影響超高壓殺菌效果的因素有哪些？

日期：2021-06-09

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超高壓HPP技術(shù)是非熱殺菌技術(shù)中商業(yè)化應(yīng)用較為成功的一種殺菌技術(shù)，它是指用柔性材料將食品進(jìn)行包裝后，以水或者其它液體介質(zhì)為媒介傳遞壓力，使食品在常溫或者溫度下經(jīng)100-1000 MPa的高壓處理一段時(shí)間，從而達(dá)到滅菌、鈍酶、改善食品品質(zhì)以及延長食品貨架期的新型殺菌技術(shù)，而對(duì) 于大部分食品來說，300-600 MPa的超高壓處理即可滅活霉菌、酵母菌以及絕大多數(shù)食源性病原菌。

在商業(yè)化的食品超高壓加工中，由于獲得良好的殺菌效果是該技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的必要條件，因此很多研究集中在超高壓殺菌條件的優(yōu)化。影響超高壓殺菌效果的因素有很多，如處理溫度、壓力、保壓時(shí)間等。

1、處理溫度

環(huán)境溫度是微生物生長代謝的重要外部條件之一，溫度條件的設(shè)置顯著影響超高壓殺菌的效果。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，室溫（15-30℃）條件下微生物對(duì)壓力具有最大抗性，對(duì)食物進(jìn)行高壓處理并結(jié)合溫度的控制（高于或低于溫）能夠提高其表面或內(nèi)部微生物的高壓敏感性，從而可以在較低壓力下迅速完成殺菌過程。通常300-400 MPa下，微生物的膜結(jié)構(gòu)（如線粒體外膜、核膜及細(xì)胞膜）遭到破壞，通透性變化，同時(shí)低溫或高溫會(huì)影響微生物細(xì)胞內(nèi)生物大分子間的疏水作用、范德華力和氫鍵等作用，微生物細(xì)胞內(nèi)正常代謝活動(dòng)被破壞。通過超高壓技術(shù)予以適當(dāng)溫度控制，將有助于提高其殺菌效果。

[三水河•力德福]超高壓處理過程示意圖

2、壓力和保壓時(shí)間

在一定范圍內(nèi)，超高壓滅菌效果與壓力和保壓時(shí)間成正比。

大量研究表明，壓力越高，殺菌效果越好。大部分食品在經(jīng)600MPa的壓力處理后，均能達(dá)到很好的殺菌效果。此外，殺菌效果與保壓時(shí)間呈正相關(guān)，同等壓力條件下，保壓時(shí)間越長，殺菌效果越好。

3、微生物種類及其生長狀態(tài)

不同種微生物的耐壓性差異較大，同一種屬微生物的不同菌株之間也有一定差異。通常情況下，微生物結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對(duì)壓力越為敏感，原核生物通常比真核生物有更強(qiáng)的耐壓能力。

圖片來源：http://www.fhw88.com/html/3222.html

細(xì)菌整個(gè)生長周期包括調(diào)整期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期及衰亡期，總體而言處于穩(wěn)定期的細(xì)菌具有更強(qiáng)的耐壓性，有報(bào)道稱在高壓條件下，處于穩(wěn)定期的大腸桿菌和單核細(xì)胞增多性李斯特菌可分別合成Rpos和SigB蛋白，這屬于細(xì)菌的應(yīng)激反應(yīng)，有助于其抵抗不良環(huán)境，從而使表現(xiàn)出一定的耐壓性。

4、微生物的生存環(huán)境

微生物的生存環(huán)境也會(huì)影響超高壓的殺菌效果。首先，每種微生物都有其最適的生長PH范圍，不同PH條件下微生物的耐壓性不同，有研究認(rèn)為在酸性環(huán)境下對(duì)微生物進(jìn)行超高壓處理可獲得更好的殺菌效果，其次，微生物的培養(yǎng)基質(zhì)也會(huì)影響超高壓殺菌效果。比起非營養(yǎng)型基質(zhì)，營養(yǎng)型基質(zhì)中的微生物更耐壓。這主要是由于營養(yǎng)基質(zhì)中多含蛋白質(zhì)、碳水化合物以及脂類等物質(zhì)，在壓力傳遞過程中這些物質(zhì)可對(duì)微生物起到緩沖保護(hù)作用，提高其抗壓性。基質(zhì)中存在的鹽離子也會(huì)對(duì)微生物起到保護(hù)作用。

5、超高壓升/卸壓過程對(duì)殺菌效果的影響

超高壓殺菌是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，既與超高壓設(shè)備、工藝流程、環(huán)境條件等有關(guān)，又涉及具體的食品體系、食品中天然微生物群落等。除此之外，超高壓的升壓和卸壓過程中不同參數(shù)的設(shè)置也會(huì)對(duì)殺菌效果產(chǎn)生顯著影響，在今后的超高壓殺菌的研究或?qū)嶋H應(yīng)用中需注意升/卸壓參數(shù)的設(shè)定。