高压脉冲电场杀菌资料学习.pptx

会计学讲授内容第一节定义第二节高压脉冲电场技术的发展历程2000年美国DTI公司为俄亥俄州立大学食品技术系设计制造了第一台商用PEF处理系统，该系统是利用半桥型拓扑结构，通过两个完全独立的固态开关成型的双极性高压脉冲。PEF技术是近年来研究最多的食品非热处理技术之一。
目前，PEF设备已经发展到接近商业化阶段，很多研究机构先后开发出带有无菌包装体系的中试规模PEF处理系统，如美国华盛顿州立大学食品非热处理中心拥有一套处理量为100L/h的连续的PEF处理体系，可处理浓缩或新鲜的苹果汁、豌豆汤、牛乳等产品；俄亥俄州立大学的无菌技术研究中心开发出整套的PEF处理系统和无菌包装系统，此系统处理产品流速为1.89-3.79L/h；另外，俄亥俄州立大学还开发出OSU系列小型实验用PEF设备；位于美国加利福尼亚洲的PurePulseTechnologies公司也开发了处理量10L/h和200L/h的“CoolPure”PEF处理体系。第三节高压脉冲电场技术的国内外发展现状第四节高压脉冲电场杀菌机理（一）细胞膜的电穿孔(electroporation)当外加交流电场频率足够低，以致于ωt≤1时，或者外加电场为直流电场时，则(1-1)式可简化为：

对于细胞的两个极点，θ＝0或θ＝180，则外加电场诱导的膜电位可进一步化简为：

随着外加电场强度的增大，在细胞膜上诱导的膜电位也随之增大。当增大到一定程度，即V＝Vcr时，则细胞膜将出现电穿孔现象。此时的诱导膜电位Vcr叫做临界膜电位，Ecr叫做临界外加电场。于是，公式(1-1)变为

公式(1-2)变为：

公式(1-3)变为：由公式(1-1)～(1-6)可以看出以下几点：
①当外加电场为交流电场时，在细胞膜上诱导的膜电位随着电场频率的增加而增加，也就是说，对于同样的诱导膜电位，所要求的高频电场的强度比低频电场和直流电场强度高。进一步讲，对于同等程度的电穿孔，高频电场要比低频电场或直流电场的强度高。
②诱导膜电位随细胞尺寸的大小而改变，在同样强度的外加电场作用下，大细胞的诱导膜电位高。随着外加电场强度的增加，电穿孔现象首先出现在那些大细胞上。进一步讲，对于同等程度的电穿孔，大细胞所需要的外电场强度低。
③随着电场强度的增大，电穿孔将首先出现在θ为0或180的细胞的两个极点。然后，随着电场强度的进一步增大，电穿孔的出现一般按cosθ值由大到小顺序进行扩展。但是，不管外电场强度怎么增大，细胞赤道上的诱导膜电位永远等于零，即不会有电穿孔现象。进一步讲，随着外加电场强度的增大，细胞膜上的电致孔洞增多、孔径增大。当外加电场强度过大，细胞膜孔过多、过大而难予封闭，将导致细胞内外物质泄漏甚至死亡。图1-1是电穿孔机制的模式图。图1-1a是外电场等于临界值时在细胞两极点呈现膜孔的情况；图1-1b是外加电场大于临界值时在细胞上呈现膜孔的情况。（二）细胞膜的电崩溃机制与模型（三）PEF杀菌效果最近，国际学者对关系食品安全和PEF处理食品货架期的PEF损伤亚死微生物的研究产生浓厚兴趣。Russell等和Simpson等提出PEF杀菌具有“nothingorall”特征，即不存在损伤亚死细胞（‘intermediatelydamaged’cells）。然而，最近的研究结果否定了这一理论，Garcia等和Perni等报道PEF对大肠杆菌和沙门氏菌的致死作用是由于PEF对微生物细胞的损伤积累所致，PEF处理后存在损伤亚死细胞；Somolinos等研究表明PEF损伤亚死酵母细胞经一定条件培养可修复，且受环境因素影响；Zhao等证明了PEF处理绿茶后PEF损伤亚死微生物的存在，并提出PEF处理后经一定时间冷激（coldshock）处理，可以使PEF损伤亚死细胞进一步失活，从而大大延长PEF处理食品在常温下的货架期。Saldana等研究表明PEF损伤亚死微生物的产生与PEF电场强度和体系pH相关。这些重要的研究结果不得不使人们对PEF的杀菌机制重新认识。第五节影响高压脉冲电场杀菌的因素第五节高压脉冲电场对食品组分的影响Barsotti等报道，PEF处理不会引起卵球蛋白的明显变性，而PEF处理过的蛋清蛋白的热凝胶性能稍有下降，但还是明显好于热处理的蛋清；Li等报道，在使微生物数目减少5.3个对数值的作用强度下，PEF对牛奶免疫球蛋白（IgG）的活性和结构的影响不显著；
Fernandea-Diaz等用31.5KV/cm左右的指数衰减脉冲电场处理卵清溶液，发现PEF可使卵清蛋白部分展开或提高SH解离成易反应S-的离子化程度。Perez等用12.5kv/cm的指数衰减脉冲电场静态处理卵清蛋白和β-乳球蛋白浓缩液，发现两种蛋白都有不同程度(26-40%)的变性，差示扫描量热仪（DSC）测定显示PEF处理后的β-乳球蛋白浓缩液热变性温度