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

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

　　細菌的結構較為簡單，使我們能夠根據(jù)結構特點制定相應的滅菌方式，從而保證食品的安全。

　　然而，有些細菌有著獨特的自我防御機制，從而保證生命的延續(xù)性，芽孢就是細菌自我防護的一個特殊形態(tài)，是整個生物界抗逆性最強的生命體。

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

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

　　熱殺菌技術是目前食品行業(yè)采用的主要殺菌形式，自1860年被用于葡萄酒和啤酒的滅菌后，熱殺菌就一直占據(jù)主導地位。但熱殺菌也存在自身的弊端，雖然殺菌技術成熟、成本低廉，但對于熱敏感性的食物成分會造成破壞，影響食品的質(zhì)構、色澤和風味，并且對一些耐熱細菌或其它特殊形態(tài)的細菌殺滅效果不佳，芽孢就是一個問題。

　　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，其次具有多糖類構成的致密孢子壁，是抵御不良物質(zhì)的屏障，在萌發(fā)后會變成細胞壁。

　　芽孢在化學成分上也與其營養(yǎng)細胞有差異，尤其是芽孢中含有營養(yǎng)細胞所沒有的DPA－Ca（吡啶二羧酸鈣），該物質(zhì)會使芽孢中的生命大分子物質(zhì)形成穩(wěn)定而耐熱性強的凝膠，其耐熱性隨著DPA－Ca的消失而消失，被認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)開始，而芽孢的致死基本都在100攝氏度以上，芽孢獨特的結構和物質(zhì)使其能夠抵御常規(guī)的高溫殺菌，有的在沸水中煮30小時后仍有生活力。實驗指出，耐熱型的芽孢要在130℃、30min以上的殺菌條件才能滿足殺菌要求，而這個條件足以破壞食品的感官質(zhì)構，因此采用冷殺菌技術具有重要意義。

　　冷殺菌是與熱殺菌相對的殺菌方式，其無需對物料進行加熱，利用其它滅菌機理殺滅微生物。雖然冷殺菌技術起步較晚，但冷殺菌不僅能確保微生物的合規(guī)，而且對食品營養(yǎng)成分、質(zhì)構、風味的保留更為出色，因此被認為是未來的主流殺菌技術。

　　因為芽孢的耐熱性，熱殺菌對芽孢的效果并不好，強行對芽孢的殺滅會導致食品質(zhì)量的大幅下降，甚至達不到出廠標準。

　　而冷殺菌的機理不同于熱殺菌，在芽孢的控制上可以說是"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"等問題，目前仍主要以研究為主，方法主要有高靜壓技術、低溫等離子體技術、紫外輻射等。

　　1、高靜壓技術

　　高靜壓技術是食品冷殺菌的主流殺菌方式，高靜壓的殺菌機理是當食品在液體介質(zhì)中體積被壓縮后，形成高分子物質(zhì)立體結構的氫鍵、離子鍵、疏水鍵等非共價鍵發(fā)生變化，從而導致蛋白質(zhì)變性、酶失活，以達到殺菌的目的。而高靜壓對常規(guī)的營養(yǎng)元素的影響很小，能夠更好地保持食品的品質(zhì)。高靜壓對于一般的細菌可以達到理想的效果，而高壓處理芽孢時也存在一定的不足，有研究指出在600Mpa和20℃條件下處理30min時，芽孢依然沒有被滅活。在應對措施上，需要先采用低壓環(huán)境誘導芽孢萌發(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

　　低溫等離子體產(chǎn)生的大量氧、氮自由基能夠破壞芽孢結構中的化學鍵，同時產(chǎn)生的紫外輻射能夠導致DNA損傷，使其失去活性。低溫等離子體技術在處理芽孢時也存在局限性，僅能對食品表面的芽孢產(chǎn)生滅活效果，對于深層次和食品結構復雜的食品難以達到效果，但也不失為一種理想的滅菌技術。隨著低溫等離子體技術的不斷完善，將來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，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。其原理是通過激活微生物中含有的水分，形成大量的離子對，并相互作用形成自由基，對微生物自身的核酸、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。

　　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、臭氧、超聲波等也是殺滅芽孢的方式，但效果及機制仍有待研究。在芽孢殺滅的實際應用中，主要是針對車間的控制，其中過氧化氫是成熟有效的殺菌方式。食品中主要通過控制原料及車間環(huán)境等方式，使芽孢在常規(guī)殺菌方式內(nèi)得到有效控制，從長遠來看，應用現(xiàn)代柵欄技術是芽孢控制**潛力的技術。

　　作者：Huer

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