食物是動植物的加工品，大部分食物營養豐富，容易滋生微生物，導致食物腐敗變質。任何食品加工技術的本質都是用壹定的技術對食品原料的色、香、味、形進行重新調制，以長期保存食品，滿足人們不同愛好的手段。近年來，我國食品加工技術取得了很大進步，但在殺菌技術的研發方面還存在很多問題。了解世界殺菌技術的新動向，有助於改善我國在該領域的落後狀況，也是我國發展食品加工技術的迫切需要。
食品殺菌技術是食品工業的核心技術之壹。從某種意義上說，食品工業的發展史就是壹部食品殺菌技術的發展史。食品殺菌技術是利用各種手段殺滅食品本身汙染的、從食品包裝容器帶入的、在加工和調配過程中由操作人員和設備帶入的、存在於生產環境中的各種有害微生物，以保持食品質量並達到壹定保存期的技術。殺菌成本在壹些食品的加工成本中占相當大的比例，直接影響產品的價格和市場競爭力。殺菌技術的好壞直接影響產品的質量。因此，應大力開展滅菌技術的研究。滅菌技術壹般可分為加熱滅菌、化學滅菌、輻射滅菌(γ射線、微波、紅外線等)。)，過濾滅菌和滅菌結合加熱等手段。各種滅菌技術的發展歷史不同，有各自的特點和適用範圍。介紹了現代食品工程中應用的各種新型殺菌方法的特點、研究現狀和應用領域。
1的研究現狀
1.1熱力殺菌技術
加熱殺滅食品中有害微生物的方法不僅是壹種古老的方法，也是現代極其重要的殺菌技術。1804年，法國人阿佩爾(Appert)發明了將食物裝瓶，放入沸水中長時間煮沸的方法，可以長時間保存食物。19世紀50年代，法國人巴斯德闡述了食品微生物腐敗的機理，為殺菌技術的發展奠定了理論基礎。
食品的熱殺菌可分為低溫殺菌(巴氏殺菌)、高溫短時殺菌和超高溫瞬時殺菌。前兩種方法由於殺菌效果穩定、操作簡單、設備投資少，應用歷史悠久，現已廣泛應用於各種罐頭食品、飲料、酒類、藥品和乳制品的生產中。後壹種方法，由於其獨特的優勢，已經發展成為壹種高科技的食品殺菌技術。
1.2超高溫瞬時殺菌技術(UHT)
超高溫滅菌隨著1949年Stork裝置的出現而問世，隨後世界上出現了多種類型的超高溫滅菌裝置。超高溫處理分為間接加熱和直接加熱兩種。它是將料液的溫度迅速升高到130℃以上，然後保持幾秒鐘，從而實現料液的瞬間滅菌。
超高溫瞬時殺菌技術殺菌效果特別好，幾乎可以達到或接近殺菌的要求。而且殺菌時間短，對物料中營養成分的破壞少，營養成分保存率達92%以上，比以上兩種熱力殺菌方式好很多。超高溫殺菌裝置與食品無菌包裝技術在國內外發展迅速。目前，這種殺菌技術已廣泛應用於生產殺菌奶、果汁及各種飲料、豆漿、酒等產品。
1.3電阻加熱殺菌技術
電阻加熱殺菌又稱歐姆殺菌，是壹種新型的熱力殺菌方式，利用電流在食品中產生熱量，達到殺菌的目的。這是壹種對酸性和低酸性食品以及含有顆粒(粒徑小於25毫米)的食品進行連續殺菌的新技術。
電阻加熱滅菌的頻率為50 ~ 60 Hz。它是利用電極直接向食物中引入電流，利用食物本身的介電特性產生熱量，達到殺菌的目的。電阻加熱的適用性取決於食品材料的電導率。大部分可以泵送的，鹽離子溶解的，含水量在30%以上的食品，都可以用電阻加熱殺菌，效果很好，而壹些非離子化的食品如脂肪，糖，油，處理過的不含鹽的水，就不適合這種技術。英國APV食品加工中心的實驗表明，電阻加熱已成功用於各種含有大顆粒和片狀食品的殺菌，如土豆、胡蘿蔔、蘑菇、牛肉、雞肉、片狀蘋果、菠蘿和桃子等。
1.4臭氧殺菌技術
臭氧在水中極不穩定，無時無刻不在發生還原反應，產生具有強氧化性的單原子氧。在其產生的瞬間，與細菌細胞壁中的脂蛋白或細胞膜中的磷脂和蛋白質發生化學反應，從而破壞細菌細胞壁和細胞膜，增加細胞膜的通透性，使細菌失去活性。同時，臭氧可以迅速擴散到細胞內，氧化細胞內的酶或RNA、DNA，從而殺死細菌。
臭氧殺菌具有高效、快速、安全、廉價的優點。自1785發現以來，廣泛應用於食品加工、運輸和儲存、自來水和純凈水生產。
1.5輻照滅菌技術
自從和平利用原子能以來，經過40多年的研究和發展，人們已經成功地利用原子輻射技術對食品進行殺菌和保鮮。輻照是利用X射線、γ射線或加速電子射線(最常見的是Co60和Cs137的γ射線)的穿透力殺滅食品中微生物和害蟲的冷殺菌消毒方法。輻照過的食物或生物會形成離子、受激分子或分子碎片，然後這些產物相互作用，生成與原來物質不同的化合物。在化學效應的基礎上，輻照過的物質或生物還會產生壹系列生物效應，導致害蟲、蟲卵、微生物中的蛋白質、促進生化反應的核酸和酶的破壞和活力喪失，從而終止農產品和食品的侵蝕、生長和老化過程，保持質量穩定。
1980年，聯合國糧農組織(FAO)、國際原子能機構(IAEA)和世界衛生組織(世衛組織)聯合專家委員會提出了“任何食品在10KGY以下劑量輻照均不存在毒理學問題，無需進行毒理學試驗”的建議，從而推動了輻照在全球食品生產中的商業化應用。
1.6微波殺菌技術
微波是指波長為0.001 ~ 1m(頻率300 ~ 300000 MHz)的電磁波。它能以光速直線前進，當被物體阻擋時，會引起反射、穿透、吸收等現象。用於滅菌的微波頻率為2450MHz。研究結果普遍認為，微波對微生物的致死作用有兩個因素，即熱效應和非熱效應。熱效應是指材料對微波能量的吸收，使溫度升高，從而達到殺菌的效果。非熱效應是指生物體內極性分子在微波場中的強烈旋轉效應，使微生物的營養細胞失活或破壞微生物細胞內的酶系統，導致微生物死亡。微波殺菌具有穿透力強、節能、加熱效率高、適用範圍廣、易於控制、加熱均勻等特點。食品的營養成分、色、香、味在殺菌後仍接近食品的天然品質。目前微波殺菌主要用於肉類、魚類、豆制品、牛奶、水果、啤酒的殺菌。
1.7遠紅外殺菌技術
紅外線的使用始於20世紀，美國福特汽車公司的Groveny在1935首先獲得了利用紅外線加熱烘幹的專利。食品中的許多成分和微生物在3 ~ 10μ m的遠紅外區有很強的吸收，遠紅外加熱殺菌不需要介質，熱量直接從物體表面滲透到內部，因此不僅可用於壹般粉狀、塊狀食品的殺菌，也可用於咖啡豆、花生、谷物等堅果類食品的殺菌滅黴和袋裝食品的直接殺菌。
日本三姿公司首創的紅外無菌包裝機，由ML-501包裝機和MS-801通道紅外熱收縮機組成。該機可根據被包裝物品的形狀和大小選擇相應厚度和顏色的熱收縮薄膜，同時在熱輻射中進行滅菌。其滅菌程序簡單，包裝質量大大超過手工包裝。
效率提高6-8倍。
1.8紫外線殺菌技術
根據波長的不同，紫外光可分為三段:長波段(3200 ~ 4000)，中波段(2750 ~ 3200)，短波段(1800 ~ 2750)。2400 ~ 2800範圍內的紫外線殺菌力較強，最強波長為2500 ~ 2650，多采用2537作為紫外線殺菌波長。當微生物受到紫外線照射時，其細胞內的壹些氨基酸和核酸吸收紫外線，產生光化學作用，引起細胞內成分特別是核酸、原生質蛋白和酯類的化學變化，使細胞質變性，導致微生物死亡。紫外線是直線傳播的，其強度與距離的平方成正比下降，並且可以被不同的表面反射，穿透力較弱。它們廣泛用於空氣、水和食品表面、食品包裝材料、食品加工車間、設備、器具和工作站的消毒。
1.9磁殺菌技術
磁殺菌是將待消毒殺菌的食品置於磁場中，在壹定磁場強度的作用下，在常溫下對食品進行殺菌。由於這種殺菌方式不需要加熱，具有廣譜殺菌作用，處理後的食品風味和品質不受影響，因此主要適用於各種飲料、液體食品、調味品等包裝的固體食品。
1.10高壓電場脈沖殺菌技術
高壓電場脈沖殺菌是將食品置於兩個電極之間產生的瞬間高壓電場中。因為高壓電脈沖(HEEP)可以破壞細菌的細胞膜，改變其通透性，從而殺死細胞。
有兩種方法可以獲得高壓脈沖電場。壹種是利用LC振蕩電路的原理。首先，壹組電容器由高壓電源充電，電容器與電感線圈和處理室的電極相連。當電容器放電時，高頻指數脈沖衰減波加到兩個電極上，形成高壓脈沖電場。因為LC電路放電非常快，電場能量可以在幾十到幾百微秒內釋放出來。自動控制裝置可對LC振蕩電路進行連續充放電，殺菌過程可在數十毫秒內完成。另壹種是利用特定的高頻高壓變壓器獲得連續的高壓脈沖電場。壹般高壓脈沖殺菌的電場強度為15 ~ 100 kV/cm，脈沖頻率為1 ~ 100 kHz，放電頻率為1 ~ 20 kHz。
高壓電場脈沖滅菌壹般在室溫下進行，處理時間為數十毫秒。這種方法有兩個特點:壹是由於殺菌時間短，處理過程中的能耗比熱處理方法少得多。第二，由於是在常溫常壓下進行的，與新鮮食品相比，加工食品的物理性質、化學性質和營養成分變化不大，在風味和口感上沒有可感知的差異。殺菌效果明顯(否
1.11超聲波殺菌技術
超聲波是頻率大於10kHz的聲波。超聲波和普通聲波壹樣屬於縱波。超聲波與傳聲介質的相互作用蘊含著巨大的能量，當遇到物質時，可以快速交替地壓縮和膨脹。這種能量足以在極短的時間內殺死和破壞微生物，還能對食品產生多種作用，如大分子物質的均質、老化、裂解等，具有其他物理殺菌方法難以獲得的多重效果，從而更好地改善食品品質，保障食品安全。朱少華采用超聲波發生器作為殺菌設備，以醬油為殺菌對象，取得了良好的效果。
1.12脈沖強光殺菌技術
脈沖強光殺菌技術通過強烈的白光閃爍進行殺菌，由電源單元和惰性氣體燈單元組成。電源單元是可以提供高壓大電流脈沖的部件，為惰性氣體燈提供能量。惰性氣體燈可以發出從紫外到近紅外區域的光，其光譜與太陽光非常接近，但其強度要強幾千到幾萬倍，光脈沖寬度小於800μs..由於該技術只對食品表面進行處理，對食品的風味和營養成分影響不大，可用於延長透明材料包裝的食品和生鮮食品的保質期。周萬龍等研究表明，脈沖強光對枯草芽孢桿菌和酵母菌有很強的致死作用。經過30次以上的閃爍，這些細菌可以從105減少到0。脈沖強光的殺菌波段可能是紫外線，但其他波段可能有協同作用。
1.13超高壓殺菌技術
近年來，日本率先開發了壹種新的食品加工和保鮮技術，即超高壓殺菌技術。所謂高靜水壓技術(簡稱HHP)是將食品密封在彈性容器中或置於無菌壓力系統中(常以水或其他流體介質作為傳遞壓力的介質)，在高靜水壓(壹般在100MPa以上)下處理壹段時間，以達到加工和保存的目的。在高壓下，蛋白質和酶會變性，微生物的核膜會被壓成很多小塊，和原生質壹起變成漿糊。這種不可逆的變化會導致微生物死亡。微生物的死亡遵循壹級反應動力學。對於大多數無芽孢微生物，在室溫和450MPa壓力下殺菌效果良好；芽孢桿菌孢子是耐壓的，滅菌需要更高的壓力，與加熱等其他處理方法結合往往更有效。溫度和介質對食品超高壓殺菌的方式和效果有很大影響。間歇重復高壓處理是殺死耐壓孢子的好方法。
日本新開發的超高壓滅菌器工作壓力為304 ~ 507 MPa。超高壓殺菌最大的優點是對食品中的風味物質、維生素C、色素無影響，營養成分損失小，特別適用於果汁、果醬類食品的殺菌。
1.14膜過濾滅菌技術
隨著材料科學的發展，各種膜相繼出現，膜分離技術已廣泛應用於食品、生物制藥等工業生產中，如生化物質的提取、純水的制備、果汁的濃縮等。根據驅動力的不同，膜分離過程可分為兩種類型。壹種是壓力驅動的膜過程，如超濾；另壹種是電驅動的膜過程，稱為離子交換，如電滲析。壓力驅動的膜過程按膜的孔徑大小和截留量可分為微孔過濾、超濾和反滲透。
壹般膜的孔徑為0.0001 ~ 10μ m，而物料中微生物顆粒的大小壹般為0.5 ~ 2μ m，如果選擇孔徑較小的膜，料液通過膜過濾，細菌顆粒被截留，稱為過濾除菌。
膜過濾殺菌技術具有能耗低、常溫操作、適用於熱敏性物料、工藝適應性強等優點。具有廣闊的應用前景，已廣泛應用於食品、生化、制藥、水和空氣、乳制品、果汁等的過濾滅菌。
食品工程中的殺菌技術有很多，如二氧化氯殺菌技術、氯氣殺菌技術、電子殺菌技術、加熱加壓殺菌技術、加熱化學殺菌技術、加熱輻射殺菌技術、靜電殺菌技術等等。這些技術正在被研究和應用。
2發展趨勢及對策
當代食品殺菌技術多種多樣，各有特點和適用範圍，人們也在不斷探索新的殺菌方法。現代食品殺菌技術正逐漸擺脫傳統的加熱殺菌方式，或采用低溫冷殺菌，或采用多種殺菌方式，或采用現代包裝技術與殺菌技術緊密配合，或采用冷凍幹燥、真空濃縮、冷藏、冷凍、真空浸漬等現代加工技術。，為了最大限度地減少食品中各種營養成分的損失，盡可能地保持食品的原有風味，盡可能地提高殺菌技術的經濟性和方便性，改進食品包裝。面對食品資源短缺、能源枯竭、環境汙染、人口爆炸等諸多問題，迫切需要大力研究和開發經濟、方便、實用、多功能的高科技食品殺菌技術，以適應食品工業的現代化。
近年來，我國食品工業進入快速發展時期，這對我國相對落後的殺菌技術研究提出了嚴峻挑戰。迫切要求我們積極引進和吸收國外先進技術，深入開展滅菌工程技術研發，深化科研體制改革，加大科研投入，實行大兵團作戰模式，與機械、化學、生化、微生物、先進物理、電子等各學科科研人員緊密團結合作。盡快建立我國殺菌工程技術的研究和推廣體系，以促進我國近年來殺菌工程技術的快速提高，縮小與國際先進水平的差距，促進我國食品工業的進壹步發展。
此外，傳統巴氏殺菌法:
巴氏殺菌是壹種利用100攝氏度以下的熱量殺滅微生物的消毒方法。由德國微生物學家巴斯德於1863年發明，至今仍廣泛應用於國內外牛奶、人乳、嬰兒合成食品的消毒。
新鮮原料奶中的生物活性物質非常怕熱。如果采用100攝氏度的消毒方法，原料奶中的生物活性物質會被破壞，原料奶中的維生素和蛋白質也會流失。
巴斯德通過大量的科學實驗證明，原料奶的加工溫度超過85℃，其中的營養成分和生物活性物質會被破壞，但低於85℃，營養成分和生物活性物質會被保留，大部分有害細菌被殺死，而部分有益菌會被保存下來。所以85℃以下的消毒方法叫巴氏殺菌，可以說是鮮奶最科學最好的加工工藝。巴氏殺菌法生產的鮮奶營養價值和保健功能與新鮮原料奶基本相同。
巴氏殺菌的方法壹般有兩種:壹種是加熱到61.1 ~ 65.6攝氏度30分鐘；第二，加熱到71.7攝氏度至少15秒。
因為巴氏殺菌達到的溫度低，達不到滅菌的程度。但能殺滅布魯氏菌、結核分枝桿菌、痢疾誌賀氏菌、傷寒桿菌等病原微生物，細菌總數減少90%-95%，故可減少疾病傳播，延長物品使用壽命。另外，這種消毒方法不會破壞滅菌食品的有效成分，方法簡單。