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。     

高压脉冲电场对调理牛肉杀菌效果的研究

为了探究高压脉冲电场(PEF)对调理牛肉的杀菌效果,以调理牛肉为研究对象,微生物致死率为主要指标,在单因素试验的基础上,通过响应面法优化了PEF处理调理牛肉的参数,并对比分析了PEF处理前后调理牛肉的感官品质、色度、蒸煮损失率及剪切力。结果表明,调理牛肉的PEF处理最佳参数为:脉冲频率30.5 kHz、占空比2.3%、处理时间7 min、电场强度45 kV·cm^-1,此条件下PEF对调理牛肉中微生物致死率达到了87.33%(R²=0.986,Radj2=0.972),调理牛肉的货架期延长了2 d,且其感官品质无显著降低。本研究结果为PEF在调理肉制品的杀菌保藏中的应用提供了参考。     

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200 Hz、30 kV/cm和240 μs、10℃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200 μs,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。     

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。     

高压脉冲电场共场杀菌处理室性能仿真与试验

为获得最优的共场杀菌处理室结构和性能,该文以不同结构共场杀菌处理室为研究对象,利用COMSOL Multiphysics软件对共场杀菌处理室内的电场强度分布、流料特性以及温度分布情况进行了仿真,得到了不同结构共场杀菌处理室的耦合场特性。试验结果表明,在40kV/cm电场强度下,椭圆形内嵌共场杀菌处理室所接种梨汁中的大肠杆菌菌体浓度下降6.5个数量级,优于其他结构的共场杀菌处理室;椭圆形内嵌共场杀菌处理室处理的接种大肠杆菌梨汁的温升仅为6.7℃,小于其他结构的共场杀菌处理室。因此椭圆形内嵌共场杀菌处理室优秀的耦合场特性更适用于性能要求更高的中试规模及工业化PEF杀菌系统。     

用高压脉冲电场杀细菌孢子

在高压脉冲电场中，大部分细菌孢子能被杀死。其效率与脉冲电场处理参数有关，处理时间长，杀死的孢子数多；脉冲频率与脉冲宽度均对处理结果有影响     

高压脉冲电场对酿酒酵母蛋白质及DNA的影响

为探究高压脉冲电场（PEF）对微生物的钝化机理,本实验主要采用Lowry法、SDS-PAGE电泳、APIZYM试剂盒、流式细胞仪等方法测定PEF处理对酿酒酵母蛋白质含量、胞内酶活性和DNA等的影响。结果显示：PEF处理后,酿酒酵母胞内蛋白质含量显著降低(p<0.05),SDS-PAGE 电泳图分析发现酿酒酵母胞内蛋白谱图不清晰,且有小分子和 60 KDa 以上大分子蛋白谱带缺失,酿酒酵母细胞内 13 种酶的活性均有不同程度的下降,细胞DNA含量降低,部分DNA变性。结论：PEF钝化微生物与其胞内酶失活、蛋白质和DNA发生外泄或变性有关。     

高压脉冲电场对酿酒酵母钝化机理研究

为探究高压脉冲电场（PEF）对微生物的钝化机理,该试验主要采用Lowry法、SDS-PAGE电泳、APIZYM试剂盒、流式细胞仪等方法测定PEF处理对酿酒酵母蛋白质含量、胞内酶活性和DNA等的影响。结果显示：PEF处理后,酿酒酵母胞内蛋白质含量显著降低（p<0.05）,SDS-PAGE 电泳图分析发现酿酒酵母胞内蛋白谱图不清晰,且有小分子和 60 KDa 以上大分子蛋白谱带缺失,酿酒酵母细胞内13种酶的活性均有不同程度的下降,细胞DNA含量降低,部分DNA变性。PEF钝化微生物与其胞内酶失活、蛋白质和DNA发生外泄或变性有关。     

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。     

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。     

高压脉冲电场对酿酒酵母发酵能力的影响

为探究高压脉冲电场(PEF)在酒精发酵工业上的实际应用,本研究以酿酒酵母为试验材料,在设定脉宽、频率、作用时间等参数不变的条件下,以电场强度为唯一变量,分别采用电场强度为1、6 kV·cm^-1的PEF对酵母进行预处理。通过检测发酵底液中酵母生长量、葡萄糖消耗量和乙醇产出量的变化,探究PEF对酿酒酵母发酵能力的影响。结果表明,经12 h发酵后,在电场强度为1 kV·cm^-1的PEF刺激作用下,酿酒酵母葡萄糖消耗量提高了10.18%,乙醇产出量提高了11.05%;当电场强度为6 kV·cm^-1时,葡萄糖消耗量和乙醇产出量均降低。本研究结果为提高酿酒酵母的发酵能力提供了一种新方法。     

频率及电压对高压脉冲电场提高陈年棉种活力的影响

为研究不同频率脉冲电场对陈年棉种活力的影响,该文利用高压脉冲电源和弧形电极-平板组成的电场系统在极间距离为50 mm、电压分别为16和20 kV条件下对陈年棉种在不同频率(1、5、10、20、50 Hz)下进行了电场处理,处理时间为40 s。结果发现,频率为10 Hz时,陈年棉种的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等指标与不做电场处理对照相比都有明显提高,且都达到极显著差异(P0.01),16比20 kV条件下的处理效果更好,达到显著性差异(P0.05)。试验结果表明,电场频率对棉种活力指标的影响是存在的,且对各指标的影响趋势是一致的,即在一定处理条件下(电场强度与处理时间)可以找到一个较优频率范围,对种子活力提高达到最大,且该试验研究结果能够为后续种子电场处理提供参考。     

强脉冲磁场对牛奶的杀菌效果及其营养成分的影响研究

利用脉冲磁场对鲜奶进行杀菌试验,并与传统加热杀菌作了比较,测定了菌落总数和大肠菌群的残留率及主要鲜奶成分含量的变化。结果表明：经磁场杀菌后的牛奶,菌落总数和大肠菌群数可达到商业无菌要求。与热杀菌相比,脉冲磁场杀菌时间短、效率高、营养损失小、基本保持了鲜奶的天然色泽和风味。     

脉冲强光技术在鲜切果蔬保鲜加工中应用研究进展

鲜切果蔬因方便新鲜、营养丰富而受到消费者推崇,但在加工和贮藏过程中品质极易劣变,同时受到微生物侵染,降低其食用品质并缩短了货架期。脉冲强光是一种冷杀菌技术,具有快速高效、环保节能和无残留等特点。本文简述了脉冲强光技术的杀菌机制和特点,并介绍国内外将其应用于鲜切果蔬杀菌和保持贮藏品质的最新研究进展。     

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。     

应用BP神经网络预测高压脉冲电场对果蔬干燥速率的影响

高压脉冲电场（HPEF）预处理果蔬可以提高果蔬干燥速率,改善干燥产品的品质,降低能耗。通过对白萝卜和苹果HPEF预处理干燥试验,探讨脉冲强度、作用时间和脉冲个数等预处理参数对干燥速率的影响。应用BP神经网络L-M训练法分析HPEF预处理参数与不同时间段干燥速率之间的关系。从而达到确定HPEF参数与不同时间段干燥速率之间因果关系的目的。研究结果表明,脉冲强度对干燥速率的影响比作用时间和脉冲个数对干燥速率的影响显著;建立白萝卜和苹果预处理干燥的BP神经网络仿真模型,并与实测值进行对比,用BP神经网络预测的干燥速率接近实测结果,具有较好的估计效果。     

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。