白晶 朱秋劲 徐世涛 刘春丽 陈玉芹 杨睿颖 龙久铃

摘 要：微生物是影响食品品质及安全的重要因素，微生物污染不仅会造成食品品质下降，还可能引发食源性疾病，影响消费者的身体健康。聚焦食品安全，建立食品安全监控体系，采取有效减菌措施尤为重要。本文总结乳酸、微酸性电解水、低温等离子体3 种绿色减菌技术在食品中的应用进展，对其在肉蛋、果蔬、粮油等方面的应用研究进行综合阐述，归纳其优缺点，为有效减少微生物污染、把关食品品质、解决食品生产中的质量问题提供一定的理论指导。

关键词：乳酸;微酸性电解水;低温等离子体;微生物;减菌

Abstract： Microorganisms are an important factor affecting food quality and safety. Microbial contamination can not only result in a decline in food quality， but also cause foodborne diseases affecting consumers health. Therefore， it is of particular importance to focus on food safety， establish a food safety monitoring system， and take effective measures to reduce bacterial contaminants. This article summarizes the current status of the application of three green bacterial decontamination technologies， namely using lactic acid， slightly acidic electrolyzed water and cold plasma in foods， such as meat， eggs， fruits， vegetables， grains and oil. The advantages and disadvantages of these technologies are pointed out. This review provides a theoretical guidance for effectively reducing microbial contamination， ensuring food quality and solving quality problems associated with food production.

Keywords： lactic acid; slightly acidic electrolytic water; cold plasma; microorganism; bacterial contamination

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20191021-246

中圖分类号：TS201.3                                      文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2019）12-0061-08

食品为人类提供了丰富的维生素、蛋白质、脂类及抗氧化类物质来维持人类的生存，但食品原材料在食品加工、运输、销售等过程中易受到微生物的污染，导致食品品质降低，造成经济损失。食源性致病菌会引起不良反应，严重的会造成食物中毒。因此，去除食品中的有害污染菌至关重要。在传统的杀菌技术中，热处理、化学试剂灭菌法会影响食品的氧化速率、蛋白质结构、原有风味等品质，残留的灭菌剂还会对人体造成危害;紫外杀菌由于杀菌作用机理会产生光复活现象，此外处理不当会对人的皮肤和眼睛造成危害;臭氧杀菌技术中，由于臭氧分子极不稳定，易分解，杀菌效果受限;超高压技术因设备要求高，在实际生产中的应用受到一定程度的限制[1-3]。而与传统方式相比，绿色、健康、无残留且高效的灭菌技术是必然的发展趋势，将会被不断地应用于食品实际生产中[1]。结合栅栏效应，巧妙运用和控制不同的栅栏因子，如高温、低温、降低pH值、添加防腐剂等，科学合理地将不同技术运用于食品加工生产中，发挥其协同作用，能够为综合调控和改善食品质量提供有效途径。

乳酸冲淋技术作为一种天然、安全、无污染的减菌技术，通过单一使用和结合其他技术协同使用，应用于食品加工中[4-8];微酸性电解水（slightly acidic electrolyzed water，SAEW）作为一种绿色、非热加工杀菌剂在医学和食品中有广泛应用[9-12];低温等离子体（cold plasma，CP）作为物质存在的第4种状态，克服了蒸汽、化学试剂等灭菌方法的不足，成为新一代的灭菌技术[13]。上述3 种减菌措施都是非热杀菌技术，处理后的残留物不会对人体产生危害，且在控制食品中微生物数量的同时保持了食品的新鲜度和营养成分，可在一定程度上避免因物理产热对食品品质造成的影响。目前，关于3 种减菌技术均有一定的报道，但是在实际生产中的应用并不是很广泛，本文介绍上述3 种绿色减菌技术在食品中的应用，并对其未来发展方向进行展望。

1 乳酸减菌技术

乳酸作为一种有机酸被公认为是天然、无毒的食品级抗菌剂。与其他化学试剂相比，乳酸可通过降低原料肉的pH值抑制微生物的生长[14];其代谢过程中产生的酸、过氧化氢、二氧化碳和细菌素能够抑制腐败菌生长，如乳酸链球菌素可吸附于细菌细胞膜上，破坏其完整性并使细胞中的内含物外泄，对菌体造成不可恢复的损害[15-16]，乳酸可参与人体新陈代谢且不会对人体产生危害。乳酸在食品加工中的应用已被广泛报道。

1.1 乳酸减菌技术在畜、禽、蛋中的应用

乳酸作为一种安全的抗菌剂，在食品中的应用较为广泛。乳酸喷淋的应用主要是单独使用或与其他有机酸、热水、脉冲强光、静电喷雾等方式结合使用。Ba等[5]将2%和4%的乳酸溶液应用在猪胴体加工过程中，结果表明，4%的乳酸喷淋效果更好。Youssef等[17]用5 g/L的乳酸溶液喷淋处理样品，发现乳酸溶液可有效减少大肠杆菌，这种方法对于污染较轻的样品减菌效果较好，对于严重污染样品的减菌效果需要进一步验证。夏小龙等[18]用热水结合乳酸喷淋的方法对屠宰链中的肉鸡胴体进行处理，1.5 g/L乳酸、50 ℃热水、喷淋时间为15 s，可延长肉鸡胴体的货架期。

Li Zhuoyang等[7]发现，在鸡蛋表面喷洒2%的乳酸溶液可显著降低沙门氏菌的数量，但乳酸喷淋处理后，细菌在常温条件下容易渗入到鸡蛋中，低温贮藏能够形成第2道屏障，降低甚至是抑制微生物污染。

1.2 乳酸减菌技术在果蔬中的应用

乳酸溶液对鲜切果蔬及采摘前果蔬具有一定的抑菌、抗氧化作用。Kwon等[6]将饱和蒸汽和过饱和蒸汽与2%乳酸溶液结合对哈密瓜进行处理，通过感官评价比较可得，2%乳酸溶液与过饱和蒸汽结合处理不会影响哈密瓜品质。Laury-Shaw等[19]将乳酸与静电喷雾相结合对绿叶植物进行喷洒，发现该方法对大肠杆菌的抑制作用优于单一的乳酸喷洒方法，将其应用于农业方面可提高农产品的安全性。

1.3 乳酸减菌技术在其他方面的应用

乳酸与热水相结合被认为是一种能有效降低生产过程中由于人工操作、刀具接触和内脏污染引起胴体污染的方法，针对这一措施研究者通过不同的指标研究其对微生物的抑制效果。Smulders等[20]采用等体积乳酸、乙酸配制成混合溶液，用微生物数量和感官评价研究冷-热有机酸喷雾和亚大气压蒸汽冷凝对猪胴体表面接种微生物的影响，发现微生物数量低于最低检测限2 （lg（CFU/cm2））。Wakinaka等[21]利用含有天冬氨酸脱羧酶的嗜盐乳酸菌作为鱼露发酵剂，可防止产品中生物胺的积累;此外，通过分离乳酸菌菌株获得一种适宜的抗李斯特菌生物保护物，为海产品保鲜提供了新的方法[22]。Kalchayanand等[23]用样品表面pH值作为参数验证乳酸喷淋处理对新鲜牛肉中大肠杆菌O157：H7和沙门氏菌的抑制效果，建立乳酸喷淋温度、乳酸喷淋时新鲜牛肉表面pH值与大肠杆菌O157：H7及沙门氏菌数量之间的线性关系，结果表明，可将新鲜牛肉表面pH值作为目标病原菌减少的参照依据。

乳酸对去除食品表面微生物有一定的效果，然而实际应用中的乳酸浓度还没有标准，确定乳酸的使用浓度对于食品产业化生产尤为重要，可在有效的浓度范围内达到最大的经济价值;乳酸的单一使用效果不是十分理想，与其他方法结合使用时，在最佳的乳酸浓度范围内可以保障鲜肉颜色的稳定性[24]。乳酸对相同食品的不同部位、不同处理时间的减菌效果不同，且对特征污染菌的减菌效果不同[5]，但乳酸减菌技术应用简单，不需要复杂的仪器设备，应用领域广泛，进行“精准化”杀菌将是未来研究的主要方向。

乳酸减菌在食品中的部分应用如表1所示。

2 SAEW技术

电解水是一种基于电化学的环保技术，已成为化学消毒剂的常用替代品，目前电解水主要应用于食品生产企业生产环境、设备及产品的消毒[26]。SAEW是将稀盐酸或稀盐溶液在电解装置中电解、pH 5.0～6.5、有效氯质量浓度10～30 mg/L的电解水。电解稀盐酸时会产生次氯酸，由于次氯酸为小分子且不带电荷，不仅可以作用于细胞壁还可以渗入到细菌体内，通过破坏外膜并使质膜中的蛋白质失活，导致细胞壁和细胞膜破裂，抑制酶的作用、破坏细胞代谢过程，渗透到细胞中并破坏细胞内的微生物细胞壁和细胞器，导致细菌死亡[27]。作为一种新兴的环保技术，SAEW杀菌效果稳定、无残留、杀菌效果好、物理化学性质稳定，在食品领域应用广泛[26，28-30]。

2.1 SAWE在蛋、肉及肉制品中的应用

SAEW具有杀菌效能良好、对人畜无刺激性、无毒副作用的特性。有学者利用SAEW对完整鸡蛋表面进行减菌处理[28，31]，结合紫外照射对鸡翅进行预冷前处理[10]。鸡肉、鸡蛋本身及在加工过程中由于操作、环境、贮藏等过程会受到一定的污染，经过SAEW处理后发现，食源性致病菌数量明显减少[10，31]。使用有效氯质量浓度为70 mg/L的SAEW冲淋鸭肉5 min可以顯著减少鸭肉表面单核李斯特菌的生物膜，降低食源性疾病爆发的风险[11]。Sheng Xiaowei等[4]研究表明，在4 ℃条件下，SAEW可以使牛肉货架期达到14～16 d，明显优于空白对照组在相同条件下的6～8 d，同时指出SAEW在抗氧化方面作用一般。以喷雾的方式用SAEW对冷冻凡纳滨对虾进行保鲜，或将新鲜的鱿鱼放置于SAEW冰上进行保鲜处理，均发现SAEW能够在一定程度上抑制微生物的生长及海鲜的氧化速率[32-33]。SAEW为降低海产品的微生物数量和延长保鲜期提供了新的思路。

2.2 SAEW在果蔬、粮食中的应用

SAEW的应用不仅局限于对设备和原料进行消毒，从而延长畜禽蛋的保质期，近年来，随着研究者的不断探索，SAEW在果蔬、粮食方面的应用得到不断发展。Li Zhen等[34]使用不同有效氯浓度的SAEW浸泡花椰菜种子，探讨SAEW对花椰菜生物活性化合物和萌芽形态的影响。糙米加工后成为消费者喜爱的食物，但在浸泡过程中极易遭到微生物污染，SAEW浸泡处理可以减少微生物数量且可以提升糙米品质[35]。Tango等[36]将SAEW与氧化钙（CaO）、延胡索酸及超声波处理用于减少苹果、西红柿表面接种的大肠杆菌O157：H7和单核细胞增生李斯特菌数量。褐变是水果和蔬菜的常见问题之一，不仅会影响产品的销售价值也会影响其营养价值。

Li Huiying等[37]将鲜切后的莲藕浸泡在SAEW中，发现能抑制莲藕褐变的发生，但对多酚氧化酶的抑制机理仍需要进一步研究。

2.3 SAWE在其他方面的应用

SAEW作为一种新型的非热加工减菌措施，研究人员应用其提高食品经济价值，保持食品的营养品质和感官品质，并探索其对食品成分产生的影响。西兰花芽的植物化学研究表明，使用不同的诱导子时，会使健康植物化学物质的数量变化显著，SAEW被用作激发剂以增加生物活性化合物的含量[38]。使用基于高分辨率质谱数据的无标记定量蛋白质组学方法研究高压处理和SAEW灭活蜡状芽孢杆菌孢子的机制，结果表明，高压处理和SAEW结合可使孢子的代谢、降解、信号传导和生物合成途径受到影响，最终使其被灭活，Spo0A转录因子的磷酸化是由ATP结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transporter，ABC）中的ATP结合蛋白的下调介导，与孢子的失活有关[39]。

SAEW因具有成本低廉、绿色安全、杀菌效率高等优点，近几年关于其改善食品品质的报道越来越多，但SAEW对食品的影响机制尚不明确，在实际生产中的应用较少。SAEW在食品中的部分应用如表2所示。

3 CP技术

等离子体是一种特殊的物质存在形式，是固、液、气以外物质存在的第4种状态，1928年首次使用“等离子体”一词来定义这种部分或全部电离的气体和在电离态下发现的等离子体振荡的第4种物质状态[51]。CP是在较低的压力和环境温度下，通过介质阻挡放电、射频放电、滑动弧放电或电晕放电等作用产生的，含有大量不同的物质，包括电子、离子、紫外光子及自由基等，如活性氧（reactive oxygen species，ROS）和活性氮[52]。目前，CP的抑菌机制主要有紫外光辐射诱导DNA损伤、CP产生的羟自由基引起膜蛋白发生化学修饰和降解、ROS通过与脂质相互作用改变生物膜结构，破坏细胞外膜，细胞质溢出导致细胞死亡[53]。作为一种新兴的非热加工技术，CP具有无残留、无热处理、时间短、效率高等特点，被广泛应用于食品、医学、环境工程等学科，克服了蒸汽、化学等现行消毒方法的不足，成为新一代的灭菌技术。

3.1 CP技术在肉及肉制品中的应用

肉及肉制品是人日常生活中主要的蛋白质来源，微生物不仅会造成食品腐败变质，使其品质降低且一些微生物产生的外毒素会引起食物中毒。为保证食品的经济价值和营养价值，CP作为一种高效、绿色的灭菌方法受到越来越多的学者重视。Misra等[54]将CP技术净化肉和肉制品的相关研究进行归纳，总结了CP中的ROS通过破坏DNA、蛋白质、细胞中的酶等造成细胞失活以及在强电场作用下，细菌细胞膜由于电荷的静电力作用破裂而死亡等相关机制。Ulbin-Figlewicz等[55]探讨CP处理对肉表面微生物活性的影响及其对肉颜色和pH值的影响，样品在真空室中暴露5、10 min，用平板法测定微生物总数、嗜冷菌数、酵母菌数和霉菌数，结果表明，微生物数量明显减少。Yadav等[56]对影响CP效果的内外因素进行研究发现，CP处理后肉样中的丙二醛含量显著增加，含水量显著降低，而水分活动无显著变化，这一结果对未来研究肉类产品干燥、氧化及风味的改变有一定的参考价值。冷链技术的应用正在蓬勃发展，但在运输过程中不可避免会产生温度波动。Zhang Yuxiang等[57]研究CP对商业鱼丸中微生物的杀菌作用，为控制商业鱼丸运输过程中的品质变化提供了新思路，为确保冷链食品安全提供了新方法。有学者研究CP技术对凡纳滨对虾[58]、鲭鱼[59]、鲑鱼[60]的影响，发现该技术在一定程度上可以改善原料品质。随着肉鸡消费量的持续攀升，肉鸡屠宰过程中的污染成为首要问题[18]。Gavahian等[61]讨论CP在家禽加工中带来的经济效益、质量属性及其局限性，指出监管机构对产品和工艺的安全性验证是食品工业预期应用的一个关键考虑因素，将CP和其他技术联合使用是未来的发展趋势。

3.2 CP技术在果蔬、粮食中的应用

果蔬、粮食是人们日常生活中维生素、酚类、花青素和抗氧化物的主要来源，传统的加工方式往往会造成营养物质的损失或破坏。Thirumdas等[13]研究CP在巴斯马蒂米粉中的应用及对其凝胶水化性能、面粉水化性能、糊化温度和抗氧化性能等的影响，X-射线衍射、差示扫描量热法处理发现CP对米粉的结构没有影响，米粉总多酚含量和还原力增加，CP处理能够改善巴斯马蒂米粉的功能特性。Misra等[62]用CP对硬性和软性小麦粉进行處理，结果表明，CP可以调节小麦粉的弹性和黏性。Hou Yanan等[63]发现利用CP与加热提取法对蓝莓汁进行处理可显著提高对芽孢杆菌的灭活率，并对花青素、总酚、VC含量和抗氧化活性有积极影响。用CP对苹果处理40 s，再进行乳酸链球菌素型抗菌消毒剂处理180、3 600 s，可分别导致单核细胞增生李斯特菌数量减少2.5、4.6 （lg（CFU/g））[64]。此外，CP预处理具有提高辣椒干燥速率并优化干辣椒品质的特性[65]，但CP技术存在杀菌作用不均匀的现象[66]。

CP在食品行业的应用仍处于初探阶段，目前市场上的设备较为昂贵，对于食品企业来说投资成本较大。关于CP作用于食品品质属性的机制及精准调控、设备研发有待深入研究。CP在食品中的部分应用如表3所示。

4 结 语

本文综述乳酸喷淋、SAEW及CP 3 种绿色减菌技术在食品中的应用研究进展及优缺点，相比传统减菌方式，上述3 种方式更有利于高效、快速、无残留地去除食品中的有害菌，提高食品的安全性。但单一减菌技术仍然存在一些不足之处：如乳酸减菌技术成本低、易操作，但处理不当时会使原料的感官品质遭到破坏，营养价值降低;SAEW的杀菌效率能够达到90%以上，且制作简单，但其对食品品质影响的机制仍需进一步研究;CP技术避免了处理过程产热对食品品质的影响，但杀菌作用不均匀且设备投资成本较高。

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