正如上面讨论的一样，低功率超声波致死效能不高，而大部分研究（Kinsloe等，1954年；Davies,1959年；Raso等，1998年；Pagan等，1997年）赞成大功率超声波产生的空化效应才是造成致死作用的主要原因。当气泡在超声波区域发生内爆裂时，碰撞点产生高温、高压。因此，加压和压力振荡波都是造成超声波致死效应的重要因素。另一方面，内爆裂气泡的极高温度、压力引起水气分解成氢氧自由基和氢原子（Suslick，1990年）。这些活性自由基可能像过氧化氢一样通过氧化作用使菌体失活。要想直接研究测定超声波作用机理是很困难的。
　　有研究者证实，当半胱氨酸加入到处理介质时，压声处理对芽孢（Raso,1995年）和营养细胞（Allison等，1996年；Pagan,1997年；Raso等，1998年）的致死效果是相同的。半胱氨酸是我们熟悉的自由基清除剂，因此可以排除任何有关超声波对微生物声解致死效应的重要影响。另外，失活前氧化处理引起几个微观结构的破坏。这种损坏在一定培养条件下可以修复，然而，如果用不完全培养基培养时，也会阻碍这种修复。在修复培养基中加人氯化钠是经常用来破坏细菌损伤修复的技术。当细胞在加和未加氯化钠培养基中修复时，单核细胞增生李斯特菌（Pagan,1999年）、小肠结肠炎耶尔森菌、嗜水气单胞菌（Pagan,1997年）和沙门菌几种菌型的MS存活曲线是相同的。这表明超声波和氧化剂处理两者的致死机理是不一样的。
　　当气泡内爆裂时，在空腔周围液体中产生了热量。尽管该区域温度格外高，但是被加热的液体体积极小并且热量迅速散失。高温仅持续了几微秒（sus-lick,1998年；Flint和Suslick,1991年）。这些热点的存在可以解释为什么超声波会通过热致死使微生物指数递减。然而，大部分发表的数据表明加热设备给常压或静压下超声波致死作用作出了贡献。如上面讨论，假设加热和超声波处理杀菌机理是不一样的并且是独立的两个过程，MS/MTS处理的对数递减时间值将与理论曲线吻合，这些暗示两种不同的致死机理。此外，菌种耐热性变化很大，但是所有的营养细胞的超声波抗逆性是相似的。环境因素对￡？，有影响，但很少对值有影响。
　　空化产生的气泡的内爆裂压力冲击波最有可能是超声波使微生物失活的最终原因。大部分研究（Kinsloe等，1954年；Davies,1959年；Raso等，1998年；Pagan等，1997年）认为超声波是产生穿透液体介质的压力波引起膜的机械破损而使细胞死亡。空化效应使膜机械破碎可以解释大部分观测结果。营养细胞膜的差异性会对超声波杀菌有影响。这可能会使研究协同效应的超声波联合工艺设计变得困难。
　　已报道的压-热-声协同效应作用有效的微生物有：芽孢菌株（Raso等，1994、1998年），单核细胞增生李斯特菌（Pagan等，1999年），个别微生物耐热性营养细胞（Pagan等，1999年）以及对水分活度培养基处理的几种沙门菌型细胞（Alvarez，2000年）。细菌芽孢的膜结构复杂，具有机械抗性，使原生质与环境隔离出来。有报道称超声波处理破坏了芽孢外孢壁（Berger和Marr,1960年）。也有人观测到超声波释放出菌体芽孢皮层的毗啶二羟酸和低分子质量多肽（Palacios等，1991年）。此外，Raso等（1998年）发现压声处理使芽孢对溶菌酶作用敏感。已知一些芽孢菌株本身就存在缺陷，水果冷库因而对溶菌酶敏感，但大部分情况下，溶菌酶仅能水解孢衣的黏肽，这些结果表明超声波对菌体芽孢的作用机理是基于对被膜的破坏。外部损伤导致原生质复水，最终耐热性丧失（Saia等，1995年）。这解释了所观测到的关于菌种芽孢压-热-声处理的协同效应。对于这种情况，压力超声波是通过使菌体芽孢对热敏感而起作用的。
　　其他物理极限处理品质调控新技术及联合保质栅栏技术一、其他物理极限处理品质调控技术1.低能电子束和感应电子束处理贮藏原理及技术低能电子束的电子束穿透力弱，只穿透食品表面50——100/zm深度，其主要作用在于软电子束的辐射作用，使微生物膜电荷分布不均，影响微生物的物质交换；其次产生电离作用，诱发产生过氧化物，破坏细胞的蛋白质及核酸、酶的结构，迅速杀菌。
　　感应电子束杀菌是以电为能源的线性感应电子加速器产生的电离辐射，可导致细胞内物质电离，破环细胞结构，进而杀死微生物。该法是将电子加速，去撞击重金属铅板，铅板发出具有宽带光子能量频谱的强射线，具有较高能量系，穿透力强，可杀死微生物。该法用于肉类、果蔬、果酱及饮料等食品杀菌。
　　日本农林省国立食品研究所成功研制使用低能电子束处理新谷物与食品香辛料的消毒杀菌系统。试验证实，这种新型消毒杀菌系统能杀死谷物和香辛料表面上的各种微生物，杀菌效果接近100%.而对谷物和香辛料的质量无不良影响。该电子束是低于30万eV的低能级电子束，在距高电子束发生器出口处约17cm的地方，其电子能量较低，为6万——20万eV。这一电子能级与电子显微镜的电子束相同，几乎各种食品都能用6万——20万eV的电子束来消毒，这种几乎不影响被处理产品的消毒杀菌系统，在消毒设备行业中尚属首创。
　　脉冲强光处理贮藏原理及技术
　　脉冲强光杀菌是采用脉冲的强烈白光闪照方法进行灭菌的技术。其系统主要包括动力单元和灯单元，动力单元为惰性气体灯提供能量，灯便放出只持续数百微秒，其波长由紫外光区域至近红外光区域的强光脉冲。其光谱与太阳光相似，但比阳光强几千倍至数万倍。由于只处理食品表面，从而对食品营养成分影响很小。
　　据报道，美国JosePhDunn等对该技术进行了研究，结果表明它能杀死大多数微生物。我国的周万龙等研制出自动化程度较高的脉冲强光杀菌试验装置，并开展了脉冲强光杀菌装置的研究。试验表明，光脉冲输人能量为700J，光脉冲宽度小于800/is，脉冲强光闪照40次可使枯草杆菌、大肠杆菌、酵母菌从每毫升高于100000个减少到0;用于液态淀粉酶和蛋白酶的钝化，两种酶活力分别下降70.4%和90.3%，而且随着闪照次数的增加而逐渐下降。但是，此杀菌技术不适用于用玻璃包装的食品。脉冲强光杀菌对菌悬液的电导率影响不大，但能引起电位的变化，其原因及对微生物形态结构的影响尚待进一步研究确认。
　　强磁场处理贮藏原理及技术

　　强磁场杀菌的机理是：用交变磁场，产生强电流，一方面干扰细胞膜电荷分布，进而影响物质出人细胞；另一方面使细胞内物质及水电离产生过氧化物，作用于蛋白质及酶类，使蛋白质变性，破坏细胞。因引起微生物细胞破碎，故适用于酿造食品，如味精、醋、酱油、酒、发酵乳制品，但不适用于果蔬类。
　　据报道，日本秋田大学用交变磁力技术做杀菌试验，该法是采用0.6T的磁力强度。将食品放在N极和S极之间。经过连续摆动，达到100%杀菌。日本某公司将食品放在0.6T磁密度的磁场中，在常温下处理48h，达到100%杀菌效果。磁场杀菌还可以运用于饮料、调味品及各种包装的固体食品。另据报道，有研究者研究了橘汁在20T、40T磁密度的磁场中进行杀菌，结果细菌数由原来的25000个/mL,减少到6个/mL。目前国内已对酸乳等制品进行了磁场杀菌的研究，但是食品中微生物的失活与磁场强度的关系，磁场与食品营养成分变性的关系，磁场能量效率与延长食品货架期的关系，磁场对食品质量的影响和微生物失活机理等，还有待进一步研究与探索。此外，利用磁场杀菌技术要求食品材料有较高的电阻率，一般大于O.lfl?m,以防材料内部产生涡流效应而导致磁屏蔽，所以不能用金属材料包装。

　　联合保质栅栏技术
　　为提高单一非热杀菌贮藏技术的效果和性价比，目前采用多个非热杀菌贮藏技术来联合杀菌的研究和应用也成为热点，这一趋势值得关注。非热联合控菌的理念主要来自栅栏技术。

　　栅栏技术与预测微生物技术
　　世纪70年代，Leistner等（Leistner和Gorris，1995年）定义了栅栏技术：根据食品内不同栅栏因子的协同作用或交互效应使食品的微生物达到稳定的食品防腐保鲜技术。一般而言，当食品只通过单个贮藏因子贮藏，这个因子就要求高强度，而这又会造成食品品质严重劣变。然而，在低强度下贮藏因子的协同作用可以生产出安全、稳定同时可最大限度地保持高品质的食品（Gorris，1999年）。因此一些贮藏因子的联合使用变得十分重要。
　　在早期研究中，栅栏技术主要用于获得货架期稳定的肉类制品。后来，逐步扩大到贮藏包括水果、蔬菜、焙烤制品、牛乳、鱼等食品（Leistner，2000年）。使用栅栏技术可以改进生鲜食品的安全性、稳定性、高品质性和经济性。早期的栅栏技术都只是经验性的应用，而无机理调控方面的理论指导。为了更好地应用栅栏技术，需要掌握单个因子和多个因子联合作用的机制。近二十年来，对贮藏因子理论机制的了解也已经有了很大进步（Gould,1989年；Ashie等，1996年）。了解了这些机制可以更好地利用栅栏技术，改进食品的安全性和稳定性，生产低价、局品质的食品。
　　世纪80年代以来，预测微生物技术与栅栏技术得到了同步发展（Buchanan，1993年；Baranyi和Roberts,2000年）。这有利于改进食品的安全性、稳定性和高品质性。预测微生物技术是利用数学模型定量地预测食品中的微生物。这些模型对食品贮藏技术应用于加工过程的发展非常有用，因为它不仅可以了解甚至可以定量地确认整个贮藏体系中单个因子的作用。
　　栅栏技术下微生物的内稳态和亚致死损害

　　在非热联合控菌中，微生物的内稳态和亚致死量在食品贮藏技术中起着关键的作用。内环境的稳定是保持微生物内环境稳定和平衡的一种倾向。为了在极端环境的压迫下生存，微生物发展了许多不同的机制来克服不利的条件。内稳态是对某种压力作出的反应。比如，在酸性条件下存活的微生物，通过细胞质向外排出质子，使内部的pH保持在较窄的范围内。而在低水分活度的环境下，微生物合成相溶性溶质维持内部膨压，保持细胞质的渗透压高于环境的渗透压。一些微生物的内稳态机制涉及细胞的代谢反应和能量的消耗，但是另一些机制是被动的，与细胞的结构有关（Gould,1995年）。微生物对环境胁迫的内稳态机制已经被许多文献报道（Whittenbury等，1988年；Gould,1989、1995年）。

　　生鲜食品的贮藏就是以扰乱食源性微生物内环境的稳定为依据。当内稳态机制在贮藏因子产生的胁迫下不起作用时，微生物就不能生长甚至死亡。用多种方法对生鲜食品进行贮藏时，不同贮藏因子会产生不同的压迫作用，微生物的内稳态在多个位点被搅乱。因此，栅栏技术具有多目标作用的特点（Leistner，1994年）。如果微生物的内稳态被多个贮藏因子影响，那么它对胁迫的抵抗就需要更多的能量，因而变得更困难（Montville和Matthews,2001年）。这一特点确保了生鲜食品贮藏后的安全性和稳定性，同时避免了高强度的贮藏单因子的使用。联合几种贮藏因子所产生的作用对总的贮藏效果是起加成作用的。但是考虑到食品的品质和安全性，协同作用是最理想的。加成作用是指两种或更多保鲜因子的作用等于各个因子单个作用之和，而协同作用是指总的作用大于单个因子作用的累加。然而，贮藏因子的联合使用并不总是有用的，在某些情况下，也会产生拮抗性。
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