同样,也有报道说尽管压力升高使微生物失活更多,延长处理时间对达到同样的效果不是必需的。Carballo等(1997年)报道当不同脂肪含量的牛肉焰饼在300MPa下加压时,多种微生物失活了,如肠杆菌科,总数低于10cfu/g,尽管对于金黄色葡萄球菌最终的总数取决于脂肪的含量,脂肪含量越高,失活率越低(300MPa,20min)oPalou等(2000年)报道几种微生物对压力有不同抗性。例如,在相同的介质中(柑橘汁),在10min内其减少4个对数值,酿酒酵母和泡盛酒曲霉需要250MPa,然而黑曲霉需要400MPa。在另一项研究控制无核小蜜橘果汁中微生物的压力水平过程中,使粟酒裂殖酵母、酿酒酵母、异常汉逊酵母(Hansmulaanomala’)、黏红酵母、泡盛酒曲霉、鑒鱼毛霉、巴杨酵母(S.bayanus)和膜酸毕赤酵母(Pichiamembranae-faciens‘)数量减少5个对数值,压力在350——400MPa,时间为5——30min(Ogawa等,1990年)。其他微生物,如牛肉中的李斯特菌,以更低的压力处理30min,数量减少达到5个对数值。以上观察是关于微生物种类和介质的复杂性如何影响处理过程的。
Correa-Baldera(2001年)研究生牛乳中的无害李斯特菌,发现在414——655MPa压力下处理lOmin有多于107的减小量,然而在低于379MPa压力下处理同样时间,失活率降低了几乎一半。
对于羊乳中的无害李斯特菌,在压力为450——500MPa、时间为10——15min时,该菌群减少7——8个对数值。对于单核细胞增生李斯特菌,在23T的牛乳中在340MPa下处理80min,其减少6个对数值(Gervilla等,1997年)。对缓冲液进行同样的研究,发现牛乳对微生物有一定的保护作用(Cheftel,1992年)。
Cheftel(1995年)报道猪肉中的微生物在25T;、400MPa下处理减少至少6个对数值;这些微生物是大肠杆菌、空肠弯曲菌、铜绿假单胞菌、鼠伤寒沙门菌、小肠结肠炎耶尔森菌、酿酒酵母和产朊假丝酵母。在另一个研究中,Crawford等(1996年)发现在室温下新鲜鸡肉中的微生物在689MPa以下处理60min,其减少5个对数值;当温度增加到80T保持20min获得最低存活数。
将不同的微生物接种到牛肉中来研究高压对其的影响,荧光假单胞菌在20^时高于200MPa下减少量的对数值为5,弗氏抒樣酸杆菌需要高于280MPa,无害李斯特菌要高于400MPa,当温度上升到50T时失活率也提高。
对于凝结芽抱杆菌,介质pH在4——7,451,400MPa时减少101.5;当温度到达70T,其减少4个对数值,若加人0.8IU/mL的乳酸链球菌素,pH4、70%:、400MPa处理30min,则其减少6个对数值。
用高压来灭活嗜热脂肪芽孢杆菌Bacillusstearothermophilus’)的孢子更有效,它在70X;、0——600MPa下处理5min并重复6次就全部被灭活;然而在600MPa和800MPa下静态处理60min,仅减少了200个孢子/mL和300个孢子/mL。在酵母的灭活中也出现此结果,而且脉冲压比静态压的失活效果较快。对拜耳接合酵母使用摆动压的研究,证明低于致死压力的压力(207MPa、241MPa和276MPa)对此类酵母菌有明显的损伤,当压力和循环次数上升时,影响变大。这种作用可能是由于细胞在压缩-减压的瞬间遭受破坏,当压力瞬间释放时细胞中水扩张的速率会超过细胞膜扩张的速率或细胞膜张力(Palou等,1998年)。
联合处理的应用
番石榴浓汁的腐败是由于微生物,当600MPa下处理15min后,微生物可以被灭活,若使用4T冷藏联合可将货架期提高至60d(Yen和Lin,1996年)。Haduizume等(1995年)对酿酒酵母的研究发现,当室温下介质的糖浓度提高时,微生物存活率也提高,尽管有蔗糖的介质中-20T下加压微生物存活率几乎没有变化。这说明t以下的温度联合对介质应用压力,蔗糖、氯化钠等溶质的复杂作用几乎无效。
杀菌剂、超声波和电离辐射等因素与超高压联合使用可以灭活微生物和灭酶(Palou等,2000年)。山梨酸作为一种有机酸(与其他抗菌剂一起使用),同样干扰微生物的细胞膜,若与压力联合使用更有效。微生物在处理时或处理后对乳酸链球菌素尤其敏感,这能够作为应用压力下乳酸链球菌素能作用于细胞膜并渗透,而在不应用超高压时不会发生作用的依据(Smelt,1998年)。Palou等(1997年)证明超高压结合pH、钾的吸附、保压时间的变化使得拜耳接合酵母的活性下降。压力到达689MPa时,细胞全部失活,而介质中有吸附时所应用的压力较低,因为细胞受到了物理化学作用的阻碍,阻碍了损害和保持很长潜伏期所需要的重压。
众所周知,分解酶活动在细胞壁中,使微生物对应用其他处理的作用更敏感。由于这个原因,溶菌酶、磷脂酶、蛋白酶、甲壳质酶或葡萄糖酸酶在用超高压均质化之前加人食品中。许多酶可以从某种微生物或食品中获得,引起细胞失活(Popper和Knorr,1990年)。在产胞假丝酵母的灭活中,一种酶的扩散渗透与高压结合,对微生物有效,而它对其他处理一般是有抗性的(Baldwin和Robinson,1994年)。
当Palou等(1998年)把水分活度、温度和压力联合起来处理丝衣霉菌的孢子,观察到689MPa、60r,水分活度0.98下处理3——5次,全数灭活了,而水分活度为0.94时在同样的压力和温度下只减少了一个对数周期,证明了低水分活度对细胞有保护作用。当温度低于211时,摆动处理没有作用。
其他因素有时与超高压结合被证明也有效果,在霉菌和酵母超高压灭活时使用二氧化碳。当溶解在水中时,它成为碳酸,当压力突然释放时就会扩散,造成细胞膜破裂,细胞器和酶释放出来(Cheftel,1992年)。
Roberts和Hoover(1996年)研究将压力、热、酸度和乳酸链球菌素等因素联合起来对凝结芽孢杆菌的孢子进行灭活,而它对热有很强的抗性。他们发现,压力和低pH、高温、0.2IU/mL的乳酸链球菌素共同作用使细胞大量减少。
Crawford等(1996年)使用射线和超高压联合处理新鲜的鸡肉,产生了很好的结果,他们用低放射剂量获得了长货架期的产品。
超高压下的芽孢
虽然一致认为低压会造成细菌芽孢发芽,但是研究中采用最高的压力水平很大程度上取决于被研究的菌株。高压处理中温度的作用明显有很大的影响。
超高压处理对食品贮藏最大的优点是减少了孢子对热的抗性。两个阶段的处理也叫“间歇灭菌”,这种处理方法是在很温和的条件下先使孢子发芽之后再杀死,从一定意义上讲,延长了处理时间,影响了杀菌效率,所以限制了它的应用范围。
生鲜食品超高压杀菌的前景
由于超高压或高静水压处理可获得高营养价值和高感官品质的食品,并且微生物检测安全,从而有较长的货架期。而且,保持同原有生鲜食品相似的质构,处理时间较短,这种特性已受到全世界研究者的关注,在过去20年中已经成为研究热点,并开发了包括牛乳、鸡蛋、鲜肉、鲜鱼、果酱、鲜切果蔬、果汁、甜点、调味品、果冻、酸乳、蜜饯、酒类等许多种类的长货架期、高品质的生鲜食品商业化产品。超髙压协同热处理可较好地克服单纯超高压在抗压微生物灭活方面的不足,可用于混合不均匀的生鲜食品的灭菌,使超高压的应用范围更广。超高压杀菌产品已有很好的消费者接受基础,预计今后有很好的市场前景。
目前超高压杀菌商业化的主要问题在三个方面:一是设备投人及处理成本较高;二是处理量较小;三是处理产品的微生物安全性。虽然由于设备的成本,目前它在生鲜食品加工中应用领域不够宽,但从能源角度,作为非热加工的代表,超高压比热处理所需能源更少,在将来会有很强的竞争力。随着对各种致病菌在高压下及协同条件下失活规律的研究,控制致病菌的技术手段也会日益完善,超高压杀菌商业化在食品安全方面的顾虑也会逐步消除。
生鲜食品高压脉冲电场处理保质原理及方法高强度的脉冲电场技术是一种非热力性的食品贮藏技术,这种技术是利用电场来根除食源性病原菌以及控制食品中腐败性微生物的生长,其不必通过加热就可以延长生鲜食品的货架期,并且使生鲜食品的感官和营养价值不受到损害。另外还能把生鲜食品中的微生物控制在安全范围内。在处理样品时,脉冲电场技术并不受致死媒介参与的限制,而是发生在热力学过程中的传导和接触。然而电场具有容积效应,海鲜冷库通过对样品的处理,必须确保快速同质致死规律得到应用。PEF技术成功地应用到液体产品中,例如果汁、液态鸡蛋和牛乳,从而显示这种技术具有取代传统的巴氏杀菌法的潜力。
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