食品工业常用杀菌方式及效率

        灭菌(Sterilization)是指用物理或化学的方法将物品中污染的微生物残存概率下降至一定水平,使之达到无菌保障水平。无菌生产常使用商业无菌，即经过灭菌之后，一般是几个对数LCR (Logarithmic count reduction)或D (Decimal)值的细菌总数减少，残留的细菌，通常是芽孢，仍会对产品引起腐败，腐败产品占总生产产品的数量比一般称之为微生物腐败率(spoilage rate)。

        食品工业常用的商业灭菌方法有臭氧灭菌法、紫外线灭菌法、微波灭菌法、蒸汽灭菌法、干热灭菌法、UHP （Ultra high pressure)超高压灭菌法、HVE(High voltage filed) 高压电场灭菌法、双氧水灭菌法、Plasma等离子灭菌法、pulsed light 脉冲光灭菌、60Co-y辐照灭菌法、ECS (Electron curtain sterilization)电子帘灭菌和过滤灭菌等。

        1.臭氧灭菌 臭氧灭菌能完全将粉料包括药品粉剂处理到接近无菌状态，安全，高效、无残余污染。缺点：臭氧穿透力弱，不及60Co-y和双氧水等，其温度，湿度也影响其杀菌效果。通常，温度低，湿度大杀菌效果好。当湿度小于45%时，臭氧对空气中悬浮物几乎没有杀灭性，湿度大于60%时，杀灭效果逐渐增强，湿度大于90%时，达最佳灭菌效果。臭氧具强氧化性，对设备等器具都有不同程度损害。

        臭氧的杀菌能力一般用MAC(Microbial avoiding capability)表示，计算方法为CT值，如浓度为5ppm，作用时间为10秒，则CT值为5ppm*10s=50ppms。亦即杀灭指标菌1D所需要的作用浓度和时间。要达到5个D的杀菌效率，枯草芽孢杆菌黑色变种一般需要1600个CT值，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌一般需要30个CT值，霉菌和杆菌一般需要5个CT值，球菌需要1.5个CT值，酵母菌、假单胞菌和沙门氏菌一般0. 3个CT值就足够了。对于水的消毒，世界卫生组织推荐的CT值为96ppms。酸土环脂芽孢杆菌(Alicyclobacillus acidoterrestris), 是苹果浓缩汁生产中最重要的目标控制微生物之一，可用臭氧将其杀灭。

        2.紫外线灭菌 紫外线灭菌的穿透力弱, 主要用于空气和物体表面消毒，包括包装材料灭菌；而且紫外灭菌往往伴随光复活作用，对包材的PE等有一定的损伤。

        3.微波灭菌 微波灭菌的穿透力强, 可适用低温灭菌, 灭菌时间短, 对食物营养成分破坏小。缺点: 含水量多少影响微波灭菌效果，故不适用于含水量低的药材和药粉, 也不适于热敏类成分，对包材的杀菌也需要商榷。

        4.过热蒸汽（含UHT灭菌） 过热蒸汽灭菌或UHT（Ultra high temperature) 超高温杀菌适用于流体食品、中药材粉末等灭菌, 穿透力强, 灭菌效果佳, 设备简单、成本低。缺点: 易使蛋白质凝固或变性, 易导致对热敏感的中药成分以及食品营养组分的降解, 引起疗效降低或产生毒副作用, 适用于中药糖浆剂、口服液，中药注射液等液体制剂的灭菌。牛奶中目前发现一种Bacillus sporothermodurans单核增生热耐受芽孢杆菌，普通的间接式的UHT对其起不到杀灭作用，需要用蒸汽喷射式杀菌才能杀死该类细菌。

        5.干热灭菌 干热灭菌适用于中药材粉末、低水分离膏的灭菌, 灭菌温度为110~120℃时效果显著, 中药制药企业常采用隧道式干热灭菌进行干热灭菌操作。缺点易致药粉色泽变深, 有的结块, 容易造成挥发性成分的逸散。含挥发油成分，糖或油脂成分比例高的药材细粉, 不适合使用干热灭菌法。 

        6.UHP （Ultra high pressure) 超高压灭菌法 超高压灭菌法一般适用于高酸产品灭菌，其对芽孢的杀灭能力有限。

        7.HVE (High voltage filed) 高压电场灭菌法 该灭菌法一般针对于含有水分的流体食品；近年来也在研究对于粉末食品的杀灭作用。

        8.双氧水灭菌法 双氧水灭菌法是一种很好的包材灭菌法和空间消毒法。270C0.5秒的35%浓度双氧水喷雾或者90C4秒的浸泡式杀菌足以杀灭包材表面6D的枯草芽孢杆菌黑色变种。6%过氧化氢水溶液作用35分钟，可杀灭炭疽芽孢杆菌，对枯草芽孢杆菌黑色变种的杀灭能力为4D，10%过氧化氢作用70分钟则能够完全杀灭枯草芽孢杆菌黑色变种。1ppm气态过氧化氢20分钟则可以完全杀灭枯草芽孢杆菌黑色变种，说明气态过氧化氢的杀菌能力远远优于液态过氧化氢的杀菌能力。

        9. Plasma等离子灭菌法 该方法将双氧水制备成等离子喷雾，效果有待进一步验证。

        10.pulsed light 脉冲光灭菌 该杀菌方法对霉菌和酵母菌效果显著，对于芽孢的杀灭能力有待进一步验证。

        11.60co-Y辐照灭菌 60Co-y辐照灭菌穿透力强, 可对包装完整的药材或食品进行辐照, 常温灭菌, 灭菌后物品温度升高少的优点。缺点：有残留, 影响药品安全性。同时，异味和对包材的损伤需要注意避免。对于Clostridium botulinum的杀灭一般需要45KGry的剂量；沙门氏菌要达到5个D的杀菌，需要3KGy的计量，对大肠杆菌等革兰氏阴性杆菌，5D杀灭一般15KGry就足够了，革兰氏阳性菌则难以杀灭。农产品如大蒜等的灭菌通常使用该方法。

        12.ECS (Electron curtain sterilization) 电子帘灭菌法 该方法采用电子射线进行杀菌，且具有一定的穿透性；8KGry的剂量对于枯草芽孢杆菌黑色变种的杀灭能力在5D左右。

        13.过滤灭菌 过滤灭菌一般使用Pseudomonas diminuta (又称Brevundimonas diminuta) 验证0.22um除菌级过滤器的细菌之选；一般情况下，细菌需要能够通过0. 45um过滤器。Ralstonia pickettii （皮氏罗尔斯顿氏菌）是一种比较奇特的革兰氏阴性芽孢菌，其可以通过自身形态的改变而穿过过滤器（其形态可以在24小时由长杆菌变化为双短杆菌或短杆菌甚至球菌）。