1、整理ppt高壓脈沖電場殺菌高壓脈沖電場殺菌文食134-12整理ppt定義脈沖電場脈沖電場(Pulsed Electric Fields, PEF)處理是一種新型的非熱食品殺菌技術處理是一種新型的非熱食品殺菌技術它是以較高的電場強度它是以較高的電場強度(10-50kV/cm)、較短的脈沖寬度（較短的脈沖寬度（0-100s）和較高）和較高的脈沖頻率（的脈沖頻率（0-2000Hz）對液體、半）對液體、半固體食品進行處理，并且可以組成連固體食品進行處理，并且可以組成連續殺菌和無菌灌裝的生產線。續殺菌和無菌灌裝的生產線。整理ppt 高壓脈沖電場保鮮技術主要是利用強電場進行殺菌高壓脈沖電場保鮮技術主要是利

2、用強電場進行殺菌,它可以它可以克克服加熱殺菌方法引起的蛋白質變性和維生素破壞服加熱殺菌方法引起的蛋白質變性和維生素破壞,因而較好地保因而較好地保證食品原有的營養成分和原有的風味實驗已證明高壓脈沖電場證食品原有的營養成分和原有的風味實驗已證明高壓脈沖電場對液體食品中的酵母、各類對液體食品中的酵母、各類革革蘭氏陰性菌、蘭氏陰性菌、革革蘭氏陽性菌細菌蘭氏陽性菌細菌袍子等菌類有明顯的抑制作用袍子等菌類有明顯的抑制作用,同時同時,處理沒有對食品的感官質處理沒有對食品的感官質量造成任何影響量造成任何影響，而且處理過程溫升小而且處理過程溫升小,耗能低耗能低, 以近幾年來對以近幾年來對高壓脈沖電場技術在液體食

3、品殺菌保鮮的研究進展較快高壓脈沖電場技術在液體食品殺菌保鮮的研究進展較快,具有較具有較好的工業前景好的工業前景,正向商業化發展正向商業化發展整理ppt原理 對于高壓脈沖電場的殺菌機理對于高壓脈沖電場的殺菌機理,現在有多種假說現在有多種假說,大多數研究者傾大多數研究者傾向于認同電場對細胞膜的影響向于認同電場對細胞膜的影響,以此為基礎進行了抑菌動力學的推以此為基礎進行了抑菌動力學的推導。當液體食品處于電場中時導。當液體食品處于電場中時,食品中微生物的細胞膜在強電場的食品中微生物的細胞膜在強電場的作用下作用下,產生可修復的破裂或穿孔產生可修復的破裂或穿孔,使細胞組織受損使細胞組織受損,導致微生物失導

4、致微生物失活活,這種現象稱為電穿孔這種現象稱為電穿孔,這己經在細胞融合和提取細胞內物質的這己經在細胞融合和提取細胞內物質的處理中得到了應用。對細胞膜較為通用的模型認為細胞膜的厚度處理中得到了應用。對細胞膜較為通用的模型認為細胞膜的厚度大約為大約為7nm10nm,細胞膜可等效于一個具有低介電常數電介質的細胞膜可等效于一個具有低介電常數電介質的平板電容器平板電容器,電介質的厚度約為電介質的厚度約為3nm,細胞膜細胞膜 兩表面帶有極性相反兩表面帶有極性相反的自由電荷的自由電荷,大多數細胞膜產生穿孔的臨界電勢在大多數細胞膜產生穿孔的臨界電勢在0.7V1.1V之間。之間。整理pptvTeissie等人指

5、出等人指出,在強電場作用下在強電場作用下,細胞膜表面不斷堆積電細胞膜表面不斷堆積電 荷荷,從而誘導產生橫跨膜電勢從而誘導產生橫跨膜電勢,當橫跨膜電勢大于臨界電勢時當橫跨膜電勢大于臨界電勢時,細胞細胞膜破裂形成穿孔。膜破裂形成穿孔。vCastro等人解釋穿孔的原因等人解釋穿孔的原因,是由于細胞膜兩表面堆積的異號是由于細胞膜兩表面堆積的異號電荷相互吸引電荷相互吸引,引起膜的擠壓引起膜的擠壓,當這種電擠壓力大于膜的彈性力當這種電擠壓力大于膜的彈性力時就產生穿孔。時就產生穿孔。整理ppt高壓脈沖電場技術的發展歷程上個世紀上個世紀 60 年代，年代，Sale 和和 Hamilton 等學者率等學者率先對

6、先對 PEF 滅菌技術進行了研究，并通過實驗證滅菌技術進行了研究，并通過實驗證明了明了 PEF 的非熱效應。的非熱效應。80 年代以后，年代以后，Hulsheger、Zimmermann 等學等學者對者對 PEF滅菌機理做了進一步探討，并研制出了滅菌機理做了進一步探討，并研制出了小型試驗設備。小型試驗設備。90 年代后，華盛頓州立大學研制出了較為成熟年代后，華盛頓州立大學研制出了較為成熟的設備，并獲得了專利。的設備，并獲得了專利。Zimmermann 等人還對等人還對指數衰減脈沖波、振蕩脈沖波和矩形脈沖波的滅指數衰減脈沖波、振蕩脈沖波和矩形脈沖波的滅菌效果做了對比研究，發現矩形脈沖波的作用效菌

7、效果做了對比研究，發現矩形脈沖波的作用效果最好。果最好。整理ppt目前較為成熟的是華盛頓州立大學食品非熱研目前較為成熟的是華盛頓州立大學食品非熱研究中心利用脈沖電容儲能，觸發放電產生指數衰究中心利用脈沖電容儲能，觸發放電產生指數衰減型高壓脈沖研制的減型高壓脈沖研制的 PEF 處理實驗系統，以及隨處理實驗系統，以及隨后利用脈沖成型網絡（后利用脈沖成型網絡（PFN）研制的高壓方波）研制的高壓方波 PEF 處理實驗系統。處理實驗系統。2000 年美國年美國 DTI 公司為俄亥俄州立大學食品技公司為俄亥俄州立大學食品技術系設計制造了第一臺商用術系設計制造了第一臺商用 PEF 處理系統處理系統PEF 技

8、術是近年來研究最多的食品非熱處理技技術是近年來研究最多的食品非熱處理技術之一。術之一。整理ppt國內研究現狀v與國外相比，國內有關非熱加工技術的研究起步晚、研究少。與國外相比，國內有關非熱加工技術的研究起步晚、研究少。v國內在上世紀國內在上世紀 90 年代后期開始進行年代后期開始進行 PEF 殺菌方面的研究，殺菌方面的研究，目前主要有江南大學、中國農業大學、清華大學、華南理工大目前主要有江南大學、中國農業大學、清華大學、華南理工大學、吉林大學、浙江大學和大連理工大學等高校在開展學、吉林大學、浙江大學和大連理工大學等高校在開展 PEF 技術的相關研究技術的相關研究v江南大學從美國俄亥俄州立大學購

9、置一套江南大學從美國俄亥俄州立大學購置一套 OSU-4L 型型 PEF 殺殺菌設備，并進行了較為基礎性的研究和設備改造菌設備，并進行了較為基礎性的研究和設備改造v中國農業大學、吉林大學和華南理工大學等機構對中國農業大學、吉林大學和華南理工大學等機構對 PEF 對對果蔬汁中殺菌鈍酶效果及機理研究做了許多基礎工作果蔬汁中殺菌鈍酶效果及機理研究做了許多基礎工作v浙江大學、清華大學在浙江大學、清華大學在 PEF 設備和處理腔設計方面取得了設備和處理腔設計方面取得了一定成果一定成果整理pptv近年來，我國學術期刊上出現少量關于近年來，我國學術期刊上出現少量關于 PEF 在食品保在食品保藏中應用的報導，但

10、遠沒有國外研究的深入藏中應用的報導，但遠沒有國外研究的深入v可以說，我國對可以說，我國對 PEF 技術的研究方興未艾，但與國外技術的研究方興未艾，但與國外相比尚存在較大差距。相比尚存在較大差距。整理ppt高壓脈沖電場系統設備v PEF系統設備主要包括五部分：電源裝置、系統設備主要包括五部分：電源裝置、脈沖發生裝置（包括電容和控制開關）、樣品脈沖發生裝置（包括電容和控制開關）、樣品處理室、冷卻系統、溫度測定系統。下圖是江處理室、冷卻系統、溫度測定系統。下圖是江南大學實驗用的南大學實驗用的PEF處理單元圖表。處理單元圖表。整理ppt整理ppt整理ppt高壓脈沖電場對食品組分的影響 vLi等人發現，

11、在其他脈沖條件一定時，大豆分離蛋白的表面自由巰等人發現，在其他脈沖條件一定時，大豆分離蛋白的表面自由巰基含量和疏水性隨基含量和疏水性隨PEF強度和處理時間的增加而增加；但當電場強度強度和處理時間的增加而增加；但當電場強度大于大于30 kVem、處理時間大于、處理時間大于288us 時時,由于蛋白質分子變性、亞基由于蛋白質分子變性、亞基的解離以及通過非共價鍵相互作用重新聚集，大豆分離蛋白的分子質的解離以及通過非共價鍵相互作用重新聚集，大豆分離蛋白的分子質量、粒徑發生了變化，形成了大分子的聚集體，但二級結構變化較小。量、粒徑發生了變化，形成了大分子的聚集體，但二級結構變化較小。v文獻來源：Li Y

12、 Q,Chen Z X .M o H Z.Effects of pulsed electric field on physicechemical properties of soybean protein iso ares JLw T，2007, 40：1 167 1 175整理pptv李迎秋等研究了高壓脈沖電場對大豆分離蛋白功能性質的影響。結李迎秋等研究了高壓脈沖電場對大豆分離蛋白功能性質的影響。結果表明隨著脈沖強度和脈沖處理時間的延長，大豆分離蛋白的溶解果表明隨著脈沖強度和脈沖處理時間的延長，大豆分離蛋白的溶解度、乳化性、起泡性及疏水性都增加。高壓脈沖電場使大豆分離蛋度、乳化性、起泡性及疏

13、水性都增加。高壓脈沖電場使大豆分離蛋白疏水性和巰基含量發生了改變，說明高壓脈沖電場對大豆分離蛋白疏水性和巰基含量發生了改變，說明高壓脈沖電場對大豆分離蛋白的疏水相互作用和二硫鍵有一定的影響。白的疏水相互作用和二硫鍵有一定的影響。v文獻來源文獻來源：李迎秋，章萬忠，陳行高壓脈沖場對大豆分離蛋白結構特征的影響 食品科學，2007，28( 3)： 42 46整理pptv張鷹等用脈沖電場處理脫脂牛乳，結果使游離氨基酸含量增加而乳張鷹等用脈沖電場處理脫脂牛乳，結果使游離氨基酸含量增加而乳糖含量沒有變化，這說明脈沖電場對乳中乳糖的結構和含量沒有影糖含量沒有變化，這說明脈沖電場對乳中乳糖的結構和含量沒有影響

14、響 。韓玉珠等利。韓玉珠等利HPEF技術進行提取中國林蛙多糖的研究，提取率最技術進行提取中國林蛙多糖的研究，提取率最大為大為5559是復合酶法的是復合酶法的177倍，提取物中雜質少，對林蛙多糖的倍，提取物中雜質少，對林蛙多糖的活性無影響。從以上研究可以看出，高壓脈沖電場在用來殺菌和提取活性無影響。從以上研究可以看出，高壓脈沖電場在用來殺菌和提取功能物的同時，對食品中的酶和蛋白質的影響結果還不太確定，對脂功能物的同時，對食品中的酶和蛋白質的影響結果還不太確定，對脂肪和糖類基本沒有影響肪和糖類基本沒有影響.v文獻來源：張鷹，曾新安，扶雄，等高場強脈沖電場液體非熱滅菌效果研究 食品工業， 2004(

15、1)： 42 44整理ppt高壓脈沖電場在食品中的應用v高壓脈沖電場可用于提取、解凍、滅酶、果高壓脈沖電場可用于提取、解凍、滅酶、果蔬保鮮、酒類催陳、果汁榨汁與脫水蔬保鮮、酒類催陳、果汁榨汁與脫水整理ppt酒類催陳v吉林大學的殷涌光等人利用高電壓脈沖電場對白酒進行了催陳研吉林大學的殷涌光等人利用高電壓脈沖電場對白酒進行了催陳研究試驗，其試驗結果表明：究試驗，其試驗結果表明： 高電壓脈沖電場可以使白酒快速催陳，高電壓脈沖電場可以使白酒快速催陳，操作簡便，速度快。處理最佳參數為脈沖數操作簡便，速度快。處理最佳參數為脈沖數50個，個， 場強場強E= 25Kv/cm，助劑濃度，助劑濃度10 10- 6

16、mol/L。處理后的酒樣總酸、總酯。處理后的酒樣總酸、總酯和總醛等有所增加，總醇含量有所下降，酒體透明，陳香明顯，辣和總醛等有所增加，總醇含量有所下降，酒體透明，陳香明顯，辣味減少，柔和綿軟，有余香。味減少，柔和綿軟，有余香。v文獻來源：殷涌光，赫桂丹，石晶高電壓脈沖電場催陳白酒的試驗研究 釀酒科技， 2005(12)：47 50整理ppt滅酶 v1999年年Yeom 在在10環境下用環境下用PEF 連續作用于木瓜蛋白酶連續作用于木瓜蛋白酶 后經后經24h，4冷藏，其活性發生不可逆降低。冷藏，其活性發生不可逆降低。Giner研究研究PEF對番茄中果膠甲基酯對番茄中果膠甲基酯酶的抑制作用，在酶的

17、抑制作用，在400 20 S、24K v/cm 條件下，酶活性減少條件下，酶活性減少938。H o、M ittal、C ross通過對食品中通過對食品中8種酶用帶極性的指數型高壓脈沖處種酶用帶極性的指數型高壓脈沖處理，結果表明，理，結果表明，-淀粉酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶的失活率分別為淀粉酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶的失活率分別為85、85、75，而過氧化物酶、多酚氧化酶、堿性磷酸酶的失活率分別為，而過氧化物酶、多酚氧化酶、堿性磷酸酶的失活率分別為30、40、5。此外，。此外， 還有多位學者研究了還有多位學者研究了PEF 對牛奶中蛋白酶活對牛奶中蛋白酶活性的影響。在國內，中國農業大學的學者研究性的

18、影響。在國內，中國農業大學的學者研究T PEF對辣根過氧化物酶對辣根過氧化物酶以及果膠酯酶的活性及酶構象的影響效果。以及果膠酯酶的活性及酶構象的影響效果。 文獻來源：Yeom H W，Z hang Q H，Dunne CPInactivaion of papain by pulsed electric fields in a continuous system Food Chem istr y，1999，67(1)：53整理ppt果蔬保鮮v適宜的靜電場能抑制果蔬的呼吸代謝，減少其糖分的適宜的靜電場能抑制果蔬的呼吸代謝，減少其糖分的消耗，降低抗壞血酸的氧化速度，并保持果實的顏色和消耗，降低抗壞血

19、酸的氧化速度，并保持果實的顏色和形狀，提高果實的品級率。李里特認為靜電場下果蔬的形狀，提高果實的品級率。李里特認為靜電場下果蔬的保鮮機理可能是外加靜電場打破了果蔬中水分的動態平保鮮機理可能是外加靜電場打破了果蔬中水分的動態平衡，使水分子結構發生變化，這樣，勢必影響到利用水衡，使水分子結構發生變化，這樣，勢必影響到利用水分子活化過程催化反應的酶分子在底物反應中的速率。分子活化過程催化反應的酶分子在底物反應中的速率。整理ppt提取v韓玉珠等人通過試驗優化了用高壓脈沖電場提取中國林蛙多糖的試驗條件，并韓玉珠等人通過試驗優化了用高壓脈沖電場提取中國林蛙多糖的試驗條件，并與堿提取法、酶提取法以及復合酶提

20、取法進行了比較。結果顯示用與堿提取法、酶提取法以及復合酶提取法進行了比較。結果顯示用0. 5K 0 H提提取液，在電場強度為取液，在電場強度為20K v/cm 和脈沖數和脈沖數6 s的條件下用高壓脈沖電場提取林蛙多的條件下用高壓脈沖電場提取林蛙多糖的提取率最大為糖的提取率最大為5559%。比較高壓脈沖電場提取法與堿法、酶法以及復合酶。比較高壓脈沖電場提取法與堿法、酶法以及復合酶法在林蛙多糖提取率、總糖含量方面的差異，高壓脈沖電場提取的林蛙多糖提取法在林蛙多糖提取率、總糖含量方面的差異，高壓脈沖電場提取的林蛙多糖提取率和總糖含量均高于其他三種方法，其提取率是復合酶法的率和總糖含量均高于其他三種方法，其提取率是復合酶法的177倍，總糖含量高倍，總糖含量高于復合酶法于復合酶法6. 34%，且提取物中雜質少。，且提取物中雜質少。v文獻來源：韓