CN113424864B - 一种利用低温二氧化碳消杀冷链食品表面微生物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种利用低温二氧化碳消杀冷链食品表面微生物的方法，所述方法包括：将待消杀的冷链食品置于密闭的杀菌仓内，控制所述杀菌仓内的温度为5~10℃并处于真空状态，向所述杀菌仓内充入液态二氧化碳，使得冷链食品浸没于所述液态二氧化碳中。利用本发明的冷链食品消杀方法可以在实现冷链食品表面微生物消杀的同时最大程度保持冷链食品品质。
Description
技术领域
本发明涉及食品领域。具体地，本发明涉及冷链食品消杀方法。
背景技术
食品冷链（cold chain for the food）是指冷藏冷冻类产品或生鲜易腐食品从产地收购或捕捞之后，在产品加工、贮藏、运输、分销和零售、直到消费者手中，其各个环节始终处于产品所必需的低温环境下，以保证食品质量安全，减少损耗，防止污染的特殊供应链系统。食品冷链中流通的产品即为冷链食品。目前冷链食品主要包括初级农产品、加工食品和特殊商品。冷链通过低温抑制微生物增殖、钝化酶活性，从而减缓食品腐败，是食品保藏的有效手段，也为食品远销提供更多可能。
低温能够抑制微生物的增殖，却不能将其完全杀灭，一些微生物可在低温下长期保持结构的稳定，从而保持侵染性。一般即食的冷链食品在加工中会控制微生物污染，非即食的冷链食品在食用前需要加热处理，因此冷链食品内部的微生物较少或可通过食用前的加热杀灭，一般不造成安全性威胁。然而，冷链食品的表面接触环境复杂，低温又有助于微生物结构保持稳定，在商品流通直到最终的加热处理前，冷链食品的表面都是微生物的污染对象和传播媒介，因此冷链食品表面的微生物成为影响安全性的主要因素。进口的冷冻三文鱼和南美白对虾表面检出2019新型冠状病毒的案例即说明冷链食品存在潜在安全风险，因此需要对其表面进行消杀，以增强安全性。
高压二氧化碳（high pressure carbon dioxide, HPCD）是在一定压力（通常5~50MPa）和较低温度（通常0~60℃）下利用二氧化碳形成的高酸、厌氧环境，辅助以快速升降压过程，实现对微生物消杀和酶钝化的一种非热加工技术。HPCD适合于热敏性食品的加工，有利于品质保持。现有的HPCD对固态食品消杀的应用研究主要在鲜切果蔬、肉类和干制品中开展。其中，鲜切果蔬的处理温度多为室温。已有研究中，HPCD处理温度多在室温至60℃范围，但采用此范围温度处理会导致冷链食品的明显解冻和品质下降。为满足冷链食品低温加工的要求，可降低HPCD处理温度的下限，在低温（<10℃）下实现对微生物消杀，同时保持冷链产品的品质。
因此，目前冷链食品的消杀方法仍有待研究。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提出了一种冷链食品消杀方法，其可以在实现冷链食品表面微生物消杀的同时最大程度保持冷链食品品质。
本发明提出了一种冷链食品消杀方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将待消杀的冷链食品置于密闭的杀菌仓内，控制所述杀菌仓内的温度为5~10℃并处于真空状态，向所述杀菌仓内充入液态二氧化碳，使得冷链食品浸没于所述液态二氧化碳中。
5~10℃是发明人经过大量实验创造性获得的，温度过高会造成明显解冻，进而产生汁液流失、重复冻融等造成的品质下降；温度过低会造成杀菌效果减弱，因为过低的温度使冻品保持良好的冻结状态，水分活度低，不利于二氧化碳进入微生物细胞产生机械破坏以及溶解酸化。即冷链食品的低温二氧化碳消杀需要在避免明显解冻造成品质破坏和表面轻微解冻保证杀菌间寻找平衡。当采用5~10℃的条件下，可以在消杀冷链食品表面微生物的同时最大程度保持冷链食品品质。
根据本发明的实施例，上述冷链食品消杀方法还可以具有下列附加技术特征：
根据本发明的实施例，所述液态二氧化碳的压力为5~10 MPa，所述液态二氧化碳的温度为5~10℃。在5~10 MPa的压力和5~10℃的温度下，二氧化碳呈液态，具有杀菌作用，同时可以最大程度保持冷链食品品质。
根据本发明的实施例，所述充入液态二氧化碳后，所述杀菌仓内经历升压阶段、保压阶段和卸压阶段，所述保压阶段中，所述杀菌仓内压力维持在5~10℃。
随着高压液态二氧化碳进入真空杀菌仓后，杀菌仓内的压力逐渐升高，当升高至5~10 MPa并维持一段时间，此时高压二氧化碳具有较好的渗透作用，快速的压力变化可对细胞造成机械破坏，从而增强消杀效果。由二氧化碳的三相图可知，低温二氧化碳的温度压力组合（5~10℃、5~10 MPa）使二氧化碳呈液态，而大气压下二氧化碳只有固态和气态两种状态。因此，液态二氧化碳在压力骤降时快速气化，大量吸热，使温度骤降，当温度低于二氧化碳凝固点时可形成固态二氧化碳，固态二氧化碳升华吸热，进一步对物料降温。二氧化碳的相变吸热赋予低温二氧化碳降温/速冻特性，这类似于冷冻剂冻结法，即利用低温或超低温介质与物料直接接触而进行降温冷冻。在此升压阶段、保压阶段和卸压阶段，即可实现冷链食品的适度解冻、有效消杀和恢复冷冻。
根据本发明的实施例，所述升压阶段中，所述杀菌仓内升压速率为2~3 MPa/min。发明人经过大量实验得到上述较优的升压速率，由此，可以通过快速的压力变化使二氧化碳对菌体产生机械破坏，实现更好的杀菌效果，同时缩短升压时间，减少冻品在杀菌仓内不必要的停留时间。
根据本发明的实施例，所述保压阶段中，所述杀菌仓内压力在5~10 MPa下维持10~20 min。发明人经过大量实验得到上述保压时间，由此，可以在有效杀菌的同时实现耗时最小化，时间过短会减弱杀菌效果，时间过长会增加解冻程度、降低加工效率，保压阶段的时长选择是配合于杀菌温度设置的，该条件旨在实现有效杀菌和避免明显解冻的平衡，同时兼顾生产加工的可行性。
根据本发明的实施例，所述卸压阶段中，所述杀菌仓内压力以0.2~0.3 MPa/min的速率下降。发明人经过大量实验得到上述较优的卸压速率，由此，能够较好地保持冻品品质，由于卸压阶段不同于升压，速率过快会导致冷链食品的爆破和内容物溢出，一些组织结构脆弱的食品不适合快速卸压，应适当减缓卸压速率，该卸压速率能够实现有效冻结，使食品恢复冷冻状态。
根据本发明的实施例，所述杀菌仓内部的置物托架上分布有多个孔洞，所述置物托架具有多层置物层。多个孔洞的设置有助于液态二氧化碳通过孔洞浸入食品，便于更好地浸没食品。多层置物层的设置可以避免食品堆叠，保留层间空隙，从而起到更好的杀菌效果。
根据本发明的实施例，所述方法包括：冷链食品放入所述杀菌仓之前，先将位于所述杀菌仓内部的可拆卸置物托架进行灭菌处理，并用消毒剂擦拭所述杀菌仓内壁进行消毒，开启所述杀菌仓冷却装置开始降温，待降至预定温度后，再将冷链食品放入所述置物托架上，向所述杀菌仓内充入液态二氧化碳，进行消杀处理。由此，在采用二氧化碳杀菌之前，预先将杀菌仓进行消毒，进一步避免了食物染菌。
本发明所述方案具有以下有益效果：
（1）本发明的方法可减少冷链食品表面的微生物，有效控制冷藏期内的菌落总数，提高安全性；
（2）本发明的方法可在卸压同时实现降温/速冻，是HPCD消杀和以二氧化碳为介质的冷冻剂冻结法的有机结合，满足冷链食品加工需求，进一步保护产品品质；
（3）本发明的方法可在低温（不大于10℃）条件下进行，避免了冷链食品的明显解冻和品质下降；
（4）本发明的方法中处理压力较低（不大于10 MPa），减少了压力对产品结构的破坏；
（5）本发明的方法可以明显提高冷链食品贮藏期的产品品质。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1 冷冻南美白对虾的消杀方法
实验组1
将杀菌仓内部可取出的置物托架进行高压蒸汽灭菌，使用75%乙醇将二氧化碳杀菌设备的杀菌仓内壁消毒，打开杀菌仓外套层的水浴循环开始降温，待杀菌仓内温度降至5℃、内部乙醇挥发完全，再将无包装的冷冻、整只、带壳南美白对虾放入置物托架上，放置时避免堆叠，将杀菌仓封闭，抽真空后充入二氧化碳至杀菌仓内部达到5~10℃、5 MPa的状态，并使其浸没食物，控制仓内平均升压速率为3 MPa/min，当达到5 MPa时，维持此压力15min，再以0.2 MPa/min的平均卸压速率释放液态二氧化碳（二氧化碳放出后为固态和气态的混合物），直至仓内为常压。
实验组2
采用与实验组1相似的方法消杀冷冻南美白对虾，区别在于：将5 MPa的压力改为10 MPa。
实验组3
采用与实验组1相似的方法消杀冷冻南美白对虾，区别在于：维持5 MPa的时间由15 min改为20 min。
实验组4
采用与实验组1相似的方法消杀冷冻南美白对虾，区别在于：将5 MPa的压力改为10 MPa、维持5 MPa的时间由15 min改为20 min。
效果考察：
（1）微生物数量考察：考察南美白对虾的菌落总数变化。
表1 HPCD对南美白对虾的杀菌率
为了进一步验证本发明的技术效果，将无任何处理的冷冻、整只、带壳南美白对虾作为对比组1进行比较。
消杀处理完毕的南美白虾置于无菌袋中，在4℃条件下冷藏至第8天，实验组1的南美白对虾菌落总数增加1.1 lg CFU/g，对比组1的南美白对虾菌落总数增加3.9 lg CFU/g，可见HPCD消杀能够在冷藏期间表现出抑菌作用，提高南美白对虾的安全性。
（2）pH值变化
表2 pH值变化
经低温二氧化碳消杀的南美白对虾pH略有降低，但仍处于中性，无过度酸化，不造成不良影响。于-18℃冻藏至第3周，实验组1和对比组1的pH已无显著性差异。
（3）颜色变化
低温二氧化碳消杀前后南美白对虾L*、a*、b*值（L*为亮度值、a*为红度值、b*为黄度值）均无显著性变化。实验组1和对比组1在8天的冷藏（4℃）中颜色变化趋势基本一致，在12周的冻藏（-18℃）中颜色均未产生显著性变化。
（4）质构
低温二氧化碳消杀不会对南美白对虾的硬度和弹性造成显著性变化，且贮藏期内实验组1和对比组1的硬度和弹性无显著性差异。
（5）感官
低温二氧化碳消杀前后的南美白对虾在感官评价得分上没有显著性差异，说明二氧化碳处理不会带来感官上易于察觉的变化。同时，与对比组相比，低温二氧化碳消杀后的南美白对虾在冷藏期间不易黑变，能够保持更好的外观。
实施例2 冷冻三文鱼的消杀方法
实验组5
（1）将杀菌仓内部可取出的置物托架进行高压蒸汽灭菌，使用75%乙醇将高压二氧化碳杀菌设备的杀菌仓内壁消毒，打开杀菌仓外套层的水浴循环开始降温，待杀菌仓内温度降至10℃、内部乙醇挥发完全，再将无包装的冷冻、去皮、去骨三文鱼放入置物托架上，放置时避免堆叠，将杀菌仓密封，设定压力及时间参数，于低温下进行消杀处理；处理压力为5MPa，处理时间为15 min，平均升压速率为2.5 MPa/min；
（2）消杀完毕后在卸压同时完成冷冻，平均卸压速率为0.2 MPa/min。
实验组6
采用与实验组5相似的方法消杀冷冻三文鱼，区别在于：处理压力为10 MPa。
实验组7
采用与实验组5相似的方法消杀冷冻三文鱼，区别在于：处理时间为5 min。
实验组8
采用与实验组5相似的方法消杀冷冻三文鱼，区别在于：处理时间为10 min。
实验组9
采用与实验组5相似的方法消杀冷冻三文鱼，区别在于：处理压力为10 MPa、处理时间为5 min。
实验组10
采用与实验组5相似的方法消杀冷冻三文鱼，区别在于：处理压力为10 MPa、处理时间为10 min。
表3 低温二氧化碳对三文鱼的杀菌率
为了进一步验证本发明的技术效果，将无任何处理的冷冻、去皮、去骨三文鱼作为对比组2进行比较。
消杀处理完毕的三文鱼置于无菌袋中，在4℃条件下冷藏至第8天，实验组5的三文鱼菌落总数由开始的1.97 lg CFU/g增长至7.42 lg CFU/g，对比组2的三文鱼菌落总数由开始的2.76 lg CFU/g增长至8.65 lg CFU/g，可见低温二氧化碳消杀能够抑制冷藏期间三文鱼微生物的生长繁殖，提高其食用安全性。
（2）pH值变化
表4 pH值变化
经低温二氧化碳消杀的三文鱼pH略有降低，但无过度酸化，未造成不良影响。
（3）颜色变化
低温二氧化碳消杀前后三文鱼L*、a*、b*值均无显著性变化。实验组5和对比组2在8天的冷藏（4℃）中颜色变化趋势基本一致。
（4）质构
低温二氧化碳消杀未对三文鱼的硬度、弹性和咀嚼性造成显著性变化，于4℃、8天贮藏期内实验组5和对比组2的硬度和弹性总体呈现轻微下降趋势，咀嚼性无显著性差异。
（5）感官
低温二氧化碳消杀前后三文鱼在感官评价得分上没有显著性差异，说明二氧化碳处理未造成三文鱼感官品质劣变。同时，与对比组相比，低温二氧化碳消杀后的三文鱼于冷藏期间氨味或腐败味产生较慢，感官劣变减缓。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种冷链食品消杀方法，其特征在于，包括：
将待消杀的冷链食品置于密闭的杀菌仓内，控制所述杀菌仓内的温度为5~10℃并处于真空状态，向所述杀菌仓内充入液态二氧化碳，使得冷链食品浸没于所述液态二氧化碳中；
所述液态二氧化碳的压力为5~10 MPa；
所述液态二氧化碳的温度为5~10℃；
所述充入液态二氧化碳后，所述杀菌仓内经历升压阶段、保压阶段和卸压阶段；
所述保压阶段中，所述杀菌仓内压力在5~10 MPa下维持10~20 min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述升压阶段中，所述杀菌仓内升压速率为2~3 MPa/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卸压阶段中，所述杀菌仓内压力以0.2~0.3 MPa/min的速率下降。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述杀菌仓内部的置物托架上分布有多个孔洞，所述置物托架具有多层置物层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
冷链食品放入所述杀菌仓之前，先将位于所述杀菌仓内部的可拆卸置物托架进行灭菌处理，并用消毒剂擦拭所述杀菌仓内壁进行消毒，开启所述杀菌仓冷却装置开始降温，待降至预定温度后，再将冷链食品放入所述置物托架上，向所述杀菌仓内充入液态二氧化碳，进行消杀处理。
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|---|---|---|---|
| CN202110984892.3A CN113424864B (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 一种利用低温二氧化碳消杀冷链食品表面微生物的方法 |
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| CN202110984892.3A CN113424864B (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 一种利用低温二氧化碳消杀冷链食品表面微生物的方法 |
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