高压脉冲电场杀菌技术研究现状及发展

高压脉冲电场杀菌能保持食品的原有风味，具有处理时间短、能耗低的特点。该技术有望取代或补充热杀菌技术，是杀菌技术的前沿课题。该文综述高压脉冲电场对细胞膜、食品中成分的影响，以及其在食品工业中的应用现状及展望。     

高压脉冲杀菌集成冷冻浓缩加工果汁的工艺

为了最大限度的保留果汁原有的生鲜风味和营养,采用高压脉冲电场杀菌和冷冻浓缩这两种非热加工的集成技术,应用在果汁浓缩加工中,其中高压脉冲电场技术可以有效地抑制微生物生长,而冷冻浓缩可以有效地钝化酶活力。将该系统非热力加工工艺应用于浓缩橙汁,经感官评定分析,结果表明,产品品质明显优于巴氏杀菌橙汁。     

脉冲电场食品保鲜研究进展

对脉冲电场保藏食品的研究状况作了综述，对脉冲电场对微生物的杀灭机理以及影响脉冲电场杀菌效果的多种因素作了比较，并展示了脉冲电场保藏食品大规模工业化应用的前景。     

橙汁杀菌技术研究进展

近年来,橙汁消费量日益增大,橙汁产业发展前景良好。杀菌是橙汁加工过程中的关键环节,是保证产品品质的重要环节。简述几种主要的橙汁杀菌技术研究进展,分析传统热力杀菌、超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、超声波杀菌、微波杀菌和辐照杀菌对橙汁品质的影响。     

极低频高压脉冲电场生物学效应仪的设计与应用

为开展极低频高压脉冲电场生物学效应的研究,设计了基于植物本征电位波动的极低频高压脉冲电场生物学效应仪,该系统可以产生幅值高压在6～20kV、输出频率在0.1～15Hz范围内数字式可调的极低频、宽脉宽、上升前沿陡的高压脉冲。用100kV/m、1Hz、80ms脉宽的极低频高压脉冲电场处理萌发中的绿豆和玉米种子,发现极低频高压脉冲电场对绿豆和玉米种子的发芽和生长具有较强的促进作用,说明基于植物电位波动的极低频高压脉冲电场具有明显的生物学效应,研究结果可为极低频高压脉冲电场生物学效应的深入研究提供参考。     

脉冲电场对果胶酯酶的活性及构象的影响

为了采用非热杀菌技术以保持果汁的新鲜度,研究了高压脉冲电场(PEF)对果胶酯酶(PE)的活性及酶构象的影响效果。结果表明PEF可以钝化PE的活性：随脉冲电场电场强度的增强(5～25 kV/cm)和脉冲数的增加(207～1449个)PE酶活钝化效果增强;在PEF处理后立刻测定发现25 kV/cm、1449个脉冲时,PE酶活性最高降低了65.3％。PE酶活变化与PEF电场强度和脉冲数之间存在良好的线性相关,R²分别达到0.988和0.953。PEF处理(621个脉冲)后PE的荧光强度增加,整体变化趋势是随电场强度增强荧光强度先增加后下降,但荧光强度值都低于热处理(100℃处理5 min)后酶蛋白的荧光强度值。因此PEF可以有效钝化果胶酯酶的活性,并且改变果胶酯酶的构象。     

脉冲电场非热杀菌技术

食品杀菌的一项新技术—脉冲电场非热杀菌,可望作为传统热杀菌方法的一种合适的补充或取代方法,因此是项非常有前途的技术。食品能够使用脉冲电场在环境温度下或冷藏温度下用很短的时间进行杀菌,使食品的新鲜质量得到保存。虽然目前仍然存在着很多工程问题有待解决,但应用这种方法在实验室内已获得了成功,并正接近工业利用。     

高压脉冲电场对大肠杆菌噬菌体灭活效果初探

为探讨高压脉冲电场(pulsed electric field,PEF)在噬菌体污染治理方面的工业应用,研究了高压脉冲电场对λ噬菌体、ΦX174噬菌体以及宿主菌E.coli MV1184的灭活效果。采用不同电场强度E,脉冲个数N和脉冲宽度г体系对λ噬菌体、ΦX174噬菌体以及λ噬菌体和E.coli MV1184混合悬液进行处理。结果表明在输出电压1~10kV,脉冲宽度1~10μs范围内,灭活效率随着脉冲数的增加而提高。PEF对噬菌体的灭活效率并不依赖于噬菌体的颗粒结构,但噬菌体颗粒结构对脉冲宽度г灭活效率有影响。在噬菌体与宿主菌E.coli MV1184的混合悬液中,λ噬菌体对PEF的灭活作用更加敏感,失活率显著高于E.coli MV1184。高压脉冲电场可以用于常温下溶液中噬菌体的灭活处理并达到消毒水平,是一种高效的噬菌体灭活方法。     

高压脉冲电场对鲜榨梨汁的杀菌效果及其对产品品质的影响

为了采用非热杀菌技术以生产高质量的果汁,研究了高压脉冲电场(PEF)对梨汁的杀菌效果及其对产品品质的影响.结果表明,当电场频率、电场强度和处理时间、温度分别为200Hz、30kV/cm和240μs、10μC时,梨汁中接种的大肠杆菌、酿酒酵母的数量分别下降4.6、2.7个数量级.温度具有辅助杀菌效应,相同频率和场强下处理时间200μs,当样品温度从10℃上升致40℃时,大肠杆菌致死率提高了1.4个数量级,酿酒酵母致死率提高了2.0个数量级,未接种鲜榨梨汁的细菌致死率提高了2.0个数量级,霉菌酵母致死率提高了1.0个数量级.PEF处理后梨汁理化性质、营养成分比热处理更接近原样.气相色谱-质谱(GC-MS)对梨汁风味物质进行检测的结果表明,梨汁中含量最多的挥发性风味物质为酯类,与传统热处理相比,PEF处理对梨汁风味物质的影响较小.因此脉冲电场不仅有较好的杀菌作用,并且最大限度地保证了梨汁的品质.     

高压脉冲电场对果蔬生物力学性质的影响

高压脉冲电场预处理果蔬,使其组织细胞在产生可逆击穿下,进行真空冷冻干燥加工,可大大地提高脱水速率和降低冻干能耗。但认识其作用机理和优化工艺参数,需要进一步研究高压脉冲电场对果蔬材料生物力学性质的影响。该文研究了高压脉冲电场处理胡萝卜、白萝卜和苹果对其生物力学性质的影响,通过测定其剪切强度、弹性模量、材料硬度值和压缩屈服极限,并与对照组进行比较,结果表明预处理后材料的剪切强度、弹性模量及屈服极限均比对照组降低,胡萝卜的硬度值比对照组降低,而白萝卜和苹果的硬度值则高于对照组。运用SAS软件对试验数据进行多元回归分析获得了高压脉冲电场预处理果蔬的工艺参数以及相关寻优模型,为高压脉冲电场预处理工艺的确定提供参考。     

基于电镜观察及介质理论分析高压脉冲电场处理果蔬机理

通过对苹果和白萝卜进行高压脉冲电场(HPEF)预处理及超微结构电镜试验,研究HPEF预处理脉冲强度、脉冲宽度和脉冲个数对果蔬细胞结构的作用机理。结果表明,HPEF预处理可改变果蔬细胞膜通透性,使果蔬细胞结构受到严重破坏。通过结合介质理论对其机理进行推导,得知高压脉冲电场处理果蔬的主要影响因素为电场强度。在电场作用下,果蔬组织内部的受力与电场强度的平方成正比,脉冲宽度和脉冲个数对电击穿也有一定的影响,为高压脉冲电场处理果蔬工艺参数的选择提供了理论依据。     

高压脉冲电场预处理对果蔬动态黏弹特性的影响

为了解高压脉冲电场（high pulsed electric field,HPEF）预处理对果蔬动态黏弹性的影响,该文应用DMA-Q800热动态力学性能分析仪对几种大众果蔬苹果、梨、萝卜、马铃薯等进行了动态压缩试验研究,获得了不同高压脉冲电场参数、不同振荡频率下果蔬的储能模量、损耗模量及损耗正切等黏弹性参数,并结合果蔬细观组织结构扫描电镜分析了高压脉冲电场预处理对果蔬动态黏弹性的影响机理。结果表明：果蔬的储能模量、损耗模量及损耗正切随频率的增加而增大,随着电场强度、脉冲宽度、脉冲时间的增大,苹果和马铃薯组织模量下降,白萝卜组织模量增加,梨试样组织模量先增大后减小,果蔬细观组织扫描电镜分析表明高压脉冲电场预处理引起的果蔬细胞结构、膨压及细胞间隙变化是造成果蔬动态黏弹性变化的主要原因,在25～90℃温度范围内,随温度的升高4种果蔬组织的储能模量、损耗模量呈下降趋势,梨和白萝卜的对照组试样先上升后下降。研究结果可为高压脉冲电场预处理果蔬实现低能耗冻干加工工艺参数优化等应用提供理性分析基础。     

高压脉冲电场辅助提取鱼骨钙工艺优化

为了提高鱼骨钙的提取效果,利用高压脉冲电场从淡水鱼骨中辅助提取鱼骨钙制备高钙鱼骨水解液。单因素试验和二次通用旋转组合设计试验表明,脉冲数、电场强度、柠檬酸与苹果酸比对鱼骨钙的提取率影响显著;建立鱼骨钙提取率与各影响因子间关系的回归数学模型;确定了高压脉冲电场辅助提取鱼骨钙的最佳工艺参数为电场强度为25kV/cm、脉冲数为8个、柠檬酸与苹果酸的质量比为1:1g/g、酸料比为1:1g/g、水料比为12:1mL/g,此时处理4g鱼骨粉所得的鱼骨水解液中钙提取率达84.2%。与超声波辅助提取鱼骨钙对比试验表明,高压脉冲电场辅助提取鱼骨钙的得率较超声波辅助提取提高了17%,且其耗时短。该研究可为高压脉冲电场辅助提取鱼骨钙深入研究及其高钙鱼骨口服液的研制提供借鉴参考。     

高压电晕电场生物效应研究评述

高压电晕电场生物(HVCEF)技术是近年来发现的具有装置简单、生物效应明显、环境友好等特点的新型物理诱变技术。本文综述了高压电晕电场生物技术装置的结构和组成,分析了高压电晕电场诱变大肠杆菌和对其他物种的生物效应,以及高压电晕电场的物理特性和生物效应机制,为高压电晕电场技术的进一步应用研究提供了借鉴。     

非热处理对蜂花粉杀菌效果及品质的影响

为探究更有利于保留蜂花粉原有营养和风味的杀菌方法,本研究分别用辐照、超高压和高压静电场3种非热杀菌技术处理蜂花粉,并测定营养及风味的指标。结果表明,7 kGy辐照、500 MPa超高压、30 kV高场强处理对蜂花粉中的微生物均有抑制作用,且辐照对细菌的抑制效果较好,超高压和高压静电场对真菌的抑制效果较好。经500 MPa超高压处理后,蜂花粉脂类含量增加了23.3%,酚酸等活性成分含量增加,且其抗氧化活性降低程度最小,颜色和风味最接近未处理蜂花粉;30 kV高场强处理后,蜂花粉抗氧化活性显著下降、颜色偏深偏暗;7 kGy辐照处理后产生了明显的辐照味。综上,蜂花粉经超高压灭菌能达到较好的杀菌效果,而且能最大限度保持蜂花粉原有品质。本研究为非热杀菌技术在蜂花粉加工产业中的应用提供了理论依据。     

西瓜汁的高强度脉冲磁场杀菌试验研究及杀菌机理分析

该文旨在研究液态食品的高强度脉冲磁场杀菌技术，探讨高强度脉冲磁场对微生物细胞产生的生物效应。以西瓜汁的杀菌为例，研究了磁场强度和脉冲数对杀菌效果的影响。研究结果表明：随着场强和脉冲数的增加，从整体上讲杀菌效果增强；在场强为2.53 T、脉冲数为20时，杀菌效果最好。当脉冲数为40时，磁场强度对杀菌效果的影响为单调增加；当磁场强度为4.22 T时，脉冲数对杀菌效果的影响为单调增加。但在某些参数下杀菌效果出现反弹现象，其原因有待进一步探讨。从脉冲磁场导致细胞跨膜电位、感应电流、带电粒子洛仑兹力、离子能量等参数变化的角度，描述了脉冲磁场对微生物细胞产生的生物学效应，分析了致使细胞结构被破坏、正常生理活动受阻碍的机理。     

高压脉冲电场对酵母活性变化与致死双重效应研究

为探究高压脉冲处理后酿酒酵母在工业生产领域的实际应用,以酿酒酵母为材料,研究高压脉冲电场处理后酿酒酵母活性变化和致死双重效应。在控制电场强度为唯一变量,其他影响因素不变(脉宽、频率、作用时间、脉冲个数等)的前提下对酵母悬浮液进行PEF处理,测定PEF处理后酿酒酵母的存活率和浓度及酵母活性的变化。结果表明,在电场强度1~30 k V·cm-1范围内,酵母细胞死亡比例随着电场强度的升高而增加,非特异性内酯酶活性增强的酵母细胞比例随着电场强度的升高而减少。当电场强度较低时,非特异性内酯酶活性增加的酵母比例高于死亡酵母细胞比例;电场强度大于10 k V·cm-1时,死亡酵母细胞比例高于非特异性内酯酶活性增加的酵母细胞比例;PEF处理过程中出现的亚致死酵母细胞比例在10 k V·cm-1时达到最大值。低电场PEF处理可以提高酵母细胞活性和发酵能力且酵母死亡比例较低;高电场PEF处理对酿酒酵母具有灭活效果。本研究结果对酿酒酵母的工业应用具有指导意义。     

高压脉冲电场法提取耐辐射奇球菌中类胡萝卜素的研究

为探讨高压脉冲电场(PEF)电学参数致耐辐射奇球菌破壁提取类胡萝卜素的影响及最佳工艺参数,采用正交试验法,分析了电场强度、处理时间、频率和脉宽4种电场参数对类胡萝卜素提取效果的影响。结果表明,PEF技术提取类胡萝卜素的最优提取水平组合为:电场强度30 kV·cm^-1,处理时间30 s,频率30 Hz,脉宽10 μs。该条件下,提取量为75.06 μg·g^-1,与未进行电场处理的样品提取量48.27 μg·g^-1相比,增加了55.5%。本研究结果为PEF技术的工业化大规模应用提供了理论依据。     

高压脉冲电场对石榴汁杀菌的研究

该文研究了高压脉冲电场(PEF)对石榴汁的杀菌效果和对石榴汁的理化性质的影响。结果表明，电场强度和处理时间是影响PEF杀菌效果的主要因素。在频率为100 Hz时，当电场强度达到35 kV/cm，处理时间达到200 μs时，石榴汁中接种的大肠杆菌、酵母菌和霉菌的数量分别下降3.62、2.34、0.74个lg值，处理过程中样品温度≤18℃，霉菌对PEF的抵抗力最强。当处理频率增加为333 Hz，电场强度为35 kV/cm，处理时间为200 μs时，霉菌数量的下降增加到1.82个lg值，此时处理温度(处理腔内温度)提高到50℃。经PEF处理的石榴汁的理化性质基本不发生改变。     

高压脉冲电场对植物乳杆菌的杀菌效果及三种模型的比较分析

研究了高压脉冲电场(pulsed electric field, PEF)对接种于苹果汁中植物乳杆菌(Lactobacillu plantarum)的杀菌效果并应用三种模型进行了分析。结果表明，随电场强度和脉冲时间增加，PEF对植物乳杆菌的杀灭效果增强，34 kV/cm、1050 μs时植物乳杆菌最大降低了4.135个数量级。Hülsheger 模型、Weibull模型和Log-Logistic模型均能很好地拟合PEF处理植物乳杆菌的失活曲线，五个模型评价参数，精确因子(Af)，偏差因子(Bf)，根平方和(SS)，根平方方差(RMSE)和决定系数(R²)分析表明三个模型中，Log-Logistic模型最好地拟合了PEF处理下植物乳杆菌失活动力学变化。