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超聲波殺菌技術用于食品行業(yè)的優(yōu)勢與應用
閱讀：4610 發(fā)布時間：2021-3-16
超聲波殺菌是一種非熱替代技術，用于破壞或滅活導致食物變質的生物和酶。超聲波殺菌是一種非熱滅菌過程，可滅活諸如大腸桿菌，熒光假單胞菌，單核細胞增生李斯特菌，金黃色葡萄球菌，凝結芽孢桿菌，黃桿菌嗜熱桿菌等微生物，以防止微生物變質并實現(xiàn)食品和飲料的長期穩(wěn)定性。
超聲波可用于對罐頭食品，牛奶，乳制品，雞蛋，果汁，酒精含量低的飲料以及其他液體食品進行消毒。單獨進行超聲波處理以及將超聲波與高溫和高壓條件相結合（稱為熱機械超聲處理）可以有效地對果汁，牛奶，乳制品，液態(tài)蛋和其他食品進行消毒。
工作原理
超聲波滅活和破壞微生物是非熱技術，這意味著其主要工作原理不是基于熱。超聲波滅菌法主要是由聲空化作用引起的。超聲氣蝕現(xiàn)象以其局部高溫，高壓和各自的差異而著稱，這些現(xiàn)象發(fā)生在微小的氣蝕泡中和周圍。
此外，空化會產(chǎn)生非常大的剪切力，液體射流和湍流。這些破壞力對微生物細胞造成廣泛的損害，例如細胞穿孔和破壞。細胞穿孔和破裂是在超聲處理過的細胞中發(fā)現(xiàn)的獨*應，主要由空化產(chǎn)生的液體射流引起。
技術優(yōu)勢
*的超聲波滅菌處理優(yōu)于傳統(tǒng)的滅菌技術，因為超聲波不會對處理過的食品的營養(yǎng)成分和物理特性產(chǎn)生不利影響。超聲殺菌處理可以為果汁的加工提供顯著的優(yōu)勢，包括提高品質因數(shù)，例如產(chǎn)量，提取率，渾濁度，流變性，顏色以及保質期。
食品和飲料行業(yè)廣泛應用常規(guī)滅菌法，以滅活或殺死細菌，酵母和真菌等微生物，以防止微生物變質，并使其產(chǎn)品具有更長的保質期和穩(wěn)定性。常規(guī)滅菌法是通過在通常低于100°C（212°F）的高溫下進行短時間處理來進行的。通常，必須根據(jù)特定的食品和微生物對確切的溫度和持續(xù)時間進行調(diào)整，而這些食品和微生物必須被滅活。
滅菌過程的有效性取決于微生物滅活率，該滅活率以對數(shù)減少來衡量。對數(shù)減少測量特定溫度下在特定時間內(nèi)滅活的微生物的百分比。溫度處理的條件和微生物滅活率受微生物類型以及食品組成的影響。傳統(tǒng)的基于熱的滅菌法具有許多缺點，包括微生物滅活不足，對食品的不利影響以及通過處理后的產(chǎn)品加熱不均等。
滅菌持續(xù)時間短或溫度太低導致加熱不足會導致對數(shù)減少率降低以及隨后的微生物變質。過多的熱處理會導致產(chǎn)品變質，例如燃燒的異味，以及由于破壞了對溫度敏感的營養(yǎng)素而導致的營養(yǎng)素密度降低。對食品的不利影響以及經(jīng)過處理的產(chǎn)品的加熱不均勻。
技術應用
果汁飲料滅菌
超聲波滅菌是一種有效，快速的替代巴氏滅菌技術，用于滅活蘋果汁中的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。對無果肉的蘋果汁進行超聲波處理時，對于60℃的大腸桿菌，5-log的還原時間為35 s，對于62℃的金黃色葡萄球菌，其5-log的還原時間為30 s。盡管在研究中發(fā)現(xiàn)高紙漿含量使超聲波對金黃色葡萄球菌的致死性降低，但對大腸桿菌沒有明顯影響，但應注意未施加壓力。
在升高的壓力下進行超聲處理會顯著增強超聲空化作用，從而在液體中使微生物失活。超聲波處理對2，2-二苯基-1-吡啶并肼基（DPPH）自由基清除活性的抗氧化活性沒有明顯影響，但它顯著增加了總酚含量。該處理還導致具有更高均勻度的更穩(wěn)定的汁液。
乳制品滅菌
超聲處理，熱超聲處理和熱手工超聲處理已被廣泛地用于牛奶和乳制品的巴氏滅菌。例如，發(fā)現(xiàn)超聲處理可以將變質和潛在病原體消除至零或達到南非和英國牛奶法規(guī)所接受的水平，即使在治療前存在的初始接種量比允許的高5倍時也是如此。10.0分鐘的超聲處理后，大腸桿菌的活細胞計數(shù)降低了100％。此外還顯示，熒光假單胞菌的活計數(shù)在6.0分鐘后降低了100％，而單核細胞增生性李斯特菌在10.0分鐘后降低了99％。
超聲波滅菌技術可以使全脂生牛奶中的李斯特氏菌和嗜溫細菌失活。與常規(guī)熱處理相比，超聲已被證明是一種用于牛奶巴氏滅菌和均質化的可行技術，具有較短的加工時間，且不會顯著改變pH和乳酸含量，并且具有更好的外觀和一致性。這些事實在乳制品加工的許多方面都是有利的。
