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1、二氧化碳杀菌技术,0972食工56号 涂祥德,新型食品杀菌技术,引言,二氧化碳具有化学惰性、无腐蚀性、高挥发性等独特理化性质及经济性，在食品加工业得到广泛应用；二氧化碳在果蔬、肉制品、谷物、液体食品中保鲜作用已有相关研究，近年研究发现，高压和超临界状态二氧化碳能抑制微生物生长，已成为非热力杀菌方法的一个研究热点。,CO2是一种天然抗微生物剂，单独作用能抑制微生物生，但不能杀死微生物，若与压力结合则能达到有效杀菌效果，因此，高压CO2技术已成为一种新型非热力杀菌技术。研究表明，在一定压力下(370MPa)，CO2对食品中微生物具有杀灭效果，同时使酶部分失活。,二氧化碳杀菌技术优点,高压CO2(包
2、括超临界CO2)技术主要优点是:CO2作为新的非热杀菌形式，具有成本低廉、安全无毒、杀菌灭酶效果好、不破坏食品营养成分，能保留食品原有品质等. 因此对此进行深入研究很有实际意义.,二氧化碳基本理化性质,二氧化碳是碳原子最高氧化状态，呈化学惰性，大气中含量为0.03，常温常压下无色、无味、无毒，微溶于水，水溶液呈酸性，其在水中溶解度遵循亨利定律。随着压力和温度变化，其存在形态和物理性质发生变化，其临界温度为31.0，临界压力为7.36MPa，在此温度、压力以上， CO2只能以流体状态存在，称为超临界CO2流体(SCCO)。 超临界CO2流体具有气体低粘度、高扩散性和液体高密度特性，对许多物质有很
3、强溶解能力，且其溶解能力对温度和压力变化极为敏感，易于调节。,不同状态下二氧化碳性质,二氧化碳杀菌机理,常压二氧化碳杀菌机理 高压二氧化碳杀菌对微生物作用 高压二氧化碳杀菌杀菌机理 影响二氧化碳杀菌效果因素,常压二氧化碳杀菌机理,二氧化碳是一种天然抗微生物剂，单独作用能抑制微生物生长，但不能杀死微生物，与压力结合则能达到有效杀菌。与其它气体相比，CO2使用安全，价格低廉，且易得到较高纯度成品，所以在食品工业中应用相当广泛。,在新鲜果蔬与粮食气调贮藏中，通过调节贮藏库中二氧化碳与氧气比例，降低果蔬呼吸强度，能抑制微生物生长，同时结合其它处理方法以达到保鲜目的。 在鲜肉与海产品保鲜中将二氧化碳充入
4、包装袋内，形成缺氧状态抑制微生物生长 在饮料生产中，高纯度CO2(999)作为碳酸饮料配料，碳酸化后饮料pH降低，从而抑制微生物生长繁殖、延长产品保质期。,高压二氧化碳杀菌对微生物作用,高压二氧化碳对微生物具有很强杀灭作用，主要采用静态方式进行杀菌处理。 高压CO2技术处理能有效降低多种酶活性，并认为酶活性降低与酶二级结构中螺旋结构变化有关。高压CO2处理对大部分细菌和霉菌杀灭效果可达到降低47个对数值。 对于能产生芽孢和孢子微生物，高压CO2技术也表现出较好杀灭作用，由于孢子对热的耐受力很强，在一定温度下结合高压CO2能达到比单独热杀菌更好杀灭效果。,高压二氧化碳杀菌杀菌机理,相关研究资料提
5、出一些高压CO2杀菌机理，如细胞内氧排除作用，细胞内溶物抽取效应和酸化作用理论等。 细胞内氧排除作用认为，在CO2存在时，会排除细胞中的氧，有氧呼吸微生物不能生存；但CO2也可作用于厌氧微生物，这一理论存在矛盾。 细胞内溶物抽取效应认为，高压CO2能透过细胞膜，溶解在细胞液中，当压力释放时，抽取细胞内溶物，从而抑制其生长；且随着压力增加，从细胞中抽取出物质越多，对比缓慢和瞬间释放压力，发现急速减压时细胞内有较多蛋白质被抽出，但微生物抑制作用不受减压速度影响。并认为抑制作用发生在加压阶段。,酸化作用认为，CO2和水反应生成碳酸，降低微生物细胞pH值，且在细胞外和细胞内都产生，这一理论在干燥细胞和
6、湿细胞CO2处理中得到证实。但有研究证明，CO2可抑制非酸敏感性微生物，而不是酸敏感性微生物如大肠杆菌；一些研究资料还表明，不仅是pH值降低对抑制微生物有影响，酸的类型也有影响。,亚、超临界二氧化碳杀菌,亚临界或超临界状态CO2也可用于杀菌，它可缩短灭菌时间和降低灭菌温度。 其灭菌机理主要是，超临界CO2处理能抽出微生物细胞内或细胞膜功能性物质，使微生物细胞受到损伤；由于进入微生物细胞内CO2电离，使细胞质H离子浓度增大，pH下降。微生物细胞内某些酶由于浸透在CO2中而失活，溶解于微生物细胞内CO2急速减压时，体积膨胀而使细胞破裂。,超临界CO2处理还可钝化酶活性，在13.7MPa，60，75
7、分钟超临界处理条件下可使桔汁中果胶酶全部失活。,影响二氧化碳杀菌效果因素,高压CO2灭菌效果主要取决于四个方面： CO2状态(气态、超临界、液态). 对象微生物(种类、生长阶段及水分含量). 食品或培养液性质. 处理条件(压力、温度、处理时间等).,二氧化碳杀菌应用,果蔬汁杀菌 乳制品杀菌应用,果蔬汁杀菌,在压力作用下鲜果蔬汁与CO2混合，液态CO2对果蔬汁进行杀菌，尽管不能杀死全部细菌，但能满足减少5个对数值要求，延长鲜榨汁货架期。其机理是在压力作用下CO2溶解于水成为碳酸，使果蔬汁变得更酸，足以使酶(如果胶甲基酯酶PME)变性，卸压后CO2：挥发，果蔬汁酸度恢复。对于微生物，高浓度CO2和低pH能抑制微生物生长。,乳制品杀菌应用,CO2是一种可与牛奶共存天然成分，能抑制一些导致牛奶变质微生物生长，通过充入CO2气调包装或直接在包装中充入CO2都能显著延长乳制品货架期。国外许多乳品企业，已把CO2作为一种物美价廉而又安全可靠食品添加剂，应用到乳制品工业化生产中，尤其在原料乳保鲜和干酪制造中被更为广泛使用。在原料乳中溶解CO2能延缓蛋白水解和脂肪水解作用时间，同时能延缓细菌生长周期，并在一定程度上抑制乳中嗜冷菌生长。在干酪制作中，蛋白质水解会产生苦昧，脂质水解产生恶臭味，因此通过CO2：抑菌作用可保证干酪质量。,谢谢,