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超高压处理对果蔬汁杀菌效果影响的国内外研究现状(二)

日期:2019-02-16
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        超高压杀菌的效果与压力、保压时间、物料的pH、微生物的种类、果汁含菌量及保压温度等因素有关。
        2.1压力对杀菌效果的影响
        采用超高压处理果蔬汁,随着压力的增大,果蔬汁中微生物的形态会发生变化,代谢会受到影响。为了进一步研究超高压对杀菌效果的影响,小川浩史等将柑桔类果汁(pH2.5~3.7)经 100 MPa~600 MPa、5 min~ 10 min 加压杀菌,研究结果表明:细菌、酵母菌和霉菌总数均随压力增大而减少,加压至 600 MPa 再结合适当的低温加热(47 ℃~57 ℃),则可以完全杀菌。潘见研究发现,热敏性纯草莓汁在 29 ℃下,大肠菌群、霉菌和酵母菌均随压力增大而减少;虽然经 500 MPa,保压15 min 处理,仍能发现耐压菌,但菌落总数可降至30 cfu/mL,达到了国家食品卫生标准要求;黄丽等研究发现,当压力上升到 200 MPa 时,荔枝汁中的细菌总数急剧下降,在 200 MPa 时细菌总数只有 170 个/mL, 400 MPa 时达到商业无菌的效果;Baris 等研究高压对番茄汁中微生物的灭活效果时发现,25 ℃时,在 300、 350、400 MPa 压力下处理后大肠杆菌 O157∶H7 菌落总数分别降低 3.0、3.0 及 5.0 个对数。上述研究都肯定了在一定范围内,压力越大,杀灭细菌的速度越快,细菌的死亡率越高,超高压对各种果蔬汁中的微生物具有良好的杀灭效果。但当压力升高到一定程度,杀菌效果提高就不再明显。王雪青等利用超高压室温下处理猕猴桃酱,发现压力越大,杀菌效果越明显,且杀菌压力大于 500 MPa 时,杀菌效果提高不明显,原因可归为果蔬汁中存在少量耐压菌,而杀死这部分耐压菌, 则需要更高的压力或者是结合其他的处理形式。
        2.2保压时间对杀菌效果的影响
        保压时间对超高压处理果蔬汁的杀菌效果也有一定的影响,赵玉生研究超高压处理对热敏性猕猴桃汁的杀菌效果时发现,保压时间的变化不会影响菌落总数随着压力增大而下降的趋势,邱伟芬对超高压处理番茄汁的条件进行优化的研究中发现,压力范围为 200 MPa~400 MPa,以 200 MPa 为一个梯度,保压时间为 10 min~20 min,5 min 为一个梯度,得到的杀菌数学模型中压力影响系数是保压时间的 6.8 倍。我们在利用超高压处理树莓汁的研究中也发现,压力范围在100 MPa~500 MPa,梯度为 200 MPa,保压时间为 5 min~25 min,梯度为 10 min,延长保压时间有一定杀菌效果,但所得到的杀菌数学模型的压力影响系数是保压时间的 7.5 倍。上述研究都肯定了超高压处理过程中, 在某一压力下,随着保压时间的延长,杀菌效果会有所提高,但保压时间对杀菌效果的影响显著性远不及压力。我们研究还发现当细菌残存率达到一定值后,单纯增加超高压时间,杀菌效果并不明显,只有结合其他处理方式才可进一步提高杀菌效果。
        2.3pH 值对杀菌效果的影响
        每一种微生物都有其生长、繁殖的最适 pH 范围, 引起酸性果蔬汁饮料腐败变质的微生物主要是酵母菌、霉菌和部分腐败细菌,而耐热性强的芽孢菌在酸性条件下无法生长繁殖。在 400 MPa 下,加压 10 min,pH小于 4 的果汁即可到达商业无菌状态,在室温下放置几个月甚至一年半无任何微生物引起的腐败变质现象。姜斌、胡小松等发现,超高压对低 pH 的鲜榨苹果汁的杀菌效果优于 pH 值偏中性的鲜榨胡萝卜汁。经过 400 MPa、15 min 处理的鲜榨苹果汁可在 4 ℃下贮藏 7 d 仍保持食品安全性,而鲜榨胡萝卜经过 400 MPa、45 min 处理,仅能在 4 ℃下贮藏 3 d。马永昆等发现, 调酸的哈密瓜汁加压后,在 pH 为 4.7 时的杀菌效果强于 5.7。上述研究表明较低的pH 值对超高压杀菌有促进作用,主要原因可能是高浓度的氢离子对菌体的破坏作用。
        2.4超高压处理不同微生物的杀菌效果差异
        每种菌都有自己的耐压阈值,压力敏感菌压力阈值较低,耐压菌的阈值高。张立云等发现常温下草莓浆中大肠菌群在 400 MPa 处理 5 min 后全部杀死;霉菌、酵母菌在 500 MPa 处理 10 min 后即可全部杀死。小川浩史研究发现, 柑桔类果汁(pH2.5 ~3.7)经 100 MPa ~ 600 MPa、5 min~10 min 加压杀菌试验,酵母菌、霉菌和无芽孢细菌可以被完全杀死,但仍有棒杆菌、枯草杆菌等能形成耐热性强的芽孢而有残留。曾庆梅发现研究梨汁的超高压处理效果,发现大肠菌群在 400 MPa,保压时间为 10 min 即可完全杀灭,同样条件下霉菌和酵母菌仍有残留。我们在研究超高压处理树莓汁时发现,大肠杆菌在压力为 200 MPa,保压时间为 5 min 即可被杀灭,酵母菌和霉菌在压力为 400 MPa时,保压时间 15 min 时才能完全杀灭。可见,就微生物种类来说,酵母菌、霉菌的耐压力比细菌中的革兰氏阴性菌(如大肠杆菌)的耐压性低,而革兰氏阴性菌的耐压性又比革兰氏阳性菌低;芽孢细胞的耐压性强,尤其是革兰氏阳性菌中的芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌的芽孢最耐压。而对于耐压菌,由于压力远未达到耐压菌的阈值,在有限的范围内即使再升高压力,菌落总数也几乎不会减少。具体来说,一般在 300 MPa~700 MPa 的压力下,即可杀死食品中的微生物,但对芽胞采用600 MPa~900 MPa 的压力作用 40 min~20 min,也不能将其完全杀灭,主要原因为革兰氏阳性菌细胞壁较厚,肽聚糖含量高,网络结构紧密,而革兰氏阴性菌肽聚糖层很薄,当高压作用时,细胞壁受到损伤更容易, 死亡也更容易。芽孢富含大量特殊的吡啶二羧酸钙和带有二硫键的蛋白质,具有多层次厚而致密的芽孢壁, 因此需要更高的压力并结合其他杀菌方式才可杀灭。
        以上大量研究结果验证了超高压对果汁中微生物的灭活作用,得到了不同压力、不同保压时间,不同温度、不同微生物、不同果蔬汁中的微生物超高压压力失活相关数据,为各种果蔬汁的超高压处理生产提供很好的技术参考。
        本文出自《超高压处理对果蔬汁杀菌效果和品质影响的研究现状》

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