滅菌是食品加工過(guò)程的必經(jīng)步驟，在食品整個(gè)生產(chǎn)消費(fèi)環(huán)節(jié)都具有重要意義。微生物導(dǎo)致的腐敗是造成食品安全問(wèn)題的主要因素之一，滅菌過(guò)程不僅能夠確保食品安全，還能夠有效延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

　　細(xì)菌是所有生物中數(shù)量最多、分布最廣泛的一類(lèi)生物，也是食品污染的主要元兇。

　　細(xì)菌的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，使我們能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制定相應(yīng)的滅菌方式，從而保證食品的安全。

　　然而，有些細(xì)菌有著獨(dú)特的自我防御機(jī)制，從而保證生命的延續(xù)性，芽孢就是細(xì)菌自我防護(hù)的一個(gè)特殊形態(tài)，是整個(gè)生物界抗逆性最強(qiáng)的生命體。

　　但并不是所有細(xì)菌都能產(chǎn)生芽孢，而是某些細(xì)菌的特性，比如芽孢桿菌，梭狀芽孢桿菌，少數(shù)球菌等，在其生長(zhǎng)發(fā)育后期，在細(xì)胞內(nèi)形成的一個(gè)圓形或橢圓形，厚壁，含水量低，抗逆性強(qiáng)的休眠體構(gòu)造，能夠有效的抵抗外界不利環(huán)境，在條件適宜時(shí)，又會(huì)重新萌發(fā)。

　　如果食品被細(xì)菌污染，其安全性和保質(zhì)期都會(huì)大大降低，因此對(duì)細(xì)菌的控制也是確保食品安全的一個(gè)必要步驟。

　　熱殺菌技術(shù)是目前食品行業(yè)采用的主要?dú)⒕问?，?860年被用于葡萄酒和啤酒的滅菌后，熱殺菌就一直占據(jù)主導(dǎo)地位。但熱殺菌也存在自身的弊端，雖然殺菌技術(shù)成熟、成本低廉，但對(duì)于熱敏感性的食物成分會(huì)造成破壞，影響食品的質(zhì)構(gòu)、色澤和風(fēng)味，并且對(duì)一些耐熱細(xì)菌或其它特殊形態(tài)的細(xì)菌殺滅效果不佳，芽孢就是一個(gè)問(wèn)題。

　　芽孢的含水率僅有40%左右，較低的水分是其能夠抵御外界不良因素的主要原因，其次具有多糖類(lèi)構(gòu)成的致密孢子壁，是抵御不良物質(zhì)的屏障，在萌發(fā)后會(huì)變成細(xì)胞壁。

　　芽孢在化學(xué)成分上也與其營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞有差異，尤其是芽孢中含有營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞所沒(méi)有的DPA－Ca（吡啶二羧酸鈣），該物質(zhì)會(huì)使芽孢中的生命大分子物質(zhì)形成穩(wěn)定而耐熱性強(qiáng)的凝膠，其耐熱性隨著DPA－Ca的消失而消失，被認(rèn)為是芽孢耐熱的主要根源。

　　大多數(shù)致病菌的致死溫度通常在60℃就已經(jīng)開(kāi)始，而芽孢的致死基本都在100攝氏度以上，芽孢獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)使其能夠抵御常規(guī)的高溫殺菌，有的在沸水中煮30小時(shí)后仍有生活力。實(shí)驗(yàn)指出，耐熱型的芽孢要在130℃、30min以上的殺菌條件才能滿(mǎn)足殺菌要求，而這個(gè)條件足以破壞食品的感官質(zhì)構(gòu)，因此采用冷殺菌技術(shù)具有重要意義。

　　冷殺菌是與熱殺菌相對(duì)的殺菌方式，其無(wú)需對(duì)物料進(jìn)行加熱，利用其它滅菌機(jī)理殺滅微生物。雖然冷殺菌技術(shù)起步較晚，但冷殺菌不僅能確保微生物的合規(guī)，而且對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)成分、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味的保留更為出色，因此被認(rèn)為是未來(lái)的主流殺菌技術(shù)。

　　因?yàn)檠挎叩哪蜔嵝?，熱殺菌?duì)芽孢的效果并不好，強(qiáng)行對(duì)芽孢的殺滅會(huì)導(dǎo)致食品質(zhì)量的大幅下降，甚至達(dá)不到出廠標(biāo)準(zhǔn)。

　　而冷殺菌的機(jī)理不同于熱殺菌，在芽孢的控制上可以說(shuō)是"另辟蹊徑"。在常規(guī)食品的滅菌上，冷殺菌的表現(xiàn)非常搶眼，但就芽孢而言，芽孢的特殊性對(duì)冷殺菌提出了更高的要求。與常規(guī)冷殺菌相比，芽孢的冷殺菌往往面臨著能耗高、成本高、限制大及"副作用"等問(wèn)題，目前仍主要以研究為主，方法主要有高靜壓技術(shù)、低溫等離子體技術(shù)、紫外輻射等。

　　1、高靜壓技術(shù)

　　高靜壓技術(shù)是食品冷殺菌的主流殺菌方式，高靜壓的殺菌機(jī)理是當(dāng)食品在液體介質(zhì)中體積被壓縮后，形成高分子物質(zhì)立體結(jié)構(gòu)的氫鍵、離子鍵、疏水鍵等非共價(jià)鍵發(fā)生變化，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、酶失活，以達(dá)到殺菌的目的。而高靜壓對(duì)常規(guī)的營(yíng)養(yǎng)元素的影響很小，能夠更好地保持食品的品質(zhì)。高靜壓對(duì)于一般的細(xì)菌可以達(dá)到理想的效果，而高壓處理芽孢時(shí)也存在一定的不足，有研究指出在600Mpa和20℃條件下處理30min時(shí)，芽孢依然沒(méi)有被滅活。在應(yīng)對(duì)措施上，需要先采用低壓環(huán)境誘導(dǎo)芽孢萌發(fā)，使其釋放DPA-Ca及皮質(zhì)溶解酶，而后在高壓環(huán)境下的抗性將大幅降低，從而起到快速殺滅的效果。

　　2、低溫等離子體技術(shù)

　　低溫等離子體產(chǎn)生的大量氧、氮自由基能夠破壞芽孢結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵，同時(shí)產(chǎn)生的紫外輻射能夠?qū)е翫NA損傷，使其失去活性。低溫等離子體技術(shù)在處理芽孢時(shí)也存在局限性，僅能對(duì)食品表面的芽孢產(chǎn)生滅活效果，對(duì)于深層次和食品結(jié)構(gòu)復(fù)雜的食品難以達(dá)到效果，但也不失為一種理想的滅菌技術(shù)。隨著低溫等離子體技術(shù)的不斷完善，將來(lái)在芽孢滅活上也將發(fā)揮重要作用。

　　3、輻射殺菌

　　輻射殺菌也是一種重要的冷殺菌技術(shù)，根據(jù)放射源的不同可分為電離輻射、紫外輻射、紅外輻射等。

　　電離輻射常采用放射性同位素輻射產(chǎn)生的γ射線和粒子加速器產(chǎn)生的電子束。其原理是通過(guò)激活微生物中含有的水分，形成大量的離子對(duì)，并相互作用形成自由基，對(duì)微生物自身的核酸、酶、蛋白等產(chǎn)生破壞。

　　而紫外輻射、紅外輻射等不能使原子電離，只能使電子處于高能狀態(tài)，其釋放能量較低，殺菌不如電離輻射，但成本和安全性更有優(yōu)勢(shì)。

　　輻射殺菌的局限性在于，僅適用于允許使用輻射殺菌的產(chǎn)品，其物料的水分也要很低。

　　脈沖電場(chǎng)、臭氧、超聲波等也是殺滅芽孢的方式，但效果及機(jī)制仍有待研究。在芽孢殺滅的實(shí)際應(yīng)用中，主要是針對(duì)車(chē)間的控制，其中過(guò)氧化氫是成熟有效的殺菌方式。食品中主要通過(guò)控制原料及車(chē)間環(huán)境等方式，使芽孢在常規(guī)殺菌方式內(nèi)得到有效控制，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，應(yīng)用現(xiàn)代柵欄技術(shù)是芽孢控制**潛力的技術(shù)。

　　作者：Huer

　　Huer，從事熟肉制品產(chǎn)品研發(fā)10年，糕點(diǎn)生產(chǎn)線產(chǎn)品開(kāi)發(fā)3年。