1.高压杀菌

所谓高压杀菌就是将食品物料以某种方式包装以后，置于高压（200MPa以上）装置中加压，使微生物的形态、结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜发生多方面的变化，进而使微生物的生理机能丧失或发生不可逆变化而致死，达到灭菌、长期安全保存的目的。高压杀菌技术也是近年来出现的新型杀菌技术，需要有特殊的加压设备和耐高压容器及辅助设备，目前尚处于试验研究与开发阶段，但其在食品工业中的应用前景是可喜的。

（1）高压对微生物影响

当细胞周围的流体静压达到0.6MPa左右时，细胞内的气泡将会破裂，菌体细胞变长,胞壁脱离细胞膜、胞壁变厚。高压可使蛋白质变性，直接影响到微生物及其酶系的活力，使微生物的活动受到抑制，甚至死亡。

在高压作用下，细胞膜的磷脂双分子层结构随着磷脂分子横截面的收缩而收缩，表现为细胞膜通透性变化。20～40Mpa高压能使较大细胞的细胞壁因超过应力极限而发生机械断裂，从而使细胞裂解。这种作用对真菌微生物是主要的影响因素。一般来讲，真核微生物比原核微生物对压力更为敏感。在300MPa以上的压力下，细菌、霉菌和酵母菌都可被杀死，但一些菌的芽孢耐压强，在600MPa才能被杀死。

（2）高压对食品成分的影响

高压使蛋白质结构伸展，体积改变而变性，即压力凝固。如鸡蛋白在超过300MPa的压力下会发生不可逆变性。高压作用下，酶会钝化或失活。高压可使淀粉变性，常温下加压到400～600MPa，淀粉发生糊化而呈不透明的黏稠糊状物。但高压对食品中的风味物质、维生素、色素及各种小分子物质的天然结构几乎没有影响。

（3）高压杀菌的应用

采用高压技术对肉类进行加工处理，与常规方法相比，在肉制品的柔嫩度、风味、色泽、成熟度及保藏性等方面都得到不同程度的改善。例如，常温下质粗价廉牛肉经250MPa高压处理，牛肉制品明显得到嫩化；300MPa压力处理鸡肉和鱼肉10分钟，能得到类似于轻微烹饪的组织状态。

高压处理水产品可最大限度地保持水产品的新鲜风味，增大鱼肉制品的凝胶性。例如，在600MPa压力下处理水产品（如甲壳类水产品），其中的酶完全失活，细菌数量大大减少，色泽外红内白，仍保持原有的生鲜味。

在果酱加工中采用高压杀菌，不仅可杀灭其中的微生物，而且还可使果肉糜粒成酱，简化生产工艺，提高产品质量。这方面最成功的例子是日本明治屋食品公司，室温下加压400～600MPa、10分钟加工草莓酱、猕猴桃酱和苹果酱，所得制品保持了新鲜水果的色、香、味，已有小批量产品上市。

（4）辐照在食品保藏中的应用

放射线辐照由于其具有节约能源（节约70%～97%的能源）、杀菌效果好、可改善某些食品品质、便于连续工业化生产等优点，目前已有70多个国家批准应用于食品保藏，并已有相当规模的实际应用。

利用放射线辐照食品，因其处理目的不同，所用剂量及处理方法也有所不同。一般将kGy以下者称为低剂量，1kGy～10kGy者称为中剂量，10kGy以上者称为高剂量。

低剂量辐照，目的并不在于杀菌，而是为了调节和控制生理机能（如抑制种子发芽）以及驱除虫害等。低剂量对食品组织以及成分的影响是极微小的。

中剂量辐照，是以延长食品保藏期为目的。该辐照剂量尚不能将微生物孢子完全杀死，但对肉、鱼、虾类、香肠等加工食品表面所附着的主要病原菌及附着菌可全部杀灭。通过辐照可延长保藏期2～4倍。

高剂量辐照，是以食品在常温下进行长期贮藏为目的而进行的完全杀菌。但完全杀菌所用辐照剂量较高，将引起食品不同程度的变质。为了尽量减少副作用，在操作时应结合脱氧、冻结、杀菌增强剂及食品保护剂等方法运用。

常应用的放射源为放射性同位素钴60、铯187、磷32等。它们主要释放出的是γ射线。

（5）辐照食品的卫生安全性

辐照食品的卫生安全性问题，尤其是食品经辐照后是否有放射性物质的残留?是否产生新的放射源?是否引起化学劣变或毒性物质等卫生安全问题，一直是人们所关注的。各国科学家对辐照食品的安全性进行了数十年的研究，通过长期的动物饲养实验、临床症状、血液学、病理学、繁殖及致畸等方面的研究，证明上述疑虑是可以消除的。

辐照食品是把被处理的食品在钴60γ射线中穿过一次，研究已确认当食品离开辐照源，射线就没有了，放射线不会残留在食品中。从原子反应理论可知，γ射线打开原子核引起核反应，最低能量要在5MeV以上，而钴60发出的γ射线的最大能量只有1.33MeV，同5MeV相差很远；同样对电子加速器发射出的电子束的能量要在10MeV以上才能引起核反应，所以辐照不会激发产生新的放射性物质。

美国对经高剂量（47kGy～71kGy）辐照彻底灭菌的牛肉进行测试，分析结果证明，辐照分解产物不会造成任何有损于人类健康的不良影响。因为这些辐照分解物的量同人们日常生活中接触的食品添加剂、环境化学污染、烹调和加工分解产物相比是十分低的。对于辐照食品的毒理学方面，各国科学家亦进行了大量的研究，其结果证明都是安全的。

因此，1980年11月世界卫生组织（WHO）、联合国粮农组织（FAO）和国际原子能机构（IAEA）三个国际组织的联合专家委员会,经过对10年的研究结果和各国进行辐照食品安全性的数据的审查，得出“任何食品总体平均剂量低于10kGy，没有毒理学危险，用此剂量辐照的食品不再要求做毒理学实验，同时在营养和微生物学上也是安全的”结论。目前已有几十个国家批准应用放射线辐照肉类及其制品、果蔬类和粮食及其制品等食品的杀菌保藏。　我国政府于1998年2月，在已批准的18种辐照食品的基础上，又一次批准了包括熟畜禽肉类和冷冻分割禽肉类在内的6个类别的辐照食品的卫生标准。同时，相继颁布和制定了辐照食品卫生管理办法等一系列标准和法规。

2.辐照杀菌

食品的辐照保藏是指用放射线辐照食品，借以延长食品保藏期的技术。对辐射保藏的研究已有四十多年的历史。辐射线主要包括紫外线、X射线和γ射线等，其中紫外线穿透力弱，只有表面杀菌作用，而X射线和γ射线（比紫外线波长更短）是高能电磁波，能激发被辐照物质的分子，使之引起电离作用，进而影响生物的各种生命活动。

（1）辐照对微生物的影响

微生物受电离放射线的辐照，细胞膜、细胞质分子引起电离，进而引起各种化学变化，使细胞直接死亡；在放射线高能量的作用下，水电离为OH-和H+，从而也间接引起微生物细胞的致死作用；微生物细胞中的脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）对放射线的作用尤为敏感，放射线的高能量导致DNA的较大损伤和突变，直接影响着细胞的遗传和蛋白质的合成。

表1-3　　微生物对放射线的敏感性

不同微生物对放射线的抵抗性不同，表1-3列出了不同微生物对放射线的敏感性。一般来说，耐热性大的微生物，对放射线的抵抗力也往往比较大。三大类微生物中细菌芽孢大于酵母，酵母大于霉菌和细菌营养体，革兰氏阳性菌的抗辐射较强。另外,食品的状态、营养成分、环境温度、氧气存在与否，微生物的种类、数量等都影响着辐照杀菌的效果。此外，照射剂量影响微生物的存活，通常微生物随着被照射剂量的增加，其活菌的残存率逐渐下降。

杀灭食品中活菌数的90%（即减少一个对数周期）所需要吸收的射线剂量称为“D”值，其单位为“戈瑞”（Gy，即1kg被辐照物质吸收1焦耳的能量为1戈瑞），常用千戈瑞（kGy）表示。若按罐藏食品的杀菌要求，必须完全杀灭肉毒芽孢杆菌A、B型菌的芽孢，多数研究者认为需要的剂量为40～60kGy，根据12D的杀菌要求，破坏E型肉毒杆菌芽孢的D值为21kGy。

（2）环境条件对辐照杀菌的影响

氧气的有无对杀菌效果有显著的影响。一般说来，有氧气存在的情况下，放射线杀菌的效果更好，但厌氧时对食品成分破坏不及有氧时的1/10，故实际运用放射线对食品杀菌时，多在厌氧状态下进行；其次温度高，破坏性大；此外半胱氨酸、谷胱甘肽、氨基酸、葡萄糖等化合物对微生物体有保护作用。但放射线辐照对于食品中原有毒素的破坏几乎是无效的。因此在辐照时，应尽量采用低温、缺氧，以减轻对食品的副作用，提高辐照杀菌的效果。

3.超声波杀菌

声波在9kHz～20kHz以上都为超声波。超声对细菌的破坏作用主要是强烈的机械震荡使细胞破裂、死亡；超声波作用于液体物料，产生空化效应，空化泡剧烈收缩和崩溃的瞬间，泡内会产生几百兆帕的高压、强大的冲击波及数千度的高温，对微生物会产生粉碎和杀灭作用、加热和氧化作用。

不同微生物对超声波的抵抗力是有差异的。伤寒沙门氏菌在频率为4.6MHz的超声中可全部杀死，但葡萄球菌和链球菌只能部分地受到伤害；个体大的细菌更易被破坏，杆菌比球菌更易于被杀死，但芽孢杆菌的芽孢不易被杀死。

超声波灭菌机制可用于食品杀菌、食具的消毒和灭菌及护士的洗手消毒等。曾实验用超声波对牛乳消毒，经15～16秒消毒后，乳液可以保持5天不发生腐败；常规消毒乳再经超声波处理，冷藏条件下，保存18个月未发现变质。日本生产的气流式超声餐具清洗机，清洗餐具可使细菌总数及大肠菌群降低105～106以上，若同时使用洗涤剂或杀菌剂，可做到完全无菌。

4.高压放电杀菌

高压放电杀菌是近年来出现的新型杀菌技术，高压放电杀菌采用的电源一般为脉冲电压。高压脉冲电场产生常用LG震荡电路，产生强度为15kV/cm～100kV/cm,脉冲为1kHz～100kHz，放电频率为1Hz～20Hz。脉冲放电杀菌是电化学效应、冲击波空化效应、电磁效应和热效应等综合作用的结果，并以电化学效应和冲击波空化效应为主要作用，可使细胞膜穿孔，液体介质电离产生臭氧，微量的臭氧可有效杀灭微生物。高压放电杀菌的效果取决于电场强度、脉冲宽度、电极种类、液体食品的电阻、pH值、微生物种类以及原始污染程度等因素。

由于放电杀菌的介质为液体，故只能用于液态食品的杀菌。现在，高压放电杀菌已成功地用于牛奶、果汁等的杀菌。