食品高压脉冲电场杀菌技术.pdf

1、1食 品 高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 技 术Non-thermal sterilization technology high voltage pulsed electric fields（ HVPEF） and its applications in food industry何 进 武 黄 惠 华HE Jin-wu HUANG Hui-hua(华 南 理 工 大 学 轻 工 与 食 品 学 院 ， 广 东 广 州 510640)（ College of Light Industry and Food Sciences, South China University ofTechnolo

2、gy, Guangzhou， Guangdong 510640,China）摘 要 ： 介 绍 了 高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 的 原 理 、 设 备 装 置 、 影 响 因 素 和 杀 菌 效 果 。 该 技 术离 大 规 模 商 业 化 还 有 一 定 距 离 ， 需 要 科 技 工 作 者 进 一 步 研 究 。关 键 词 ： 高 压 脉 冲 电 场 ； 杀 菌 ； 影 响 因 素 ； 应 用 ； 效 果Abstract: It takes short time, needs less energy and can keep the foodnutrition and flavor

3、at the most extent. The mechanisms, equipment,influencing factors and applications of HVPEF in food industry are reviewedin this paper.Keywords: HVPEF； Sterilization； Influencing factors； Application； Effect非 热 杀 菌 是 一 种 当 代 崭 新 的 食 品 加 工 技 术 ， 其 杀 菌 条 件 易 于 控 制 ， 外 界 环 境 影响 较 小 。 由 于 杀 菌 过 程 中 食 品

4、的 温 度 并 不 升 高 或 升 高 很 低 ， 既 有 利 于 保 持 食 品 功 能成 分 的 生 理 活 性 ， 又 有 利 于 保 持 色 、 香 、 味 及 营 养 成 分 。 在 众 多 非 热 杀 菌 技 术 中 ，高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 以 其 良 好 的 应 用 特 性 而 被 国 内 外 学 者 广 泛 研 究 ， 成 为 当 前 最 有 前途 实 现 工 业 化 应 用 的 杀 菌 方 法 之 一 。 高 压 脉 冲 电 场 食 品 杀 菌 技 术 是 一 种 非 热 杀 菌 技术 。 和 传 统 的 食 品 热 杀 菌 技 术 相 比 ,它 具 有 杀 菌 时

5、 间 短 、 能 耗 低 、 能 有 效 保 存 食 品 营养 成 分 和 天 然 色 、 香 、 味 的 特 征 等 特 点 1 5,是 当 前 食 品 非 热 杀 菌 技 术 研 究 的 热 点 。 作 者 简 介 ： 何 进 武 (1983-),男 ， 华 南 理 工 大 学 轻 工 与 食 品 学 院 在 读 研 究 生 。E-mail： 收 稿 日 期 ： 2007-02-112 高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 机 理应 用 高 压 脉 冲 电 场 使 液 体 介 质 中 的 微 生 物 失 活 已 有 广 泛 研 究 。 经 过 近 40 年 的 探讨 ， 主 要 形 成 了 几

6、种 代 表 性 的 观 点 ：(1) 跨 电 膜 理 论 Hamilton和 Sale6认 为 当 一 个 外 部 电 场 加 到 细 胞 两 端 时 ， 就会 产 生 跨 膜 电 位 。 对 半 径 处 于 均 匀 场 强 中 的 球 形 来 说 ， 其 沿 电 场 方 向 的 跨 膜 电位 ， 可 由 式 （ 1） 得 出 ：U(t)=1.5rE （ 1）式 中 ：U 沿 电 场 方 向 的 跨 膜 电 位 ， ；r 细 胞 半 径 ， ；E 电 场 强 度 ， kV/mm， 当 跨 膜 电 位 达 到 1 V 时 ， 细 胞 膜 便 失 去 功 能 。(2) 介 电 破 坏 理 论 根

7、据 该 理 论 ， Zimmermann7,8认 为 可 将 细 胞 膜 视 为 电 容 ， 在高 压 电 脉 冲 作 用 下 ， 膜 两 侧 电 位 差 进 一 步 变 大 ， 由 于 电 荷 相 反 ， 它 们 相 互 吸 引 形 成挤 压 力 ， 当 跨 膜 电 位 达 到 1 V， 挤 压 力 大 于 膜 的 恢 复 力 时 ， 膜 就 会 破 裂 。(3) 电 穿 孔 理 论 Tsong从 液 态 镶 嵌 模 型 出 发 认 为 ， 高 压 电 脉 冲 会 改 变 脂 肪 的分 子 结 构 和 增 大 部 分 蛋 白 质 通 道 的 开 度 ， 使 细 胞 膜 失 去 半 渗 透 性

8、 质 ， 细 胞 膨 胀 而 死3,9,10。(4) 空 穴 理 论 液 体 食 品 流 经 高 压 脉 冲 电 场 ， 当 主 间 隙 放 电 时 ， 产 生 强 大 的 脉冲 电 流 ， 它 将 使 液 体 气 化 成 温 度 高 达 数 万 度 以 上 的 等 离 子 体 ， 形 成 高 压 通 路 。 或 多或 少 产 生 的 一 些 气 体 ， 形 成 极 薄 “ 气 套 ” 包 围 着 火 化 ， 压 力 由 薄 薄 的 气 套 传 递 给 液体 ， 产 生 高 速 绝 热 膨 胀 而 形 成 强 大 的 超 声 液 压 冲 击 波 。 放 电 终 了 瞬 间 ， 气 套 处 形

9、成空 穴 ， 由 于 压 力 突 然 减 少 ， 液 体 又 以 超 声 速 回 填 空 穴 ， 形 成 第 二 个 超 声 回 填 空 穴 冲击 波 。 正 是 由 于 这 种 高 压 脉 冲 能 量 直 接 转 换 成 的 冲 压 式 机 械 能 ， 引 起 液 体 食 品 中 微生 物 细 胞 内 部 的 强 烈 振 动 和 细 胞 膜 破 裂 等 现 象 ， 从 而 产 生 杀 菌 效 应 11。归 纳 起 来 ， 这 些 机 理 认 为 电 场 对 微 生 物 的 作 用 主 要 表 现 在 场 的 作 用 和 电 离 作 用 2个 方 面 ， 通 过 以 上 2种 作 用 共 同

10、进 行 杀 死 菌 体 。 对 于 高 压 脉 冲 电 场 杀 死 菌 体 的 作 用 ，国 内 外 许 多 学 者 还 提 出 多 种 其 它 的 机 制 模 型 ： 如 电 磁 机 制 模 型 、 类 脂 物 阻 塞 模 型 等 ，3但 是 这 些 机 制 需 要 进 一 步 通 过 试 验 得 到 验 证 12。2 杀 菌 装 置高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 装 置 的 基 本 结 构 见 图 113， 它 主 要 由 脉 冲 发 生 器 、 处 理 室 和高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 装 置 控 制 系 统 组 成 。图 1 高 压 脉 冲 电 场 食 品 杀 菌 装 置液 体 食

11、 品 通 过 变 量 泵 调 节 流 量 进 入 处 理 室 ， 处 理 室 里 装 有 电 极 ， 电 极 间 加 上 高 压 ，将 产 生 强 电 场 ， 利 用 这 个 强 电 场 对 流 经 处 理 室 的 液 体 食 品 进 行 杀 菌 。2. 1 高 压 脉 冲 发 生 器高 压 脉 冲 发 生 器 是 高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 装 置 的 ， 核 心 部 分 。 高 压 脉 冲 发 生 器 用 来产 生 l0 kV 以 上 的 脉 冲 ， 该 高 压 脉 冲 被 加 到 处 理 室 电 极 的 两 极 板 上 ， 在 处 理 室 内 产生 l0 kV/cm以 上 的 强 电

12、 场 。 脉 冲 可 采 用 方 波 、 指 数 、 交 变 等 3种 形 式 ， 目 前 常 用 的是 指 数 脉 冲 ， 它 由 电 阻 电 容 组 成 的 电 路 产 生 ， 结 构 比 较 简 单 ， 价 格 比 较 便 宜 ， 适合 于 工 业 化 应 用 。 这 种 脉 冲 发 生 器 由 高 压 直 流 电 源 向 电 容 充 电 ， 电 容 器 上 的 电 能 在高 速 电 子 开 关 的 闭 合 瞬 间 向 处 理 室 释 放 ， 从 而 形 成 指 数 脉 冲 。 因 此 ， 大 功 率 充 电 电源 和 高 速 电 子 开 关 是 高 压 脉 冲 发 生 器 设 计 的

13、关 键 14。2. 2 处 理 室处 理 室 与 高 压 脉 冲 发 生 器 相 连 接 ， 它 的 主 要 作 用 是 将 高 压 脉 冲 电 场 传 递 给 流 经此 室 的 液 体 食 品 ， 以 达 到 杀 菌 的 目 的 。 处 理 室 可 分 为 静 态 分 批 式 和 连 续 式 两 种 。 静态 分 批 式 处 理 室 规 模 小 、 考 虑 影 响 因 素 较 少 ,不 适 于 大 规 模 工 业 化 应 用 。 为 此 ,人 们4设 计 了 各 种 连 续 式 处 理 室 ,处 理 室 内 装 有 电 极 和 冷 却 装 置 。 处 理 室 的 电 极 主 要 有 平 行盘

14、 式 、 柱 柱 式 、 柱 盘 式 、 同 心 轴 式 等 等 。 在 许 多 实 验 中 经 常 采 用 平 行 盘 式 和 同心 轴 14,15。目 前 所 设 计 的 处 理 室 ， 绝 大 部 分 只 能 在 实 验 室 使 用 ， 远 未 达 到 工 业 应 用 的 程 度 。有 很 多 问 题 需 要 解 决 ， 如 处 理 室 液 体 食 品 流 过 的 截 面 面 积 过 小 ， 还 无 法 找 出 最 容 易出 现 火 花 放 电 的 危 险 点 以 及 处 理 室 内 电 场 均 匀 分 布 等 问 题 14。2.3 高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 装 置 控 制 系 统

15、高 压 脉 冲 电 场 食 品 杀 菌 装 置 控 制 系 统 实 现 以 下 功 能 ： 控 制 泵 的 开 启 与 关 断 ； 产生 原 始 矩 形 脉 冲 信 号 ； 实 时 监 测 与 调 节 杀 菌 工 作 电 压 ,并 在 杀 菌 电 压 异 常 时 快 速 中 断冲 电 源 供 应 ； 输 出 以 下 4 个 信 号 ： 泵 的 开 关 量 控 制 信 号 ； 脉 宽 值 ； 脉 间 值 ； 脉 冲 电压 值 ； 在 线 调 节 脉 冲 电 源 参 数 即 脉 宽 、 脉 间 及 脉 冲 电 压 值 13。3 影 响 高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 效 果 的 因 素3.1 脉

16、冲 电 场 参 数 的 影 响（ 1） 电 场 强 度 电 场 强 度 在 各 因 素 中 对 杀 菌 效 果 影 响 最 明 显 ， 增 加 电 场 强 度 、对 象 菌 的 存 活 率 明 显 下 降 16,17。 实 验 表 明 ： 电 场 强 度 从 5 kV/cm增 至 25 kV/cm， 杀菌 对 数 曲 线 斜 率 增 加 1 倍 。 介 质 电 导 率 提 高 ， 脉 冲 频 率 上 升 ， 脉 冲 宽 度 下 降 ， 若 脉冲 数 目 不 变 ， 杀 菌 效 果 将 下 降12。（ 2） 脉 冲 数 脉 冲 数 增 加 杀 菌 效 果 明 显 提 高 。 KuiZhong 等

17、 人 研 究 发 现 ， 随 着电 场 强 度 的 提 高 和 脉 冲 数 的 增 加 ， 山 葵 过 氧 化 物 酶 的 活 性 下 降 。 经 过 25 kV/cm,207个 脉 冲 和 22 kV/cm,1214 个 脉 冲 的 处 理 , 山 葵 过 氧 化 物 酶 的 相 对 活 性 分 别 下 降16.7%， 34.7%18。（ 3） 脉 冲 形 状 脉 冲 的 形 状 通 常 使 用 方 形 波 ， 指 数 衰 减 波 和 交 变 ， 其 中 方 形 波效 果 最 好 ， 指 数 次 之 ， 交 变 处 理 系 统 最 差9,15,16。（ 4） 处 理 时 间 杀 菌 时 间

18、是 各 次 放 电 释 放 脉 冲 时 间 的 总 和 。 随 着 杀 菌 时 间 的延 长 ， 对 象 菌 存 活 率 开 始 急 剧 下 降 ， 然 后 逐 渐 平 缓 ， 最 后 增 加 杀 菌 时 间 亦 无 多 大 作用 2,12。（ 5） 电 流 大 小 关 于 电 流 的 影 响 ， 所 见 报 道 不 多 ， 但 据 D.R. Sepulveda等 人5的 研 究 发 现 ， 当 其 它 参 数 保 持 不 变 的 情 况 下 ， 在 所 研 究 德 范 围 内 ， 电 流 和 吸 收 的 总电 能 的 大 小 对 杀 菌 效 率 几 乎 没 有 影 响 19。 这 是 一 个

19、 新 的 发 现 ， 值 得 进 一 步 研 究 。3.2 微 生 物 特 征 的 影 响包 括 微 生 物 种 类 、 生 长 条 件 及 生 长 时 期 。 不 同 的 微 生 物 具 有 不 同 抗 脉 冲 电 场 的能 力 。 微 生 物 在 对 数 期 的 抗 脉 冲 电 场 的 能 力 最 小 ， 在 设 计 杀 菌 模 刑 时 应 考 虑 在 对 数生 长 期 。 生 长 条 件 也 影 响 杀 菌 效 果 ， 这 些 条 件 包 括 温 度 、 生 长 培 养 基 的 成 分 、 氧 的浓 度 、 恢 复 期 的 条 件 (接 种 时 期 、 恢 复 培 养 基 的 成 分 、

20、 恢 复 期 的 温 度 等 )20。3.2.1 微 生 物 的 种 类 微 生 物 的 种 类 对 高 压 脉 冲 电 场 的 杀 菌 效 果 有 重 要 影 响 ， 一般 说 来 ， 革 兰 氏 阳 性 菌 和 革 兰 氏 阴 性 菌 的 抵 抗 力 大 于 酵 母 ， 而 细 菌 和 霉 菌 的 饱 子 的抵 抗 力 大 于 革 兰 氏 阳 性 菌 、 革 兰 氏 阴 性 菌 和 酵 母 。 微 生 物 的 大 小 和 形 状 也 影 响 杀 菌效 果 ， 小 的 微 生 物 抵 抗 力 较 大 20。 但 D. Garca等 人 研 究 比 较 了 在 相 同 状 况 下 高 压脉 冲

21、 电 场 对 四 4种 革 兰 氏 阳 性 菌 和 四 种 革 兰 氏 阴 性 菌 的 杀 灭 作 用 效 果 。 发 现 微 生 物 本身 的 特 征 如 细 胞 大 小 ， 形 状 和 细 胞 膜 的 类 型 并 没 有 对 高 压 脉 冲 电 场 作 用 产 生 预 期 的影 响 21。3.2.2 微 生 物 的 浓 度 C. Ferrer等 人 在 对 高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 的 柑 桔 和 胡 萝 卜 汁 混合 饮 料 研 究 时 发 现 ： 在 低 的 电 场 强 度 和 胡 萝 卜 汁 含 量 为 零 时 ， 原 料 中 最 初 的 污 染 物水 平 是 影 响 处 理

22、后 残 菌 量 的 最 重 要 参 数 22。研 究 发 现 ， 对 菌 数 高 的 样 品 与 菌 数 低 的 样 品 加 以 同 样 强 度 、 同 样 时 间 的 脉 冲 ，前 者 菌 数 下 降 的 对 数 值 比 后 者 要 多 得 多14。 但 也 存 在 相 反 的 情 况 ， 如 G. Donsi等 人在 带 平 行 板 电 极 的 处 理 室 用 高 压 脉 冲 电 场 处 理 从 固 体 或 液 体 中 接 种 来 的 啤 酒 酵 母 时发 现 ： 当 最 初 的 啤 酒 酵 母 的 浓 度 在 103 108 CFU/mL时 ， 高 压 脉 冲 电 场 的 致 死 作 用

23、 会随 着 初 始 酵 母 浓 度 的 降 低 而 增 强 23。3.2.3 生 长 条 件 Takayuki Ohshima 等 人 用 高 压 脉 冲 电 场 处 理 不 同 温 度 培 养 的Escherichiacoli 时 ， 发 现 培 养 温 度 对 其 高 压 脉 冲 电 场 致 死 率 又 重 要 影 响 ， 且 在 其最 佳 的 培 养 温 度 37 生 命 力 最 强24。3.3 介 质 条 件 和 食 品 本 身 特 性 的 影 响3.3.1 处 理 介 质 的 pH D. Garca等 人 研 究 发 现 对 高 压 脉 冲 电 场 作 用 影 响 最 大 的 因素

24、是 处 理 时 介 质 的 pH。 实 验 结 果 显 示 :L.monocytogenes在 pH为 7.0时 具 有 最 小 的 高 压6脉 冲 电 场 致 死 率 ， 而 在 pH为 4.0时 达 到 最 大 21。N. Gomez 等 人 研 究 也 发 现 乳 酸 菌 和 李 斯 特 菌 在 高 电 场 强 度 和 低 pH 介 质 中 更 容易 致 死 。 例 如 ， 乳 酸 菌 在 pH 分 别 为 3.5， 5.0， 6.5， 7.0介 质 中 处 理 400 S,致 死数 量 级 分 别 为 5.0， 2.8， 2.6， 1.1。 电 场 强 度 增 加 ， 乳 酸 菌 的

25、致 死 率 也 相 应 提 高 ，特 别 是 在 较 低 的 pH 时 ， 这 种 提 高 更 显 著 。 pH 是 影 响 高 压 脉 冲 电 场 作 用 的 一 个 重 要因 素 ， 其 他 的 革 兰 氏 阳 性 菌 如 L.plantarum 在 中 性 介 质 中 比 在 酸 性 介 质 有 更 强 的 抗高 压 脉 冲 电 场 作 用 17,25。3.3.2 处 理 时 的 温 度 Nikolai I. Lebovka 等 研 究 发 现 高 压 脉 冲 电 场 对 微 生 物 的杀 灭 时 间 随 着 处 理 温 度 提 高 和 电 场 强 度 的 增 加 而 显 著 的 减 少

26、 。 高 压 脉 冲 电 场 处 理 时 ，物 料 内 在 的 温 度 而 使 物 料 组 织 软 化 。 在 比 较 温 和 的 温 度 （ 50 ） 和 中 等 强 度 的 电 场（ 100 V/cm） 下 使 微 生 物 达 到 较 高 的 杀 灭 程 度 ， 这 对 高 压 脉 冲 电 场 灭 菌 有 重 要 作 用26。3.3.3 处 理 时 食 品 物 料 成 分 的 浓 度 C. Ferrer等 人 在 对 高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 的 柑桔 和 胡 萝 卜 汁 混 合 饮 料 研 究 时 发 现 ： 在 低 的 电 场 强 度 和 胡 萝 卜 汁 含 量 为 零 时 ，

27、原 料中 最 初 的 污 染 物 水 平 是 影 响 处 理 后 的 残 菌 量 最 重 要 的 参 数 。 当 胡 萝 卜 汁 的 含 量 增 加时 ， 浓 度 的 影 响 作 用 就 相 应 增 大 。 而 在 较 低 电 场 强 度 （ 20 kV/cm） 下 胡 萝 卜 汁 的 含量 对 高 压 脉 冲 电 场 处 理 后 的 残 菌 量 有 重 大 影 响 22。3.3.4 食 品 电 阻 和 电 导 率 食 品 电 阻 从 0.4 .M (高 盐 、 高 水 分 ) 到 100 .M(高 油 脂 ) 不 等 。 电 阻 与 电 导 率 成 倒 数 关 系 , 若 是 电 阻 太 大

28、 , 电 流 就 从 电 阻 小 的 液 体介 质 中 通 过 而 无 法 作 用 于 食 品 。 有 些 食 品 由 几 种 物 质 组 成 (非 匀 质 ) , 各 部 分 电 导 率不 同 , 且 非 匀 质 食 品 的 电 特 性 经 过 脉 冲 处 理 后 会 改 变 , 因 此 不 适 于 高 压 脉 冲 电 场 处理 16。 电 导 率 与 杀 菌 效 果 一 般 呈 同 向 变 化 5。 但 也 有 研 究 发 现 ， 在 其 它 参 数 不 变 的情 况 下 ， 介 质 的 电 导 率 对 杀 菌 效 率 影 响 不 大 19。3.4 外 界 条 件经 典 理 论 认 为 高

29、 压 脉 冲 电 场 致 死 率 只 与 电 场 参 数 和 微 生 物 自 身 参 数 有 关 。 但 L.Schrive 等 人 研 究 发 现 ， 在 样 品 中 输 入 恒 定 的 电 能 ， 再 在 每 个 脉 冲 之 间 对 样 品 加 以强 烈 的 搅 拌 ， 则 啤 酒 酵 母 的 存 活 率 则 会 急 剧 下 降 。 原 因 是 搅 拌 加 速 了 细 胞 内 的 组 分通 过 扩 散 和 对 流 进 入 环 境 介 质 中 。 所 以 整 合 各 种 参 数 （ 生 物 ， 电 场 ， 流 体 ） 的 高 压7脉 冲 电 场 能 更 有 效 的 杀 灭 微 生 物 3,1

30、9,27。 高 压 脉 冲 电 场 致 死 率 还 与 包 装 有 关 ， 一 般 情况 下 ， 包 装 会 降 低 致 死 率 2。3.5 处 理 设 备G. Donsi等 人 用 高 压 脉 冲 电 场 处 理 啤 酒 酵 母 时 发 现 同 一 样 品 内 部 效 果 不 一 样 ，原 因 被 证 实 主 要 是 由 于 电 场 的 不 均 匀 分 布 。 在 进 行 处 理 时 对 液 体 样 品 加 以 搅 拌 可 以提 高 致 死 效 果 。 把 啤 酒 酵 母 固 定 在 固 体 食 品 中 的 实 验 证 实 ， 由 于 处 理 室 的 边 缘 效 应 ，因 此 高 压 脉 冲

31、 电 场 处 理 存 在 死 角 23。 王 黎 明 等 人 分 别 用 平 板 和 同 轴 电 极 处 理 大 肠 杆菌 和 啤 酒 酵 母 时 也 发 现 其 效 果 有 差 别3。4 应 用 和 效 果 分 析Zs. Cserhalmi等 人 研 究 了 高 压 脉 冲 电 场 对 新 鲜 的 柑 桔 类 榨 汁 连 续 处 理 后 其 物理 化 学 特 性 的 变 化 。 他 们 主 要 考 察 了 在 50个 脉 冲 ， 电 场 强 度 为 28 kV/cm,温 度 低 于34 的 处 理 条 件 下 对 柑 桔 汁 的 pH、 糖 度 、 电 导 率 、 粘 度 、 非 酶 褐 变

32、 、 羟 甲 基 糠 醛 、颜 色 、 有 机 酸 含 量 以 及 各 种 挥 发 成 分 的 影 响 。 发 现 果 汁 的 这 些 大 部 分 指 标 没 有 显 著的 改 变 ， 挥 发 性 成 分 含 量 不 变 ， 样 品 的 吸 光 率 也 相 近28。Si-QuanLi 等 人 研 究 了 高 压 脉 冲 电 场 处 理 和 热 处 理 对 牛 的 免 疫 球 蛋 白 G 二 级 结构 的 影 响 。 结 果 显 示 :热 处 理 使 其 二 级 结 构 发 生 变 化 ， 而 高 压 脉 冲 电 场 处 理 后 的 免 疫球 蛋 白 G 的 二 级 结 构 和 热 稳 定 性

33、都 没 有 明 显 的 变 化 29。Seacheol.Min 等 人 对 商 业 化 高 压 脉 冲 电 场 处 理 和 热 处 理 的 番 茄 汁 的 质 量 进 行了 比 较 研 究 和 分 析 。 结 果 显 示 :热 处 理 和 高 压 脉 冲 电 场 处 理 的 番 茄 汁 中 的 脂 肪 氧 化 酶的 活 性 分 别 为 0和 47%。 经 过 4 42 d 的 储 存 后 ， 经 高 压 脉 冲 电 场 处 理 的 番 茄 汁保 留 了 更 多 的 VC,但 是 在 保 藏 期 间 两 者 之 间 的 番 茄 红 素 的 浓 度 、 糖 度 、 粘 度 没 有 显 著的 差 异

34、 。 感 官 评 价 的 结 果 是 在 风 味 和 总 接 受 度 方 面 , 高 压 脉 冲 电 场 处 理 的 要 更 好30。 目 前 研 究 者 在 模 拟 体 系 和 在 苹 果 汁 、 桑 果 汁 、 番 茄 汁 、 橙 汁 、 牛 乳 、 蛋 清 液 等实 际 食 品 体 系 中 ， 研 究 了 高 压 脉 冲 电 场 对 各 种 致 病 菌 和 非 致 病 菌 的 杀 灭 效 果 及 其 对食 品 风 味 等 的 影 响 。 研 究 结 果 显 示 :物 料 的 电 导 率 和 粘 度 越 低 ， 密 度 越 高 ， 杀 菌 效 果越 好 1,5。 而 且 所 用 的 处 理

35、 器 不 同 ， 达 到 的 效 果 也 不 一 样 ， 如 平 板 电 极 和 同 轴 电 极 3，8所 以 在 设 计 处 理 设 备 时 应 根 据 实 际 情 况 设 置 各 参 数 ， 以 达 到 最 佳 效 果 。 这 些 研 究 结果 也 证 明 高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 是 一 种 非 常 好 的 杀 菌 方 式 ， 在 流 态 食 品 的 杀 菌 和 辅 助 灭酶 中 有 广 泛 的 应 用 前 景 。5 结 论从 国 内 外 的 实 验 研 究 证 明 ： 高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 是 一 种 有 效 、 安 全 、 环 保 的 杀 菌方 式 。 但 高 压 脉

36、 冲 电 场 杀 菌 也 存 在 一 定 的 问 题 ： 裸 露 食 品 杀 菌 的 营 养 损 失 和 体 系 结构 变 化 、 对 食 品 形 态 的 限 制 、 设 备 的 电 腐 蚀 造 成 的 食 品 污 染31、 设 备 的 安 全 和 工 业化 等 。 目 前 ， 在 欧 美 等 发 达 国 家 该 杀 菌 技 术 正 在 逐 步 向 商 业 化 过 渡 。 我 国 虽 然 在 近年 来 也 开 展 了 相 应 的 研 究 , 但 只 是 处 于 实 验 室 小 试 , 距 离 商 业 化 还 有 一 定 距 离 ,需要 研 究 者 不 断 改 进 脉 冲 杀 菌 设 备 的 处

37、 理 系 统 , 确 定 脉 冲 电 场 的 最 佳 杀 菌 条 件 及 其 杀菌 机 理 ， 尽 快 实 现 工 业 化 。 参 考 文 献1 王 茉 ， 杨 瑞 金 .高 压 脉 冲 电 场 对 绿 茶 饮 料 杀 菌 的 研 究 J.食 品 与 发 酵 工 业2005,31(11):133.2 黄 炜 ， 薛 婉 丽 ， 钱 蕾 芸 .高 压 静 电 场 在 食 品 杀 菌 中 的 应 用 J.食 品 与 机 械 ，2001(4):13 14.3 王 黎 明 ， 史 梓 男 ， 关 志 成 ， 等 .脉 冲 电 场 非 热 杀 菌 效 果 分 析 J.高 电 压 技 术 ，2005,2(

38、31):64 66.4 王 伯 初 ， 王 力 工 ， 潘 福 铨 .一 种 用 于 液 体 食 品 灭 菌 的 脉 冲 高 电 压 放 电 电 路 的 设 计 J.电 子 技 术 应 用 ， 1997(7):31 33.5 吴 继 军 ， 肖 更 生 ， 陈 卫 东 ， 等 .高 压 脉 冲 电 场 在 桑 果 汁 杀 菌 中 的 应 用 J.农 产 品 加工 ,2005(12):42.6 Sale A J H, Hamilton W A.Effects of high electric fields onmicroorganism.III Lysis of erythrocytes pro

39、toplastsJ. BiochimBiophys Acta,1968(163):37 437 吴 为 民 ， 李 树 杰 ， 许 东 卫 脉 冲 高 电 压 液 体 灭 菌 技 术 的 研 究 J 高 电 压 技 术 ，1994,20(4):3 7.8 吴 岗 ， 郑 成 ， 宁 正 祥 高 压 脉 冲 电 场 灭 菌 机 理 J 食 品 科 学 ， 1998,19(4):7 9.99 应 雪 正 ,王 剑 平 ,叶 尊 忠 .国 内 外 高 压 脉 冲 电 场 食 品 杀 菌 关 键 技 术 概 况 J.食 品 科技 ,2006(3):5.10 Yin Yongguang, Q. Howa

40、rd Zhang. Pulsed Electric Field PreservationTechnology J.Transactions of the CSAE, 1995(4):126 132.11 陈 秀 伟 .高 电 压 脉 冲 杀 菌 技 术 的 研 究 进 展 J.食 品 与 机 械 ， 1994(4):13.12 杜 存 臣 ,颜 惠 庚 .高 压 脉 冲 电 场 非 热 杀 菌 技 术 研 究 进 展 J.现 代 食 品 科 技 ， 2005,21(3):152 153.13 刘 苏 宜 ,郭 烈 恩 ,李 华 栋 .高 压 脉 冲 电 场 食 品 杀 菌 装 置 控 制 系

41、统 的 设 计 J.南 昌 大学 学 报 (工 科 版 ),2004,26(2):19.14 葛 松 华 .高 压 脉 冲 电 场 技 术 在 液 体 食 品 杀 菌 中 的 应 用 J.物 理 与 工 程 ,2005,15(1):42.15 孙 学 兵 ， 方 胜 ， 陆 守 道 .高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 的 工 业 化 展 望 J.食 品 与 机 械 ， 2002（ 1） :6 7.16 田 红 云 ,孔 繁 东 ,祖 国 仁 .高 压 脉 冲 电 场 杀 菌 技 术 的 研 究 与 展 望 J.饮 料 工业 ,2004,7(4):2 3.17N. Gomez,D. Garcia,

42、I. Alvarez,S. Condon,J. Raso.Modelling inactivationofListeria monocytogenesby pulsedelectric fieldsin mediaof differentpH J. International Journal of Food Microbiology, 2005(103):199 206.18 Kui Zhong, Xiaosong Hu, Guanghua Zhao, Fang Chen, Xiaojun Liao.Inactivation and conformational change of horse

43、radish peroxidaseinduced by pulsed electric field J. Food Chemistry,2005(92):473 479.19 D.R. Sepulveda, J.A. Guerrero, G.V. Barbosa-Canovas. Influence ofelectric current density on the bactericidal effectiveness of pulsedelectric field treatments J. Food Engineering, 2006(76):656 663.20 李 迎 秋 ,陈 正 行

44、 .高 压 脉 冲 电 场 对 食 品 微 生 物 、 酶 及 成 分 的 影 响 J.食 品 工 业 科技 ,2005,26(11):170.21 D. Garcia, N. Gomez, J. Raso, R. Pagan. Bacterial resistance after pulsedelectricfields dependingon thetreatment mediumpH J.Innovative Food10Science and Emerging Technologies, 2005(6):388 395.22 C. Ferrer, D. Rodrigo, M.C. Pi

45、na, G. Klein, M. Rodrigo, A. Martinez. TheMonte Carlo simulation is used to establish the most influentialparameters on the final load of pulsed electric fields E. coli cells J.Online Food Control, 2006(7):11.23 G. Donsi, G. Ferrari, G. Pataro. Inactivation kinetics of Saccharomycescerevisiae by pul

46、sed electric fields in a batch treatment chamber: Theeffect of electric field unevenness and initial cell concentration J.Food Engineering, 2007(78):784 792.24 Takayuki Ohshima, Kanako Okuyama, Masayuki Sato. Effect of culturetemperatureon high-voltagepulse sterilizationof Escherichiacoli J.Electros

47、tatics, 2002(55):227 235.25 N. Gomez, D. Garcia, I. Alvarez, J. Raso, S. Condon. A model describingthe kinetics of inactivation of Lactobacillus plantarum in a buffersystemof differentpH andin orangeand applejuice J.Food Engineering,2005(70):7 14.26 Nikolai I. Lebovka, Iurie Praporscic, Sami Ghnimi,

48、 Eugene Vorobiev.Temperature enhanced electroporation under the pulsed electric fieldtreatment of food tissue J. Food Engineering, 2005(69):177 184.27 L. Schrive, A. Grasmick, S. Moussiere, S. Sarrade. Pulsed electric fieldtreatment of Saccharomyces cerevisiae suspensions: A mechanisticapproach coup

49、ling energy transfer, mass transfer and hydrodynamics J.Biochemical Engineering, 2006(27):212 224.28 Zs. Cserhalmi, A. Sass-Kiss, M. Toth-Markus, N. Lechner Innovative. Studyof pulsed electric field treated citrus juicesJ. Food Science andEmerging Technologies, 2006(7):49 54.29 Si-Quan Li, Joshua A. Bomesr, Q. Howard Zhang. Effects of Pulsed Elec