北京高校首个超离子消杀机面世，在食品杀菌中的应用价值如何？

食品杀菌技术是食品工业的核心技术之一，即运用各种手段，杀灭食品自身污染的、从食品包装容器带入的、加工与调配过程中由操作人员和设备引入的以及生产环境中存在的各种有害微生物，从而保持食品品质并达到一定保藏期的一种技术。

日前，北京农学院食品科学与工程学院副教授孙运金对等离子体杀菌技术在农业生产及食品加工领域的应用取得突破性进展，北京高校首个超离子消杀机在北京农学院成功试运行。孙运金表示，低温空气等离子体具备灭杀微生物、分解有机物的特性，对不同食品中的多种微生物都有较好的杀灭效果，并具有高效、快速、无残留、温度低、应用范围广的特点，在食品行业中极具应用价值。

目前，食品杀菌技术有哪些？食品杀菌赛道起了什么样的变化？具体来说，超离子消杀输送机有什么作用？

食品杀菌技术有哪些

1.热力杀菌

微生物是具有细胞结构的生物。 热量会变性，直到蛋白质死亡。 利用这一原理的杀菌技术主要是热杀菌技术，包括干热杀菌和湿热杀菌。

三种常见的食品加工和储存热灭菌方法是： (1)巴氏杀菌是指100℃以下的巴氏杀菌等杀菌方法。 (2)高温杀菌是指在100℃以上经过上述杀菌处理后，主要用于pH>4.5的弱酸性食品的杀菌。 ③超高温瞬间杀菌，杀菌温度135-150℃，保温时间2-8秒。

常用的高压杀菌设备有立式的、卧式的和连续的等多种形式。

2.物理杀菌

2.1 超高压杀菌技术

超高压杀菌是在常温或低温下对食品施加100～1000MPa的压力，产生杀菌作用。 该机理通常被认为与热灭菌相似。 高压会破坏食物中微生物细胞中的酶和蛋白质等生物聚合物的三维结构（四级结构），从而导致死亡。 超高压杀菌技术避免了食品因热处理引起的品质变化和营养失调，能更好地保持食品原有的风味和营养价值。

2.2紫外线杀菌

紫外线是一种波长范围136-390nm波长为的不可见光240-290nm具有杀菌作用，特别是波长253.7nm杀菌效果最强。紫外线照射会抑制徽生物。

2.3膜过滤除菌

膜过滤消毒是利用物理截留来阻挡食品中的微生物，从而达到消毒效果。 因此，过滤和消毒只去除食品和环境中的微生物，不会导致安全、符合食品卫生要求、有助于改善食品储存的微生物死亡。

2.4 微波杀菌

微波杀菌是指波长在1m～10mm左右的电磁波可以杀灭多种微生物，不仅用于细菌生长，还可以杀灭真菌、病毒和细菌芽孢。 微波杀菌的优点是： 适用于作用时间短、灭菌速度快、受热均匀、温度要求低、耐热性低的食品。 透气性好，操作方便，对食品的损伤小，杀菌效率高。 目前，我国微波消毒在食品和餐具加工中的应用越来越多。

2.5 超声杀菌技术

超声波是声波的一种。 人们能听到的最高频率的声波是20000Hz，所以高于这个频率的声波称为超声波。 它具有较高的超声波能量并导致细胞破碎，因此可用于灭菌领域。 超声波会破坏几乎所有的微生物细胞，但程度不同。 超声波的杀菌效果与其频率、处理时间、微生物类型、细胞大小、形状和数量有关。

2.6 电阻灭菌技术

电阻不育又称欧姆不育，是指在食品中通入电流，在电极极性的高频变化下不断地旋转摩擦食品中的极性分子而产生热量，从而杀死活菌，使之增加。

2.7 磁杀菌，又称磁场杀菌

磁力杀菌 使用6000GS的磁力，可以将食物置于南北极之间，不断摇晃，无需加热即可获得100%的杀菌效果，影响食物的成分和风味，请勿给予。

2.8 等离子体消毒

等离子体由固体、离子、自由基和由电子、离子、自由基和中性粒子组成的中性粒子组成。 等离子含有带电粒子、活性物质、紫外线和其他射线，因此可以进行消毒。

3.化学杀菌

3.1 特殊气体灭菌技术

一些特殊气体，如臭氧和二氧化碳，可用于对食品进行消毒。 臭氧效率高，具有广谱杀菌作用。 其氧化还原电位高，氧化能力强。 它可以改变微生物细胞膜中各种酶的氧化还原电位，改变其生理特性，进入细胞内，破坏各种成分，杀死微生物。 二氧化碳具有自然抑制好氧微生物生长的能力，而pH值可以成功控制食物中的微生物。

3.2 化学杀菌剂

次氯酸根离子是一种杀菌成分，可用于沙拉蔬菜和泡菜的加工。 使用的消毒剂是次氯酸钠和其他氯化剂。 还有过氧乙酸。

3.3 化学防腐剂杀菌

食品防腐剂分为杀菌剂和抑菌剂。 由于浓度、工作时间和微生物特性的差异，两者通常无法区分。 防腐剂分为化学防腐剂和天然防腐剂。 化学防腐剂分为有机防腐剂和无机防腐剂。 前者主要含苯甲酸、山梨酸等，后者主要含亚硫酸盐和亚硝酸盐。

3.4 电解氧化水杀菌

电解水主要由自来水和电解盐水制成强酸电解水、弱酸电解水、碱性水。 其中，强酸电解水具有广泛的杀菌作用，其内容物OH和H2O2等过氧化物，使蛋白质、核酸、脂肪酸等分解变性，破坏生物体的细胞结构，导致死亡。

4.生物杀菌

生物低温灭菌也称为生物保藏或生物保藏。 这是指利用生物代谢/提取生物本身或具有抗菌作用的天然物质进行保鲜和保鲜，以提高食品安全性。 根据生物来源和杀菌特性的不同，可分为动物源性天然杀菌剂、植物源性天然杀菌剂、微生物及代谢物杀菌、酶杀菌四个方面。

非热食品加工技术兴起

近年来，为了最大限度地保持食品营养价值，食品行业不断寻求新技术的研发和应用，利用一系列非热加工技术与装备，深入研究食品加工从传统“热加工”向“冷加工”的变革与创新，探索低温技术，以保障产品品质安全，实现产业的可持续发展。

随着生活水平的提高以及食品加工业的发展，人们在关注食品安全的同时，对食品营养性的要求也在不断提高。常规的热杀菌技术会影响食品的营养及感官品质，甚至可能产生丙烯酰胺、呋喃等有毒有害物质。超高压、辐照、超声波、紫外线、臭氧、低温等离子体等非热杀菌技术避免了热杀菌的局限，逐渐受到人们的重视。不过，紫外线、超声波、臭氧等非热杀菌技术通常需要处理20—60分钟才能有效降低微生物的数量，耗时耗力，而超高压杀菌只能采用软包装材料，限制了包装形式。

低温等离子体技术作为一种新型的非热食品加工技术，在食品领域有较大的应用潜力。低温等离子体是在大气压、环境温度下，主要通过气体放电产生的高能电子、激发态粒子、活性氧、活性氮等活性物质。低温等离子体技术对不同食品中的多种微生物都有较好的杀灭效果，具有高效、快速、无残留、温度低的特点。作为一种新兴的冷杀菌技术，低温等离子体对食品中存在的各种致病性和腐坏微生物具有杀灭作用，所产生的高能带电粒子、活性物质、紫外光等，会破坏微生物中的细胞膜、蛋白质、核酸、酶等大分子物质，从而抑制微生物的生长繁殖，最终使其灭活。它产生的高能粒子、活性物质，不仅可以杀死食品中存在的微生物，用于食品保鲜，还可以降低农药残留、改善食品加工特性、去除食品中存在的异味。

有效延长果蔬保质期

为有效提升等离子体技术产业化应用水平，解决农产品及食品防腐保鲜和质量安全问题，2020年10月，北京农学院首都农产品安全产业技术研究院成立了“等离子体工程中心”（帕斯曼·实验室），并投入专项孵化资金，组建以孙运金为核心的研发团队，专职负责低温等离子体技术在农业生产及食品加工领域的全产业链应用研究与开发。研发团队以低温等离子体为基础，采用独创的隔空消杀和渗透消杀技术，再通过智慧云服务构建了数字化开放、精准的管理控制体系，实现了对各种应用场景的快速集成。

香椿是一种人们喜爱的蔬菜，被称为“树上蔬菜”，但其储藏难度高，冷冻后味道会发生改变。为打破制约香椿产业发展的这一瓶颈，孙运金团队研发出可提高香椿保质期的等离子体气体保鲜技术，打破了新鲜香椿保鲜的技术壁垒，延长了香椿保质期，有助于延长产业链。

研究团队以采摘的新鲜香椿为研究对象，按照香椿的大小分为两组，分别通电处理0和10分钟后置于4℃储藏保存，每隔2—3天进行观察记录。研究人员表示，对照组从储藏第5天开始有些许萎蔫，气味较浓郁；从第7、9天开始气味较弱，萎蔫程度过大；19天开始长毛，有腐烂味道。等离子体处理组在开始阶段没有明显变化，19天时有稍微萎蔫；第31天，气味较淡，无腐烂味道；第40天之后，样品有些许长毛和萎蔫。在外观方面，对照组和处理组都会有颜色变化，即开始的紫红色逐渐褪去变为绿色，对照组的颜色变化更加明显。研究结果表明，等离子体气体保鲜技术能够延长香椿保质期3—5倍以上，保鲜效果突出。

提高物流消杀效率

随着疫情防控进入常态化，快递包裹如何消杀、是否安全可靠，成了人们关心的话题。如何保障快递包裹安全、实现全方位消杀，是物流公司面临的一道难题。日前，孙运金团队研发的超离子消杀技术快递包裹表面病毒细菌消杀输送机，在北京农学院菜鸟驿站投入试运行。该设备操作简单且支持现场操作，从样品处理到杀菌完成只需30秒。该设备利用空气等离子体冷杀菌技术，可用于快递包裹、随身物品、食用食品等物表消毒，实现对新冠病毒、大肠杆菌、禽流感、诺如病毒等20多种病毒细菌超实现有效消杀。

快递员正在用超离子消杀机对包裹进行消毒

超离子消杀输送机的成功运行，不但为校园疫情防控提供了更进一步的保障，也意味着空气等离子体冷杀菌技术解决方案成功转化为产品解决方案，具备了为物流行业提供消杀服务的基础。一家快递公司相关负责人表示，相较于传统的消毒剂喷洒消毒，用这个设备消毒对皮肤不会有刺激，无形之中就给快递装上了“安全锁”。

孙运金表示，从目前来看，运用此项技术研发出的产品，可以为物流提供全程一体化的消杀解决方案，相信在未来等离子体技术可以围绕养殖业的全产业全链条，为畜禽防疫和安全生产提供一站式解决方案。

文章来源： 中国食品报，八方资源网，杀菌釜