一、什么是高压脉冲电场杀菌技术及其作用机理
高压脉冲电场技术(High-pulsedelectricfield,简称PEF)是将待灭菌液态奶采用泵送等方式,流经设置有高强脉冲电场的处理器,给予高压电脉冲,形成脉冲电场,微生物在极短时间内受强电场力作用后,细胞结构破坏,菌体死亡。
高压脉冲电场技术与热力杀菌相比,具有显著优点:处理温度低,可以在常温下或更低的温度下进行杀菌;杀菌时间非常短,不足1秒钟,通常是几十微秒便可以完成;节省能源,不需要加热,不会污染环境;对产品的色、香、味和营养成分没有破坏,能保持产品的新鲜度。美国、德国、荷兰、日本等国已对PEF技术的基础和应用进行了多年的研究,有些实验已进入中试阶段,而我国在相关领域的研究还处于起步阶段。
关于高压脉冲电场杀菌的机理,目前学术界有多种假说,尚无明确定论。主要有细胞膜穿孔效应、电磁机制模型、粘弹极性形成模型,电解产物效应、臭氧效应等,大多数学者倾向于认同电磁场对细胞膜的影响,学术界也以此为基础对抑菌动力学进行探索[1]。
二、影响高压脉冲杀菌效果的主要因素
高压脉冲电场杀菌是在一定温度、时间作用下,在高压下形成的脉冲电场对灭菌试样进行作用的一种杀菌技术。所以,影响其杀菌效果的主要因素为时间、温度、电场强度,脉冲波形以及灭菌物料本身的指标。
电场强度是影响微生物杀灭效果zui主要的因素之一。当电场强度高于临界电场强度(微生物刚开始失活时的电场强度),随着电场强度的增加,脉冲杀菌效果增强[2]。
处理时间一般取决于脉冲数和脉宽。随着脉冲处理时间的延长,微生物的杀灭效果逐渐明显[3]。
处理温度对PEF的处理效果也有影响。当PEF电场强度持续作用,食品的温度升高,微生物杀灭效果增强。
三、高压脉冲电场对牛乳品质的影响
自罐藏技术和巴氏杀菌技术发明以来,热力杀菌技术己在食品工业中得到了广泛应用,通过对热力杀菌技术的不断研究,先后开发了高温短时、超高温、微波杀菌、欧姆加热等热力杀菌技术。这些技术广泛应用于液体奶的杀菌,提高了乳制品的质量,延长了货架期。但热力杀菌技术也存在一些难以克服的问题,若加热杀菌的温度较低,则会因杀菌不足而导致产品的腐拜变质;若加热杀菌的温度过高,则会使乳制品中的营养成分受到破坏,风味劣变、产生热臭,对乳制品的营养价值及滋味、风味产生一些副作用。热处理在加热过程中也会发生风味的变化,主要会产生蒸煮味。热处理程度不同,产生的加热异味类型也有所差异,低温巴氏杀菌牛乳基本不产生异味,高温处理后则会产生可能氧化成易挥发的硫化氢,它是刚加热过的牛乳的特征性味道。
高压脉冲电场杀菌可以zui大限度的,保留乳制品原有的风味和营养,因此成为当前新技术研究与开发的热点。据有关研究资料表明,在保证杀菌效果的前提下,使用该项技术乳制品的感官色泽,营养价值等理化指标均为遭到破坏。
四、高压脉冲电场杀菌技术的优点及技术难点
高压脉冲电场关键性技术主要包括脉冲发生系统及处理室两部分,这两部分历来是国内外学者研究的重点。其中发生系统由于造价高,令很多科研机构望而却步,而处理室电场分布也是制约高压脉冲电场杀菌技术的一大瓶颈。
高强度脉冲电场应用于液态食品的杀菌是可行的、有效的。这种常温下非加热杀菌的新方法,能在迅速杀灭有害微生物的同时,充分保持食品的外观及营养价值。且杀菌前后食品的物理、化学性质均无明显变化。在实际运用该技术时,场强大小、杀菌时间、食品的酸碱度、对象菌的种类等因素应综合考虑,以确定*杀菌方案,获得*杀菌效果。目前该技术在上正处于实验室研究与发展阶段,尚未进入工业化应用。该技术进一步成熟后,很有可能弥补或取代传统的杀菌方法,给液态食品的杀菌工艺带来一场变革[6]。
但高强度脉冲电场杀菌也有其局限性,根据现有的研究数据,高强度脉冲电场目前只在液态乳保鲜方面有其明显的优势。乳制品的加工形态除液态外,有很多固态或乳粉形态的应用。所以,针对乳制品的保鲜在做好杀菌的同时,选择合适的阻隔性能的包装也是非常重要的。如何判定一款包装阻隔性能的优劣,主要可以从水蒸气阻隔性、气体阻隔性去分析和判定,也不能忽视包装材料的厚度均匀性对包装整体阻隔性的影响。另外,至关重要的一点是,我国已于2017 年 3 月 1 日,正式实施标准《GB 31604.8-2016 食品安全国家标准 食品接触材料及制品 总迁移量的测定》。未来对食品接触材料及制品迁移量的检测将更严格、更规范。目前,Labthink包装安全检测中心CNAS实验室利用其自主研发的C830迁移量及不挥发物测试仪积累了大量的包装材料迁移量测试数据,欢迎加号详细沟通了解。乳制品企业在确保内容物品质的同时,也应加强对包装的质量控制。
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