1、毕业论文文献综述生物工程脉冲强光冷杀菌在啤酒中的应用摘要为了使啤酒在杀菌过程中能够保持其原有的风味和营养，满足消费者对自然、卫生、安全营养、有益于健康的啤酒的追求，采用脉冲强光冷杀菌代替啤酒传统的灭菌方式，通过脉冲强光技术有效抑制微生物的生长，达到口味更纯正，保存时间更长的目的。关键词啤酒脉冲强光杀菌0前言长期以来，由于啤酒中含有各种酶以及微生物，啤酒生产过程中不可避免的使用热力技术以达到杀菌灭酶的作用，然而，高温会破坏啤酒原有的香气、风味和营养成分，降低产品附加值，每年因此而造成很大损失1。近年来，越来越多的研究人员开始将目光转向非热力杀菌技术，脉冲强光杀菌技术就是其中之一。脉冲强光杀菌是一
2、种利用强烈白光闪照的杀菌技术，其系统主要包括动力单元和灯单元，动力单元为惰性气体灯提供能量，灯便放出只持续数百微秒，其波长由紫外光区域至近红外光区域的强光脉冲，其光谱与太阳光相似，但比阳光强几千倍至数万倍。由于只处理食品表面，从而对食品营养成份影响很小2。1啤酒的发展和现状11啤酒的发展背景啤酒从20世纪传入我国，其产量2002年跃居世界第一。之后连续8年啤酒产量保持世界第一。现今，啤酒已发展成为世界酒类中生产量和消费量最大的酒种。2008年以来，随着外资对国内啤酒行业的逐渐渗透，中国啤酒市场的成长性，吸引了更多的国际资本关注，越来越多的国际资本势不可挡地涌入中国，并依附于中国的优势企业和优势
3、品牌为载体运作，与急需增强资本优势开拓国际国内市场的中国啤酒企业展开合作，互相形成优势互补，共同开拓中国啤酒市场3。12啤酒的发展现状我国啤酒行业在过去几年里发展平稳，截止2006年12月底，全行业规模以上企业数量为580家，比2005年同期增加了11家，虽然相比前几年增势有所减缓，但是仍继续保持2002年以来的增长趋势。目前，我国人均啤酒消费量虽然已经接近22升，而世界平均水平目前是30升，欧美国家人均年消费啤酒已超过80升。可见，我国啤酒的消费潜力是非常巨大的4。2啤酒的杀菌方法目前，作为啤酒除菌方法主要有两大类三种方法，即巴氏杀菌和膜过滤除菌，其中，巴氏杀菌在工艺上又分为两种方法，前杀菌
4、也叫瞬时灭菌和后杀菌。前杀菌是指产品在灌装入容器之前进行短时高温加热处理实现灭菌目的，不再需要杀菌机，但是从瞬时灭菌后到进入灌装，此段过程要求运行在无菌状态，以防止被再次污染，因此对后续的灌装过程要求较高；后杀菌目前用得较多，即利用隧道式杀菌机进行杀菌5。另一除菌方法是膜过滤除菌法。用此种方法不再需要巴氏杀菌，对啤酒的原有风味没有大的损害，但和“前杀菌”一样，它也要求后续运行过程应在无菌状态下，防止二次污染，这对工作环境都提出了较高的要求6。21隧道式喷淋杀菌啤酒装瓶后的巴氏杀菌，目前国内主要采用隧道式喷淋杀菌机。瓶酒在杀菌机隧道内被输送装置从隧道一端缓慢地运送到另一端，在输送过程中经过若干段
5、不同温度水的喷淋，使瓶酒经过加热、保温、冷却三个阶段完成杀菌过程，最终达到杀菌的效果7。22膜过滤杀菌啤酒厂常用孔径为12微米的微孔薄膜，它能够滤除酵母菌，而若需要滤除细菌，则需08微米或06微米甚至更小一些孔径的薄膜。薄膜过滤主要用于精滤，酿制无菌鲜啤酒。酒在过滤前先经离心机或硅藻土过滤机粗滤，再用薄膜过滤除菌。采用膜过滤法，可省去啤酒在灌装前或灌装后的热杀菌工序，具有设备简单、节约能源、分离效率高、产品损失少、降低生产成本、易自动控制等优点。膜分离通常在常温下操作，不涉及相变，增进了啤酒胶体稳定性与泡沫稳定性，而且成品酒无过滤介质残留8。3脉冲杀菌的发展和现状脉冲强光杀菌技术开始主要应用在
6、医药卫生领域医疗器械表面杀菌消毒和透明药剂溶液杀菌9，取得了比较显著的杀菌效果，随着该杀菌技术和设备的成熟，逐渐过渡应用到食品杀菌保藏中，1996年美国食品及药物管理局（FDA）批准采用脉冲强光作为控制食品表面微生物的灭菌手段10。对于食品中应用该杀菌技术，国外从90年代开始陆续有相关文献报道，但研究资料还是相对较少。31脉冲强光杀菌的原理脉冲强光杀菌是采用脉冲的强烈白光闪照而使惰性气体灯发出与太阳光谱相近，但具有强度更强的紫外线至红外线区域光来抑制食品和包装材料表面、固体表面、气体和透明饮料中的微生物的生长繁殖。JOSEPHDUNN11等的研究表明脉冲强光对多数微生物有致死作用12。周万龙设
7、计的脉冲强光技术对微生物和钝化酶的效果显著，其研究结果表明1随着闪照次数的增加，残余菌数明显减少。枯草芽孢杆菌起始浓度2L05个ML时，输入190V电压，闪照间隔为6S，高压脉冲触发宽度为20S，闪照30次后，残余菌数为0。2脉冲强光对微生物致死作用明显，可进行彻底杀菌。对不同的食品，不同种类的微生物，需要控制不同的条件。光照脉冲还可钝化液态淀粉酶和蛋白酶，其活力随闪照次数的增加而降低13。32影响脉冲强光杀菌效果的因素被处理对象的物态。国内有人研究发现，脉冲强光能降低液态淀粉酶和蛋白酶的活力，而对固态淀粉酶和蛋白酶活力的影响很小。其原因可能是固态淀粉酶、蛋白酶被闪照时是以细小颗粒存在，光对其
8、穿透性弱，只能作用到其表面，故对其活力及结构都无大的影响。闪照次数、输入电压和闪光间隔。通过研究发现影响淀粉酶活力的主次因素依次是闪照次数、输入电压、闪光间隔。闪照次数是影响酶活力的最大因素。闪照次数越多，酶活下降越大。分段闪照对酶的活力影响不大14。因此，在保证同样的杀菌效果下，可以对设备的要求有所降低，以及在实际生产中可前后安排多台设备以达到要求。脉冲装置中受照射物体离光源的距离、触发脉冲宽度等参数也影响杀菌效果。33脉冲强光杀菌的优点脉冲光杀菌设备成本低并且可以安装于食品加工生产线上，进行连续性生产。在生产成本和效率方面占有明显优势15。脉冲光在处理简单表面物体和透明介质水、空气等时具有
9、高效杀菌性106L07CFU，对不透明和不规则食品的表面也有一定的杀菌效果10L03CFU，因此可有效延长产品货架期,增加安全性。另外,值得一提的是,脉冲光杀菌的费用并不高，据保守估计实际应用中包括设备固定投资、灯的替换、电能及维修费,折合所耗总功率为4JCM2，那每平方英尺处理面积的生产成本还不到一美分。所以说，脉冲光是一种有效、简单、可行的杀菌新技术，值得大力推广16。4脉冲强光杀菌在国内外的应用41脉冲强光杀菌设备1742脉冲强光杀菌的应用421焙烤制品焙烤制品处于烤炉条件下，一般的微生物均不能生存热稳定性的芽孢属芽孢除外，但是在烤后冷却、切片和包装过程中会有2次污染，使得产品在贮存过程
10、中出现霉变现象，脉冲强光的处理可有效缓解此情况。由两个聚乙烯袋包装的切片面包试验，未经处理的样品在室温下存放57天即有霉菌生长，11天后霉变现象相当严重；而透过包装袋经脉冲强光处理过的样品室温下放置11天以上仍无霉变迹象。类似的结果从棍子面包、纸托蛋糕、百吉圈等焙烤制品的贮存试验中也反映出来18。422海产品虾经脉冲强光处理后，在冰箱中保存7天仍可食用，而未经处理的虾则出现被微生物大量降解、变色、有腐败臭味等变质现象，失去食用性。经脉冲强光处理过的鱼片则不论从微生物角度还是感官质量方面均得以改善19。423肉制品大批量试验均显示脉冲强光确实可加强肉制品的货架期和安全性。营养与化学成分分析发现处
11、理与未处理样品之间无差别，所测成分包括蛋白质、维生素B2、亚硝胺和维生素C。维生素B2很容易吸收可见光，对光、热及氧化敏感，但对牛肉、鸡肉和鱼肉的研究表明，即便是过量的脉冲强光也未影响到维生素B2的含量。脉冲强光杀菌是没有选择性的非特异性，只要是暴露在光下的微生物均可杀灭，但对于具有复杂表面的材料如肉，其杀菌效果要明显低于简单表面的介质或包装，这是因为肉的表面存在小的凹陷、裂缝、折叠，使微生物有了藏身之所，光无法达到，因此杀菌效率会降低，一般只有10103CFUML20。424水脉冲强光是处理罐装或配料水的有效手段。实验室演示脉冲强光可高度灭活水中的陆生克雷伯杆菌KLEBSIEUATERRIG
12、ENA、似隐球菌小球卵胞菌CRYPTOSPORIDIUMPARICONOOCYTES以及水中其他悬浮微生物，前者是环保部门推荐的检测水的杀菌效果的指标菌；后者则是水中最具抗性的病原菌，氯及传统的紫外线方法都不能杀灭。而经1JCM2的脉冲强光闪光照射一次，由动物试验表明，含似隐球菌小球卵胞菌量达106107的水对大鼠失去了感染力21。5脉冲强光杀菌应用展望51脉冲强光杀菌啤酒灭菌中的前景传统制取高度生物稳定性啤酒均采取巴氏杀菌的方法，这种灭菌方法效果好，保存期长，适合远距离运输22。但经过巴氏杀菌后，啤酒将丧失新鲜的口感，对其营养成分破坏较大，耗能也较大。因此，针对啤酒发酵液灭菌常用方法中所存在
13、的技术问题特提出啤酒发酵液的低温灭菌方法。采用脉冲强光杀菌技术对啤酒进行杀菌，具有灭菌效果好、营养保持更充分、口感更佳、能量消耗更低的特点，是优质高效的技术工艺23。本实验脉冲强光冷杀菌工艺的特征是将新鲜的啤酒发酵液在脉冲闪照功率18J/次，频率为5、4、3、2次不等的条件下进行处理。52脉冲强光杀菌在其他领域的前景除了给食物灭菌，还用于以下的产品和领域制造化妆品的配料和成品；要求高度清洁的设备、产品、装置和区域；使用前的医疗和齿科设备；食品加工设备，以减少交叉污染的程度和可能性；处理或半处理的污水，以减少微生物载荷；空气或其他气态化合物，以减少生物载荷24。脉冲强光杀菌是一种表面杀菌技术，它
14、在杀菌和对食品进行保鲜的同时能很好地保持食品的营养成分和风味不发生变化，且无有害物质残留。同时，脉冲强光杀菌技术在处理食品时所需要的费用也不高。由于这些优点，再加上科学技术的发展，脉冲强光杀菌技术将具有广泛的发展前景25。参考文献1力奔中国食品J19937402JDUNN,ABASHNELL,TOTT,WCLARKPULSED,WHITELIGHTFOODPROCESSINGCEREA1JFOODSWORLD,1997,4275105153韩永奇2009年中国啤酒行业的风向标将转向何方J2009七大风向标左右中国啤酒业发展J啤酒科技,2009,1375124伊志宏,等中国企业创新能力研究J中国
15、人民大学出版社,2008,112632665德WOLFGANGKUNZE啤酒工艺实用技术M中国轻工业出版社,2008,94914956中国食协啤酒专业委员会回顾与展望中国啤酒工业J内蒙古人民出版社,2005,12522547周广田现代啤酒工艺技术J化学工业出版社,2007,712312338贾培起啤酒冷杀菌的新工艺P中国2006100131183,2008,89施增辉论啤酒杀菌技术及其生产线配置J酒饮料技术装备,2009,4646610冯艳继,李宾学纯生啤酒膜过滤质量的控制J啤酒科技,2008,4414211徐怀德,王云阳,刘伟,等食品杀菌新技术J科学技术文献出版社,2005,7,130330
16、412ELMNASSER,N,SGUILLOU,ETALPULSEDLIGHTSYSTEMASANOVELFOODDECONTAMINATIONTECHNOLOGYJCANJMICROBIOL,2007,5381382113JOSEPHDUNN,THOMASOTT,WAYNECLARKJFOODTECHNOLOGY,1995,499959814曾庆孝食品加工与保藏原理J化学工业出版社,2002,111848615周万龙,高大维等脉冲强光杀菌对酶的钝化作用研究J食品工业科技,1998,151716张晓东畜产品质量安全及其检测技术J化学工业出版社,2006,4111217李辉,王丽多浅谈国外食品冷
17、杀菌技术J世界农业,2010,286018周素梅脉冲光杀菌新技术在食品及包装中的应用J广州食品工业科技,1999,21555719周家春食品工艺学J化学工业出版社,2003,118929020李树和果蔬花卉最新深加工技术与实例J化学工业出版社,2008,371821杜相革,董民主有机农业导论J中国农业大学出版社,2006,56517022殷涌光,刘静波,林松毅食品无菌加工技术与设备J化学工业出版社,2006,115615723周家春食品工艺学J化学工业出版社,2003,118929024李旭祥分离膜制备与应用J化学工业出版社,2004,212612825贾培起啤酒冷杀菌的新工艺J技术与市场,2008,871826宋纪蓉食品工程技术原理J化学工业出版社,2005,21910027周志刚,杨连声脉冲强光技术在食品工业中的应用J食品工业,2002,44446
