PL技术应用于食品工业论文

1PL的影响因素

PL光谱范围对杀菌效果的影响：300nm以上脉冲光在能量密度0.2～1.75J/cm2条件下处理琼脂上枯草芽孢杆菌孢子的灭菌率将近0，而全光谱可减少6个log值；300nm以上、能量密度1.5J/cm2，黑曲霉数量减少2个log值，全光谱减少将近6个log值。这表明300nm以下的光谱在PL杀菌中扮演重要的作用根据以上研究可知，不同产品在处理及贮藏中颜色均有一定程度的变化，Faustman等认为肉的褪色可能由于表面水分流失、血红素氧化和血红蛋白变化造成的。但keklik等发现轻微及中度的脉冲处理，并没有观察到真空和无包装的鸡脯肉颜色参数发生显著性变化。样品硬度的降低主要是由于脉冲使火腿组织被破坏的缘故，可溶性蛋白、肌原纤维蛋白及火腿的结缔组织都会影响火腿的硬度。脉冲光处理的样品氧化过程较快，可能是热效应促进其氧化，并且氧化反应产生的过氧化物也使肉中脂质的氧化稳定性降低。相反，Elmnasser等叙述了PL并不能引起脂质的氧化。脉冲能否显著影响色泽及感官性质还取决于产品的类型及性质。所以在保证较好杀菌效果的同时，应减少处理剂量来保持产品的感官品质。

2PL在食品包装方面的应用及研究

进展对食品包装材料灭菌来满足食品微生物安全及延长货架期。常使用过氧化氢等化学试剂或联合热处理对包装材料进行杀菌，但包装材料表面可残留化学物质，这不仅会改变包装食品的性质，还危害消费者的健康，因此食品行业寻求非化学方法来对食品包装材料灭菌。PL可对包装材料进行杀菌处理，而且处理的效果较明显。keklik等对包装材料进行较温和的处理，发现包装材料的力学性能发生了很小的变化，这表明脉冲光可在食品包装灭活表面的致病菌及腐败菌。为比较不同材料上微生物的灭活率以期获得脉冲光在包装材料中的应用，为PL对不同材料的处理结果。

3PL技术的应用前景与展望

由病原微生物引起的食物中毒是食品加工最为重视的问题，PL也获得美国药品食品监督管理局（FDA）批准在食品加工、生产及处理方面的应用，同时PL具有操作安全、杀菌均匀、减少环境污染等优点。随着该杀菌技术和设备的成熟，也可用于加工设备的杀菌，取得了显著的社会和经济效益，因为设备的不适当清洗以及不良的卫生状态，最终污染食品。为实现PL工业化应用，需积累大量可靠的数据，以保证食品的微生物安全，实现PL的规模化、商业化。虽然PL比传统热杀菌具有明显的优势，能够最大程度保持食品的营养成分，但想要取得规模应用和商业成功，还有许多问题需要研究和解决。PL是表面杀菌，对产品的厚度有要求，表面死亡的菌体及产品表面凹凸度对下面的微生物起到一定的保护作用，导致杀菌率降低，PL作为一种新型技术，为满足消费者对食品的质量及安全性要求，PL可以与臭氧、微生物防腐剂等其它杀菌技术串联使用来取得较好的杀菌效果；PL也可引起杀菌产品表面温度升高，Ringus等应用PL处理食品包装材料，当处理能量为8J/cm2时，表面温度增加了2～3℃；Wambura等使用PL处理将近20℃的切片火腿，当火腿距离氙灯4.5、8.3、14.6cm、处理60s，温度分别增加到38、37和31℃。所以当处理热敏性物质时，应该考虑降低PL的处理能量，延长处理时间。随着科学技术的发展，PL将逐渐克服上述缺点并趋于成熟完善。除了微生物杀菌，PL脉冲强光技术应向基因工程、细胞工程等高技术领域渗透，可应用于植物和微生物育种方面，PL处理可能诱发细菌菌落特征和细胞形态变异、生物体遗传物质结构的改变，从而培育成新的优良品种。PL能有效控制食品中的有害微生物，一定程度可预防和控制微生物危害发生的风险，保障了消费者健康，提升了食品质量安全。同时企业也可以引进此技术，保证食品安全，最大程度造福于人类，PL将会在食品领域发挥更大的作用，有着更为广阔的应用空间及发展前景。。脉冲电压对杀菌效果的影响：对输入电压1、1.5、2、2.5kV，对琼脂上枯草芽孢杆菌进行了测试，随着输入电压的增加，其减少的对数值也在逐渐增加。

4kV处理电压

其数量可减少6个log值，Schaefer等研究发现脉冲处理中减少输入电压可减少UV-C的百分含量。此外，不同的基质也可影响其效果，已经证实PL对固体表面灭菌比液体更有效。2PL应用领域及研究进展PL对减少食品表面微生物、提高食用品质方面具有积极的影响。PL能有效灭活金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌、隐孢子虫等大量微生物，广泛用于食品工业中，主要包括牛奶、果汁、蔬菜、水果、鸡蛋、牛肉、香肠等。

5PL在果蔬中的应用及研究进展

我国是最大的果蔬生产国和果蔬制品加工基地，但病原微生物和腐败微生物可引起果蔬的食品安全、腐烂变质等问题，病原微生物引起的食物中毒也逐渐增加，严重危害人类的安全。减少微生物的污染、保持产品品质、延长货架期是果蔬加工过程中的关键。Xu等对大葱进行表面和浸蘸接种分别模拟操作者手臂不卫生、加工处理和冲洗过程造成的污染，PL对大葱根和茎表面接种的大肠杆菌进行了处理，结果发现脉冲对表面接种的大肠杆菌杀菌效果显著，其数量可减少4.1～5.2个log值。浸蘸接种的大肠杆菌杀菌效果较差，原因是细菌能够随着接种液流到葱叶内部和茎上紧密层次的凹陷中，这将保护细菌避免强光的危害。用能量密度2.68和5.36J/cm2脉冲光处理番茄，表面微生物显著减少，脉冲处理的番茄在处理3天之后，表面出现褶皱、变软及重量损失，但整个贮藏过程抗血酸含量保持不变，脉冲处理可减少腐败菌的数量不会降低营养价值。Oms-Oliu等研究了PL对鲜切蘑菇质量和抗氧化性质的影响，当使用4.8、12、28J/cm2脉冲光处理蘑菇时，微生物的数量可减少0.6～2.2个log值，在4.8J/cm2处理条件脉冲光强光能够延长鲜切蘑菇的货架期，没有显著影响其质构和抗氧化性质。肠炎沙门氏菌已是多数蛋类污染爆发的致病菌，它既可分布在鸡蛋的表面也可通过蛋壳的气孔进入鸡蛋内部，严重影响其食用安全性。为此，Hierro等研究了PL对鸡蛋表面肠炎沙门氏菌的影响。在0.7J/cm2脉冲光处理鸡蛋，数量可减少6.7个log值。并且随着脉冲能量的增加，沙门氏菌的数量逐渐减少。尤其对于鲜切果蔬，切割降低了果蔬对外界环境的抵抗能力以及加工工具上的微生物增加了侵染机会。PL可减少微生物与果蔬组织接触的机会，有效预防鲜切果蔬的腐败变质问题。

6PL在即食肉制品中的应用及研究进展

即食肉制品随着快捷、简单等现代生活方式的改变，其消耗量逐年增加，即食肉制品主要包括火腿、香肠、猪肉和牛肉等。但工具、操作者及机械设备上的环境微生物可能污染这些产品，对消费者安全构成威胁。这些微生物主要包括大肠埃希菌、沙门氏菌、李斯特菌及金黄色葡萄球菌等致病菌及酵母菌、霉菌等腐败菌。致病菌可引起食源性疾病，腐败微生物可导致食品感官品质的下降，如质构改变、弹性变差、异味和褪色等。为减少相关疾病的发生，采用PL技术最大程度使它们失活。为提高即食肉制品的安全性及延长货架期，采用PL对食品进行处理。从图2可知，不同微生物的灭活率与脉冲能量成正比。显示香肠和里脊片中李斯特菌和鼠伤寒沙门氏菌数量最大减少1.5-1.8个log值，鼠伤寒沙门氏菌比单细胞增生李斯特菌具有较强的抵抗性。但随着能量的增加，这种差异性逐渐减少。为PL对火腿和腊肠李斯特菌的影响，数量最大减少值为1.78和1.11个log值，腊肠具有较低的灭菌率，原因是腊肠是一种乳胶体，提供了很多的裂缝，这保护了细菌免受光的危害。产品的表面形态极大程度地影响了脉冲光强光的灭菌效果。脉冲后直接计数、黑暗条件下4h，结果并没有显著性差异，说明李斯特菌无光复活现象。可知，牛肉片中大肠杆菌的最大减少量为1.2个log值，沙门氏菌可减少1个log值，单细胞增生李斯特菌可减少0.8个log值。连续照射后病原微生物减少的对数值在不同的肉产品之间不同。原因可能是肉的不同成分影响脉冲光的灭菌效果，肉中脂肪和蛋白质含量增加，PL处理效果降低。

作者：唐明礼 陈妍婕 王晓琳 刘丽霞 王勃 刘贺 何余堂 惠丽娟 马涛 单位：渤海大学化学化工与食品安全学院 渤海大学粮油科学与技术研究所