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浅谈食品加工中的非加热食品保鲜技术

时间:2018-08-10 14:20作者:乐枫
本文导读:这是一篇关于浅谈食品加工中的非加热食品保鲜技术的文章,非热加工是指利用传统加热以外的机制来灭活食源性微生物的新兴食品保鲜技术。这些替代技术包括超高压、脉冲电场、电离辐射和紫外线。
  摘要:非热加工是指利用传统加热以外的机制来灭活食源性微生物的新兴食品保鲜技术。这些替代技术包括超高压、脉冲电场、电离辐射和紫外线。热巴氏杀菌和消毒因为对食源性微生物具有很高的效率, 现阶段仍然是食品保存中主要的技术。然而, 过热会导致食品不良的感官品质, 其营养价值也受到损失。随着消费者对加工程度最低的新鲜食品的需求增加, 人们开发替代食品保鲜技术的兴趣也开始显现出来。非热加工的最大优势是它们在环境或制冷温度下对食品中的微生物具有有效的抵抗力, 从而在不影响感官质量和营养价值的情况下生产出保质期更长、安全性更高的食品。
 
  关键词:食品加工; 脉冲电场处理; 非加热食品保鲜技术;
 
  目前, 非热食品保鲜技术的应用方面存在一些挑战。它们对孢子的低效率导致替代技术不可能完全取代热杀菌。此外, 非热处理后的尾迹效应和亚致死性损伤可能会给消费者带来一定的风险。深入了解微生物灭活机理, 有助于提高微生物灭活效率。由于脉冲电场在食品工业中有着广阔的应用前景, 本文就此技术进行简要介绍。
 
  PEF是一种极具前景的非热杀菌技术。典型的PEF食品加工系统由高压脉冲发生器、带电极的处理室、样品输送装置以及控制和监测设备组成。当食物流经PEF处理室内的两个电极时, 应用高电场的短脉冲 (20 k V~80k V/cm每微秒或毫秒) 来灭活腐败微生物和食源性病原体。由于这种处理可以在常温或更低的温度下进行, 挥发性风味化合物和耐热的营养物得以保存下来。PEF处理已经显示了它的效率, 可以延长货架寿命的一系列液体食品, 例如:果汁、牛奶、液体全蛋和豌豆汤等。然而, PEF不能有效地灭活细菌和霉菌孢子。
 
  1 影响PEF微生物灭活的因素
 
  1.1 工艺参数
 
  电场强度和处理时间是影响微生物失活的重要工艺参数。一般来说, 增加这两种因素的强度会增强了PEF诱导的微生物杀伤作用。此外, 脉冲形状是影响微生物失活的重要因素。常用的两种脉冲形状是方波脉冲 (Square-wav) 和指数衰减脉冲 (exponentially decaying pulses) 。方波通常被认为是更有效的, 因为它的强度持续在整个的处理时间中。
 
  1.2 环境因素
 
  食品的理化性质对PEF的微生物灭活有显著影响。这些参数包括电导率 (离子强度) 、p H值和水活度。科学家们已经就这些因素对各种微生物的影响进行了广泛的研究。在同样的能量输入下, Listeria plantarum在低电导率液体中的失活率较高。Escherichia coli也有类似的影响。培养基中含有更多的离子有可能帮助稳定细胞质膜, 而细胞质膜是PEF处理的重要靶点之一。p H值对PEF诱导的微生物灭活的影响取决于目标微生物。酸性环境 (p H值为3.8时) 可增强经PEF处理的L.monocytogenes的灭活作用;相反, Salmonella senftenberg在p H值为3.8时比p H值为7.0更耐受PEF的处理。低水活度通常会对PEF处理产生保护作用。
 
  1.3 微生物因素
 
  PEF的微生物灭活在很大程度上取决于微生物的类型。革兰氏阳性细菌由于其细胞外膜更厚、更硬, 似乎比革兰氏阴性细菌对PEF治疗更有抵抗力。由于细胞的大小会影响在外加电场存在下形成的跨膜电位, 故而影响到微生物的失活。较大的细胞往往比小细胞更容易渗透。Heinz等人的研究显示, 杆状细胞需要5倍高的电场才能实现与球形细胞相同的失活。研究表明, 固定期的细菌对PEF处理的抵抗力比指数期细菌强。
 
  2 PEF诱导的微生物灭活机制
 
  人们普遍认为, 当自由电荷在两个膜表面累积时, PEF主要通过诱导高跨膜电位发挥作用。一旦膜电位超过临界值 (1 V, 天然跨膜电位) , 细胞膜就会发生破坏, 从而形成孔隙并增加膜透性。Witter等人报道, 由于PEF处理引起的膜破坏, L.plantarum摄取碘化丙酸。用PEF方法对E.coli, L.innocua和S.cerevisiae灭活后, 在细胞外环境中检测到ATP和紫外吸收物质等胞内化合物;然而, 透射电子显微镜下却看不到膜破坏。此外, 一些研究表明, 暂时增加渗透性并不一定对微生物致命。一旦关闭电场, 细胞膜就能重新连接到原来的状态。只有当孔隙的数量和大小相对于总表面积足够大时, 渗透的细胞膜才能导致细胞死亡。可以渗透DNA分子的电穿孔细胞可以在一个良好的介质中完全恢复。另一项与大肠杆菌有关的研究也表明, PEF处理后很容易破坏外膜, 但细胞质膜则不然。
 
  除细胞膜外, PEF还可影响细胞蛋白。分子伴侣有助于蛋白质在细胞质和细胞质与细胞壁之间的交界处正确折叠。PEF处理后, 分子伴侣 (Gro EL、Gro ES、Dna K和Dna J, 即热休克蛋白) 的表达被抑制, 尽管PEF的抗性对L.monocytogenes生长菌株 (osy-8578) 的抑制程度小于敏感菌株 (Scott A) 。结果表明, PEF能协同热处理能协同对L.monocytogenes增殖的灭活作用。
 
  现阶段, 对PEF诱导的微生物灭活机制的认识尚不明确和不完整。需要进一步的研究以提高PEF工艺对微生物灭活的效果。
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