超高壓殺菌對(duì)液態(tài)雞蛋微生物和理化特性影響研究進(jìn)展

張根生，孫維寶，岳曉霞，呂云雄

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150028）

雞蛋含有人體營(yíng)養(yǎng)所需的所有氨基酸，也是水溶性和脂溶性維生素的來(lái)源[1]。液態(tài)雞蛋屬于蛋制品，指的是鮮雞蛋去殼后的包含雞蛋清和雞蛋黃的液體狀雞蛋，具有便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存和加工利用的優(yōu)點(diǎn)。由于液態(tài)雞蛋失去了蛋殼和膜的保護(hù)，并且蛋清和蛋黃混合后抑制溶菌酶活性，減少了雞蛋自身抑菌能力，使得液態(tài)雞蛋更易受微生物污染。此外液態(tài)雞蛋富含多種營(yíng)養(yǎng)成分，會(huì)促進(jìn)腐敗和致病微生物生長(zhǎng)繁殖[2-3]。從液態(tài)雞蛋中檢出的微生物有：腸炎沙門氏菌（Salmonella enterica）、鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella typhymurium）、大腸埃希氏菌（Escherichia coli）、李斯特菌（Listeria）和葡萄球菌（Staphylococcus）等[4-8]。食品企業(yè)多采用巴氏殺菌法來(lái)殺滅液態(tài)雞蛋中的有害微生物，但這一熱加工技術(shù)會(huì)對(duì)其品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響[9]，并且一些耐熱微生物在熱殺菌后仍可以存活[10]。

超高壓屬于非熱殺菌技術(shù)，通常以水為傳壓介質(zhì)，使用100～1000 MPa的高壓，對(duì)柔性材料密封包裝的食品進(jìn)行加壓殺菌[11-12]?，F(xiàn)有資料普遍認(rèn)為超高壓主要通過(guò)破壞細(xì)胞膜細(xì)胞壁[13]、破壞蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)[14]、影響酶活[15]、影響遺傳機(jī)制[16]和改變細(xì)胞形態(tài)[17]來(lái)殺滅食品中的有害微生物。該技術(shù)一方面能夠在-5～50 ℃下有效殺大腸桿菌、沙門氏菌、李斯特菌等常見(jiàn)有害微生物，滿足微生物限量要求，并延長(zhǎng)保質(zhì)期。另一方面，高壓不會(huì)改變共價(jià)鍵，對(duì)食品質(zhì)量的關(guān)鍵成分破壞性較??；不會(huì)使熱不穩(wěn)定營(yíng)養(yǎng)素（維生素）變質(zhì)；不會(huì)改變低分子量化合物（風(fēng)味化合物）[18]。此外，高壓條件還不利于美拉德反應(yīng)或酶促褐變[19]。因此經(jīng)超高壓殺菌后的食品，其感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)特性僅會(huì)略有改變。

目前，學(xué)者們做了大量液態(tài)雞蛋超高壓殺菌保鮮的研究，本文綜述了超高壓技術(shù)對(duì)液態(tài)雞蛋中微生物的殺滅效果，對(duì)液態(tài)雞蛋理化特性和功能特性影響的研究現(xiàn)狀，分析了目前存在的問(wèn)題并提出了對(duì)策。

1 超高壓對(duì)液態(tài)雞蛋微生物的影響

1.1 超高壓對(duì)液態(tài)雞蛋中菌落總數(shù)的影響

近幾年，關(guān)于超高壓對(duì)液態(tài)雞蛋中菌落總數(shù)影響的研究方法可分為未建立和建立染菌模型兩類。未建立染菌模型，即未人為添加微生物，菌落總數(shù)為液態(tài)雞蛋中原有微生物數(shù)。夏遠(yuǎn)景等[20]對(duì)液態(tài)雞蛋進(jìn)行超高壓殺菌后發(fā)現(xiàn)，致死率隨壓力和保壓時(shí)間的增加而增加，pH為6.4時(shí)，400 MPa保壓20 min可將菌落總數(shù)降至符合國(guó)標(biāo)要求的水平；馬先紅[21]發(fā)現(xiàn)300 MPa保壓5 min后，菌落總數(shù)減少了約4.5個(gè)數(shù)量級(jí)，也能達(dá)到國(guó)標(biāo)要求的水平；類似的，蘇婭等[22]發(fā)現(xiàn)300 MPa保壓15 min可將菌落總數(shù)降低至符合國(guó)標(biāo)要求；Tóth等[23]研究發(fā)現(xiàn)200～250 MPa保壓5 min后將菌落總數(shù)降低1～3 lg CFU/mL；白潔等[24]發(fā)現(xiàn)在更低的壓力條件下，200 MPa保壓10 min即可將菌落總數(shù)控制在國(guó)標(biāo)要求范圍內(nèi)。這些研究得出的結(jié)論初步證明了超高壓殺菌的有效性。但受雞場(chǎng)衛(wèi)生條件和運(yùn)輸環(huán)境衛(wèi)生條件影響，不同鮮雞蛋的染菌程度不同，所以上述研究得出的殺菌條件出入較大。

有學(xué)者通過(guò)建立染菌模型來(lái)解決這一問(wèn)題。建立染菌模型指的是人為刻意添加一定數(shù)量的微生物，使液態(tài)雞蛋中菌落總數(shù)達(dá)到較高水平（多為超過(guò)國(guó)標(biāo)），以此評(píng)價(jià)超高壓殺菌效果。楊瑞香[25]通過(guò)建立染菌模型（染菌數(shù)為簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣獲取的50枚鮮雞蛋的平均菌落總數(shù)），發(fā)現(xiàn)300 MPa保壓15 min后菌落總數(shù)由4×104CFU/mL降至12 CFU/mL。Nemeth等[26-27]建立高染菌模型（菌落總數(shù)為108CFU/mL），發(fā)現(xiàn)200～400 MPa保壓3～14 min后，菌落總數(shù)顯著減少，最低約為100 CFU/mL；張根生等[28]也建立了高染菌模型（菌落總數(shù)為106CFU/mL），發(fā)現(xiàn)300 MPa保壓7.5 min后，菌落總數(shù)達(dá)到國(guó)標(biāo)微生物限量要求。更進(jìn)一步地，還有學(xué)者借鑒柵欄技術(shù)，將超高壓協(xié)同其他殺菌技術(shù)或條件對(duì)液態(tài)雞蛋進(jìn)行殺菌。如凌欣等[29]結(jié)合弱酸性電位水，200～500 MPa保壓5～8 min，發(fā)現(xiàn)殺菌效果優(yōu)于巴氏殺菌；12.5 W超聲預(yù)處理40 min后、300 MPa保壓10 min，菌落總數(shù)減少了2.5 lg CFU/mL[30]。現(xiàn)有的研究已證實(shí)了超高壓殺滅液態(tài)雞蛋中菌落總數(shù)的有效性，并且在研究方法上也有了一定的完善。

1.2 超高壓對(duì)沙門氏菌的影響

超高壓對(duì)細(xì)胞表面造成物理?yè)p傷，改變細(xì)胞形態(tài)特征，使細(xì)胞膜或細(xì)胞壁部分崩解，細(xì)胞質(zhì)流出，最終殺滅沙門氏菌[31]。現(xiàn)有關(guān)于殺滅液態(tài)雞蛋中沙門氏菌也均在建立染菌模型的基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)殺菌效果。在上世紀(jì)末，Ponce等[32]發(fā)現(xiàn)350～450 MPa保壓5～15 min可將沙門氏菌數(shù)降低0.8～8 lg CFU/mL（徹底殺滅）。值得關(guān)注的是，該研究用胰蛋白胨大豆瓊脂、煌綠磺胺吡啶瓊脂和沙門氏菌志賀氏菌瓊脂檢測(cè)同一殺菌條件下腸炎沙門氏菌在不同的培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)情況，發(fā)現(xiàn)在不同的培養(yǎng)基上呈現(xiàn)出了不同的殺滅效果，胰蛋白胨大豆瓊脂培養(yǎng)基上呈現(xiàn)的殺滅效果最差。Yuste等[33]也發(fā)現(xiàn)了類似的情況，在400 MPa、5 min下胰蛋白胨大豆瓊脂、木糖賴氨酸去氧膽酸瓊脂和薄瓊脂層培養(yǎng)基中均未檢出鼠傷寒沙門氏菌，經(jīng)過(guò)腦心浸液肉湯富集培養(yǎng)后才能檢出，出現(xiàn)了亞致死損傷現(xiàn)象，遺憾的是其他研究并未注意到這一問(wèn)題。如Nemeth等[26]使用營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基檢測(cè)在200～400 MPa保壓3～1.7 min后沙門氏菌的殺滅情況，發(fā)現(xiàn)減少了4.5～6.11 lg CFU/mL。在張根生等[28]的研究中，使用亞硫酸鉍瓊脂，發(fā)現(xiàn)300 MPa保壓7.5 min可將沙門氏菌殺滅至無(wú)法檢出。但近幾年的研究也有一定的發(fā)展，通過(guò)借鑒柵欄技術(shù)，將超高壓協(xié)同其他殺菌方式，實(shí)現(xiàn)在較低壓力強(qiáng)度下殺滅沙門氏菌。Bari等[34]在50 ℃下350 MPa保壓11.4 min，期間使用壓力脈沖每次2 min、共4次處理后，沙門氏菌數(shù)降低8 lg CFU/mL（徹底殺滅）；Isiker等[35]發(fā)現(xiàn)在20 ℃下250 MPa保壓5 min后經(jīng)0.5%（v/v）H2O2處理1 h可使腸炎沙門氏菌減少7～8 lg CFU/mL（徹底殺滅）；Huang等[36]發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用超高壓，可使沙門氏菌數(shù)減少0.43～2.20 lg CFU/mL，在超高壓（20 ℃下138 MPa保壓4～8 min）協(xié)同超聲（55 ℃下40 W處理5 min）后，沙門氏菌數(shù)減少3.23 lg CFU/mL。綜上，超高壓對(duì)殺滅沙門氏菌有較好效果，研究方法上可以借鑒柵欄技術(shù)與其他殺菌手段結(jié)合，但也應(yīng)該注意完善評(píng)價(jià)殺菌效果的方法，液態(tài)雞蛋營(yíng)養(yǎng)豐富，會(huì)促進(jìn)亞致死的微生物復(fù)活，有必要使用高營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)基來(lái)檢測(cè)生殘菌數(shù)量，否則會(huì)高估實(shí)際殺菌效果。

1.3 超高壓對(duì)大腸桿菌的影響

超高壓會(huì)造成大腸桿菌細(xì)胞形態(tài)改變、細(xì)胞膜破裂和穿孔、細(xì)胞脂質(zhì)膜的雙層被壓縮、細(xì)胞流動(dòng)性降低、細(xì)胞質(zhì)聚集或離子泄漏、降低Na+K+-ATPase和Ca2+Mg2+-ATPase活性，降低不飽和脂肪酸（主要為C16：1）含量，進(jìn)而殺滅大腸桿菌[37]。早些年的研究發(fā)現(xiàn)，5～25 ℃下250～400 MPa保壓0.38～14.77 min可殺滅0.2～8 lg CFU/mL（無(wú)法檢出），由于大腸桿菌細(xì)胞壁較厚、有較強(qiáng)的抗壓性[38-39]，所以在200 MPa時(shí)殺滅數(shù)較低。類似地，Yuste等[33]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，20 ℃下200～400 MPa保壓1～5 min可降低2.03～5.5 lg CFU/mL（徹底殺滅）；楊瑞香[25]發(fā)現(xiàn)在300 MPa保壓15 min可殺滅4.6 lg CFU/mL（殘菌數(shù)已符合國(guó)標(biāo)要求）；張根生等[28]發(fā)現(xiàn)在300 MPa保壓7.5 min可殺滅至無(wú)法檢出。然而與上述研究結(jié)論不同的是，白潔等[24]發(fā)現(xiàn)200 MPa保壓5 min后無(wú)法檢出大腸桿菌，認(rèn)為大腸桿菌對(duì)壓力敏感，其原因未知。隨著研究的不斷深入，殺滅液態(tài)雞蛋中大腸桿菌的研究也與其他殺菌方式結(jié)合進(jìn)行協(xié)同殺菌，如Monfort等[40]發(fā)現(xiàn)，在液態(tài)雞蛋中添加2%檸檬酸三乙酯后，20 ℃下300 MPa保壓3 min大腸菌群降低超過(guò)5 lg CFU/mL。綜上，多數(shù)研究認(rèn)為在300 MPa以上的壓力才能對(duì)大腸桿菌有較好的殺滅效果，并且在與其他方法協(xié)同處理后，可在較低壓力強(qiáng)度下使大腸菌群符合安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.4 超高壓對(duì)李斯特菌的影響

超高壓通過(guò)引起細(xì)胞內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)形態(tài)變化、破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜、降解膜蛋白來(lái)殺滅李斯特菌[41]。Lee等[42]研究發(fā)現(xiàn)在5～25 ℃下400 MPa保壓14.77 min可將李斯特菌殺滅至無(wú)法檢出；在20 ℃，300～500 MPa下保壓1～5 min可殺滅李斯特菌0.39～5 lg CFU/mL。Nemeth等[26-27]研究發(fā)現(xiàn)在200～400 MPa下保壓3～17 min可殺滅李斯特菌0.7～2.1 lg CFU/mL。因?yàn)槔钏固鼐歉锾m氏陽(yáng)性菌，細(xì)胞壁較厚、肽聚糖含量較高且其分子交聯(lián)度較緊密，對(duì)機(jī)械力有一定抵抗力，所以呈現(xiàn)出來(lái)的殺滅效果較差。對(duì)比后可以得出短時(shí)高壓比長(zhǎng)時(shí)低壓能殺滅更多的李斯特菌。此外，也有學(xué)者研究了協(xié)同殺菌對(duì)李斯特菌的影響，在Monfort等[40]的研究中，添加2%的檸檬酸三乙酯后，20 ℃下300 MPa保壓3 min，殺滅數(shù)大于5 lg CFU/mL。綜上，雖然李斯特菌具有一定的抗壓性，降低殺菌效果，但可以通過(guò)添加協(xié)同劑來(lái)增強(qiáng)殺菌效果。

1.5 超高壓對(duì)其他微生物的影響

除了上述微生物外，學(xué)者們對(duì)其他殺滅微生物也進(jìn)行了一定研究。Yuste等[33]研究了對(duì)金黃葡萄球菌和小腸結(jié)腸炎耶爾森菌的影響，發(fā)現(xiàn)在20 ℃下、300～500 MPa保壓1～5min后，分別減少了0.26～0.38 lg CFU/mL和0.32～3.34 lg CFU/mL，證實(shí)了革蘭氏陰性菌對(duì)壓力更敏感，更易受影響。Lee等[42]研究了對(duì)熒光假單胞菌和多粘類芽孢桿菌的影響，發(fā)現(xiàn)在5～25 ℃下、250～400 MPa保壓14.77 min后，菌群數(shù)均減少了5 lg CFU/mL。在Nemeth等[26-27]的研究中，200～400 MPa保壓3～17 min后，金黃葡萄球菌減少了0.92～2.63 lg CFU/mL，認(rèn)為壓力誘導(dǎo)微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)性損傷和代謝損傷，降低了菌數(shù)。

2 超高壓對(duì)液態(tài)雞蛋理化特性的影響

2.1 超高壓對(duì)蛋白變性的影響

目前，應(yīng)用于研究壓力對(duì)蛋白質(zhì)影響的技術(shù)有差示掃描量熱法、凝膠電泳法、傅里葉紅外光譜、圓二色譜、紫外光譜、熒光光譜、核磁共振光譜等。不同學(xué)者在超高壓對(duì)蛋白質(zhì)的影響方面存在爭(zhēng)議，Tóth等[23]以蛋清為原料，研究了200～350 MPa壓力下蛋白質(zhì)變性情況，差示掃描量熱分析結(jié)果表明處理后的蛋清蛋白未變性。而Hoppe等[43]報(bào)道稱壓力使水進(jìn)入蛋白質(zhì)分子，進(jìn)而誘導(dǎo)蛋白質(zhì)變性。Andrassy等[44]報(bào)道稱250～400 MPa的壓力會(huì)導(dǎo)致蛋清蛋白凝聚變性；Yamamoto[45]也報(bào)道稱300 MPa的壓力會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)凝聚變性。張根生等[28]研究發(fā)現(xiàn)300 MPa保壓7.5 min后蛋白變性率約為25%。此外Frydenberg等[46]報(bào)道稱變性后的蛋白質(zhì)經(jīng)稀釋可能會(huì)促進(jìn)未折疊蛋白質(zhì)重新折疊成天然狀態(tài)。綜上，在已知的有效殺菌條件下液態(tài)雞蛋蛋白質(zhì)是否變性尚未有統(tǒng)一的結(jié)論，且缺乏關(guān)于壓力誘導(dǎo)蛋白質(zhì)變性的系統(tǒng)可靠的研究。國(guó)內(nèi)對(duì)超高壓處理后液態(tài)雞蛋、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化方面的研究也較少。

2.2 超高壓對(duì)蛋白溶解度的影響

現(xiàn)有關(guān)于液態(tài)雞蛋蛋白溶解性的研究均發(fā)現(xiàn)溶解性隨著壓力的增加而降低[47]。對(duì)此，學(xué)者普遍認(rèn)為是壓力破壞三、四級(jí)結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)展開，從而使蛋白分子間的相互作用力大于蛋白質(zhì)和水之間的作用力[48]。雖然已有研究表明壓力會(huì)對(duì)卵清蛋白結(jié)構(gòu)造成影響[49]，但這些研究的樣本是從雞蛋中分離純化后再經(jīng)壓力處理，單從蛋白角度來(lái)說(shuō)，這種研究可靠、分析合理，但雞蛋復(fù)雜的成分會(huì)降低壓力對(duì)蛋白的影響[50]，所以液態(tài)雞蛋蛋白溶解性降低的機(jī)理有待深入研究。

2.3 超高壓對(duì)其他理化特性的影響

目前，在對(duì)粘度的研究中，用于測(cè)定粘度儀器的有流變儀[31,40]和普通的粘度計(jì)[28]，研究結(jié)論均為液態(tài)雞蛋經(jīng)超高壓處理后，粘度隨壓力升高而增加[47-48]。在對(duì)色度的研究中，顏色測(cè)定結(jié)果的表達(dá)形式有多種，如白度、色度、色差等，但測(cè)定結(jié)果普遍為L(zhǎng)值隨壓力升高而增加[25]，即亮度增加；a值（紅/綠）隨壓力升高而降低，即偏綠；b值（黃/藍(lán)）隨壓力升高而升高[27-29]，即偏黃?？傮w而言，液態(tài)雞蛋經(jīng)超高壓處理后，顏色泛白、偏黃[51-53]。關(guān)于表面巰基含量的研究中，Wang等[53]研究發(fā)現(xiàn)巰基含量在100 MPa時(shí)最高，在200～400 MPa下不斷降低；楊瑞香[25]也得出了類似的結(jié)論，在100 MPa內(nèi)巰基含量先增加，但隨著壓力在升高，200～400 MPa下巰基開始被包埋，巰基含量降低?？傃灾簯B(tài)雞蛋受壓后表面巰基含量先增加，在200 MPa后出現(xiàn)逐漸降低。表面疏水性隨著壓力的增加，蛋白結(jié)構(gòu)被破壞，維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的疏水相互作用減弱作用、同時(shí)疏水集團(tuán)被包埋[25,47]，疏水性區(qū)域減小[54-55]，蛋白的疏水性降低[56-57]。對(duì)凝膠性能的研究發(fā)現(xiàn)，壓力促進(jìn)了蛋白聚集、產(chǎn)生凝膠，同時(shí)改變?nèi)苣z-凝膠轉(zhuǎn)變的線性粘彈性行為。楊瑞香[25]發(fā)現(xiàn)凝膠強(qiáng)度隨壓力增大而增加。Singh等[57]對(duì)此作了進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)液態(tài)雞蛋在所使用的頻率范圍（0.1～10 Hz）內(nèi)表現(xiàn)出固態(tài)行為。壓力和保壓時(shí)間對(duì)液態(tài)雞蛋凝膠化有顯著影響；雞蛋成分在凝固、變性時(shí)呈現(xiàn)出液-固凝膠轉(zhuǎn)變；隨著稠度行為的增加和流動(dòng)行為指數(shù)的降低，流體表現(xiàn)為假塑性流體；隨著壓力強(qiáng)度的增加，液態(tài)雞蛋從流動(dòng)的類液體行為逐漸過(guò)渡到半粘性行為，再到高粘性行為[51,57]。關(guān)于超高壓對(duì)液態(tài)雞蛋發(fā)泡性能的影響，以往的研究認(rèn)為起泡性和發(fā)泡穩(wěn)定性隨著壓力水平強(qiáng)度的增加而增加[25,56-57]，但最新的研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓力在300～400 MPa范圍內(nèi)，起泡性隨壓力增加而降低。這與以往的研究結(jié)論不同，對(duì)此，該學(xué)者認(rèn)為是設(shè)備泄壓速率不同，出現(xiàn)空化效應(yīng)，降低巰基暴露，進(jìn)而影響起泡性[28]。綜上，液態(tài)雞蛋蛋白受壓后結(jié)構(gòu)變化影響發(fā)泡性能的機(jī)理也有待進(jìn)一步深入研究。學(xué)者們研究了壓力對(duì)液態(tài)雞蛋乳化性、乳化穩(wěn)定性、乳化活性指數(shù)的影響，普遍發(fā)現(xiàn)隨著壓力的升高，乳化性[25]、乳化穩(wěn)定性[40,57]、乳化活性指數(shù)降低[58-60]。Andrassy等[44]使用電子鼻研究受壓后液態(tài)雞蛋產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物，發(fā)現(xiàn)樣品的質(zhì)量點(diǎn)與初始對(duì)照樣品的質(zhì)量點(diǎn)相似，認(rèn)為沒(méi)有異味產(chǎn)生。

3 結(jié)語(yǔ)

目前已有大量研究證實(shí)了超高壓技術(shù)對(duì)殺滅液態(tài)雞蛋中沙門氏菌和大腸桿菌等有害微生物有較好殺滅效果，同時(shí)對(duì)液態(tài)雞蛋理化特性和功能特性有一定的影響。但也存在評(píng)價(jià)殺菌的方法不全面，未考慮亞致死損傷的外生物、缺乏研究壓力對(duì)液態(tài)雞蛋中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響的研究，更重要的是缺乏與熱巴氏殺菌作比較的研究。所以之后的研究可以借鑒現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)，建立染菌模型，將超高壓協(xié)同其他殺菌技術(shù)，使用高營(yíng)養(yǎng)的培養(yǎng)基研究殺菌效果；液態(tài)雞蛋超高壓處理后分離純化蛋白，進(jìn)行蛋白結(jié)構(gòu)研究，探討對(duì)理化特性和功能特性影響的機(jī)理。超高壓技術(shù)屬于非熱加工技術(shù)，有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ谶M(jìn)一步完善后，應(yīng)用到液態(tài)雞蛋生產(chǎn)加工中，必將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。