本文综述了国内外冷灭菌技术的研究进展，主要介绍了超高压灭菌、辐射灭菌、超高压脉冲电场灭菌、脉冲强光灭菌、磁力灭菌、紫外线灭菌的基本原理和技术。杀菌和二氧化钛光催化杀菌技术。在食品工业中的应用。
1、超高压灭菌技术
1.1：超高压灭菌技术原理。食品超高压技术（Ul-tra-HighPressureProcessing，UHP）简称为高压技术（HighPressureProcessing，HPP）或高静水压技术（HighHydro-staticPressure，HHP）。食品超高压灭菌即将包装。将食品原料放入液体介质（一般为食用油、甘油、油水乳化液）中，在MPa的压力下加工一段时间，达到灭菌要求。其基本原理是利用压力来杀灭微生物，主要是通过破坏细胞膜、抑制酶活性、影响DNA等遗传物质的复制来杀灭微生物。
1.2：超高压灭菌技术在食品加工中的应用。日本美地亚公司于1990年4月生产出第一种高压食品——果酱。随后，果味酸奶、果冻、沙拉和调味料在日本上市。Pokka和Wakayama公司采用半连续高压灭菌方法来加工橙汁。美吉雅食品公司将草莓、猕猴桃、苹果酱进行软包装，并在室温、400至600兆帕的压力下加工10至30分钟。这样不仅达到了杀菌的目的，而且还促进了水果、糖以及果胶、糖液的胶凝过程。渗透到果肉中，保持了新鲜水果原有的色、香、味，维生素C的保留率也大大提高。日本MasaruMatsumoto等人将5种配菜真空包装在塑料袋中，然后用MPa的压力处理，杀死酵母，提高产品的保质期，实现低盐泡菜的发展。有人将绞碎的鳕鱼肉装入塑料袋中，在300MPa的压力下加工10分钟。将糊状的鱼肉末在高压下胶凝成鱼饼形状。与经过加热灭菌的同类型鱼肉相比，看起来细腻，味道有弹性。咬了一口，味道不错。将果汁在400MPa下处理10分钟，可以保持果汁的天然风味，提高果汁的品质。1995年，角田真司指出，日本对乳制品（乳酸饮料）、鸡蛋、水产品（贝类）、高粘度食品（蜂蜜）等高压灭菌相关技术进行了广泛的研究。王学庆等人对猕猴桃糊进行了高压处理。与传统热处理的猕猴桃糊相比，高压处理的猕猴桃糊颜色更绿，维生素含量更高。还经过700MPa的高压灭菌，具有稳定颜色和防止维生素C氧化的最佳效果。Boyton等人。将芒果切片真空包装，分别在300MPa和600MPa下进行加工，然后在3下保存。贮藏期间，鲜芒果风味下降、气味增加，但色泽、质地等感官指标基本不变。经过9周储存后，微生物指标分别为102CFU/mL和103CFU/mL。新鲜芒果经压力处理后，风味仅略有下降，异味和甜味略有增加。他们以同样的方式对待杨桃。在600MPa和800MPa压力下处理一段时间后，他们在3下储存2至4周。杨桃暴露在空气中后颜色会加深。经过800MPa压力处理的杨桃可以减少褐变。他等人。使用高压来剥牡蛎并延长其保质期。结果表明，经过207-310MPa压力和不同时间处理后，在4以下保存27天后，样品pH仅降低0.5，水分含量略有增加。不仅可以减少微生物数量2到3个对数，而且牡蛎的品质更高。手剥生蚝的pH值下降了2.2，水分含量略有下降。
1.3：高压技术与其他技术相结合在食品加工中的应用从目前高压技术的研究来看，主要研究的是低温范围内的高压技术以及高压技术与其他技术相结合的应用。食品加工技术。施吕特等人。提出采用高压冷冻和高压解冻方法替代现有的食品冷冻和解冻方法，生产高质量的冷冻食品。神田幸忠就是用这种方法将豆腐冷冻在-18200MPa的条件下。室温下形成的冰晶比普通鼓风冷冻法形成的冰晶小得多。这种豆腐在室温下会自然解冻，不会出现普通冷冻方法出现的问题。汁液流失，豆腐变形，保持了豆腐原有的感官品质。渊上等人。研究了不同压力条件下高压冻豆腐的质地和品质。结果表明，在MPa的高压下，可以有效改善冻豆腐的质构。在研究高压冷冻果蔬时发现压力和温度对冷冻果蔬的品质有显着影响。这是由于不同压力和温度下冰晶的类型和密度不同。对胡萝卜和大白菜的研究结果表明，200MPa（液体）、340MPa（冰）和400MPa（冰）冷冻不会对样品的质地和组织结构造成任何破坏，品质优于冷冻。常压下-30。好多了。
赵等人。等对影响高压解冻牛肉的条件进行了研究，得出有效解冻压力范围为MPa，最低有效解冻温度为(-242)，可以提高解冻牛肉的品质。有人还比较了金枪鱼背肌和鲤鱼肉的高压解冻和常压解冻，发现高压解冻能更好地保证鱼肉的品质。
相关研究表明，高压技术与其他技术相结合，可以更有效地杀灭微生物、破坏酶、延长保质期。科温等人。向橙汁中充入2mmol/LCO2，并进行500MPa压力处理。果胶甲酯酶活性较单独500MPa压力进一步钝化。在500-800MPa下，CO2还可显着降低多酚氧化酶活性。帕克等人。进一步采用高压CO2和高压技术相结合来处理胡萝卜汁。结果表明，4.9MPa二氧化碳和300MPa高静水压联合处理可以完全灭活好氧菌。多酚氧化酶、脂氧合酶、果胶A残留酯酶活性分别低于11.3%、8.3%和35.1%。高静水压对胡萝卜汁的浊度和颜色没有影响，但这种联合处理对胡萝卜汁的品质有一定的影响。克雷伯斯等人。用2粒绿豆。高压处理，存放1个月后，与常规保鲜方法相比，绿豆的硬度和维生素C得到更好的保留，并且可以灭活99%以上的过氧化物酶。
2、辐射灭菌
辐射（或辐照）灭菌是利用一定剂量的极短波长电离射线对食品进行灭菌。食品灭菌常用的射线有X射线、射线和电子射线。电子射线主要由电子加速器获得，射线由射线发生器产生，射线主要由放射性同位素获得。常用的放射性同位素包括60Co和137Cs。射线穿透力强，适用于整个食品和各种包装食品的内部灭菌。电子射线穿透力较弱，一般用于小包装食品或冷冻食品的灭菌，特别是食品。表面灭菌处理。
2.1：辐射灭菌机理。辐射对食品的影响分为原发性和继发性。主要是微生物细胞间质受到高能电子射线照射后发生的电离和化学作用。其次是辐射后水的电离和电离。产生各种自由基和过氧化氢，然后与细胞中的其他物质相互作用。这两种作用会阻碍微生物细胞内的一切活动，导致微生物细胞死亡。
食品辐射灭菌的目的不同，所使用的辐射剂量也不同。完全灭菌的辐射剂量为25-50kGy，其目的是杀灭除芽孢杆菌外的所有微生物。消毒灭菌的辐射剂量为110kGy。其目的是杀灭食品中不产生芽孢的病原体，减少微生物污染，延长储存期。总之，对于不同的微生物，需要控制不同的辐射剂量和电子能量。
2.2：辐射对食品营养成分的影响在正常推荐剂量辐照后，食品的营养成分如蛋白质、糖、微量元素和矿物质等损失很少，但维生素和脂肪对辐射敏感。辐照后维生素损失的程度与食物种类、辐射剂量、温度、含氧量和维生素种类有关。一般来说，脂溶性维生素比水溶性维生素对辐射更敏感。用杀菌剂量比较辐照和热处理食品中水溶性维生素的破坏作用，可以发现两者几乎没有区别，而脂溶性维生素的损失更大，特别是维生素E和K水溶性维生素中，维生素C损失最大，烟酸损失最小。脂肪受到高剂量辐照后，氧化反应产生的自由基及其衍生物会促进脂肪氧化，使其发生酸败、变性，导致脂肪的消化吸收率降低。
2.3：辐照处理对食品色、香、质的影响
2.3.1：彩色辐照处理对各种食品色素的影响不同。植物色素对辐射处理相对稳定，而动物色素对辐射敏感。辐照水解产物会导致肌红蛋白和脂肪氧化，导致变色。辐照可以加深冷冻家禽胸肉的稳定红色或粉红色。红色的加深取决于肉的类型、肌肉的类型、辐射剂量和包装材料。根据Nhm等人的报告，经过辐照的肉的还原性增加，产生CO。CO与血红素色素有很强的亲和力，增加红色或粉红色的强度。据相关研究报告显示，采用低于1%的CO辅以气调包装，可使肉品保持稳定的草莓红颜色达8周，延长其保质期。Kusmider的进一步研究指出，在包装过程中添加低于1%的CO可以大大改善新鲜碎牛肉的色泽和风味。当受到4.5kGy剂量的照射时，CO可以减少脂肪氧化并提供稳定的草莓红色。换句话说，用二氧化碳包装并辅以低剂量或中剂量的辐照可以给新鲜碎牛肉带来宜人且安全的颜色，同时将质量损害降到最低。
2.3.2：异味辐照处理一般会导致食品特有香气的丧失，同时还会产生令人不愉快的“辐射臭味”，特别是肉制品。Pratl报告称，生火腿经过24kGy剂量的辐照后会产生气味。南等人。比较了火鸡胸肉有氧包装和真空包装的辐照效果。实验指出，在辐照过程中会产生挥发性气味，并伴随着脂肪的氧化和挥发性硫的生成。气味大。有氧包装的火鸡胸肉中挥发物的形成随着辐射剂量的增加和储存时间的延长而增加。安等人。指出，含硫化合物是辐照冷冻猪肉的气味来源。蛋白质的辐照水解产物在辐照肉的异味形成中起着重要作用。
2.3.3：质地食品的低剂量辐射处理不会对食品的质地产生显着影响。相反，它能抑制软化，破坏一些引起果实后熟的酶的活性，延缓某些果实的后熟。食品经过高剂量辐照处理后，会出现不同程度的软化。这种软化是由食品大分子的解聚引起的。节子等人。实验指出，用300kV以下的电子辐照照射干燥物质表面，可以去除污染物（如豆类、香料、脱水蔬菜和茶叶），且不会造成有害影响。用170kV处理大豆可以将微生物数量减少到不可检测的水平。经过软电子处理的大豆比高压灭菌的豆浆具有更好的胶凝特性。采用软电子杀菌可以提高加工豆浆、豆腐的大豆品质。麦肯纳等人。据报道，辐照增加了鲑鱼的感官嫩度和汁液分数，并增加了鲶鱼片的风味强度。
2.3.4：辐射灭菌在食品工业中的应用：水产品、肉制品、蛋类、蜂花粉经过辐照后可以长期保存。肉制品经过预处理后，真空密封、包装冷冻，然后进行-40辐照，对肉制品不会产生不良影响。经过辐照彻底灭菌的牛肉、鸡肉、火腿、香肠、鱼、虾等可以在室温下长期保存。如果在低氧或厌氧条件下加工，保存时间会更长。鸡蛋辐照灭菌一般采用10kGy左右的剂量来杀灭沙门氏菌。如果新鲜鸡蛋经80kGy电子射线照射，涂上一层薄薄的聚乙烯醇塑料，在28至30下保存一个月以上，好鸡蛋率将达到91.0%~91.3%。蛋液和冷冻蛋液可用射线、射线照射，灭菌效果良好。用1.0kGy的剂量照射蜂花粉，可以有效杀灭花粉中的微生物，而且花粉的温升不明显，非常有利于保存花粉的营养成分。此外，辐照还广泛用于包装材料和包装容器的表面灭菌。一般20-30kGy的剂量即可满足灭菌要求。高压电子束适用于单层薄膜的灭菌。
3、超高压脉冲电场灭菌
3.1：超高压脉冲电场灭菌机理超高压脉冲电场灭菌是利用高压脉冲发生器产生的脉冲电场进行灭菌的方法。其基本过程是利用瞬时高压来处理放置在两根极子之间的低温冷却食品。其机理基于以下假设：细胞膜穿孔效应、电磁机制模型、粘弹性极性形成模型、电解产物效应、臭氧效应等。综上所述，超高压脉冲电场的杀菌效果主要表现在两个方面：（1）场域作用。脉冲电场产生磁场。在脉冲电场和磁场的交替作用下，细胞膜的渗透性增加，振荡加剧，膜强度减弱。其结果是膜被破坏，膜内的物质容易流出，膜外的物质容易渗透，细胞膜的保护作用减弱甚至消失。（2）电离：电极附近物质电离产生的阴离子和阳离子与膜内的活性物质相互作用，从而阻碍膜内正常的生化反应和代谢过程。同时，液体介质电离产生臭氧的强烈氧化作用，引起细胞内物质发生一系列反应。通过场和电离的联合作用，细菌被杀死。
3.2：高压电场脉冲的处理效果国内外研究人员利用高压脉冲电场处理酵母菌、革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、细菌芽孢以及苹果汁、香蕉汁、菠萝汁、橙汁果汁和培养液中的橘子。对果汁、桃子、牛奶、蛋清液等进行了研究。研究结果表明，抗菌效果可达4至6个对数级别，且处理时间极短，最长不超过1秒。这种处理不影响食品的感官质量，其保质期一般可延长46周。1997年，陈健利用22.5kVcm的电场，脉冲50次，灭活了脱脂牛奶中99%的大肠杆菌。为了提高豆类的杀菌效果，Iu等人。指出，高压脉冲结合适度热处理或结合溶菌酶、乳酸链球菌素等天然抗菌剂处理苹果汁，可有效减少O157:H7大肠杆菌。霍金斯等人。使用低能量脉冲电场处理苹果汁。结果表明，采用80kV/cm电场、20个脉冲、pH3.5、44，添加100U/mL乳酸链球菌素，可使微生物减少106CFU/mL，保留维生素C97.5%，果胶甲酯酶活性为减少92.1%，延长了橙汁的保质期，气相色谱显示脉冲前后芳香物质无显着差异。明宇等人。在处理香蕉汁时也得出了类似的结论。高压脉冲电场对未过滤的苹果汁、高果肉含量的菠萝汁、橙汁和阿斯巴甜液体的感官特性没有影响。橙汁中的维生素C含量没有变化。经过处理的苹果汁比新鲜的苹果汁更好。苹果汁味道更好。当脉冲灭菌与臭氧、H2O2等低浓度杀菌剂结合使用时，灭菌效果将更加显着，有望在食品行业得到应用。
4、脉冲强光杀菌
脉冲强光灭菌是利用脉冲强白光闪光使惰性气体灯发出类似于太阳光谱但强度更强的紫外至红外区域的光线，对食品和包装材料、固体表面等表面进行抑制灭菌。气体和透明饮料。微生物的生长和繁殖。JuseDunn等人的研究。表明脉冲强光对大多数微生物具有致命作用。周万龙设计的脉冲强光技术对微生物和灭活酶有显着效果。研究结果表明：（1）随着闪光次数的增加，残留细菌数量显着减少。当枯草芽孢杆菌初始浓度为2105cells/mL时，输入190V电压，闪光间隔6s，高压脉冲触发宽度20s，闪光30次后，剩余细菌数为0。（2）脉冲强光对微生物有显着的致死作用，可彻底灭菌。对于不同的食品和不同类型的微生物，需要控制不同的条件。光脉冲还可以使液体淀粉酶和蛋白酶失活，并且它们的活性随着闪光次数的增加而降低。
5、磁力杀菌技术
磁力杀菌将食物置于N极和S极之间，以6000的磁力持续摆动，无需加热，可达到100%杀菌效果，对食物的成分和风味没有任何影响。日本三井公司将食品置于磁密度0.6T的磁场中，常温48小时达到100%杀菌效果。磁力灭菌可用于饮料、调味品及各种包装固体食品的灭菌。目前，国内已经开展了水、酸奶等产品的磁场杀菌研究。然而食品中微生物的灭活与磁场强度的关系、磁场与食品营养成分变性的关系、磁场能量效率与延长食品保质期的关系、磁场对食品的影响质量及微生物灭活机制等目前尚不清楚。显然，还需要进一步的研究和探索。采用磁场灭菌技术要求食品原料具有较高的电阻率，一般大于10·cm，以防止原料内部的涡流效应造成磁屏蔽。金属包装的食品不能用这种方法灭菌。由于磁力灭菌对包装材料要求较高，其应用范围受到限制。
6、紫外线杀菌
紫外线杀菌主要是因为它的辐射特性可以破坏有机物的分子结构。当微生物受到紫外线照射时，其体内的蛋白质和核酸最容易受到影响。特别是它能诱导DNA中胸腺嘧啶二聚体的形成，从而抑制DNA复制和细胞分裂，甚至造成损伤或死亡。波长纳米的紫外线杀菌效果最好，其杀菌效果比近紫外线（波长纳米）大1000倍以上。不同种类的微生物具有不同的抗紫外线能力。酵母和丝状细菌比细菌具有更强的抗紫外线能力。病毒和细菌对紫外线的抵抗力基本相同。
国内外紫外线杀菌的主要场合有食品工厂水的杀菌、液体食品的杀菌、固体表面的杀菌、食品包装材料的杀菌、食品加工车间、设备、工作台的杀菌等。但在这些场合，对霉菌的杀菌效果较差，往往需要酒精消毒来增强杀菌效果。
由于紫外线照射会破坏有机物的分子结构，因此会对某些食品的加工产生不良影响。特别是富含脂肪和蛋白质的食品，紫外线照射会引起脂肪氧化，产生异味，蛋白质变性，食品变色等。另外，食品中所含的维生素、叶绿素等有益成分很容易被紫外线照射分解，因此紫外线照射杀菌的应用受到一定的限制。
7、二氧化钛光催化杀菌
二氧化钛光催化以前用于水解水制氢，探索光电化学理论、有机合成、矿化有机物和临床抗癌实践。在二氧化钛的光催化灭菌过程中，当光照射较大聚集体的TiO2表面时，光电子和光生空穴对被激发。由于光生电子的迁移速度比光生空穴快得多，因此可以将光生电子和光生空穴分开。光生空穴具有很强的获取电子的能力。由此产生的光生电子-空穴对与细胞壁、细胞膜和细胞内成分相互作用，导致酶失活。另一方面，光生电子空穴对与水或水中溶解氧相互作用形成羟基自由基，羟基自由基与细胞壁、细胞膜或细胞内物质相互作用，使细胞功能单位失活。
目前在食品行业，二氧化钛光催化杀菌技术仅用于水处理，其他应用有待进一步探索。
与传统灭菌技术相比，上述新型食品灭菌技术对食品的营养成分、风味、质构、感官特性影响较小。然而，单一的灭菌技术仍然存在一定的缺陷或不足。因此，为了进一步提高灭菌效率，尽量减少对食品营养成分、风味和感官的有害影响，采用两种或多种灭菌方法串联或并联或与天然杀菌剂联合使用将是未来的灭菌技术的一个重要研究方向。