冰箱溫度控制與抑菌效果的關(guān)系探討

胡海梅 陳開松 尚殿波 江峰

長虹美菱股份有限公司 安徽合肥 230601

1 引言

微生物根據(jù)其適宜生存溫度范圍可以分為嗜熱微生物、嗜溫微生物和嗜冷微生物：嗜熱微生物最高生長溫度達(dá)到80℃，一般最適生長溫度55℃～65℃；嗜溫微生物最高生長溫度為45℃左右，一般最適生長溫度為25℃～37℃；而嗜冷微生物最高生長溫度在20℃左右，其最適生長溫度≤15℃。

由于嗜冷微生物可在0℃～8℃的普通冰箱中生長、繁殖，因此冰箱內(nèi)食物極易被嗜冷微生物污染。常見的致病性嗜冷菌有假結(jié)核桿菌、類丹毒桿菌、李氏桿菌、耶氏菌、熒光假單胞菌、磷光桿菌等。

目前冰箱行業(yè)內(nèi)抑菌的方式主要有紫外殺菌、光催化殺菌、離子殺菌及在冰箱零部件內(nèi)添加抗菌劑進(jìn)行抗菌等，這些抑菌方式主要針對(duì)冰箱局部空間或局部區(qū)域。因此，適用于冰箱全面有效的抑菌方式還是采用低溫。低溫條件下，影響冰箱內(nèi)食品抑菌效果的因素包括溫度范圍、降溫速度和溫度均勻性。

2 低溫與抑菌效果的關(guān)系分析

環(huán)境溫度降低能有效減緩微生物的生長和繁殖速度，當(dāng)環(huán)境溫度降低至微生物最低生長點(diǎn)時(shí)，微生物停止生長并開始出現(xiàn)死亡，進(jìn)一步降溫可以促使微生物的死亡[1]。

劉娟[2]等研究了貯藏溫度對(duì)鮮切火龍果微生物的影響，結(jié)果顯示霉菌和酵母總數(shù)隨著溫度升高增長速度加快，10℃下貯藏6天微生物含量超出安全濃度，0℃和4℃條件下霉菌和酵母總數(shù)增長緩慢，貯藏10天其含量遠(yuǎn)低于安全值（105cfu/g）。劉雅麗[3]等研究了不同存儲(chǔ)溫度（-2℃、0℃和2℃）對(duì)冷鮮雞肉微生物的變化的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，引起冷鮮雞肉腐敗的優(yōu)勢菌，包括糞嗜冷桿菌、鮑氏不動(dòng)桿菌、彎曲假單胞菌等，隨著存儲(chǔ)時(shí)間的不斷延長，溫度越低抑制其優(yōu)勢菌的效果表現(xiàn)越明顯，在三個(gè)溫度條件下存儲(chǔ)的冷鮮雞肉，-2℃條件下存儲(chǔ)最有利于抑制微生物的繁殖。Shuyi Qian[4]等研究4℃、-1℃、-6℃、-9℃、-12℃和-18℃條件下存儲(chǔ)的牛肉微生物變化，結(jié)果顯示，-6℃、-9℃、-12℃和-18℃存儲(chǔ)的牛肉相對(duì)于4℃、-1℃存儲(chǔ)的牛肉菌落總數(shù)的生長得到明顯抑制，且溫度越低菌落總數(shù)生長越緩慢。

低溫條件下，大部分食品的微生物隨著存儲(chǔ)溫度的降低其生長繁殖速度下降，因此低溫可以有效抑制微生物的生長。但是，低溫條件下部分微生物依然生長，隨著存儲(chǔ)時(shí)間的延長，微生物的種類和毒性也可能發(fā)生改變[5]。不同微生物對(duì)溫度的敏感性不同，因此其生長速度的溫度拐點(diǎn)不盡相同。冰箱冷藏溫區(qū)、微凍溫區(qū)和冷凍溫區(qū)的微生物生長速度差異明顯，但在同一溫區(qū)內(nèi)不同的溫度調(diào)節(jié)對(duì)微生物的生長速度影響不是很大，特別是保鮮期較短的情況下，相同溫區(qū)不同溫度對(duì)微生物的生長抑制效果沒有明顯差異，例如：冷凍溫區(qū)食品存儲(chǔ)7天內(nèi)，-18℃和-24℃條件下食品微生物生長差異不明顯。

3 降溫速度與抑菌效果的關(guān)系分析

抑菌效果不僅與溫度有關(guān)，還與降溫速度有很大關(guān)系。王冉冉[6]等將處理后的切塊紫甘藍(lán)分別置于-20℃、干冰（-78℃）和-60℃條件下速凍處理，置于-18℃貯藏，實(shí)驗(yàn)28天后，-20℃速凍方式細(xì)菌總數(shù)為8.4×104cfu/g，酵母菌和霉菌總數(shù)為3.1×103cfu/g；而-60℃速凍方式細(xì)菌總數(shù)為4.4×104cfu/g，酵母菌和霉菌總數(shù)2.3×103cfu/g，但都高于干冰處理組細(xì)菌總數(shù)、霉菌和酵母菌總數(shù)，為2.0×104cfu/g、1.0×103cfu/g。因此，速凍過程中降溫速度越快，越能有效控制微生物的生長繁殖速度，且干冰速凍方式與其他處理組比較，對(duì)微生物的抑制效果更明顯。黃旖婷[7]研究不同冷卻方式對(duì)熟制春卷的品質(zhì)保鮮影響，結(jié)果顯示真空冷卻的冷卻速率顯著高于自然冷卻和冷風(fēng)冷卻方式，春卷經(jīng)過真空冷卻處理可以顯著減少微生物污染。鄭振宵[8]研究了冷海水（0℃～-1℃）、凍藏及冷海水與速凍復(fù)合的技術(shù)對(duì)鮐魚的保鮮效果，首先凍藏比冷海水更能抑制微生物的繁殖，主要是因?yàn)閮霾氐臏囟纫陀诶浜Ｋ?；其次，冷海水與速凍復(fù)合的抑菌效果又好于凍藏，主要是因?yàn)橐后w的傳熱系數(shù)要明顯高于空氣，溫度下降更快，更能抑制微生物的生長。

降溫速度越快，對(duì)微生物的抑制效果越明顯。楊利艷[9]研究了液氮速凍（-196℃）、-75℃速凍和-18℃直凍對(duì)凡納濱對(duì)蝦保鮮效果的研究，液氮速凍在短短幾秒內(nèi)就能迅速通過0℃～-5℃這一最大冰晶生成帶，并將對(duì)蝦迅速速凍至-18℃，其中心溫度呈直線下降；-75℃速凍方式通過冰晶生成帶大概需要10分鐘，中心溫度到達(dá)-18℃大約需要20分鐘；而-18℃直凍通過最大冰晶生成帶約需要24分鐘，中心溫度達(dá)到-18℃約需要45分鐘。貯藏前四周，-75℃速凍和-18℃直凍處理組的微生物稍上升，液氮速凍處理組變化不大；當(dāng)貯藏時(shí)間達(dá)20周時(shí)，液氮處理組微生物仍然變化不大，-75℃速凍處理組微生物總數(shù)接近一級(jí)鮮度上限，而-18℃直凍處理組對(duì)蝦微生物含量達(dá)到二級(jí)鮮度范圍。吳奇子[10]研究了鮐魚中心溫度從15℃降至-32℃所用時(shí)間為18分鐘，而使用普通冰箱進(jìn)行冷凍，鮐魚中心溫度從15℃降至-18℃所用時(shí)間為190分鐘，速凍時(shí)間越快，越能阻止微生物的生長繁殖，尤其對(duì)嗜冷菌生長繁殖的控制和致病性細(xì)菌的抑制起到了關(guān)鍵作用。

因此，當(dāng)食品在冰箱進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，可以放入冷凍區(qū)進(jìn)行快速降溫，達(dá)到快速抑制微生物的生長，然后放入合適溫區(qū)進(jìn)行貯藏。冰箱設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮增加冰箱冷凍溫區(qū)的深冷功能，速凍達(dá)到快速抑菌的效果。

4 溫度穩(wěn)定性與抑菌效果的關(guān)系分析

微生物的生長繁殖與溫度和降溫速度有很大關(guān)系，那么溫度穩(wěn)定性對(duì)抑菌效果是否有影響呢？孫靈霞[11]等研究了貯藏溫度對(duì)速凍食品菌落總數(shù)的影響，研究過程中發(fā)現(xiàn)-5℃條件下貯藏速凍黑芝麻湯圓，因?yàn)闇囟炔▌?dòng)導(dǎo)致速凍湯圓在貯藏50～60天時(shí)菌落總數(shù)急劇上升，由此可見，溫度波動(dòng)使微生物加速生長繁殖。韓齊[12]等研究發(fā)現(xiàn)，水餃反復(fù)凍融其微生物數(shù)量呈顯著增加：隨著反復(fù)凍融次數(shù)的增加，其優(yōu)勢腐敗菌（葡萄球菌屬、乳酸菌等）數(shù)量增加，同時(shí)微生物種類增加（植物乳桿菌、巨球菌等）。

因此，低溫可以抑制微生物的生長，但并不是一種殺菌手段，當(dāng)溫度出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)，會(huì)造成微生物的再次生長，且引起新的微生物的生長和繁殖。

冰箱不同溫區(qū)對(duì)溫度波動(dòng)范圍的敏感性區(qū)別較大：冷藏區(qū)溫度一般設(shè)置溫度范圍為2-8℃其波動(dòng)范圍控制在溫度設(shè)置范圍內(nèi)，短期內(nèi)對(duì)抑菌效果無明顯差異；微凍區(qū)溫度一般設(shè)置范圍在最大冰晶生成帶（-1℃～-5℃）范圍內(nèi)，其溫度波動(dòng)若超過這個(gè)范圍，冰箱間室溫度就在冷藏區(qū)（0℃以上）或者亞冷凍區(qū)（-6℃以下），其抑菌效果相差明顯，因此微凍區(qū)對(duì)溫度波動(dòng)范圍要求較嚴(yán)格，需控制溫度波動(dòng)范圍小于等于2℃；冷凍區(qū)（-18℃左右）由于溫度較低，對(duì)溫度波動(dòng)范圍要求沒有冷藏區(qū)和微凍區(qū)高，試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)3個(gè)月內(nèi)，普通風(fēng)冷冰箱冷凍區(qū)（化霜時(shí)溫度波動(dòng)達(dá)到十幾℃）與恒溫（最大空氣溫度波動(dòng)小于5℃）-12℃亞冷凍區(qū)的抑菌效果無明顯差異。因此，根據(jù)上述特性，可以有針對(duì)性地對(duì)冰箱不同溫區(qū)進(jìn)行溫度控制，同時(shí)可以利用溫度穩(wěn)定性控制技術(shù)，開發(fā)新的食品存儲(chǔ)溫區(qū)，例如-12℃的亞冷凍專區(qū)。

5 結(jié)論

冰箱抑菌效果不僅與溫度有關(guān)，還與降溫速度和溫度均勻性有很大關(guān)系。冰箱不同溫區(qū)的微生物的生長繁殖對(duì)降溫速度和溫度均勻性敏感度不一樣，但是降溫梯度和溫度波動(dòng)范圍與抑菌效果的對(duì)應(yīng)關(guān)系，目前還沒有系統(tǒng)的研究報(bào)道，冰箱行業(yè)可以對(duì)這方面深入研究，為精確溫度控制要求和新的溫區(qū)開發(fā)提供理論依據(jù)。