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非热杀菌技术在生鲜湿面防腐保鲜中的应用研究现状

来源：花匠小妙招时间：2025-01-01 11:13

摘要生鲜湿面因新鲜、口感劲道等特性深受大众喜爱。但由于含水量大，非常容易腐败变质，极大地限制了其工业化生产。杀菌是解决生鲜湿面防腐保鲜问题的关键技术之一。生鲜湿面在加工过程中不能经过强烈的热处理，因此非热杀菌技术是非常适合生鲜湿面产品特点的保鲜方法。目前，在生鲜湿面防腐保鲜中应用较为广泛的非热杀菌技术主要有微波、辐照、臭氧、紫外线、低温等离子体和二氧化氯(ClO2)。该文对上述6种非热杀菌技术独立处理或与其他技术相结合在生鲜湿面防腐保鲜中的应用现状进行了综述，并对其在生鲜湿面防腐保鲜的发展方向进行了展望，以期能为生鲜湿面防腐保鲜和工业化生产提供一些参考。

面条是人们的传统主食之一，依据面条食用时的状态，通常将面条分为干式和湿式2大类。近年来，随着人们对健康饮食的关注，生鲜湿面深受人们喜爱。相对于方便面、挂面等干式面条而言，生鲜湿面水分含量多，面筋形成充分，不仅具有耐煮、不易混汤、口感劲道和面香浓郁等优点，而且在制作过程中不经煮熟也未用酸浸泡，保留了面条的原始风味及营养价值，符合人们营养、健康、安全的消费理念[1]。但由于其含水量大，水分活度高，微生物易于生长繁殖，非常容易腐败变质，这极大地限制了生鲜湿面的工业化生产。目前，生鲜湿面在我国虽然销量很大，但多来自小作坊，质量参差不齐，生产卫生与安全难以保证[2]。因此，生鲜湿面的防腐保鲜问题已成为当前面条行业的一个重要研究课题。

杀菌是解决生鲜湿面防腐保鲜问题的关键技术之一。食品工业采用的杀菌方法主要有热杀菌和非热杀菌2大类。热杀菌是利用高温杀死微生物、钝化食品体系中的酶，达到防腐保鲜的目的。非热杀菌又称冷杀菌，即不直接采用热能方式杀死微生物。与热杀菌相比，非热杀菌在杀菌过程中食品温度不升高或升温很小，可避免高温对食品营养、风味、质地和色泽等的不良影响。生鲜面在加工过程中不能经过强烈的热处理，因此非热杀菌技术是非常适合生鲜面产品特点的保鲜方法[3]。目前，在生鲜湿面防腐保鲜中应用较为广泛的非热杀菌技术主要有微波、辐照、臭氧、紫外线、低温等离子体和二氧化氯(ClO2)。本文对上述6种非热杀菌技术独立处理或与其他技术相结合在生鲜湿面防腐保鲜中的应用现状进行了综述，并对其发展方向进行了展望，以期能为生鲜湿面防腐保鲜和工业化生产提供一些参考。

1 生鲜湿面腐败变质过程中的主要微生物

微生物是引起生鲜湿面腐败变质的主要因素，因此对其种群进行分离和鉴定有助于采取更加科学的防腐保鲜方法。肖付刚等[4]通过微生物形态观察和生理生化鉴定得出结论，导致生鲜湿面腐败变质的主要微生物为细菌、霉菌和少量的酵母菌。其中细菌主要有葡萄球菌属和芽孢杆菌属，而优势菌群为金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌，霉菌主要有白曲霉和圆弧青霉。生湿面不同储藏时期主要腐败菌不同，前期主要为枯草芽孢杆菌，后期主要为金黄色葡萄球菌。生鲜湿面制作原料面粉中的微生物决定了生鲜湿面的原始含菌量。了解其所含微生物种类和特性，也有利于采取更加科学的防腐保鲜方法。相关研究表明，小麦粉中的微生物以细菌数量最多，霉菌和酵母菌次之，放线菌则较少[5]。

2 非热杀菌技术在生鲜湿面防腐保鲜中的应用分析

2.1 微波杀菌技术

微波杀菌具有比传统热杀菌温度低、升温速度快、加热时间短、食品营养成分和风味不易破坏等优点，近年来已被广泛应用于食品工业中。微波虽然会使食品温度升高，但是微波杀菌比热力杀菌所需时间显著缩短，所以一般也把它归在非热杀菌技术中。

2.1.1 微波技术在生鲜湿面杀菌保鲜中的应用

微波在生鲜湿面杀菌保鲜中的应用主要有处理原料面粉和处理生鲜湿面2种方式(表1)。微波杀菌的基本原理是：在微波热效应与非热效应的共同作用下，微生物体内的生理活动物质和蛋白质发生变异，从而导致微生物生长发育延缓甚至死亡，达到杀菌保鲜的目的。微波杀菌保鲜效果的影响因素主要有微波功率、微波时间和样品质量等。此外，面条包装方式、加工尺寸也会造成一定影响。LI等[11]以700 W微波处理300 g全麦面粉60 s后制成生鲜湿面，发现，其保质期比空白组延长了3倍。赵笑笑等[12]研究发现不同粗细度的10.0 g生鲜面，均用800 W 微波处理10 s后，杀菌效果不同。

表1 微波技术在生鲜湿面杀菌保鲜中的应用
Table 1 Application of microwave technology in sterilization and preservation of fresh wet noodles

研究对象污染微生物处理参数杀菌保鲜效果参考文献小麦粉(20 g)细菌霉菌微波功率140、280、420、560和700 W;微波时间5、10、15、20和25 s微波功率≥420 W,时间≥15 s 时,杀菌率≥90%,但功率>420 W时,随其灭菌效果增加提高趋势减弱[1]面粉细菌霉菌①100 g面粉,微波处理(时间30 s,功率分别为100、300、500、800和1 000 W)后制成鲜湿面②100 g面粉,微波处理(功率800 W,时间分别为10、20、30、40和50 s)后制成鲜湿面③50、100、150、200和250 g面粉,微波处理(功率800 W,时间30 s)后制成鲜湿面①当微波功率≥500 W时,对鲜湿面菌落总数和霉菌杀菌率均>98%②当微波时间≥30 s时,对鲜湿面菌落总数杀菌率>97%,霉菌杀菌率>95%③用50和100 g面粉制成鲜湿面的菌落总数杀菌率均>99%,霉菌杀菌率均>96%[6]全麦粉(300 g)细菌①微波功率700 W,微波时间0、60、80、100和120 s;②微波功率2 000 W,微波时间0、30、40、60和80 s;700 W处理时间达到80 s、2 000 W处理时间达到40 s时,菌落总数大幅度下降,之后无显著变化;2组全麦粉微波处理后制作的生鲜面,初始含菌量和贮藏前期(12～24 h,25 ℃)菌落总数显著降低,但随贮藏时间延长(36～48 h)均与空白组无显著差异[7]

续表1

研究对象污染微生物处理参数杀菌保鲜效果参考文献生鲜湿面(50 g)细菌霉菌微波功率 700 W,微波时间 20 s前8 d(4 ℃冷藏)几乎检测不到微生物,面条保质期达28 d,优于使用防腐剂山梨酸钾、丙二醇、甘氨酸(最大添加质量分数分别为0.5%、3%和0.5%)和酒精喷洒(最大喷洒量为60 mL/kg面粉)处理的保鲜效果[8]南瓜营养湿面细菌大肠菌群微波功率800 W,微波时间22 s(真空包装)在25 ℃条件下可贮藏2～3 d,在5 ℃条件下可贮藏65 d[9]青稞鲜湿面(100 g)细菌微波功率800 W,微波时间1 min(密封、半封、敞口3种不同预包装方式下)敞口预包装杀菌效果最差,半封预包装杀菌效果最佳(菌落总数杀菌率为97.53%,37 ℃条件下能储藏60 h,是空白组的5倍)[10]

2.1.2 微波处理对生鲜湿面品质的影响

微波处理对面条品质有一定影响。张艳玲[13]研究发现，单独的微波灭菌易造成生鲜湿面过度糊化。余晓宇等[14]发现微波处理可以降低面粉多酚氧化酶活性，有效延缓面带色泽变化。微波处理对生鲜湿面品质的影响与微波功率、微波时间等因素有关，合理控制微波处理参数能在取得较好杀菌效果的同时，保证生鲜湿面品质。周小伟[6]研究发现,100 g面粉经微波功率800 W处理30 s后制作的鲜湿面，菌落总数和霉菌杀菌率均达90%以上，在冷藏条件(4 ℃)下能保存17 d，且面条感官、蒸煮及质构特性均优于对照组。

2.1.3 微波与其他技术复合处理在生鲜湿面防腐保鲜中的应用分析

微波杀菌虽然具有加热时间短、升温速度快等优点，但由于其加热不均匀可能会对生湿面品质造成影响，因而一般不单独使用微波保鲜技术处理生湿面，而是将其与其他热力杀菌技术相结合[15]。因此，将微波杀菌与其他保鲜技术相结合是生鲜湿面防腐保鲜研究的一个重要方向。王远辉等[16]研究发现，微波-对流热处理联合杀菌克服了单纯的微波杀菌和热力杀菌的缺点，不但有效延长了生鲜湿面的保质期，抑制了生鲜湿面的褐变，且在一定程度上提升了生鲜湿面的口感，生鲜湿面经微波-对流联合处理(微波功率280 W，时间20 s；对流热处理温度90 ℃，时间15 min)后在36 ℃条件下可安全储藏49 h。余江琼等[17]采用水浴、微波、水浴-微波联合3种不同的杀菌方式对柚皮桃胶营养鲜湿面进行保鲜研究，结果表明，综合考虑面条的感官评分和微生物指标的变化，最佳的杀菌方式为水浴-微波联合杀菌 (85 ℃ 10 min+3档85 ℃ 1 min)。在此杀菌方式下, 真空包装的柚皮桃胶营养鲜湿面可在37 ℃保藏25 d。

2.2 辐照杀菌技术

辐照是通过具有能量的射线(如γ射线、电子束和X射线)作用于微生物，使其灭活，从而达到保鲜目的的杀菌技术[18]。辐照技术具有节能、简便和效率高等优点，已广泛应用于食品防腐保鲜中。我国对γ射线在食品辐照方面的研究较早，应用也较为广泛。随着电子加速器束流能量和束下装置技术的提高和完善，电子束辐照在辐射安全方面有很大的优势，尤其在加工能力和经济效益上，因此关于电子束辐照食品的研究也越来越多[19]。

2.2.1 辐照技术在生鲜湿面杀菌保鲜中的应用

辐照技术在生鲜湿面保鲜中的应用也有处理原料面粉和处理生鲜湿面2种方式(表2)。

表2 辐照技术在生鲜湿面杀菌保鲜中的应用
Table 2 Application of irradiation technology in sterilization and preservation of fresh wet noodles

研究对象污染微生物处理参数杀菌保鲜效果参考文献生鲜面(25 g)细菌、霉菌60CO-γ射线源,设定剂量0、2、4和6 kGy2、4 kGy的辐照剂量可使生鲜面保质期延长至3 d以上,6 kGy的辐照剂量可使生鲜面保质期延长至5 d以上(28 ℃储存条件下)[13]生湿面条(25 g)细菌、霉菌γ射线,剂量率约20 Gy/min,设定剂量0、1、2、3、4和5 kGy对细菌和霉菌D10分别为1.37和2.22 kGy[21]生湿面条(25 g)细菌、霉菌辐射源电子束,功率4 kW、能量10 MeV、扫描速度1.5 m/min、扫描宽度50 cm,设定剂量0、1、2、3、4和5 kGy对细菌和霉菌D10分别为 1.64和2.53 kGy[22]小麦粉(500 g)细菌、霉菌、酵母菌辐射源电子束,能量5.0 MeV,束流 2 mA,传送速率6 m/min,设定剂量 0、1、2、3、4和5 kGy3 kGy时,对细菌、霉菌和酵母菌的灭活率分别达95.82%、95.83%和82.76%[23]

注：D10为杀死90%微生物所需的辐照剂量

辐照杀菌机理一般有2个方面：一方面是电离辐射破坏目标微生物的DNA，并通过抑制DNA合成防止细胞分裂；另一方面是辐射与水分子相互作用产生活性分子，活性分子再与细胞内其他物质作用，最终导致细胞死亡[20]。辐照杀菌保鲜效果的影响因素主要有辐射源类型、辐照剂量和微生物种类等。相关研究表明，γ射线和电子束辐照能有效杀死面粉或生鲜湿面中的细菌及霉菌，且杀死细菌的效果优于霉菌，辐照剂量越大，杀菌效果越好。γ射线对细菌、霉菌的杀菌效果均优于电子束。

2.2.2 辐照处理对生鲜湿面品质的影响

辐照剂量对生鲜湿面品质有一定的影响。相关研究表明，4 kGy以下的γ射线[21]和电子束[22]辐照剂量对保证生湿面条品质较为适宜。另外，不同辐射源对食品品质的影响不同。史依沫[19]对比研究了不同剂量的γ射线与电子束辐照处理对生湿面条品质影响的异同，结果表明:相同剂量下，电子束辐照更有利于改善和保持生湿面条的颜色；当辐照剂量适宜时，电子束辐照能有效改善生湿面条的蒸煮和质构特性，保持面条的良好品质。

综上所述，γ射线和电子束辐照2种杀菌方式各有优点，当只保证杀菌效果且辐照剂量尽可能低时，γ射线辐照优于电子束辐照；若在保证杀菌效果的同时还要求保证生湿面条的品质，则电子束辐照优于γ射线。因此探究更有效的辐射源或研究多种元素共同作用的效果是未来生鲜湿面防腐保鲜研究的一个重要方向。

2.2.3 辐照与其他技术复合处理在生鲜湿面防腐保鲜中的应用分析

在辐照与其他技术复合处理方面，史依沫[19]研究了电子束辐照与气调包装复合处理对生湿面条保鲜效果的影响，结果表明:电子束辐照与气调包装复合处理对生湿面条杀菌保鲜效果优于单一辐照处理，且更有利于减少生湿面的水分散失；在面条质构特性上，两者没有表现出明显差异；但4 kGy电子束辐照结合气调包装(70%CO2+30%N2)能减缓货架期内生湿面色泽的变化，同时提高了面条的蒸煮吸水率，降低了面条的蒸煮损失率，该复合处理更适合生湿面条杀菌保鲜的工艺产业化。

2.3 臭氧杀菌技术

臭氧是一种被公认的高效杀菌消毒剂，由于其超强的氧化性而有着很好的杀菌、脱色效果，已广泛应用于食品工业的各个领域[24]。

2.3.1 臭氧技术在生鲜湿面杀菌保鲜中的应用

目前，臭氧主要以气体或水溶液的形式用于生鲜湿面的杀菌保鲜[25](表3)。臭氧杀菌机理主要是臭氧分子能够破坏微生物细胞的细胞壁、细胞膜、线粒体及细胞核等重要组成部分，从而导致微生物裂解死亡，达到杀菌保鲜的目的[30]。臭氧杀菌保鲜效果的影响因素主要有微生物种类[31]、pH[32]、臭氧浓度和作用时间等。

表3 臭氧技术在生鲜湿面杀菌保鲜中的应用
Table 3 Application of ozone technology in sterilization and preservation of fresh wet noodles

研究对象污染微生物处理参数杀菌保鲜效果参考文献小麦粉细菌臭氧气体流速5 L/min,处理时间 0～60 min小麦粉中微生物数量显著降低,在贮藏过程中进一步显著降低,贮藏 4 d后趋于稳定,贮藏 4 d后的小麦粉制得的生鲜面具有更好的微生物和颜色稳定性[26]小麦粉、生鲜面细菌1.0 mg/L 的臭氧水和面小麦粉中微生物数量及生鲜面的带菌量均显著降低,贮藏24 h后生鲜面的菌落总数仅为对照(普通水)的1/3[27]荞麦半干面条细菌臭氧水(2.21 mg/kg)和面初始菌落总数降低了47%[28]小麦粉细菌臭氧气体流速5 L/min,处理时间1、10、30和60 min用臭氧处理后的小麦粉制成生湿面,生湿面的微生物生长显著延迟[29]

2.3.2 臭氧处理对生鲜湿面品质的影响

李曼[26]研究发现，臭氧处理能在一定程度上提高生鲜面片的白度和亮度值，延缓其褐变。臭氧杀菌虽然具有速度快、杀菌能力强、无污染和生产成本低等优点[33]，但臭氧处理时间过长可能会使面粉带有一些令人不悦的气味，这可能与臭氧自身带有的特殊气味以及小麦粉中少量脂肪的深度氧化有关[29]，在一定程度上影响了臭氧杀菌在生鲜湿面防腐保鲜中的应用。合理控制臭氧处理时间有利于解决这一问题。李曼[26]研究了臭氧处理前后小麦粉中风味成分的变化，发现小麦粉经臭氧处理15 min (臭氧气体流速为5 L/min)后及贮藏4 d后，其主要风味成分与处理前相比变化不大。

2.3.3 臭氧与其他技术复合处理在生鲜湿面防腐保鲜中的应用分析

BAI等[28]发现臭氧水能够降低荞麦半干面的初始含菌量，结合CO2(70%)+N2(30%)包装抑制了微生物的腐败，在25 ℃储藏条件下货架期可达9 d，且保持了较高的产品质量。闵照永等[32]以臭氧处理小麦粉30 min、用pH 3.5的乳酸缓冲溶液和面,以无任何处理制作的鲜湿面为对照组，研究了臭氧和乳酸缓冲溶液协同作用对鲜湿面保鲜效果和品质的影响，结果表明，两者协同处理对鲜湿面中微生物滋生、鲜湿面货架期延长有显著的抑制作用和积极的促进作用，协同处理制作的鲜湿面在色泽和烹煮损失率上都显著优于其他3组对照样品，说明臭氧和乳酸缓冲溶液协同作用对鲜湿面品质的改善有叠加作用。

2.4 其他非热杀菌技术

目前在生鲜湿面防腐保鲜中应用的其他非热杀菌技术有紫外线、低温等离子体和ClO2，这些技术应用较少。

2.4.1 紫外线杀菌技术

紫外线杀菌操作简单、效率高、环境友好、污染小，对食品感官品质和营养影响较小[34]，广泛用于液体介质食品杀菌以及固体食品,如肉制品、蛋制品和新鲜产品等的货架期延长[35]。在生鲜湿面防腐保鲜方面，韩金玉[36]将生鲜拉面包装后在紫外灯下照射，发现紫外照射90 min后，生鲜拉面在25 ℃下的保质期从空白组的6.81 h延长至9.45 h，延长了约39%。赵笑笑等[12]研究了紫外和微波方式对生鲜面条保鲜及微生物抑制的效果，发现紫外处理(紫外线照射1 h)的保鲜效果不如微波处理(800 W微波处理10 s)。

紫外光的波长位于100～400 nm，其中食品工业杀菌主要利用的波长范围为200～280 nm[37]。相关研究报道，紫外线波长为250～260 nm时杀菌能力最强，是波长为300～400 nm时杀菌能力的1 000倍以上[38]。此外，照射距离不同时，紫外线抑菌效果也不尽相同。赵芳[18]选用254 nm波长紫外线，将样品分别放入装置中10、20、30、40和50 cm处照射处理，发现在常温(20～25 ℃)贮藏期间，10和20 cm处理组抑菌效果明显优于其他组。

2.4.2 低温等离子体杀菌技术

等离子体是继固态、液态和气态之后物质的第4种状态，它是由离子、电子、自由基和化学性粒子组成的电中性物质[39]。低温等离子体可以杀死多种类型的抗性细菌、芽孢、酵母菌、真菌类病原菌和病毒等，目前已应用于食品加工和医疗卫生在内的诸多领域[40-41]。在生鲜湿面防腐保鲜方面，陈玥[42]研究发现，生鲜湿面经等离子体处理后，与未处理组相比，菌落及霉菌总数均有下降。低温等离子体处理可有效杀灭生鲜湿面表面微生物，抑制酸度增加，且对面条的质构品质影响不大。低温等离子体杀菌技术目前在生鲜湿面防腐保鲜上的研究还比较少，是否具备可实践性还需进一步研究探讨[25]。

2.4.3 ClO2杀菌技术

稳定态ClO2在食品工业中的应用越来越广，发展前景非常广阔[43]。在生鲜湿面防腐保鲜方面，刘增贵[44]在湿生面条和面用水中添加质量分数梯度分别为0.01、0.02、0.03、0.04和0.05 mg/g的ClO2，发现0.03 mg/g的添加量对细菌的灭菌率在96%左右，0.04 mg/g的添加量对霉菌已有较好的杀灭效果，继续添加ClO2灭菌率提高不明显；添加量<0.04 mg/g 时对湿生面条的蒸煮和质构特性影响不大，且可对面条起到明显的增白效果；微波和ClO2复合处理(先将小麦粉微波灭菌50 s，再向和面用水中添加0.03 mg/g ClO2)灭菌率>99%，且面条品质仍能达到各单独处理时的良好质地；微波和ClO2复合处理后制作的湿生面条在30 ℃贮藏条件下20 d不变质，但面条出现变黄现象。目前，ClO2杀菌技术在生鲜湿面保鲜上的研究也较少，还需进一步研究探讨。

3 结语与展望

生鲜湿面的防腐保鲜是当前面条行业的一个重要研究课题。杀菌是解决生鲜湿面防腐保鲜问题的关键技术之一。与传统的热杀菌相比，非热杀菌在杀菌过程中不经过强烈的热处理，是非常适合生鲜面产品特点的保鲜方法。微波、辐照、臭氧、紫外线、低温等离子体和ClO2杀菌技术对生鲜湿面有良好的杀菌效果，并能在一定程度上改善生鲜湿面的感官、蒸煮及质构特性。因此，非热杀菌技术将会成为未来生鲜湿面防腐保鲜的研究热点。但是，目前非热杀菌技术还存在设备价格昂贵和技术参数不完善等问题，且多集中于实验室研究。因此，在今后的工作中，首先需要进行基础研究，理解设备作用机理，其次，应研发新设备，加快工业化应用[34]。此外，由于各非热杀菌技术有自身的优势也有自身的局限性，因此将不同的非热杀菌方式联合起来，寻求具有叠加效应和协同增效作用的联合非热杀菌技术，使各杀菌方式在低强度的作用下，就可起到加倍的杀菌保鲜效果，将对生鲜湿面防腐保鲜意义重大。靳志强等[45]研究发现微波-紫外线/臭氧组合处理能有效降低霉变玉米的黄曲霉毒素含量和霉菌孢子数量，且玉米品质不会显著改变，与单一处理相比，组合处理能发挥协同增效作用。因此，联合非热杀菌技术将会成为未来生鲜湿面防腐保鲜领域中的一个重要研究方向，今后应加强这方面的研究，推动非热杀菌技术在生鲜湿面防腐保鲜中的应用。

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