PL技術應用于食品工業(yè)論文
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1pl的影響因素
PL光譜范圍對殺菌效果的影響：300nm以上脈沖光在能量密度0.2～1.75J/cm2條件下處理瓊脂上枯草芽孢桿菌孢子的滅菌率將近0，而全光譜可減少6個log值；300nm以上、能量密度1.5J/cm2，黑曲霉數(shù)量減少2個log值，全光譜減少將近6個log值。這表明300nm以下的光譜在PL殺菌中扮演重要的作用根據(jù)以上研究可知，不同產(chǎn)品在處理及貯藏中顏色均有一定程度的變化，F(xiàn)austman等認為肉的褪色可能由于表面水分流失、血紅素氧化和血紅蛋白變化造成的。但keklik等發(fā)現(xiàn)輕微及中度的脈沖處理，并沒有觀察到真空和無包裝的雞脯肉顏色參數(shù)發(fā)生顯著性變化。樣品硬度的降低主要是由于脈沖使火腿組織被破壞的緣故，可溶性蛋白、肌原纖維蛋白及火腿的結(jié)締組織都會影響火腿的硬度。脈沖光處理的樣品氧化過程較快，可能是熱效應促進其氧化，并且氧化反應產(chǎn)生的過氧化物也使肉中脂質(zhì)的氧化穩(wěn)定性降低。相反，Elmnasser等敘述了PL并不能引起脂質(zhì)的氧化。脈沖能否顯著影響色澤及感官性質(zhì)還取決于產(chǎn)品的類型及性質(zhì)。所以在保證較好殺菌效果的同時，應減少處理劑量來保持產(chǎn)品的感官品質(zhì)。
2PL在食品包裝方面的應用及研究
進展對食品包裝材料滅菌來滿足食品微生物安全及延長貨架期。常使用過氧化氫等化學試劑或聯(lián)合熱處理對包裝材料進行殺菌，但包裝材料表面可殘留化學物質(zhì)，這不僅會改變包裝食品的性質(zhì)，還危害消費者的健康，因此食品行業(yè)尋求非化學方法來對食品包裝材料滅菌。PL可對包裝材料進行殺菌處理，而且處理的效果較明顯。keklik等對包裝材料進行較溫和的處理，發(fā)現(xiàn)包裝材料的力學性能發(fā)生了很小的變化，這表明脈沖光可在食品包裝滅活表面的致病菌及腐敗菌。為比較不同材料上微生物的滅活率以期獲得脈沖光在包裝材料中的應用，為PL對不同材料的處理結(jié)果。
3PL技術的應用前景與展望
由病原微生物引起的食物中毒是食品加工最為重視的問題，PL也獲得美國藥品食品監(jiān)督管理局（FDA）批準在食品加工、生產(chǎn)及處理方面的應用，同時PL具有操作安全、殺菌均勻、減少環(huán)境污染等優(yōu)點。隨著該殺菌技術和設備的成熟，也可用于加工設備的殺菌，取得了顯著的社會和經(jīng)濟效益，因為設備的不適當清洗以及不良的衛(wèi)生狀態(tài)，最終污染食品。為實現(xiàn)PL工業(yè)化應用，需積累大量可靠的數(shù)據(jù)，以保證食品的微生物安全，實現(xiàn)PL的規(guī)?；?、商業(yè)化。雖然PL比傳統(tǒng)熱殺菌具有明顯的優(yōu)勢，能夠最大程度保持食品的營養(yǎng)成分，但想要取得規(guī)模應用和商業(yè)成功，還有許多問題需要研究和解決。PL是表面殺菌，對產(chǎn)品的厚度有要求，表面死亡的菌體及產(chǎn)品表面凹凸度對下面的微生物起到一定的保護作用，導致殺菌率降低，PL作為一種新型技術，為滿足消費者對食品的質(zhì)量及安全性要求，PL可以與臭氧、微生物防腐劑等其它殺菌技術串聯(lián)使用來取得較好的殺菌效果；PL也可引起殺菌產(chǎn)品表面溫度升高，Ringus等應用PL處理食品包裝材料，當處理能量為8J/cm2時，表面溫度增加了2～3℃；Wambura等使用PL處理將近20℃的切片火腿，當火腿距離氙燈4.5、8.3、14.6cm、處理60s，溫度分別增加到38、37和31℃。所以當處理熱敏性物質(zhì)時，應該考慮降低PL的處理能量，延長處理時間。隨著科學技術的發(fā)展，PL將逐漸克服上述缺點并趨于成熟完善。除了微生物殺菌，PL脈沖強光技術應向基因工程、細胞工程等高技術領域滲透，可應用于植物和微生物育種方面，PL處理可能誘發(fā)細菌菌落特征和細胞形態(tài)變異、生物體遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，從而培育成新的優(yōu)良品種。PL能有效控制食品中的有害微生物，一定程度可預防和控制微生物危害發(fā)生的風險，保障了消費者健康，提升了食品質(zhì)量安全。同時企業(yè)也可以引進此技術，保證食品安全，最大程度造福于人類，PL將會在食品領域發(fā)揮更大的作用，有著更為廣闊的應用空間及發(fā)展前景。。脈沖電壓對殺菌效果的影響：對輸入電壓1、1.5、2、2.5kV，對瓊脂上枯草芽孢桿菌進行了測試，隨著輸入電壓的增加，其減少的對數(shù)值也在逐漸增加。
4kV處理電壓
其數(shù)量可減少6個log值，Schaefer等研究發(fā)現(xiàn)脈沖處理中減少輸入電壓可減少UV-C的百分含量。此外，不同的基質(zhì)也可影響其效果，已經(jīng)證實PL對固體表面滅菌比液體更有效。2PL應用領域及研究進展PL對減少食品表面微生物、提高食用品質(zhì)方面具有積極的影響。PL能有效滅活金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、沙門氏菌、隱孢子蟲等大量微生物，廣泛用于食品工業(yè)中，主要包括牛奶、果汁、蔬菜、水果、雞蛋、牛肉、香腸等。
5PL在果蔬中的應用及研究進展
我國是最大的果蔬生產(chǎn)國和果蔬制品加工基地，但病原微生物和腐敗微生物可引起果蔬的食品安全、腐爛變質(zhì)等問題，病原微生物引起的食物中毒也逐漸增加，嚴重危害人類的安全。減少微生物的污染、保持產(chǎn)品品質(zhì)、延長貨架期是果蔬加工過程中的關鍵。Xu等對大蔥進行表面和浸蘸接種分別模擬操作者手臂不衛(wèi)生、加工處理和沖洗過程造成的污染，PL對大蔥根和莖表面接種的大腸桿菌進行了處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)脈沖對表面接種的大腸桿菌殺菌效果顯著，其數(shù)量可減少4.1～5.2個log值。浸蘸接種的大腸桿菌殺菌效果較差，原因是細菌能夠隨著接種液流到蔥葉內(nèi)部和莖上緊密層次的凹陷中，這將保護細菌避免強光的危害。用能量密度2.68和5.36J/cm2脈沖光處理番茄，表面微生物顯著減少，脈沖處理的番茄在處理3天之后，表面出現(xiàn)褶皺、變軟及重量損失，但整個貯藏過程抗血酸含量保持不變，脈沖處理可減少腐敗菌的數(shù)量不會降低營養(yǎng)價值。Oms-Oliu等研究了PL對鮮切蘑菇質(zhì)量和抗氧化性質(zhì)的影響，當使用4.8、12、28J/cm2脈沖光處理蘑菇時，微生物的數(shù)量可減少0.6～2.2個log值，在4.8J/cm2處理條件脈沖光強光能夠延長鮮切蘑菇的貨架期，沒有顯著影響其質(zhì)構(gòu)和抗氧化性質(zhì)。腸炎沙門氏菌已是多數(shù)蛋類污染爆發(fā)的致病菌，它既可分布在雞蛋的表面也可通過蛋殼的氣孔進入雞蛋內(nèi)部，嚴重影響其食用安全性。為此，Hierro等研究了PL對雞蛋表面腸炎沙門氏菌的影響。在0.7J/cm2脈沖光處理雞蛋，數(shù)量可減少6.7個log值。并且隨著脈沖能量的增加，沙門氏菌的數(shù)量逐漸減少。尤其對于鮮切果蔬，切割降低了果蔬對外界環(huán)境的抵抗能力以及加工工具上的微生物增加了侵染機會。PL可減少微生物與果蔬組織接觸的機會，有效預防鮮切果蔬的腐敗變質(zhì)問題。
6PL在即食肉制品中的應用及研究進展
即食肉制品隨著快捷、簡單等現(xiàn)代生活方式的改變，其消耗量逐年增加，即食肉制品主要包括火腿、香腸、豬肉和牛肉等。但工具、操作者及機械設備上的環(huán)境微生物可能污染這些產(chǎn)品，對消費者安全構(gòu)成威脅。這些微生物主要包括大腸埃希菌、沙門氏菌、李斯特菌及金黃色葡萄球菌等致病菌及酵母菌、霉菌等腐敗菌。致病菌可引起食源性疾病，腐敗微生物可導致食品感官品質(zhì)的下降，如質(zhì)構(gòu)改變、彈性變差、異味和褪色等。為減少相關疾病的發(fā)生，采用PL技術最大程度使它們失活。為提高即食肉制品的安全性及延長貨架期，采用PL對食品進行處理。從圖2可知，不同微生物的滅活率與脈沖能量成正比。顯示香腸和里脊片中李斯特菌和鼠傷寒沙門氏菌數(shù)量最大減少1.5-1.8個log值，鼠傷寒沙門氏菌比單細胞增生李斯特菌具有較強的抵抗性。但隨著能量的增加，這種差異性逐漸減少。為PL對火腿和臘腸李斯特菌的影響，數(shù)量最大減少值為1.78和1.11個log值，臘腸具有較低的滅菌率，原因是臘腸是一種乳膠體，提供了很多的裂縫，這保護了細菌免受光的危害。產(chǎn)品的表面形態(tài)極大程度地影響了脈沖光強光的滅菌效果。脈沖后直接計數(shù)、黑暗條件下4h，結(jié)果并沒有顯著性差異，說明李斯特菌無光復活現(xiàn)象。可知，牛肉片中大腸桿菌的最大減少量為1.2個log值，沙門氏菌可減少1個log值，單細胞增生李斯特菌可減少0.8個log值。連續(xù)照射后病原微生物減少的對數(shù)值在不同的肉產(chǎn)品之間不同。原因可能是肉的不同成分影響脈沖光的滅菌效果，肉中脂肪和蛋白質(zhì)含量增加，PL處理效果降低。
作者：唐明禮 陳妍婕 王曉琳 劉麗霞 王勃 劉賀 何余堂 惠麗娟 馬濤 單位：渤海大學化學化工與食品安全學院 渤海大學糧油科學與技術研究所