花粉滅菌技術(shù)應(yīng)用與進(jìn)展
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花粉滅菌技術(shù)應(yīng)用與進(jìn)展
杭州保靈養(yǎng)泰禾生物科技有限公司 倪?榮 章振東 李福高 劉華 金偉
摘要：綜述了食品特別是花粉的滅菌技術(shù)，并對其原理與應(yīng)用作了簡介。與傳統(tǒng)熱壓滅菌、酒精滅菌等方法相比，輻照滅菌、微波滅菌、高壓滅菌等新技術(shù)具有滅菌效果好、含有破壞少、無溶劑殘留等優(yōu)點(diǎn)，值得進(jìn)一步推廣。 近年來，在花粉行業(yè)中產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷改進(jìn)，消費(fèi)者對產(chǎn)品色、香、味及營養(yǎng)價值的要求也不斷提高。因此，生產(chǎn)廠家必須考慮滅菌前后花粉產(chǎn)品的含有、質(zhì)構(gòu)等變化盡可能小，同時考慮滅菌方式對人體的安全性。隨著科技進(jìn)步，新的滅菌方法不斷涌現(xiàn)，本文主要對其原理與應(yīng)用作介紹。
1 化學(xué)方法殺菌
1.1 環(huán)氧乙烷熏蒸法 環(huán)氧乙烷可以殺滅各種微生物，包括細(xì)菌繁殖體、芽抱、病毒和真菌抱子，是一種廣譜滅菌劑。一般認(rèn)為是由于它能與微生物的蛋白質(zhì)、DNA和RNA發(fā)生非特異性烷基化作用。 環(huán)氧乙烷液體的沸點(diǎn)10.8℃，適用于忌熱物品的常用滅菌法；但是它會污染環(huán)境，污染產(chǎn)品。根據(jù)國際環(huán)保條約，蒙特利爾議定書，發(fā)達(dá)國家2005年禁止使用，到2015年全部禁用。
1.2 乙醇滅菌 乙醇滅菌是又一常規(guī)滅菌方法。薛育梅采用一定濃度的乙醇對花粉進(jìn)行滅菌處理，滅菌效果極佳。她采用的乙醇濃度如下：X％＝75％[(1－A％)／1－0.0167A)]，其中，X％為滅菌時采用的乙醇濃度，A％為滅菌前花粉粉末的含水量。
1.3 蜂膠滅菌 蜂膠具有顯著的抗菌、防霉、防腐、抗氧化作用和醫(yī)療、保健作用而受到人們的廣泛關(guān)注。劉敬濤、夏平開都曾采用蜂膠溶液對花粉進(jìn)行滅菌，具有較好滅菌效果。
2 熱壓殺菌 熱壓殺菌通過加壓加熱使微生物蛋白質(zhì)凝固或熱力透入細(xì)胞膜使之脹裂出漿死亡。它可分為“巴氏殺菌”法、高溫殺菌法、超高溫殺菌法。“巴氏殺菌”法是在 100℃以下的低溫殺菌法，加熱介質(zhì)常用熱水。費(fèi)笛波N采用巴氏滅菌，在80～85℃處理花粉15 min，其滅菌效果與輻照滅菌相近。高溫殺菌法，在不銹鋼的容器里，采用加壓和電加熱，空氣對流體氣溫上升。一般滅菌110℃，60 min；殺死細(xì)菌芽孢160 ℃，90 min。而超高溫殺菌法是用150℃左右的加熱介質(zhì)在數(shù)秒鐘內(nèi)殺滅細(xì)菌的方法。
3 輻照滅菌 自從世界糧農(nóng)組織(FAO)、世界衛(wèi)生組織(WHO)和國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)的專家委員做出輻照劑量10 kGy不會產(chǎn)生毒理學(xué)危害，不會引起特殊的營養(yǎng)學(xué)和微生物學(xué)問題的結(jié)論以來，食品輻照的應(yīng)用有了顯著進(jìn)展。用于食品殺菌的輻射源主要有電子束和γ射線源。 γ射線源主要有60Co和137Cs 兩種，其殺菌原理主要是利用了射線的高能量直接作用于細(xì)菌，破壞其酶系統(tǒng)而致其死亡。食品經(jīng)過輻照后至少可以使99.9％常見的以食物為載體的病菌失去活性，例如沙門氏菌、氣單胞菌、大腸桿菌等。Cadot，P 采用劑量為25 kGy的γ射線輻照毒麥花粉，其效果優(yōu)于苯酚滅菌，并且被輻照的花粉蛋白質(zhì)更穩(wěn)定，含有無明顯變化。黃志勇問采用3種不同輻照劑量對蜂花粉進(jìn)行處理。結(jié)果表明：以8.0 kGy劑量的滅菌效果最佳，大腸桿菌殺菌率大于90％，霉菌殺菌率達(dá)到99.6％。輻照對蜂花粉中的蛋白質(zhì)、糖類和氨基酸的影響不大，而對維生素和過氧化氫酶有較大影響。 但是一些發(fā)達(dá)國家，如韓國、歐盟等，擔(dān)心60Co輻照滅菌會有少量的放射性危害，對食品輻射加工持慎重態(tài)度。在美國，除了佛羅里達(dá)州普遍使用60Co以外，其他州的絕大多數(shù)工廠均使用電子束輻照食品。丁連忠等人用電子束輻照花粉，滅菌效果顯著。在一定劑量范圍內(nèi)，電子束輻照對花粉中的蛋白質(zhì)、氨基酸、L-抗壞血酸、抗壞血酸總量、過氧化氫酶等含有影響不大，比較接近60Co輻照結(jié)果。從發(fā)展來看，電子束輻照有取代60Co γ射線源的趨勢。國內(nèi)已經(jīng)有企業(yè)建立了電子束輻照殺菌車間。
4 光波輻射滅菌
4.1 紫外線輻射 紫外殺菌具有操作簡單、污染小等優(yōu)點(diǎn)而在食品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。它主要用于3個領(lǐng)域：表面殺菌、空氣殺菌和液體殺菌。葛英比較了紫外燈滅菌、酒精滅菌、微波滅菌的效果，前兩者雖然細(xì)菌總數(shù)符合衛(wèi)生指標(biāo)要求，但遠(yuǎn)比微波滅菌效果差，這主要是兩種方法都是處理蜂花粉表面細(xì)菌的緣故，而內(nèi)部的細(xì)菌未被殺死而造成的。
4.2 微波殺菌 微波殺菌機(jī)理表現(xiàn)為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。潘建國采用微波滅菌和輻照滅菌兩種物理方法對蜂花粉中微生物滅菌進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)對大腸桿菌的滅菌有效率大于 90％。并且可以大幅度降低花粉中細(xì)菌總數(shù)和霉菌數(shù)。兩種滅菌方法對蜂花粉中主要營養(yǎng)素和有效含有的影響中，輻照滅菌對維生素C與過氧化氫酶的影響較大。
4.3 紅外輻射 紅外輻射殺菌的機(jī)理主要是靠其熱效應(yīng)，導(dǎo)致菌體蛋白質(zhì)變性，活體死亡，或受到嚴(yán)重干擾，無法繁殖。日本的山野藤吾曾將細(xì)菌、酵母和霉菌懸浮液裝入塑料袋中進(jìn)行殺菌試驗(yàn)。結(jié)果表明：用遠(yuǎn)紅外線照射后，能使不耐熱細(xì)菌全部殺死，使耐熱細(xì)菌數(shù)量降低。對于霉菌，采用8 kw以上的照射功率照射10 min就可將活菌全部殺死。美國的CDT公司在用觸煤遠(yuǎn)紅外干燥谷物時，發(fā)現(xiàn)紅外線可使米糠中的酶活性大大降低，能防止酸敗，從而提高了米糠的出油率和質(zhì)量。
5 高壓殺菌
5.1 超高壓殺茵 超高壓殺菌技術(shù)是20世紀(jì)90年代由日本明治屋食品公司首創(chuàng)的殺菌方法。它是將樣品密封于高壓容器，在靜高壓下(大于100 MPa)處理一段時間，以達(dá)到食品保藏的目的。超高壓能使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，能破壞蛋白質(zhì)氫鍵之類的弱結(jié)合，使基本物性變異，產(chǎn)生蛋白質(zhì)的壓力凝固及酶的失活；還能使菌體內(nèi)含有產(chǎn)生泄漏和細(xì)胞膜破裂等多種菌體損傷。與熱處理方法相Lh，超高壓殺菌技術(shù)對食品作用均一、迅速，且無體積和形狀的限制，對風(fēng)味物質(zhì)、色素等小分子物質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)無影響，能較好地保持食品的原汁、原味及營養(yǎng)含有等；還能使酶失活。潘建國提出，在100～600 MPa壓力作用下5～10 min可使一般細(xì)菌、酵母菌和霉菌減少直至被完全殺滅。且能最大限度保持食物原有的風(fēng)味。高壓加工技術(shù)的應(yīng)用必將對蜂產(chǎn)品的加工方法帶來巨大變革。
5.2 高壓CO2殺菌 二氧化碳是一種天然抗微生物劑，單獨(dú)作用能抑制微生物生長，但不能殺死微生物，與壓力結(jié)合則能達(dá)到有效地殺菌。而對于微生物，高濃度的二氧化碳和低pH值能抑制微生物生長，同時高壓作用下二氧化碳擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞，當(dāng)卸壓時，二氧化碳迅速由液體變?yōu)闅怏w，導(dǎo)致微生物細(xì)胞膜反壓破裂，從而殺死微生物。
6 其他 除了上述常用方法外，在食品滅菌方面還有如臭氧殺菌、液氮冷凍法、高壓電場殺菌、電阻殺菌、磁力殺菌、脈沖光殺菌等方法。
7 小結(jié)
用化學(xué)試劑滅菌，往往存在溶劑殘留或引起品質(zhì)變化，逐漸受到限制。熱壓法滅菌效果好，設(shè)備及操作簡單，但熱力殺菌時物料也會發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，從而對品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，故對熱敏產(chǎn)品不適用。采用輻照滅菌、微波滅菌、高壓滅菌等方法處理溫度低、滅菌效果好，但投資較大，有些技術(shù)還不十分成熟。隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，食品衛(wèi)生安全及品質(zhì)越來越受到人們的重視，因此，需根據(jù)具體情況選用合適的滅菌方法。
杭州保靈養(yǎng)泰禾生物科技有限公司 倪?榮 章振東 李福高 劉華 金偉
摘要：綜述了食品特別是花粉的滅菌技術(shù)，并對其原理與應(yīng)用作了簡介。與傳統(tǒng)熱壓滅菌、酒精滅菌等方法相比，輻照滅菌、微波滅菌、高壓滅菌等新技術(shù)具有滅菌效果好、含有破壞少、無溶劑殘留等優(yōu)點(diǎn)，值得進(jìn)一步推廣。 近年來，在花粉行業(yè)中產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷改進(jìn)，消費(fèi)者對產(chǎn)品色、香、味及營養(yǎng)價值的要求也不斷提高。因此，生產(chǎn)廠家必須考慮滅菌前后花粉產(chǎn)品的含有、質(zhì)構(gòu)等變化盡可能小，同時考慮滅菌方式對人體的安全性。隨著科技進(jìn)步，新的滅菌方法不斷涌現(xiàn)，本文主要對其原理與應(yīng)用作介紹。
1 化學(xué)方法殺菌
1.1 環(huán)氧乙烷熏蒸法 環(huán)氧乙烷可以殺滅各種微生物，包括細(xì)菌繁殖體、芽抱、病毒和真菌抱子，是一種廣譜滅菌劑。一般認(rèn)為是由于它能與微生物的蛋白質(zhì)、DNA和RNA發(fā)生非特異性烷基化作用。 環(huán)氧乙烷液體的沸點(diǎn)10.8℃，適用于忌熱物品的常用滅菌法；但是它會污染環(huán)境，污染產(chǎn)品。根據(jù)國際環(huán)保條約，蒙特利爾議定書，發(fā)達(dá)國家2005年禁止使用，到2015年全部禁用。
1.2 乙醇滅菌 乙醇滅菌是又一常規(guī)滅菌方法。薛育梅采用一定濃度的乙醇對花粉進(jìn)行滅菌處理，滅菌效果極佳。她采用的乙醇濃度如下：X％＝75％[(1－A％)／1－0.0167A)]，其中，X％為滅菌時采用的乙醇濃度，A％為滅菌前花粉粉末的含水量。
1.3 蜂膠滅菌 蜂膠具有顯著的抗菌、防霉、防腐、抗氧化作用和醫(yī)療、保健作用而受到人們的廣泛關(guān)注。劉敬濤、夏平開都曾采用蜂膠溶液對花粉進(jìn)行滅菌，具有較好滅菌效果。
2 熱壓殺菌 熱壓殺菌通過加壓加熱使微生物蛋白質(zhì)凝固或熱力透入細(xì)胞膜使之脹裂出漿死亡。它可分為“巴氏殺菌”法、高溫殺菌法、超高溫殺菌法。“巴氏殺菌”法是在 100℃以下的低溫殺菌法，加熱介質(zhì)常用熱水。費(fèi)笛波N采用巴氏滅菌，在80～85℃處理花粉15 min，其滅菌效果與輻照滅菌相近。高溫殺菌法，在不銹鋼的容器里，采用加壓和電加熱，空氣對流體氣溫上升。一般滅菌110℃，60 min；殺死細(xì)菌芽孢160 ℃，90 min。而超高溫殺菌法是用150℃左右的加熱介質(zhì)在數(shù)秒鐘內(nèi)殺滅細(xì)菌的方法。
3 輻照滅菌 自從世界糧農(nóng)組織(FAO)、世界衛(wèi)生組織(WHO)和國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)的專家委員做出輻照劑量10 kGy不會產(chǎn)生毒理學(xué)危害，不會引起特殊的營養(yǎng)學(xué)和微生物學(xué)問題的結(jié)論以來，食品輻照的應(yīng)用有了顯著進(jìn)展。用于食品殺菌的輻射源主要有電子束和γ射線源。 γ射線源主要有60Co和137Cs 兩種，其殺菌原理主要是利用了射線的高能量直接作用于細(xì)菌，破壞其酶系統(tǒng)而致其死亡。食品經(jīng)過輻照后至少可以使99.9％常見的以食物為載體的病菌失去活性，例如沙門氏菌、氣單胞菌、大腸桿菌等。Cadot，P 采用劑量為25 kGy的γ射線輻照毒麥花粉，其效果優(yōu)于苯酚滅菌，并且被輻照的花粉蛋白質(zhì)更穩(wěn)定，含有無明顯變化。黃志勇問采用3種不同輻照劑量對蜂花粉進(jìn)行處理。結(jié)果表明：以8.0 kGy劑量的滅菌效果最佳，大腸桿菌殺菌率大于90％，霉菌殺菌率達(dá)到99.6％。輻照對蜂花粉中的蛋白質(zhì)、糖類和氨基酸的影響不大，而對維生素和過氧化氫酶有較大影響。 但是一些發(fā)達(dá)國家，如韓國、歐盟等，擔(dān)心60Co輻照滅菌會有少量的放射性危害，對食品輻射加工持慎重態(tài)度。在美國，除了佛羅里達(dá)州普遍使用60Co以外，其他州的絕大多數(shù)工廠均使用電子束輻照食品。丁連忠等人用電子束輻照花粉，滅菌效果顯著。在一定劑量范圍內(nèi)，電子束輻照對花粉中的蛋白質(zhì)、氨基酸、L-抗壞血酸、抗壞血酸總量、過氧化氫酶等含有影響不大，比較接近60Co輻照結(jié)果。從發(fā)展來看，電子束輻照有取代60Co γ射線源的趨勢。國內(nèi)已經(jīng)有企業(yè)建立了電子束輻照殺菌車間。
4 光波輻射滅菌
4.1 紫外線輻射 紫外殺菌具有操作簡單、污染小等優(yōu)點(diǎn)而在食品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。它主要用于3個領(lǐng)域：表面殺菌、空氣殺菌和液體殺菌。葛英比較了紫外燈滅菌、酒精滅菌、微波滅菌的效果，前兩者雖然細(xì)菌總數(shù)符合衛(wèi)生指標(biāo)要求，但遠(yuǎn)比微波滅菌效果差，這主要是兩種方法都是處理蜂花粉表面細(xì)菌的緣故，而內(nèi)部的細(xì)菌未被殺死而造成的。
4.2 微波殺菌 微波殺菌機(jī)理表現(xiàn)為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。潘建國采用微波滅菌和輻照滅菌兩種物理方法對蜂花粉中微生物滅菌進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)對大腸桿菌的滅菌有效率大于 90％。并且可以大幅度降低花粉中細(xì)菌總數(shù)和霉菌數(shù)。兩種滅菌方法對蜂花粉中主要營養(yǎng)素和有效含有的影響中，輻照滅菌對維生素C與過氧化氫酶的影響較大。
4.3 紅外輻射 紅外輻射殺菌的機(jī)理主要是靠其熱效應(yīng)，導(dǎo)致菌體蛋白質(zhì)變性，活體死亡，或受到嚴(yán)重干擾，無法繁殖。日本的山野藤吾曾將細(xì)菌、酵母和霉菌懸浮液裝入塑料袋中進(jìn)行殺菌試驗(yàn)。結(jié)果表明：用遠(yuǎn)紅外線照射后，能使不耐熱細(xì)菌全部殺死，使耐熱細(xì)菌數(shù)量降低。對于霉菌，采用8 kw以上的照射功率照射10 min就可將活菌全部殺死。美國的CDT公司在用觸煤遠(yuǎn)紅外干燥谷物時，發(fā)現(xiàn)紅外線可使米糠中的酶活性大大降低，能防止酸敗，從而提高了米糠的出油率和質(zhì)量。
5 高壓殺菌
5.1 超高壓殺茵 超高壓殺菌技術(shù)是20世紀(jì)90年代由日本明治屋食品公司首創(chuàng)的殺菌方法。它是將樣品密封于高壓容器，在靜高壓下(大于100 MPa)處理一段時間，以達(dá)到食品保藏的目的。超高壓能使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，能破壞蛋白質(zhì)氫鍵之類的弱結(jié)合，使基本物性變異，產(chǎn)生蛋白質(zhì)的壓力凝固及酶的失活；還能使菌體內(nèi)含有產(chǎn)生泄漏和細(xì)胞膜破裂等多種菌體損傷。與熱處理方法相Lh，超高壓殺菌技術(shù)對食品作用均一、迅速，且無體積和形狀的限制，對風(fēng)味物質(zhì)、色素等小分子物質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)無影響，能較好地保持食品的原汁、原味及營養(yǎng)含有等；還能使酶失活。潘建國提出，在100～600 MPa壓力作用下5～10 min可使一般細(xì)菌、酵母菌和霉菌減少直至被完全殺滅。且能最大限度保持食物原有的風(fēng)味。高壓加工技術(shù)的應(yīng)用必將對蜂產(chǎn)品的加工方法帶來巨大變革。
5.2 高壓CO2殺菌 二氧化碳是一種天然抗微生物劑，單獨(dú)作用能抑制微生物生長，但不能殺死微生物，與壓力結(jié)合則能達(dá)到有效地殺菌。而對于微生物，高濃度的二氧化碳和低pH值能抑制微生物生長，同時高壓作用下二氧化碳擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞，當(dāng)卸壓時，二氧化碳迅速由液體變?yōu)闅怏w，導(dǎo)致微生物細(xì)胞膜反壓破裂，從而殺死微生物。
6 其他 除了上述常用方法外，在食品滅菌方面還有如臭氧殺菌、液氮冷凍法、高壓電場殺菌、電阻殺菌、磁力殺菌、脈沖光殺菌等方法。
7 小結(jié)
用化學(xué)試劑滅菌，往往存在溶劑殘留或引起品質(zhì)變化，逐漸受到限制。熱壓法滅菌效果好，設(shè)備及操作簡單，但熱力殺菌時物料也會發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，從而對品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，故對熱敏產(chǎn)品不適用。采用輻照滅菌、微波滅菌、高壓滅菌等方法處理溫度低、滅菌效果好，但投資較大，有些技術(shù)還不十分成熟。隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，食品衛(wèi)生安全及品質(zhì)越來越受到人們的重視，因此，需根據(jù)具體情況選用合適的滅菌方法。
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