杀菌技术的作用机制及在食品领域中的应用

王潇栋，孔阳芷，张艳玲，ARIUNJARGAL TSOGTBAYAR，MUNKHJARGAL BURENJARGAL，吴海霞，董阿力德尔图*

（1.乳制品质量安全控制技术教育部工程研究中心 内蒙古大学 化学化工学院，内蒙古 呼和浩特 010021；2.功能食品与天然产物化学中心 蒙古国立大学艺术与科学学院，蒙古国 乌兰巴托14201）

“民以食为天，食以安为先”，食品安全直接关系到人民的身体健康和生命安全。据统计，国际上每年约有2 000万人因食源性微生物中毒死亡[1]，因而保证食品安全愈发受到各国普遍重视。2020年，中共中央关于制定国民经济和社会发展“十四五”规划和2035年远景目标的建议中提出实施国家安全战略，建设更高水平的平安中国。其中重点强调要提高食品药品等关系人民健康产品和服务的安全保障水平。

食品杀菌技术是通过杀灭食品中的腐败菌和致病菌，从源头上提升食品质量安全水平，是保障食品安全的重要手段。食品杀菌操作是食品加工重要环节，是消除微生物对食品造成二次污染的关键技术。目前，特点各异的食品杀菌技术以及多类型杀菌技术协同杀菌方法已经被广泛研究。本文对传统及新型的食品杀菌技术的研究应用进行了详细的分类介绍，阐明杀菌原理，总结杀菌技术的优缺点及其在食品杀菌中的具体应用，展望了未来发展趋势，为从事食品杀菌研究工作和食品生产从业者提供借鉴。

1 热杀菌技术

热杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理形式，而湿热杀菌是其中最主要的方式之一，它是以蒸气、热水为热介质，或直接用蒸汽喷射式加热的杀菌法。热杀菌技术是发展最早，最为有效、简便、应用最广的传统杀菌方法，也是其他杀菌方法在评价杀菌效果时的基本参照。热处理条件主要是加热温度和处理时间，通常由D值（在恒定标准温度下，杀灭90%微生物所需的时间）和F值（在恒定的加热温度下，杀灭一定数量细菌或芽孢所需的时间）反映灭菌效果。热处理可以杀灭食品中多数致病菌，提高食品的食用安全性和延长贮藏期限，但是低温杀菌效果不佳，而高温杀菌易破坏食品中的热敏性蛋白质和引发营养成分流失，这与人们日趋增长的高质量食品需求相矛盾，同时高温杀菌也存在着能耗大的问题。因此，应优化热杀菌技术的温度和时间工艺参数，达到杀死病原菌或钝化酶活性的合理热处理强度，满足杀菌目标的同时又尽可能降低对食品品质的影响。微生物的耐热性以及热量在食品中的传递机理的研究也将促进热杀菌技术的应用推广。此外，利用热杀菌技术对食品进行杀菌时，保障食品各部位的均一加热性也是热杀菌设备研发重要的方向之一。

1.1 巴氏杀菌技术

巴氏灭菌法是由法国微生物学家巴斯德发明的低温杀菌法，是一种利用较低的温度既可杀死病菌又能保持物品中营养物质风味不变的消毒法，常常被广义地用于定义需要杀死各种病原菌的热处理方法。巴氏杀菌的热处理温度较低（68～70 ℃），并保持此温度30 min以后急速冷却到4～5 ℃。因为一般细菌的致死点均为温度68 ℃与时间30 min以下，所以将混合原料经此法处理后，可杀灭其中的致病性细菌和绝大多数非致病性细菌，但不能杀灭耐热性强的细菌芽孢和嗜热脂肪杆菌，食品保质期相对较短，主要起到对食品的消毒目的。巴氏杀菌是国际公认可以极大限度地保护牛奶中活性物质的杀菌手段，目前主要用于乳品杀菌领域[2]。庞全岭等[3]设计的牛奶巴氏杀菌装置可从多方向对牛奶进行加热杀菌，有效提高了杀菌效率，弥补了单向加热杀菌效率低的缺陷。然而，巴氏杀菌在处理果汁时会引起某些果汁的风味改变。优化巴氏工艺或结合其他技术协同杀菌是未来巴氏杀菌研究主要方向。

1.2 高温杀菌技术

高温杀菌技术是指食品经100 ℃以上，130 ℃以下的杀菌处理。主要应用于pH＞4.5的低酸性食品的杀菌。高温杀菌主要有间接式和连续式两种杀菌工艺。高温杀菌在罐头领域有很好的应用，既能保证罐头的风味又能极大延长保质期，最长可达两年。由于高温长时间作用通常会影响食品的品质与风味，使得高温杀菌在食品领域的应用受到限制。但是某些食品高温杀菌后的货架期明显延长且品质保持基本不变。铝箔袋真空包装烤全羊肉经121 ℃、20 min杀菌处理后，40 d的贮藏期内其各项理化指标和卫生指标显著优于常温处理组，且感官品质基本接近新鲜的烤全羊肉[4]。中式酱卤鸡经高温杀菌处理后，在常温且不添加任何防腐剂的情况下，产品可以保存180 d[5]。

1.3 超高温瞬时杀菌技术

超高温瞬时杀菌（ultra-high temperature instantaneous sterilization，UHT）是指在135～150 ℃的温度下保温2～8 s后，再迅速冷却到30～40 ℃的杀菌处理。这个过程中微生物细菌的死亡速度远比食品质量受热发生劣变的速度快，因此，UHT能够实现食品的高效灭菌，同时几乎能完全保留食品原有的品质与风味，UHT 通常应用于流体或半流体食品杀菌。柴宝全等[6]设计的新型超高温杀菌机设备，设备简单，操作维修方便，对乳制品杀菌时间短，能够更好地保持乳制品原有的口感。此外，UHT是处理最易受高温而影响风味口感的果汁杀菌的不错方法。乐惠公司设计制造的LH4A20淋水式杀菌锅主要应用于饮料、罐头或方便面食品的高温高压杀菌，设备操作方便、安全可靠、锅内温度非常均匀，热量传递理想，冷却水与杀菌用水分开，不会对罐头造成二次污染[7]。此外，UHT配合无菌包装技术已成为国内外一种高新食品杀菌工艺。

2 非热物理杀菌技术

与热杀菌技术和化学杀菌相比，非热物理杀菌技术更符合天然健康食品加工理念，具有显著优点：①利用物理手段进行杀菌，无需要添加化学物质，能够有效防止化学残留引发的人体健康危害；②杀菌条件易于控制，不易受外界环境的干扰；③不易使菌体产生耐受性；④在低温或常温下达到杀菌目的，能够很好地保留食品的风味，且能改善食品质构，如超高压杀菌可提高肉制品的嫩度。

2.1 紫外线杀菌技术

紫外线杀菌是利用大多数微生物受短波紫外线（shortwave ultraviolet，UVC）（200～275 nm）照射时，会使脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）键断裂而抑制其复制和细胞分裂（见图1），从而导致微生物细胞的死亡，达到杀菌消毒的效果。尤其在波长为253.7 nm时紫外线的杀菌作用最强。紫外线杀菌具有操作简单、无残留毒性、价格低廉等优点[8]。常温、常湿条件下各种细菌所需UVC照射量见表1[9]。然而，由于紫外线的穿透能力较差，目前主要适用于食品生产场所、食品表面及包装材料的杀菌，对液体食品的杀菌还不够高效，但是可以通过以下两种方法提高杀菌效果：①使液态食品形成极薄的液态薄膜，以增加紫外线透过率；②使液态食品以湍流状态通过紫外光，以增加紫外线的辐射均匀性。

表1 常温、常湿条件下各种细菌所需短波紫外线照射量Table 1 Short-wave ultraviolet exposure amount required for various bacteria under normal temperature and atmospheric humidity conditions

图1 紫外线破坏DNA复制机理Fig.1 Mechanism of ultraviolet light damage to DNA replication

2.2 辐射杀菌技术

辐射杀菌是利用高能射线（γ射线、电子射线）照射进行杀菌。微生物受照射后，吸收能量，引起分子或原子电离激发，产生一系列物理、化学和生物学变化而导致微生物死亡，达到杀菌消毒的效果。γ射线的穿透力很强，适合于完整食品及各种包装食品的内部杀菌处理[10]，电子射线的穿透力较弱，一般用于小包装食品或冷冻食品的杀菌，特别适用于食品的表面杀菌处理。与化学药剂处理相比，目前世界各国普遍使用低剂量辐射处理土豆和葱头，以实现抑制发芽的休眠效果，成本低且效果好。然而，辐射杀菌需要较大投资和专门设备来产生辐射线，且受高剂量辐射的食品可能会发生不良的感官变化，60Co-γ辐射泄露会引起白血病，需对食品加工人员做好防护措施，故进一步增加了生产成本。因此，辐射杀菌更适合于附加值较高的食品杀菌。

2.3 微波杀菌技术

微波杀菌是利用波长约0.01～1.00 m的电磁波杀灭细菌繁殖体、真菌、病毒和细菌芽孢，达到杀菌消毒的效果。杀菌机理有热效应和非热效应（生物效应）两种，热效应是指极速升温致使蛋白质变性和破坏生理功能，从而杀灭微生物。生物效应是指微生物体内不产生明显的升温，但其与微波产生强烈的生物响应而发生各种生理、生化和功能的变化，导致细菌的死亡。微波杀菌是当代新技术，具有杀菌时间短、速度快、保留产品天然品质效果好，可表面和内部同时消杀，设备简单、易控制、节约能源等诸多显著优点。

与巴氏杀菌相比，软包装三文鱼片的杀菌时间大幅缩短，且目标微生物的致死效果提高[11]。瑞典卡洛里公司将微波面包杀菌机用于1 993 kg/h面包片的生产线，面包片温度由20 ℃上升至80 ℃，时间仅需1～2 min，处理后面包片保鲜期由3～4 d延长到30～60 d[12]。韩林娜等[13]将圆柱腔式微波杀菌机用于袋装鲜牛奶杀菌，处理后鲜奶风味纯正，营养素没有被破坏，鲜奶品质明显优于巴氏杀菌法。然而，微波杀菌技术目前仍主要是实验室阶段的应用研究，真正用于工业生产的还很少，这是由于微波生物效应杀菌理论存在争议，潜在不确定因素有待研究，以及由于微波场的不均匀性，可导致微生物失活不完全，总体杀菌效果有待提高。

2.4 超声杀菌技术

超声波是指频率高于20 kHz的机械波，具有方向性强、穿透性强及在液体中引起空化的强烈机械作用等特点。超声波杀菌是通过在液体中产生的局部瞬间温度与压力变化，破坏细胞壁，使细菌死亡，达到杀菌消毒的效果。超声灭菌机理见图2[14]。然而，超声单独使用存在杀菌效果有限、处理量较小和必须与被处理液体接触等问题。与加热等其他杀菌方法连用，可以有效缩短杀菌处理时间，提高杀菌效果，且在杀灭微生物的同时能够最大限度地保留食品中的营养成分（见表2）。蓝莓汁超声预处理的杀菌率可达到64%，与低温配合杀菌可以极大限度的保留蓝莓汁的品质[15]。CARAVEO O等[16]使用高强度超声处理牛半腱肌并于4 ℃下观察贮藏期微生物的生长情况，发现超声可有效抑制牛半腱肌贮藏过程中大肠菌群和嗜冷菌等微生物的生物膜污染，较大程度保持牛肉品质特性的同时，显著抑制了微生物的繁殖，并没有出现明显的腐败现象。

图2 超声波灭菌机理Fig.2 Mechanism of ultrasonic sterilization

表2 超声联合杀菌实例Table 2 Examples of ultrasonic combined sterilization

2.5 超高压杀菌技术

超高压（ultra high pressure，UHP）杀菌技术是采用100 MPa以上的压力处理食品，达到杀菌、灭酶和改善食品功能特性的目的。UHP的杀菌原理是超高压的环境下，分子中的氢键、硫氢键、水化结构等发生变化或破坏，从而引起蛋白质变性、酶失活，最终导致微生物死亡。由于UHP是在常温或较低温度下灭菌，从而保证了食品的营养成分和感官特性不被改变，使得UHP成为冷杀菌技术中商业化应用较为成功的一种杀菌技术。陈伟等[22]设计的UHP设备制得的乳制品可以很好地保存原奶中的营养和风味，且保质期高达120 d。然而，UHP杀菌对设备密封性和强度均有较高要求，存在设备投资成本高和设备耗材寿命短等不足。

2.6 高压脉冲电场杀菌技术

高压脉冲电场（highintensitypulsedelectricfields，PEF）杀菌技术是利用两电极间产生瞬间短时高压（15～100kV/cm），以脉冲频率为1～100 kHz的脉冲电场作用，达到杀菌消毒的效果。在常温下、几十毫秒内完成食品杀菌处理，电崩解理论和电穿孔理论是普遍认可的PEF灭菌机制。PEF处理后食品各项指标变化小，适合热敏性食品杀菌，主要适用于液体和半固体食品的加工和保存[23]。PEF处理每吨液态食品杀菌仅需能耗约为0.5～2.0 kW·h，杀菌成本低、效果显著，是目前食品杀菌中先进的技术手段之一，在食品杀菌领域前景广阔。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，此条件下PEF对调理牛肉中微生物致死率达到了87.33%，调理牛肉的货架期延长了2 d，且其感官品质无显著降低[24]。温和热协同PEF对哈密瓜汁的杀菌效果与巴氏杀菌一致，且果汁的理化指标基本无影响[25]。

2.7 微滤除菌技术

微滤（microfiltration，MF）是以静压差为推动力，利用膜的“筛分”作用进行分离的过程，达到杀菌消毒的效果。MF具有孔径均一、绝对过滤的特点。MF除菌技术可用于液体食品除菌和分离微米及亚微米级的细小悬浮物、污染物等[26]。工业中常采用的错流MF操作模式（见图3），以有效减弱膜的污染对膜通量的影响。

图3 错流模型Fig.3 Cross-flow model

MF通常在常温下进行，特别适用热敏感物质的除菌，能够有效保持产品的色香味和营养成分。另外，膜过滤能耗较低、操作简单易实现自动化控制。MF除菌被广泛应用在酒类、果汁饮料、牛奶的生产中。青梅酒经0.5 μm的无机陶瓷膜MF处理，可以除去酒中的残余微生物，并使成品酒获得较高的透明度，同时不会显著影响酒中的有机酸含量[27]。牛奶经MF过滤处理，微生物去除效果好，保质期延长，且对乳品理化性质影响较小[28]。值得说明的是膜材质采用无机陶瓷膜的MF系统易于清洗，消毒方法简单彻底，在乳品工业中有着广阔的应用前景。

2.8 高密度CO2杀菌技术

高密度CO2（dense phase carbon dioxide，DPCD）杀菌是一种新型的非热杀菌技术，在常温或低温且小于100 MPa的压力下，利用CO2分子效应，钝化微生物及酶活性，达到杀菌消毒的效果。杀菌机制主要包括降低食物的pH、CO2分子和碳酸氢盐离子的抑制作用、对细胞的物理性破坏、改变细胞膜结构和钝化孢子活性等[29]。由于CO2在液体中的扩散速率较快，DPCD主要用于液体食品杀菌。南霞等[30]研究发现，随着DPCD处理压力增大，苹果浆中菌落总数降低，在压力为25 MPa时，苹果浆中菌落总数降低89.1%，电子鼻分析结果显示，5～20 MPa处理对苹果浆的风味没有显著性影响。使用DPCD处理苦瓜，随着处理压力提高，鲜切苦瓜中菌落总数显著降低，在6 MPa处理后，其菌落总数降低5.8 lg（CFU/g），同时对鲜切苦瓜的细胞结构影响最小，并能降低其苦味[31]。国内外DPCD研究已经取得了长足进展，但是依然存在如下问需要解决，以此逐步推广DPCD在食品加工业领域中的工业化应用：①DPCD对于不同微生物的杀灭效果不同，需要进一步研究杀菌机理与杀菌效果关系。②研发新型设备、优化工艺条件，降低生产投资费用。

2.9 低温等离子体杀菌技术

等离子体是由各种带电粒子组成的电离气体。带电粒子具有较高的能量，可以激发某种化学反应，产生多种具有杀菌性能的活性物质，如活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）、活性氮、紫外（ultra violet，UV）光子等，达到杀菌消毒的效果。低温等离子被广泛用作一种新型高效的冷杀菌技术，杀菌机理见图4[32]。

图4 低温等离子体杀菌机理Fig.4 Mechanism of low temperature plasma sterilization

5 kV，70 L/min空气流速条件下处理5 min，低温等离子体能够将梨汁的全部大肠杆菌杀灭，且梨汁多酚和维生素C的含量分别比巴氏杀菌高26.5%和20.6%，较好地保持了梨汁色泽[33]。对杀菌工艺、杀菌机理、食品品质等方面的进一步研究，以及研发用于生产的新型自动化低温等离子体杀菌设备是进一步促进等离子体用于食品杀菌的未来研究的重点。

3 化学杀菌技术

化学杀菌应用较早且取得了长足发展，时至今日，种类多样的杀菌剂被报道，食品杀菌领域常用化学杀菌剂见表3。食品化学杀菌是指利用化学与生物药剂达到杀死或抑制微生物生长繁殖的杀菌技术。化学杀菌剂作用于微生物使与微生物细胞相关的生理、生化反应和代谢活动受到干扰和破坏，最终导致微生物死亡。化学杀菌剂在食品领域的应用主要是直接用于食品或对食品生产过程进行消毒，其种类见表3。目前，化学杀菌已成为食品工业中实现抑制微生物繁殖的关键环节。

表3 化学杀菌剂种类Table 3 Types of chemical fungicide

3.1 含氯类消毒剂

氯类杀菌剂具有广谱杀菌、成本低、毒性较低等优点。食品领域常用的氯类杀菌剂主要有酸性电解水（主要杀菌成分为次氯酸、次氯酸根、氯气），次氯酸及其盐类（主要为次氯酸钠（NaClO）），二氧化氯（包括气态和液态两种形式）以及可再生的N-卤胺杀菌剂[34]。

3.1.1 酸性电解水

酸性电解水（pH=5.5～7.0）的高氧化电位、有效氯、活性氧等是杀死微生物的主要因素，因无化学残留、环保，在果蔬保鲜，车间消毒得到广泛应用。电解水制备原理见图5。利用酸性电解水对奶牛乳头，挤奶工双手和挤奶车间空间进行消毒，在较低的有效氯浓度下可达到良好的杀菌效果。由NaClO和盐酸（HCl）中和得到Haccpper杀菌液的全自动制备装置可实现对原料乳的生产现场进行杀菌，进一步研究Haccpper在动态空气杀菌环境条件下的微生物衰减情况和杀菌动力学特征，建立原料乳微生物污染控制技术体系，对乳业行业发展具有重要的战略意义[35]。

图5 电解水制备原理Fig.5 Principle of electrolyzed water preparation

3.1.2 二氧化氯

二氧化氯（ClO2）是一种以气态形式和水溶液均能起效的理想消毒剂，具有广谱杀菌、无害、环保等特点。ClO2对微生物细胞壁有较强的吸附和穿透能力，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，快速地抑制微生物蛋白质的合成，以此破坏微生物，高效灭活多种病毒、细菌及繁殖体。ClO2在食品保鲜中的应用是当今一个热点研究方向。ClO2能够稳定维持菜心偏低的过氧化物酶活性，抑制苯丙氨酸解氨酶活性，延缓木质化和衰老，保持品质[36]。ClO2处理能够有效抑制木奶果果胶酶活性，延缓果实硬度的下降[37]。也有研究表明，使用150 mg/L二氧化氯对食醋储存罐灭菌10 min，灭菌率可达99%以上[38]。

3.1.3 次氯酸钠

次氯酸钠（NaClO）又称漂白粉、84消毒液。杀菌主要是次氯酸（HClO）作用、新生氧的氧化作用和氯化作用。使用质量浓度75 mg/kgNaClO水溶液处理莲藕，既可以大幅减少细菌菌量、又能提升莲藕品质，如降低失重、保护色泽、提升感官品质等[39]。用质量浓度100 mg/L NaClO清洗胡萝卜在储藏期内菌落总数显著减少，并且可以保持较好的感官品质[40]。NaClO处理鲜切山药也表现出良好的杀菌效果[41]。但是，次氯酸类杀菌剂的杀菌能力受pH值变化的影响，见图6。

图6 不同pH值下杀菌有效成分次氯酸的比率差异[42]Fig.6 Difference in the ratio of effective component hypochlorous acid under different pH

3.1.4N-卤胺

N-卤胺是通过酰亚胺、酰胺或胺基团的卤化而形成的具抗菌性的一类含有一个或多个氮-卤共价键的高分子聚合物。N-卤胺具有高效、持久、稳定、易保存、可再生、无腐蚀、无毒和廉价等优点，近年在食品包装领域多有应用[43]。MA Y等[44]合成的防污功能的可再生N-卤胺抗菌膜，具有较好杀菌性，同时灭活的细菌碎片可以很容易地释放，避免了生物膜的形成，是一种潜在的新型食品包装杀菌材料。QIAO M Y等[45]将N-卤胺和多巴胺结合形成的抗菌涂层应用在不锈钢表面，研究表明其具有良好抗菌性能，且这种涂层材料可以很容易地通过喷涂方法扩大应用到真正的食品设备部件上，实现食品安全的预防控制。

3.2 氧化剂类杀菌剂

氧化剂类杀菌剂包括一些含有不稳定结合态氧的化合物，如臭氧、过氧化氢和过氧乙酸等。该类杀菌剂一般具有强氧化能力，是广谱、速效、高效的杀菌剂。由于氧化剂类杀菌剂直接添加到食品中杀菌易影响食品品质，目前主要用于食品生产环境、生产设备、管道、水产品和产品包装消毒或杀菌。

3.2.1 臭氧

臭氧（O3）是一种具有特殊气味的淡蓝色气体，能够破坏分解细菌的细胞壁，快速扩散进入细胞内，破坏细胞及代谢繁殖，从而杀死细菌。O3在水中能够迅速水解产生具有强氧化能力和极强杀菌能力的单原子氧（O）、羟基（-OH）[46]。O3可以氧化消除贮藏库内果蔬释放的乙烯等有害气体，延缓果蔬变质，提高果蔬的商用价值。与紫外线灯和甲醛消毒相比，O3气体杀菌不会漏过任何一个角落，克服了紫外线灯受照射距离影响和有死角的缺点，避免了甲醛消毒剂的毒性残留。同时，O3还具有除味、除臭的作用，非常适合食品加工车间消毒。近年，一些性能优良的高浓度O3空气消毒机和O3水处理器已在食品和药品领域应用。

臭氧水还能有效控制润麦环节的微生物滋生，降低面粉产品中的微生物数量。20 ℃润麦时，质量浓度为5.5 mg/L的臭氧水能显著降低小麦粉中微生物含量[47]。食品卫生法规定矿泉水产品不允许添加防腐剂，不能加热灭菌，且微生物指标要求达到“双零”，因而目前国内外矿泉水生产应用最普遍的灭菌方法是O3杀菌[48]。

与次氯酸类杀菌剂相比，O3杀菌不受pH值变化和氨的影响，杀菌能力强。当O3的浓度超过阈值，杀菌就会瞬时发生。杀菌后的产物是氧气，无残留无污染。而且生产O3的成本低廉。但是高浓度O3会对人体健康产生负面作用，对环境也会造成严重污染。且对非金属材料有强烈的腐蚀作用，这对生产加工设备提出更高要求，增加了投资费用。

3.2.2 过氧化氢

过氧化氢（H2O2）也叫双氧水，可以氧化破坏微生物体内的原生质，从而杀灭微生物。双氧水在饮用天然矿泉水生产中对瓶胚内部杀菌起到重要作用，生产中将双氧水喷入瓶胚中对内壁进行灭菌，该方法与瓶胚传统的湿法杀菌工艺相比更为节能高效[49]。在一定糙米添加量下，用双氧水喷淋粽子，可以降低粽体菌落总数至10 CFU/g以下，能有效抑制微生物生长，且对粽子的质构特性影响较小。双氧水体积分数为3%时，粽子气味良好且粽叶颜色适中，感官品质较好[50]。食品领域采用的食品级H2O2纯度高，且不含蒽醌类的有机杂质和对人体有害的金属物质[51]。然而，我国食品级H2O2的生产能力比较落后，使得食品领域的H2O2杀菌发展迟缓。此外，H2O2化学性质不稳定，易失效，主要用于食品包装的表面杀菌。

3.2.3 过氧乙酸

过氧乙酸（CH3COOOH）是强氧化剂，对病毒、细菌、真菌及芽孢均能迅速杀灭。CH3COOOH易冲洗且分解产物仅有醋酸、水与氧气，对食品安全无毒，在食品杀菌、保鲜领域有着良好的应用前景。CH3COOOH杀菌机理有：①氧化作用使酶失去活性，造成微生物死亡；②改变细胞内的pH值以损伤微生物。氧化作用是主要作用方式。研究发现，过氧乙酸对黄秋葵具有很好的保鲜效果，可以延缓黄秋葵叶绿素、可溶性糖和商品率的降低，推迟呼吸高峰的到来[52]。用质量浓度600 mg/L 过氧乙酸处理枇杷果实4 min 显著阻抑了枇杷果实储藏期间腐烂指数，细胞膜渗透率和失重率的上升[53]。但是CH3COOOH有强腐蚀性，且在110 ℃以上爆炸。

3.3 天然防腐剂

食品防腐剂的主要作用是抑制食品中微生物的繁殖，达到延长食品保质期的作用。按照来源分为化学防腐剂和天然防腐剂两大类。天然防腐剂是指从植物、动物和微生物的代谢产物中分离提取的一类具有抗菌防腐作用的功能性物质，具有抗菌性强、安全性高、热稳定性好等优点[54]，常见的天然防腐剂有鱼精蛋白、中草药提取物、天然食用辛料植物提取物、壳聚糖和抗菌肽等。

3.3.1 植物多酚

植物多酚是植物性原料的天然有效成分，主要包括类黄酮、酚酸、姜黄素、木酚素、芪类化合物和单宁。一些植物多酚具有抗氧化、抑菌、抗病毒等多种功能，被称为天然抑菌剂，在食品领域被广泛应用[55]。裴亚萍等[56]研究发现，分别添加0.04%苹果多酚、葡萄籽多酚、茶多酚3种天然酚类物质都具有减缓花生牛轧糖过氧化值升高，抑制花生牛轧糖酸价增高，抑制菌落总数和大肠菌群增加的作用。茶多酚溶液质量浓度0.61 g/100 mL，处理时间33.44 min，中式腊肠的菌落总数可降至4.3 lg（CFU/g），且能持较好的感官品质[57]。

3.3.2 天然抗生素

天然抗生素是从生物体分泌物或体内提取，具有安全无毒害和优良的抑菌防腐特性。溶菌酶（lysozyme）能催化革兰氏阳性菌细胞壁肽聚糖的β-1,4糖苷键水解，使微生物细胞壁破坏、缺失，在内部渗透压的作用下细胞膜破裂，内容物外溢，达到灭菌[58]。用质量浓度为0.002 g/mL溶菌酶处理新鲜鸡肉，能有效抑制细菌生长，与壳聚糖等制成复合保鲜剂可使鸡肉保质期延长至12 d左右[59]。乳酸链球菌素（Nisin）是由乳酸链球菌产生的一种小分子抗菌肽，具有广谱抑菌作用，对致病性病原体李斯特菌、金黄色葡萄球菌、芽孢杆菌等革兰氏阳性菌有抗菌活性[60]。Nisin是第一个被批准为食品防腐剂的细菌素，抑菌作用机制主要是在细胞膜中形成孔道，导致细胞内小分子物质快速流出，细胞质膜的离子梯度和质子动力被破坏，细胞的生物合成过程受阻促使细胞裂解死亡[61]。使用魔芋多糖/Nisin复合保鲜剂涂抹处理的冷鲜肉，其菌落总数、挥发性盐基氮、pH值和感官评分的实验结果均优于对照组，且保质期延长至10 d左右[62]。

4 总结与展望

食品杀菌技术包括传统杀菌技术和新型杀菌技术，发展较早的传统杀菌技术因工艺简单、易操作、投资小等优点在食品领域依然起着重要作用。然而传统杀菌技术存在灭菌不彻底、对食品营养损害大等弊端，这间接推动了新型食品杀菌技术的发展与应用，新型杀菌技术的共同特点是对食品的色香味及营养成分破坏较小，且杀菌速效，高效，无污染。随着人民生活品质需求日益提高，这些优点也将继续是未来食品领域杀菌技术的发展方向。

然而，一些新型杀菌技术由于所用设备复杂、成本昂贵而没有得到食品工业化推广应用，这一问题有待进一步解决。未来还应着重研究：①新型杀菌技术及装置研发，确定不同杀菌技术对不同食品杀菌的最佳工艺参数；②研究不同杀菌技术对食品的杀菌机理和品质影响机理；③将不同的杀菌技术联合取得最佳的杀菌效果；④做好各种杀菌技术的安全评价工作，高度重视食品生产安全。随着食品工业的发展及检测技术的不断完善，食品杀菌技术也将不断发展进步，更好地为食品安全保驾护航。