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食物是动植物的加工品，大部分食物营养丰富，容易滋生微生物，导致食物腐败变质。任何食品加工技术的本质都是用一定的技术对食品原料的色、香、味、形进行重新调制，以长期保存食品，满足人们不同爱好的手段。近年来，我国食品加工技术取得了很大进步，但在杀菌技术的研发方面还存在很多问题。了解世界杀菌技术的新动向，有助于改善我国在该领域的落后状况，也是我国发展食品加工技术的迫切需要。
食品杀菌技术是食品工业的核心技术之一。从某种意义上说，食品工业的发展史就是一部食品杀菌技术的发展史。食品杀菌技术是利用各种手段杀灭食品本身污染的、从食品包装容器带入的、在加工和调配过程中由操作人员和设备带入的、存在于生产环境中的各种有害微生物，以保持食品质量并达到一定保存期的技术。杀菌成本在一些食品的加工成本中占相当大的比例，直接影响产品的价格和市场竞争力。杀菌技术的好坏直接影响产品的质量。因此，应大力开展灭菌技术的研究。灭菌技术一般可分为加热灭菌、化学灭菌、辐射灭菌(γ射线、微波、红外线等)。)，过滤灭菌和灭菌结合加热等手段。各种灭菌技术的发展历史不同，有各自的特点和适用范围。介绍了现代食品工程中应用的各种新型杀菌方法的特点、研究现状和应用领域。
1的研究现状
1.1热力杀菌技术
加热杀灭食品中有害微生物的方法不仅是一种古老的方法，也是现代极其重要的杀菌技术。1804年，法国人阿佩尔(Appert)发明了将食物装瓶，放入沸水中长时间煮沸的方法，可以长时间保存食物。19世纪50年代，法国人巴斯德阐述了食品微生物腐败的机理，为杀菌技术的发展奠定了理论基础。
食品的热杀菌可分为低温杀菌(巴氏杀菌)、高温短时杀菌和超高温瞬时杀菌。前两种方法由于杀菌效果稳定、操作简单、设备投资少，应用历史悠久，现已广泛应用于各种罐头食品、饮料、酒类、药品和乳制品的生产中。后一种方法，由于其独特的优势，已经发展成为一种高科技的食品杀菌技术。
1.2超高温瞬时杀菌技术(UHT)
超高温灭菌随着1949年Stork装置的出现而问世，随后世界上出现了多种类型的超高温灭菌装置。超高温处理分为间接加热和直接加热两种。它是将料液的温度迅速升高到130℃以上，然后保持几秒钟，从而实现料液的瞬间灭菌。
超高温瞬时杀菌技术杀菌效果特别好，几乎可以达到或接近杀菌的要求。而且杀菌时间短，对物料中营养成分的破坏少，营养成分保存率达92%以上，比以上两种热力杀菌方式好很多。超高温杀菌装置与食品无菌包装技术在国内外发展迅速。目前，这种杀菌技术已广泛应用于生产杀菌奶、果汁及各种饮料、豆浆、酒等产品。
1.3电阻加热杀菌技术
电阻加热杀菌又称欧姆杀菌，是一种新型的热力杀菌方式，利用电流在食品中产生热量，达到杀菌的目的。这是一种对酸性和低酸性食品以及含有颗粒(粒径小于25毫米)的食品进行连续杀菌的新技术。
电阻加热灭菌的频率为50 ~ 60 Hz。它是利用电极直接向食物中引入电流，利用食物本身的介电特性产生热量，达到杀菌的目的。电阻加热的适用性取决于食品材料的电导率。大部分可以泵送的，盐离子溶解的，含水量在30%以上的食品，都可以用电阻加热杀菌，效果很好，而一些非离子化的食品如脂肪，糖，油，处理过的不含盐的水，就不适合这种技术。英国APV食品加工中心的实验表明，电阻加热已成功用于各种含有大颗粒和片状食品的杀菌，如土豆、胡萝卜、蘑菇、牛肉、鸡肉、片状苹果、菠萝和桃子等。
1.4臭氧杀菌技术
臭氧在水中极不稳定，无时无刻不在发生还原反应，产生具有强氧化性的单原子氧。在其产生的瞬间，与细菌细胞壁中的脂蛋白或细胞膜中的磷脂和蛋白质发生化学反应，从而破坏细菌细胞壁和细胞膜，增加细胞膜的通透性，使细菌失去活性。同时，臭氧可以迅速扩散到细胞内，氧化细胞内的酶或RNA、DNA，从而杀死细菌。
臭氧杀菌具有高效、快速、安全、廉价的优点。自1785发现以来，广泛应用于食品加工、运输和储存、自来水和纯净水生产。
1.5辐照灭菌技术
自从和平利用原子能以来，经过40多年的研究和发展，人们已经成功地利用原子辐射技术对食品进行杀菌和保鲜。辐照是利用X射线、γ射线或加速电子射线(最常见的是Co60和Cs137的γ射线)的穿透力杀灭食品中微生物和害虫的冷杀菌消毒方法。辐照过的食物或生物会形成离子、受激分子或分子碎片，然后这些产物相互作用，生成与原来物质不同的化合物。在化学效应的基础上，辐照过的物质或生物还会产生一系列生物效应，导致害虫、虫卵、微生物中的蛋白质、促进生化反应的核酸和酶的破坏和活力丧失，从而终止农产品和食品的侵蚀、生长和老化过程，保持质量稳定。
1980年，联合国粮农组织(FAO)、国际原子能机构(IAEA)和世界卫生组织(世卫组织)联合专家委员会提出了“任何食品在10KGY以下剂量辐照均不存在毒理学问题，无需进行毒理学试验”的建议，从而推动了辐照在全球食品生产中的商业化应用。
1.6微波杀菌技术
微波是指波长为0.001 ~ 1m(频率300 ~ 300000 MHz)的电磁波。它能以光速直线前进，当被物体阻挡时，会引起反射、穿透、吸收等现象。用于灭菌的微波频率为2450MHz。研究结果普遍认为，微波对微生物的致死作用有两个因素，即热效应和非热效应。热效应是指材料对微波能量的吸收，使温度升高，从而达到杀菌的效果。非热效应是指生物体内极性分子在微波场中的强烈旋转效应，使微生物的营养细胞失活或破坏微生物细胞内的酶系统，导致微生物死亡。微波杀菌具有穿透力强、节能、加热效率高、适用范围广、易于控制、加热均匀等特点。食品的营养成分、色、香、味在杀菌后仍接近食品的天然品质。目前微波杀菌主要用于肉类、鱼类、豆制品、牛奶、水果、啤酒的杀菌。
1.7远红外杀菌技术
红外线的使用始于20世纪，美国福特汽车公司的Groveny在1935首先获得了利用红外线加热烘干的专利。食品中的许多成分和微生物在3 ~ 10μ m的远红外区有很强的吸收，远红外加热杀菌不需要介质，热量直接从物体表面渗透到内部，因此不仅可用于一般粉状、块状食品的杀菌，也可用于咖啡豆、花生、谷物等坚果类食品的杀菌灭霉和袋装食品的直接杀菌。
日本三姿公司首创的红外无菌包装机，由ML-501包装机和MS-801通道红外热收缩机组成。该机可根据被包装物品的形状和大小选择相应厚度和颜色的热收缩薄膜，同时在热辐射中进行灭菌。其灭菌程序简单，包装质量大大超过手工包装。
效率提高6-8倍。
1.8紫外线杀菌技术
根据波长的不同，紫外光可分为三段:长波段(3200 ~ 4000)，中波段(2750 ~ 3200)，短波段(1800 ~ 2750)。2400 ~ 2800范围内的紫外线杀菌力较强，最强波长为2500 ~ 2650，多采用2537作为紫外线杀菌波长。当微生物受到紫外线照射时，其细胞内的一些氨基酸和核酸吸收紫外线，产生光化学作用，引起细胞内成分特别是核酸、原生质蛋白和酯类的化学变化，使细胞质变性，导致微生物死亡。紫外线是直线传播的，其强度与距离的平方成正比下降，并且可以被不同的表面反射，穿透力较弱。它们广泛用于空气、水和食品表面、食品包装材料、食品加工车间、设备、器具和工作站的消毒。
1.9磁杀菌技术
磁杀菌是将待消毒杀菌的食品置于磁场中，在一定磁场强度的作用下，在常温下对食品进行杀菌。由于这种杀菌方式不需要加热，具有广谱杀菌作用，处理后的食品风味和品质不受影响，因此主要适用于各种饮料、液体食品、调味品等包装的固体食品。
1.10高压电场脉冲杀菌技术
高压电场脉冲杀菌是将食品置于两个电极之间产生的瞬间高压电场中。因为高压电脉冲(HEEP)可以破坏细菌的细胞膜，改变其通透性，从而杀死细胞。
有两种方法可以获得高压脉冲电场。一种是利用LC振荡电路的原理。首先，一组电容器由高压电源充电，电容器与电感线圈和处理室的电极相连。当电容器放电时，高频指数脉冲衰减波加到两个电极上，形成高压脉冲电场。因为LC电路放电非常快，电场能量可以在几十到几百微秒内释放出来。自动控制装置可对LC振荡电路进行连续充放电，杀菌过程可在数十毫秒内完成。另一种是利用特定的高频高压变压器获得连续的高压脉冲电场。一般高压脉冲杀菌的电场强度为15 ~ 100 kV/cm，脉冲频率为1 ~ 100 kHz，放电频率为1 ~ 20 kHz。
高压电场脉冲灭菌一般在室温下进行，处理时间为数十毫秒。这种方法有两个特点:一是由于杀菌时间短，处理过程中的能耗比热处理方法少得多。第二，由于是在常温常压下进行的，与新鲜食品相比，加工食品的物理性质、化学性质和营养成分变化不大，在风味和口感上没有可感知的差异。杀菌效果明显(否
1.11超声波杀菌技术
超声波是频率大于10kHz的声波。超声波和普通声波一样属于纵波。超声波与传声介质的相互作用蕴含着巨大的能量，当遇到物质时，可以快速交替地压缩和膨胀。这种能量足以在极短的时间内杀死和破坏微生物，还能对食品产生多种作用，如大分子物质的均质、老化、裂解等，具有其他物理杀菌方法难以获得的多重效果，从而更好地改善食品品质，保障食品安全。朱少华采用超声波发生器作为杀菌设备，以酱油为杀菌对象，取得了良好的效果。
1.12脉冲强光杀菌技术
脉冲强光杀菌技术通过强烈的白光闪烁进行杀菌，由电源单元和惰性气体灯单元组成。电源单元是可以提供高压大电流脉冲的部件，为惰性气体灯提供能量。惰性气体灯可以发出从紫外到近红外区域的光，其光谱与太阳光非常接近，但其强度要强几千到几万倍，光脉冲宽度小于800μs..由于该技术只对食品表面进行处理，对食品的风味和营养成分影响不大，可用于延长透明材料包装的食品和生鲜食品的保质期。周万龙等研究表明，脉冲强光对枯草芽孢杆菌和酵母菌有很强的致死作用。经过30次以上的闪烁，这些细菌可以从105减少到0。脉冲强光的杀菌波段可能是紫外线，但其他波段可能有协同作用。
1.13超高压杀菌技术
近年来，日本率先开发了一种新的食品加工和保鲜技术，即超高压杀菌技术。所谓高静水压技术(简称HHP)是将食品密封在弹性容器中或置于无菌压力系统中(常以水或其他流体介质作为传递压力的介质)，在高静水压(一般在100MPa以上)下处理一段时间，以达到加工和保存的目的。在高压下，蛋白质和酶会变性，微生物的核膜会被压成很多小块，和原生质一起变成浆糊。这种不可逆的变化会导致微生物死亡。微生物的死亡遵循一级反应动力学。对于大多数无芽孢微生物，在室温和450MPa压力下杀菌效果良好；芽孢杆菌孢子是耐压的，灭菌需要更高的压力，与加热等其他处理方法结合往往更有效。温度和介质对食品超高压杀菌的方式和效果有很大影响。间歇重复高压处理是杀死耐压孢子的好方法。
日本新开发的超高压灭菌器工作压力为304 ~ 507 MPa。超高压杀菌最大的优点是对食品中的风味物质、维生素C、色素无影响，营养成分损失小，特别适用于果汁、果酱类食品的杀菌。
1.14膜过滤灭菌技术
随着材料科学的发展，各种膜相继出现，膜分离技术已广泛应用于食品、生物制药等工业生产中，如生化物质的提取、纯水的制备、果汁的浓缩等。根据驱动力的不同，膜分离过程可分为两种类型。一种是压力驱动的膜过程，如超滤；另一种是电驱动的膜过程，称为离子交换，如电渗析。压力驱动的膜过程按膜的孔径大小和截留量可分为微孔过滤、超滤和反渗透。
一般膜的孔径为0.0001 ~ 10μ m，而物料中微生物颗粒的大小一般为0.5 ~ 2μ m，如果选择孔径较小的膜，料液通过膜过滤，细菌颗粒被截留，称为过滤除菌。
膜过滤杀菌技术具有能耗低、常温操作、适用于热敏性物料、工艺适应性强等优点。具有广阔的应用前景，已广泛应用于食品、生化、制药、水和空气、乳制品、果汁等的过滤灭菌。
食品工程中的杀菌技术有很多，如二氧化氯杀菌技术、氯气杀菌技术、电子杀菌技术、加热加压杀菌技术、加热化学杀菌技术、加热辐射杀菌技术、静电杀菌技术等等。这些技术正在被研究和应用。
2发展趋势及对策
当代食品杀菌技术多种多样，各有特点和适用范围，人们也在不断探索新的杀菌方法。现代食品杀菌技术正逐渐摆脱传统的加热杀菌方式，或采用低温冷杀菌，或采用多种杀菌方式，或采用现代包装技术与杀菌技术紧密配合，或采用冷冻干燥、真空浓缩、冷藏、冷冻、真空浸渍等现代加工技术。，为了最大限度地减少食品中各种营养成分的损失，尽可能地保持食品的原有风味，尽可能地提高杀菌技术的经济性和方便性，改进食品包装。面对食品资源短缺、能源枯竭、环境污染、人口爆炸等诸多问题，迫切需要大力研究和开发经济、方便、实用、多功能的高科技食品杀菌技术，以适应食品工业的现代化。
近年来，我国食品工业进入快速发展时期，这对我国相对落后的杀菌技术研究提出了严峻挑战。迫切要求我们积极引进和吸收国外先进技术，深入开展灭菌工程技术研发，深化科研体制改革，加大科研投入，实行大兵团作战模式，与机械、化学、生化、微生物、先进物理、电子等各学科科研人员紧密团结合作。尽快建立我国杀菌工程技术的研究和推广体系，以促进我国近年来杀菌工程技术的快速提高，缩小与国际先进水平的差距，促进我国食品工业的进一步发展。
此外，传统巴氏杀菌法:
巴氏杀菌是一种利用100摄氏度以下的热量杀灭微生物的消毒方法。由德国微生物学家巴斯德于1863年发明，至今仍广泛应用于国内外牛奶、人乳、婴儿合成食品的消毒。
新鲜原料奶中的生物活性物质非常怕热。如果采用100摄氏度的消毒方法，原料奶中的生物活性物质会被破坏，原料奶中的维生素和蛋白质也会流失。
巴斯德通过大量的科学实验证明，原料奶的加工温度超过85℃，其中的营养成分和生物活性物质会被破坏，但低于85℃，营养成分和生物活性物质会被保留，大部分有害细菌被杀死，而部分有益菌会被保存下来。所以85℃以下的消毒方法叫巴氏杀菌，可以说是鲜奶最科学最好的加工工艺。巴氏杀菌法生产的鲜奶营养价值和保健功能与新鲜原料奶基本相同。
巴氏杀菌的方法一般有两种:一种是加热到61.1 ~ 65.6摄氏度30分钟；第二，加热到71.7摄氏度至少15秒。
因为巴氏杀菌达到的温度低，达不到灭菌的程度。但能杀灭布鲁氏菌、结核分枝杆菌、痢疾志贺氏菌、伤寒杆菌等病原微生物，细菌总数减少90%-95%，故可减少疾病传播，延长物品使用寿命。另外，这种消毒方法不会破坏灭菌食品的有效成分，方法简单。