一、什么是高壓脈沖電場殺菌技術(shù)及其作用機理
高壓脈沖電場技術(shù)(High-pulsedelectricfield，簡稱PEF)是將待滅菌液態(tài)奶采用泵送等方式，流經(jīng)設(shè)置有高強脈沖電場的處理器，給予高壓電脈沖，形成脈沖電場，微生物在極短時間內(nèi)受強電場力作用后，細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，菌體死亡。
高壓脈沖電場技術(shù)與熱力殺菌相比，具有顯著優(yōu)點:處理溫度低，可以在常溫下或更低的溫度下進行殺菌；殺菌時間非常短，不足1秒鐘，通常是幾十微秒便可以完成；節(jié)省能源，不需要加熱，不會污染環(huán)境；對產(chǎn)品的色、香、味和營養(yǎng)成分沒有破壞，能保持產(chǎn)品的新鮮度。美國、德國、荷蘭、日本等國已對PEF技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用進行了多年的研究，有些實驗已進入中試階段，而我國在相關(guān)領(lǐng)域的研究還處于起步階段。
關(guān)于高壓脈沖電場殺菌的機理，目前學(xué)術(shù)界有多種假說，尚無明確定論。主要有細(xì)胞膜穿孔效應(yīng)、電磁機制模型、粘彈極性形成模型，電解產(chǎn)物效應(yīng)、臭氧效應(yīng)等，大多數(shù)學(xué)者傾向于認(rèn)同電磁場對細(xì)胞膜的影響，學(xué)術(shù)界也以此為基礎(chǔ)對抑菌動力學(xué)進行探索[1]。
二、影響高壓脈沖殺菌效果的主要因素
高壓脈沖電場殺菌是在一定溫度、時間作用下，在高壓下形成的脈沖電場對滅菌試樣進行作用的一種殺菌技術(shù)。所以，影響其殺菌效果的主要因素為時間、溫度、電場強度，脈沖波形以及滅菌物料本身的指標(biāo)。
電場強度是影響微生物殺滅效果zui主要的因素之一。當(dāng)電場強度高于臨界電場強度(微生物剛開始失活時的電場強度)，隨著電場強度的增加，脈沖殺菌效果增強[2]。
處理時間一般取決于脈沖數(shù)和脈寬。隨著脈沖處理時間的延長，微生物的殺滅效果逐漸明顯[3]。
處理溫度對PEF的處理效果也有影響。當(dāng)PEF電場強度持續(xù)作用，食品的溫度升高，微生物殺滅效果增強。
三、高壓脈沖電場對牛乳品質(zhì)的影響
自罐藏技術(shù)和巴氏殺菌技術(shù)發(fā)明以來，熱力殺菌技術(shù)己在食品工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，通過對熱力殺菌技術(shù)的不斷研究，先后開發(fā)了高溫短時、超高溫、微波殺菌、歐姆加熱等熱力殺菌技術(shù)。這些技術(shù)廣泛應(yīng)用于液體奶的殺菌，提高了乳制品的質(zhì)量，延長了貨架期。但熱力殺菌技術(shù)也存在一些難以克服的問題，若加熱殺菌的溫度較低,則會因殺菌不足而導(dǎo)致產(chǎn)品的腐拜變質(zhì)；若加熱殺菌的溫度過高，則會使乳制品中的營養(yǎng)成分受到破壞，風(fēng)味劣變、產(chǎn)生熱臭，對乳制品的營養(yǎng)價值及滋味、風(fēng)味產(chǎn)生一些副作用。熱處理在加熱過程中也會發(fā)生風(fēng)味的變化，主要會產(chǎn)生蒸煮味。熱處理程度不同，產(chǎn)生的加熱異味類型也有所差異，低溫巴氏殺菌牛乳基本不產(chǎn)生異味，高溫處理后則會產(chǎn)生可能氧化成易揮發(fā)的硫化氫，它是剛加熱過的牛乳的特征性味道。
高壓脈沖電場殺菌可以zui大限度的，保留乳制品原有的風(fēng)味和營養(yǎng)，因此成為當(dāng)前新技術(shù)研究與開發(fā)的熱點。據(jù)有關(guān)研究資料表明，在保證殺菌效果的前提下，使用該項技術(shù)乳制品的感官色澤，營養(yǎng)價值等理化指標(biāo)均為遭到破壞。
四、高壓脈沖電場殺菌技術(shù)的優(yōu)點及技術(shù)難點
高壓脈沖電場關(guān)鍵性技術(shù)主要包括脈沖發(fā)生系統(tǒng)及處理室兩部分，這兩部分歷來是國內(nèi)外學(xué)者研究的重點。其中發(fā)生系統(tǒng)由于造價高，令很多科研機構(gòu)望而卻步，而處理室電場分布也是制約高壓脈沖電場殺菌技術(shù)的一大瓶頸。
高強度脈沖電場應(yīng)用于液態(tài)食品的殺菌是可行的、有效的。這種常溫下非加熱殺菌的新方法，能在迅速殺滅有害微生物的同時，充分保持食品的外觀及營養(yǎng)價值。且殺菌前后食品的物理、化學(xué)性質(zhì)均無明顯變化。在實際運用該技術(shù)時，場強大小、殺菌時間、食品的酸堿度、對象菌的種類等因素應(yīng)綜合考慮，以確定*殺菌方案，獲得*殺菌效果。目前該技術(shù)在上正處于實驗室研究與發(fā)展階段，尚未進入工業(yè)化應(yīng)用。該技術(shù)進一步成熟后，很有可能彌補或取代傳統(tǒng)的殺菌方法，給液態(tài)食品的殺菌工藝帶來一場變革[6]。
但高強度脈沖電場殺菌也有其局限性，根據(jù)現(xiàn)有的研究數(shù)據(jù)，高強度脈沖電場目前只在液態(tài)乳保鮮方面有其明顯的優(yōu)勢。乳制品的加工形態(tài)除液態(tài)外，有很多固態(tài)或乳粉形態(tài)的應(yīng)用。所以，針對乳制品的保鮮在做好殺菌的同時，選擇合適的阻隔性能的包裝也是非常重要的。如何判定一款包裝阻隔性能的優(yōu)劣，主要可以從水蒸氣阻隔性、氣體阻隔性去分析和判定，也不能忽視包裝材料的厚度均勻性對包裝整體阻隔性的影響。另外，至關(guān)重要的一點是，我國已于2017 年 3 月 1 日，正式實施標(biāo)準(zhǔn)《GB 31604.8-2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品 總遷移量的測定》。未來對食品接觸材料及制品遷移量的檢測將更嚴(yán)格、更規(guī)范。目前，Labthink包裝安全檢測中心CNAS實驗室利用其自主研發(fā)的C830遷移量及不揮發(fā)物測試儀積累了大量的包裝材料遷移量測試數(shù)據(jù)，歡迎加號詳細(xì)溝通了解。乳制品企業(yè)在確保內(nèi)容物品質(zhì)的同時，也應(yīng)加強對包裝的質(zhì)量控制。
