮藏期间烤鳗感官品质 没有显著影响,过氧化值、酸价变化率不超过 0.80%,变化幅度均低于 0.50%。杀 菌的工艺因素中,闪照时间对烤鳗杀菌效果和过氧化值、酸价变化率的影响最显 著11。脉冲强光可以快速的杀死烤鳗表面的微生物，而且在杀菌后和储藏一段时 间后烤鳗的营养物质没有显著的变化。但是烤鳗的内部细菌和霉菌无法杀死，所 要在应用强光杀菌时要保证微生物未已经进入烤鳗的内部。4.3 脉冲强光在

8、油脂杀菌中的应用 植物油脂是人类膳食中主要的食用油脂，它的质量优劣直接影响人类的健康。油 脂在光的作用下，食品表面和内部会发生氧化反应，油脂氧化严重降低了食品质 量，降低其货架期，同时对油脂的安全性产生一定的影响 12。油脂经过脉冲强 光照射后，各个方面无显著影响，酸价值、过氧化值和丙二醛均低于国家标准， 口感、风味等其他感官品质均良好13。根据相关文献报道，脉冲强光闪照 64 次 以内时，对青霉菌、金黄葡萄球菌等有害微生物基本可以达到完全灭活14-15。4.4 脉冲强光杀菌在果蔬中的应用新鲜果蔬高水分、高糖、低pH等特征利于微生物繁殖，加速果蔬变质，缩短货 架期，造成巨大的经济损失。多个试验

9、结果表明，脉冲强光对高糖、低蛋白、低 脂食物灭菌效果较好，因而适合用此法对新鲜果蔬进行杀菌，研究表明在使用 4.8J cm2 强光和抗褐变物质不仅可以延长鲜蘑菇切片货架期，且不损害蘑菇品 质及其抗氧化性能，延长果蔬货架期 16。而且脉冲强光可以使酶失活，从而避 免由酶活力带来的不良影响，抑制果蔬褐变。 175 脉冲强光杀菌的不足 实验研究资料还是相对较少，缺乏实验数据还有就是应用技术不成熟，受到设备 影响较大。其次是当物料不透明时，脉冲强光只能对物料表面很薄的一层起作用， 杀菌不彻底，可能存在食品安全隐患。对于有不透明包装的的食物通过处理后， 由于包装物质的吸收脉冲光，少量光能对其表面进行杀菌

10、，而致病菌通常存在于 食物组织内部18。6 脉冲强光杀菌技术的展望 当代食品杀菌技术多种多样，各种技术有着各自的特点和应用范围，人们在不断 探索新的杀菌方法。现代食品杀菌正在逐步摆脱传统的加热杀菌方式，向提高杀 菌温度，缩短杀菌时间或采用低温非热杀菌技术方向发展，利用两种或两种以上 的杀菌方式串联或并联使用或与天然杀菌剂配合使用是今后杀菌技术研究的一 个重要方向19。同时，运用现代的各种包装技术与杀菌工艺密切配合;或运用现 代的加工技术如冷冻干燥、真空浓缩、冷藏、冷冻、真空浸渍等，以求的最大限 度地减少食品中各种营养成分的损失，尽量保持食品的原有风味，尽量提高杀菌 术的经济性、方便性；完善食品

11、的包装与贮藏条件、延长食品的货架期，以达到 满足广大消费者日益增长的物质生活的需要 20。所以即使脉冲强光杀菌技术还 有些不足，脉冲强光杀菌的优势在于符合消费者对食品的要求。可以避免高温在 杀菌的同时往往会给食品的品质带来不利的影响,如变色、变味、营养损失等等。 为了消除加热杀菌的不利影响，开发和研究非加热杀菌的技术日益受到人们的重 视21.所以在这些社会的需求下，脉冲强光杀菌技术一定会不断地完善和发展， 逐渐满足人们的需求。脉冲强光随有局限性，但是随着我们对这项技术的不断深 入研究，一定会找到解决缺陷的方法。不断降低成本，满足大规模生产的需要。 而且每种技术都会有它的优缺点，只有选择好使用方

12、式和场合，加上与其他技术 的配合，脉冲强光杀菌技术一定能发挥它应有的作用。参考文献：1徐怀德，王云阳.食品杀菌新技术M.北京:科学技术文献出版社,2005, 52-762夏文水，钟秋平.食品冷杀菌技术研究进展J.中国食品卫生杂志,2003, 15 （6）: 539-544.3周万龙，高大维，任赛玉.自控脉冲强光杀菌装置的试验研究J.华南理工大学学，1997（17）； 81-834罗志刚杨连生脉冲强光技术在食品工业中的应用J食品新科技,2002（5）:43-355周万龙，高大维，脉冲强光杀菌对酶的钝化作用研究J.食品工业科,1998（1）:15-17报 ,1998,（7）:69-72丁文彦，马凤

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