一种通过优化超高压升压过程强化杀菌效果的方法与流程

本发明属于食品安全领域，具体涉及一种通过优化超高压升压过程强化杀菌效果的方法。

背景技术：

超高压技术是一种新兴的非热加工技术，能够在保证较好杀菌效果的同时保持食品天然的色、香、味、质构和营养等品质，因而在食品加工领域中得到了广泛应用。超高压杀菌对于保证食品的安全和品质是非常重要的一个环节，而超高压杀菌效果的不足制约了其在食品加工中的应用推广。如何在降低压力水平和缩短处理时间的前提下强化超高压杀菌效果，从而降低超高压处理的能耗、提高工作效率，是一个亟待解决、并非常有实际应用意义的问题。目前一致认为影响超高压杀菌效果的因素主要包括处理温度、压力大小、保压时间、目标微生物的种类和特性以及样品性质等，现有强化方法都是在改变这几种影响因素的前提下实现的，例如增加温度、时间等。而如果能在不增加处理温度、不加大处理压力、不延长处理时间、不改变产品性质的前提下增加杀菌效果，将能大大提高超高压加工的效率和实际可操作性，对于加速超高压技术的推广十分重要。

超高压升压过程的主要参数为升压速率和升压方式。其中升压速率为升压过程的快慢，也即达到工作压力所需时间的长短(单位为mpa/min或mpa/s)。升压方式分为阶梯式和线性式。常规超高压杀菌方法中的升压过程中升压速率慢、升压方式为阶梯式，杀菌效果有限。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种通过优化超高压升压过程强化杀菌效果的方法，该方法通过对升压过程(升压方式和升压速率)进行优化，实现强化超高压杀菌效果的目的。

本发明的目的是提供一种超高压杀菌方法，包括如下步骤：将食品置于超高压设备中，以连续式线性升压的方式升压至目标压力后保压，然后卸压，即可实现所述食品的杀菌。

上述的方法中，所述连续线性升压是指在升压过程中连续不间断，且压力和时间成正比。

上述的方法中，可通过调节超高压设备中增压器的工作次序实现所述连续式线性升压。升压方式分为阶梯式和线性式，是由增压器的不同种类决定的，超高压的增压器分为单向和双向。单向增压器在一次增压过程中只能产生有限的高压介质，增压结束后必须通过换向来补充传压介质，之后再继续增压。这样就会产生一段时间的增压停滞期，在升压曲线中表现为一个平台。由于一个增压过程包含多个停滞期，因此升压过程中包括了多个平台，升压曲线表现为阶梯式。而双向增压器在一次增压结束以后能够通过换向继续增压，因此停滞期就不会出现，升压曲线表现为线性式。目前，大型超高压设备通常将几台单向增压器或双向增压器同时使用，这样通过组合不同的几台增压器就能产生不同的增压过程(增压速率和方式)。

上述的方法中，所述连续线性升压的升压速率可为1～10mpa/s，如2～10mpa/s、2～5mpa/s、5～10mpa/s、1mpa/s、2mpa/s、5mpa/s或10mpa/s。

上述的方法中，所述卸压的时间不超过3s。

上述的方法中，具体地，根据目标微生物和/或食品种类的不同，可选择不同的杀菌条件：

目标微生物为大肠杆菌；杀菌条件如下：

目标压力为250～400mpa，具体可为250～300mpa、250mpa或300mpa；

保压时间为5～10min，具体可为5min；

保压温度为15～30℃，具体可为25℃；

传压介质为水。

所述食品为紫甘薯汁；杀菌条件如下：

目标压力为400～600mpa，具体可为400mpa、500mpa或600mpa；

保压时间为20～30min，具体可为25min；

保压温度为15～30℃，具体可为25℃；

传压介质为水。

目标微生物为金黄色葡萄球菌；杀菌条件如下：

目标压力为300～400mpa，具体可为400mpa；

保压时间为5～20min，具体可为5min；

保压温度为15～30℃，具体可为25℃；

传压介质为水。

本发明具有如下有益效果：

相较于常规超高压杀菌方法(如慢速、阶梯式升压过程)而言，本发明方法可只在调整设备自身升压参数的条件下达到强化杀菌的效果，实现降低压力水平、缩短杀菌时间，降低超高压处理能耗、提高工作效率的目的，具有重要的实际生产意义，同时对超高压设备中增压器的设计及生产具有很强的指导意义。

附图说明

图1为实施例1中不同升压过程的曲线图，其中，图1(a)为线性快速，图1(b)为线性慢速，图1(c)为阶梯快速，图1(d)为阶梯慢速。

图2为实施例1中超高压(300mpa/5min)下不同升压过程对大肠杆菌的杀灭效果。

图3为实施例2和实施例3中不同升压过程的曲线示意图，其中，图3(a)为a模式，阶梯式慢速；图3(b)为b模式，阶梯式快速；图3(c)为c模式，线性式快速。

图4为实施例3中不同升压过程对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭效果。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、对大肠杆菌o157：h7进行超高压杀菌

实验中所用菌株为e.colio157:h7nctc12900，不能产生志贺毒素stx1和stx2，属于脱毒型菌株，来源于英国国立标准菌种收藏所；实验中所涉及的tsa，tsb培养基购自北京奥博星生物技术有限公司；超高压处理装置购自英国stansted公司，产品型号为fpg7100:9/2c。

采用不同的升压方式对大肠杆菌o157：h7进行超高压杀菌并对比杀菌效果，具体步骤如下：

(1)大肠杆菌o157：h7菌体的活化及制备

取﹣80℃冻存的菌种于固体tsa培养皿划线，37℃培养箱过夜培养(12h)，然后挑取单菌落于液体tsb培养基中，37℃摇床200rpm过夜培养(12h)，1:100转接到新鲜的液体tsb培养基中，37℃摇床200rpm培养大概2.5h，直到od600为0.8无菌灌装到塑封袋中随后进行超高压灭菌。

(2)升压过程的优化

根据超高压装置参数的范围，将设备的升压速率设置为最快的10.0mpa/s和最慢的1.0mpa/s。同时调节增压器的工作次序，使升压方式出现不同：阶梯式---升压中出现停滞期，即在升压过程中出现多个平台；线性式---升压中无停滞期，即升压中无平台。将不同的升压速率和方式进行组合，也即有线性快速、线性慢速、阶梯快速和阶梯慢速四种组合的升压过程。四种升压过程的曲线图见图1。

(3)超高压杀菌

根据被压样品的性质确定保压水平及保压时间(根据需要也可对温度进行相应控制)，卸压过程系统默认，通常小于3s。

此处设置室温(25℃)下300mpa/5min(300mpa下保压5min)，对塑封袋中的大肠杆菌o157：h7进行灭菌处理。传压介质为水。卸压时间不超过3秒。

(4)平板计数判断灭菌效果

取1ml超高压处理前后的大肠杆菌o157：h7菌液于9ml0.85％生理盐水中逐级稀释，每个稀释梯度取1ml菌液与约15ml液体tsa培养基混合，待平板凝固后倒置放入37℃培养箱培养24-48h，并计数。

(5)强化杀菌效果对比

不同升压过程的杀菌效果见图2，其中，n：超高压处理后大肠杆菌数，n0：原始大肠杆菌数，图中不同字母表示有显著性差异(p<0.05)。通过对比线性快速、线性慢速、阶梯快速和阶梯慢速四种升压过程对杀菌效果的影响，发现在相同升压方式下，快速升压速率的处理杀菌效果更好；在相同的升压速率下，线性升压方式的处理杀菌效果更好；也即快速的升压速率和线性的升压方式能够强化超高压的杀菌效果。因此，在实际应用中可通过加快升压速率和调整为线性升压方式的途径来强化超高压的杀菌效果。

实施例2、对紫甘薯汁中进行超高压杀菌

采用不同的升压方式对紫薯汁进行超高压杀菌并对比杀菌效果，具体步骤如下：

(1)制备紫甘薯汁

将紫甘薯洗净，去皮，均匀切成3-5mm的薄片并于沸水中热烫2-3min，随即放入冷水中冷却，沥干水分，按1:6(w/v)比例加水打浆；向紫甘薯汁中加入白砂糖和食品级柠檬水调节甜酸比，将配料完成的紫甘薯汁先通过胶体磨，再进入高压均质机均质于30mpa下均质，随后灌装至无菌的50ml容量pet瓶中并封口，超高压灭菌前于4℃储藏。

(2)超高压升压参数的设置

对三组不同升压过程进行设置：模式a，阶梯式慢速(1mpa/s)；模式b，阶梯式快速(2mpa/s)；模式c，线性式快速(2mpa/s)(如图3)。

(3)超高压灭菌

室温(25℃)下设置目标压力分别为400mpa、500mpa、600mpa，保压25min，随后将紫甘薯汁放入超高压腔体内进行灭菌。传压介质为水。卸压时间不超过3s。

(4)平板计数判断灭菌效果

通过对高压处理后紫甘薯汁中菌落总数进行测定，分析比较不同升压过程下超高压对紫甘薯汁的杀菌效果。将超高压处理前后的紫甘薯汁用0.85％生理盐水进行十倍递增梯度稀释，每个稀释梯度取1ml菌液与15ml平板计数培养基混合，待平板凝固后放置于37℃下培养48h下进行培养，计数，结果见表1。其中可以看出在不同压力水平下，线性快速式升压较其他升压过程而言，均能达到最好的杀菌效果。

表1不同升压过程对紫甘薯汁中菌落总数的影响(-logn/n0)

实施例3、对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行超高压杀菌

(1)大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌体的活化及制备

根据各自的指导书分别将大肠杆菌e.colio157:h7(编号：nctc12900)、金黄色葡萄球菌s.aureus(编号：cgmcc.1861)的冻干粉进行活化，于斜面培养基上在4℃下保存。取适量的胰蛋白胨大豆和肉汤营养肉汤培养基，将这两菌种用接种环分别接入液体培养基中，分别在37℃下培养2.5h(大肠杆菌)和4h(金黄色葡萄球菌)。将培养好的菌液在4℃、8000rpm下离心10min，弃去上清液，用无菌生理盐水重悬，菌液终浓度为10⁷～10⁸cfu/ml，无菌灌装到塑封袋中随后进行超高压灭菌。

(2)超高压升压参数的设置

对三组不同升压过程进行设置：模式a，阶梯式慢速(1mpa/s)；模式b，阶梯式快速(2mpa/s)；模式c，线性式快速(2mpa/s)(如图3)。

(3)超高压灭菌

室温(25℃)下设置处理大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的目标压力分别为250mpa和400mpa，保压5min，对塑封袋中的菌液进行灭菌处理。传压介质为水。卸压时间不超过3s。

(4)平板计数判断灭菌效果

通过对高压处理后大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的菌落数进行测定，分析比较不同升压过程下超高压的杀菌效果。将超高压处理前后的菌液用0.85％生理盐水进行十倍递增梯度稀释，每个稀释梯度取1ml菌液与15ml左右对应培养基混合，分别放置合适温度下培养，计数。其中菌落总数37℃下培养48h，霉菌和酵母总数于28℃下培养72h以上，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌37℃下培养24h。

结果见图4，其中，n：超高压处理后大肠杆菌数，n0：原始大肠杆菌数，图中不同字母表示有显著性差异(p<0.05)。其中可以看出在不同压力水平下，模式c线性快速式升压较其他升压过程而言，能达到最好的杀菌效果。