冰箱温度控制与抑菌效果的关系探讨

胡海梅 陈开松 尚殿波 江峰

长虹美菱股份有限公司 安徽合肥 230601

1 引言

微生物根据其适宜生存温度范围可以分为嗜热微生物、嗜温微生物和嗜冷微生物：嗜热微生物最高生长温度达到80℃，一般最适生长温度55℃～65℃；嗜温微生物最高生长温度为45℃左右，一般最适生长温度为25℃～37℃；而嗜冷微生物最高生长温度在20℃左右，其最适生长温度≤15℃。

由于嗜冷微生物可在0℃～8℃的普通冰箱中生长、繁殖，因此冰箱内食物极易被嗜冷微生物污染。常见的致病性嗜冷菌有假结核杆菌、类丹毒杆菌、李氏杆菌、耶氏菌、荧光假单胞菌、磷光杆菌等。

目前冰箱行业内抑菌的方式主要有紫外杀菌、光催化杀菌、离子杀菌及在冰箱零部件内添加抗菌剂进行抗菌等，这些抑菌方式主要针对冰箱局部空间或局部区域。因此，适用于冰箱全面有效的抑菌方式还是采用低温。低温条件下，影响冰箱内食品抑菌效果的因素包括温度范围、降温速度和温度均匀性。

2 低温与抑菌效果的关系分析

环境温度降低能有效减缓微生物的生长和繁殖速度，当环境温度降低至微生物最低生长点时，微生物停止生长并开始出现死亡，进一步降温可以促使微生物的死亡[1]。

刘娟[2]等研究了贮藏温度对鲜切火龙果微生物的影响，结果显示霉菌和酵母总数随着温度升高增长速度加快，10℃下贮藏6天微生物含量超出安全浓度，0℃和4℃条件下霉菌和酵母总数增长缓慢，贮藏10天其含量远低于安全值（105cfu/g）。刘雅丽[3]等研究了不同存储温度（-2℃、0℃和2℃）对冷鲜鸡肉微生物的变化的影响，实验结果显示，引起冷鲜鸡肉腐败的优势菌，包括粪嗜冷杆菌、鲍氏不动杆菌、弯曲假单胞菌等，随着存储时间的不断延长，温度越低抑制其优势菌的效果表现越明显，在三个温度条件下存储的冷鲜鸡肉，-2℃条件下存储最有利于抑制微生物的繁殖。Shuyi Qian[4]等研究4℃、-1℃、-6℃、-9℃、-12℃和-18℃条件下存储的牛肉微生物变化，结果显示，-6℃、-9℃、-12℃和-18℃存储的牛肉相对于4℃、-1℃存储的牛肉菌落总数的生长得到明显抑制，且温度越低菌落总数生长越缓慢。

低温条件下，大部分食品的微生物随着存储温度的降低其生长繁殖速度下降，因此低温可以有效抑制微生物的生长。但是，低温条件下部分微生物依然生长，随着存储时间的延长，微生物的种类和毒性也可能发生改变[5]。不同微生物对温度的敏感性不同，因此其生长速度的温度拐点不尽相同。冰箱冷藏温区、微冻温区和冷冻温区的微生物生长速度差异明显，但在同一温区内不同的温度调节对微生物的生长速度影响不是很大，特别是保鲜期较短的情况下，相同温区不同温度对微生物的生长抑制效果没有明显差异，例如：冷冻温区食品存储7天内，-18℃和-24℃条件下食品微生物生长差异不明显。

3 降温速度与抑菌效果的关系分析

抑菌效果不仅与温度有关，还与降温速度有很大关系。王冉冉[6]等将处理后的切块紫甘蓝分别置于-20℃、干冰（-78℃）和-60℃条件下速冻处理，置于-18℃贮藏，实验28天后，-20℃速冻方式细菌总数为8.4×104cfu/g，酵母菌和霉菌总数为3.1×103cfu/g；而-60℃速冻方式细菌总数为4.4×104cfu/g，酵母菌和霉菌总数2.3×103cfu/g，但都高于干冰处理组细菌总数、霉菌和酵母菌总数，为2.0×104cfu/g、1.0×103cfu/g。因此，速冻过程中降温速度越快，越能有效控制微生物的生长繁殖速度，且干冰速冻方式与其他处理组比较，对微生物的抑制效果更明显。黄旖婷[7]研究不同冷却方式对熟制春卷的品质保鲜影响，结果显示真空冷却的冷却速率显著高于自然冷却和冷风冷却方式，春卷经过真空冷却处理可以显著减少微生物污染。郑振宵[8]研究了冷海水（0℃～-1℃）、冻藏及冷海水与速冻复合的技术对鲐鱼的保鲜效果，首先冻藏比冷海水更能抑制微生物的繁殖，主要是因为冻藏的温度要低于冷海水；其次，冷海水与速冻复合的抑菌效果又好于冻藏，主要是因为液体的传热系数要明显高于空气，温度下降更快，更能抑制微生物的生长。

降温速度越快，对微生物的抑制效果越明显。杨利艳[9]研究了液氮速冻（-196℃）、-75℃速冻和-18℃直冻对凡纳滨对虾保鲜效果的研究，液氮速冻在短短几秒内就能迅速通过0℃～-5℃这一最大冰晶生成带，并将对虾迅速速冻至-18℃，其中心温度呈直线下降；-75℃速冻方式通过冰晶生成带大概需要10分钟，中心温度到达-18℃大约需要20分钟；而-18℃直冻通过最大冰晶生成带约需要24分钟，中心温度达到-18℃约需要45分钟。贮藏前四周，-75℃速冻和-18℃直冻处理组的微生物稍上升，液氮速冻处理组变化不大；当贮藏时间达20周时，液氮处理组微生物仍然变化不大，-75℃速冻处理组微生物总数接近一级鲜度上限，而-18℃直冻处理组对虾微生物含量达到二级鲜度范围。吴奇子[10]研究了鲐鱼中心温度从15℃降至-32℃所用时间为18分钟，而使用普通冰箱进行冷冻，鲐鱼中心温度从15℃降至-18℃所用时间为190分钟，速冻时间越快，越能阻止微生物的生长繁殖，尤其对嗜冷菌生长繁殖的控制和致病性细菌的抑制起到了关键作用。

因此，当食品在冰箱进行存储时，可以放入冷冻区进行快速降温，达到快速抑制微生物的生长，然后放入合适温区进行贮藏。冰箱设计时，可以考虑增加冰箱冷冻温区的深冷功能，速冻达到快速抑菌的效果。

4 温度稳定性与抑菌效果的关系分析

微生物的生长繁殖与温度和降温速度有很大关系，那么温度稳定性对抑菌效果是否有影响呢？孙灵霞[11]等研究了贮藏温度对速冻食品菌落总数的影响，研究过程中发现-5℃条件下贮藏速冻黑芝麻汤圆，因为温度波动导致速冻汤圆在贮藏50～60天时菌落总数急剧上升，由此可见，温度波动使微生物加速生长繁殖。韩齐[12]等研究发现，水饺反复冻融其微生物数量呈显著增加：随着反复冻融次数的增加，其优势腐败菌（葡萄球菌属、乳酸菌等）数量增加，同时微生物种类增加（植物乳杆菌、巨球菌等）。

因此，低温可以抑制微生物的生长，但并不是一种杀菌手段，当温度出现较大波动时，会造成微生物的再次生长，且引起新的微生物的生长和繁殖。

冰箱不同温区对温度波动范围的敏感性区别较大：冷藏区温度一般设置温度范围为2-8℃其波动范围控制在温度设置范围内，短期内对抑菌效果无明显差异；微冻区温度一般设置范围在最大冰晶生成带（-1℃～-5℃）范围内，其温度波动若超过这个范围，冰箱间室温度就在冷藏区（0℃以上）或者亚冷冻区（-6℃以下），其抑菌效果相差明显，因此微冻区对温度波动范围要求较严格，需控制温度波动范围小于等于2℃；冷冻区（-18℃左右）由于温度较低，对温度波动范围要求没有冷藏区和微冻区高，试验研究发现3个月内，普通风冷冰箱冷冻区（化霜时温度波动达到十几℃）与恒温（最大空气温度波动小于5℃）-12℃亚冷冻区的抑菌效果无明显差异。因此，根据上述特性，可以有针对性地对冰箱不同温区进行温度控制，同时可以利用温度稳定性控制技术，开发新的食品存储温区，例如-12℃的亚冷冻专区。

5 结论

冰箱抑菌效果不仅与温度有关，还与降温速度和温度均匀性有很大关系。冰箱不同温区的微生物的生长繁殖对降温速度和温度均匀性敏感度不一样，但是降温梯度和温度波动范围与抑菌效果的对应关系，目前还没有系统的研究报道，冰箱行业可以对这方面深入研究，为精确温度控制要求和新的温区开发提供理论依据。