一篇关于食品专业的综述

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1、食品中超声波杀菌技术的应用作者：许铭强摘要：传统的食品杀菌方法是加热杀菌法，即通过对食品加热升温，并在高温下保持一定的时间，使食品的微生物达到热力致死。加热在杀菌的同时，往往会给食品的品质带来不利的影响，如变色、变味、营养损失等。随着人们生活和消费水平的提高，对各种食品的总体质量要求越来越高，要求食品保持原有的风味，不破坏或少破坏营养成分。为了消除加热杀菌的不利影响，开发和研究非加热杀菌的技术日益受到人们的重视。随着科学技术的发展，超声波技术应运而生，并逐渐在实践中得到推广应用。超声波杀菌技术用于食品杀菌具有能耗低、时间短有效保存食品营养成

2、分和天然色、香、味等特点；具有广阔的应用前景。本文综述了超声波杀菌机理、影响因素与研究现状及前景等问题。关键词：非热杀菌；超声波；空化；杀菌随着人们生活水平的提高，消费者对食品的要求也越来越高，不再是解决温饱问题，更注重食品的安全、营养和品质，尤其危及人类健康、生命的食品安全问题成为人们关注的热点，而食品的腐败变质是其中的重要因素。食品腐败变质的主要原因是某些微生物的存在致使食品品质改变。为了保证食品的安全性及贮藏性，杀菌是食品生产中一个重要环节，杀菌的好坏直接影响着食品的品质。传统的巴氏消毒法是当前广泛用于食品灭菌的技术,其热处理能杀死微

3、生物的营养体,然而,它的有效性依赖于处理温度和时间,时间的长短和温度的高低也和食品的营养损失,不良风味的形成以及功能性特征的减少成比例[1]；同时还会消耗较多的能源，成本投入高。因此，为了更大限度地保持食品天然的色、香、味和一些生理活性物质，满足人们的需求。目前，国际上对一些新型非热杀菌技术的研究已经入高潮，如远红外照射技术，振动磁场技术，高压脉冲电场技术等，超声波因其独特的性质及规律，在杀菌研究中引起人们的广泛关注。1超声波杀菌机理超声波是指频率从20kHz到10MHz范围内的声波,具有频率高、方向性恒定、穿透力强、能量集中的特点,超声波

4、技术的传统用途主要是超声波定位、医疗诊断、清洗、探伤等。由于其频率高、波长短，除了具有方向性好、功率大、穿透力强等特点以外，超声波还能引起空化作用和一系列的特殊效应，如力学效应、热学效应、化学效应和生物效应等。一般认为，超声波所具有的杀菌效力主要由于超声波所产生的空化作用，使微生物细胞内容物受到强烈的震荡从而达到对微生物的破坏作用。所谓的空化作用是当超声波作用在介质中，其强度超过某一空气阀值时，会产生空化现象，即液体中微小的空气泡核在超声波作用下被激活，表现为泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力学过程。空气泡在绝热收缩及崩溃的瞬间，泡内

5、呈现5000℃以上的高温及109K/s的温度变化率，产生高达108N/㎡的强大冲击波[2]。利用超声波空化效应在液体中产生的局部瞬间高温及温度交变变化、局部瞬间高压和压力变化，使液体中某些细菌致死，病毒失活，甚至使体积较小的一些微生物的细胞壁破坏，从而延长保鲜期[3]。2影响超声波灭菌的因素超声波的生物学效应与空化作用有关，而空化效应的发生会受到诸如声场参数、媒质性质以及环境等因素的影响。2.1超声波的频率、强度及照射时间低频率的超声波杀菌效果较差，在较高频率范围内，超声波能量大，杀菌效果好。但超声波频率太高，不易产生空化作用，杀菌效果反而

6、有所降低。Joyce[4]等人研究了不同功率对杀菌效果的影响，结果发现，低强度高功率对细菌集团的分散效果较好，而高强度低功率对细菌的杀灭作用较强。利用较高强度超声波照射菌液时，整个容器中的菌液发生对流，从而将细菌全部破碎。当超声波的输出功率为50W，容器底部振幅为10.5μm时，对50ml含有大肠杆菌的水作用10～15min，细菌全部破碎。输出功率增加，则作用时间缩短。超声杀菌效果与其照射时间成正比，照射时间越长，效果越好。研究表明，绿脓杆菌、枯草杆菌的杀灭率和超声波作用时间显著相关。在较低强度的超声照射下，以绿脓杆菌杀灭率随时间提高最快。

7、2.2微生物的种类超声波对微生物的作用类型是多种多样的，这不仅与超声波的频率和强度有关，也同生物体本身的结构和功能状态有关。总的来说，超声波对微生物的杀灭效果是杀灭杆菌比杀灭球菌快；对大杆菌比小杆菌杀灭快；酵母菌的抵抗能力比细菌繁殖体强；结核菌、细菌芽孢及霉菌菌丝体的抵抗力更强；原虫的抵抗力因其大小和形状不同而异，并与细胞膜的抗张强度有关，但其抵抗力多小于细菌；病毒和噬菌体的抵抗力和细菌相近[5]。很多研究结果显示，单独使用超声波杀灭食品中的微生物似乎是效果有限，但与其他杀菌方法结合则具有很大潜力。2.3媒质超声波在不同媒质中，其作用效果会

8、有所不同。一般微生物被洗去附着的有机物后，对超声波更敏感。另外，钙离子的存在，pH值的降低也能提高其敏感度。食品成分，如蛋白质、脂肪等，可能会对微生物有保护和修复作用。3超声波杀