王 龑?zhuān)?勇，楊 開(kāi)

（浙江工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 杭州310014）

自1996年脈沖光技術(shù)被美國(guó)食品與藥物管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準(zhǔn)用于食品工業(yè)以來(lái)，脈沖強(qiáng)光（Pulsed Light，PL）作為一種新興的非熱殺菌技術(shù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。PL 是表面殺菌技術(shù)，在食品殺菌保鮮方面有大量研究。目前在無(wú)菌包裝和衛(wèi)生包裝工藝中，普遍采用過(guò)氧乙酸和過(guò)氧化氫等消毒劑消毒，和這些非熱殺菌技術(shù)相比，PL 具有成本低、效率高、安全性高等優(yōu)點(diǎn)[1]。在過(guò)去的幾十年里，研究人員開(kāi)展了大量PL 應(yīng)用研究，證實(shí)PL 在果蔬、肉類(lèi)、蛋類(lèi)、奶類(lèi)等食品中的殺菌保鮮作用[2-6]。此外，PL 對(duì)復(fù)雜食品基質(zhì)的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也有大量報(bào)道。然而，由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，且實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性不高，因此限制了其在食品工業(yè)中的發(fā)展[7]。

PL 具有和太陽(yáng)相似的波長(zhǎng)光譜200～1 100 nm，包括紫外光區(qū)200～400 nm，可見(jiàn)光區(qū)400～700 nm，紅外光區(qū)700～1 100 nm[8]。其中70%為紫外光區(qū)，是PL 中的主要光譜區(qū)[6]。脈沖強(qiáng)光以交流電為電源，主要包括動(dòng)力單元、氙燈單元和冷卻系統(tǒng)。動(dòng)力單元主要提供高壓直流電流，交流電經(jīng)過(guò)變壓器升壓，對(duì)電容器充電，產(chǎn)生高壓直流電流，直流電流通過(guò)強(qiáng)光發(fā)生器產(chǎn)生直流高壓，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)觸發(fā)器產(chǎn)生高壓脈沖。兩端氙燈電離產(chǎn)生PL，放電后，電壓下降，等待下一次放電。PL 能量高，放電時(shí)間短，產(chǎn)生的能量為太陽(yáng)光到海平面強(qiáng)度的2×104倍[9-10]。

脈沖強(qiáng)光頻率通常采用1～20 次閃光數(shù)/s，表面能量密度為0.01～50 J/cm2[11]。其對(duì)食品表面微生物有較好的殺滅效果，符合巴氏殺菌的基本要求。不同微生物對(duì)脈沖強(qiáng)光的敏感性有所不同。研究表明，不同微生物對(duì)PL 敏感性排序?yàn)楦锾m氏陰性菌＞革蘭氏陽(yáng)性菌＞細(xì)菌芽孢＞真菌孢子[8，12-13]。PL 處理參數(shù)主要是樣品和脈沖燈之間距離、脈沖數(shù)和總能量，優(yōu)化這些參數(shù)可以達(dá)到最佳的殺菌效果。

本文總結(jié)脈沖強(qiáng)光處理對(duì)一些常見(jiàn)食品中微生物的殺菌效果以及對(duì)食品品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)保持等方面的影響，分析包裝材料和食品接觸面對(duì)脈沖強(qiáng)光處理效率的影響因素，為脈沖強(qiáng)光非熱殺菌技術(shù)應(yīng)用于食品殺菌保鮮提供參考。

1 脈沖強(qiáng)光處理對(duì)食品中微生物的影響

脈沖強(qiáng)光具有非常寬的光譜，主要起作用的是紫外光，對(duì)于細(xì)菌、真菌、孢子、病毒等都具有較好的殺滅效果。脈沖強(qiáng)光的抗菌作用機(jī)理主要是光化學(xué)效應(yīng)和光熱效應(yīng)共同發(fā)揮作用，導(dǎo)致DNA 損傷、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁破裂等，從而達(dá)到抗菌效果[14-15]。

在連續(xù)流動(dòng)的脈沖強(qiáng)光系統(tǒng)對(duì)果汁滅菌作用的研究中，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞損傷，尤其是細(xì)胞膜損傷是PL 殺滅細(xì)菌的一個(gè)重要機(jī)制[16]。Cheigh 等[17]通過(guò)觀察食源性病原體單核細(xì)胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）、大腸桿菌（Escherichia coli）O157：H7 在PL 處理后的透射電鏡圖發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜及內(nèi)部組織均被破壞。Ferrario 等[18]研究了PL 對(duì)蘋(píng)果汁中釀酒酵母的殺滅作用機(jī)制。流式細(xì)胞術(shù)和透射電子顯微鏡觀察結(jié)果表明，釀酒酵母細(xì)胞的活力喪失不僅是由于細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)膜的損傷，而且導(dǎo)致胞內(nèi)細(xì)胞器紊亂。除了細(xì)菌和真菌，PL 對(duì)病毒也具有較好的殺滅效果。Vimont 等[19]用小鼠諾如病毒（MNV-1）代替人類(lèi)諾如病毒，通過(guò)對(duì)小鼠諾如病毒形態(tài)觀察、病毒蛋白和RNA 完整性的分析，發(fā)現(xiàn)PL 處理能夠破壞小鼠諾如病毒結(jié)構(gòu)，引起病毒蛋白和RNA 降解。

不同微生物對(duì)脈沖強(qiáng)光的敏感性不同，而不同的食品基質(zhì)也會(huì)影響脈沖強(qiáng)光的殺菌效果，表1 總結(jié)了PL 對(duì)于幾種常見(jiàn)食品中不同微生物的殺滅效果?？傮w來(lái)說(shuō)，不同微生物對(duì)PL 抵抗力順序?yàn)椋赫婢咦樱炯?xì)菌芽孢>寄生生物>病毒≥植物性細(xì)菌[20]。研究發(fā)現(xiàn)，革蘭氏陰性菌對(duì)于PL 的敏感性高于革蘭氏陽(yáng)性菌[21-22]。PL 對(duì)真菌（霉菌、酵母）的影響非常顯著。張佰清等[23]運(yùn)用光流量為0～37.302 mJ/cm2PL 處理黑曲霉、灰霉、啤酒酵母和熱帶假絲酵母。結(jié)果表明，殺菌效率與光流量成正比，且在最大光流量時(shí)，霉菌致死率達(dá)到99.04%，酵母菌致死率達(dá)到100%。

表1 PL 對(duì)常見(jiàn)食品中微生物的殺菌效果Table 1 Inactivation effect of pulsed light on microorganism in common food

1.1 細(xì)菌

細(xì)菌對(duì)PL 處理的敏感性較強(qiáng)。短乳桿菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌、大腸桿菌、無(wú)毒李斯特菌、沙門(mén)氏菌、鼠傷寒沙門(mén)菌、副溶血性弧菌等是PL處理的食品中最常見(jiàn)的細(xì)菌[37]。Ignat 等[24]運(yùn)用1.75 J/cm2和15.75 J/cm2PL 處理鮮切蘋(píng)果，短乳桿菌分別減少3.0 和3.75 lg（CFU/cm2），而單核細(xì)胞增生李斯特菌分別減少2.7 和3.82 lg（CFU/cm2）；蘋(píng)果切片天然微生物的細(xì)菌總數(shù)為（2.62±0.15）lg（CFU/cm2），經(jīng)17.5 J/cm2PL 照射后，細(xì)菌總數(shù)因小于1.70 lg（CFU/cm2）而未檢出，且在7 d 貯藏期內(nèi)，細(xì)菌總數(shù)不斷增加。Gomez 等[25]研究了PL 對(duì)鮮切蘋(píng)果中接種的大腸桿菌、無(wú)毒李斯特菌的殺菌作用，在11.9 J/cm2和71.6 J/cm2PL 照射下，大腸桿菌分別減少了（0.34±0.06）和（0.56±0.05）lg（CFU/cm2），貯藏7 d 后略有增加；無(wú)毒李斯特菌分別減少了（0.30±0.05）和（1.0±0.2）lg（CFU/cm2），7 d 貯藏期內(nèi)不斷減少。這證明高強(qiáng)度PL 對(duì)無(wú)毒李斯特菌的抑制作用比大腸桿菌更強(qiáng)。Bialka 等[27]研究表明PL 對(duì)鮮切草莓中大腸桿菌和沙門(mén)氏菌的滅菌效果非常接近，在5.4 J/cm2和64.42 J/cm2PL 處理后，大腸桿菌和沙門(mén)氏菌分別減少1.3，2.3 和1.0，2.3 lg（N/N0）；和較高通量PL 相比，較低通量PL 的殺菌效果隨著PL通量的增加更加明顯。Leng 等[31]運(yùn)用31.5 J/cm2PL 處理小番茄，和對(duì)照組相比，沙門(mén)氏菌降低了2.3 個(gè)lg（CFU/g），該結(jié)果和Bialka 等[27]的研究結(jié)果一致。PL 還可以用于蛋殼表面沙門(mén)氏菌的滅活。Lasagabaster 等[32]運(yùn)用0.35，0.7 和2.1 J/cm2PL處理蛋殼，沙門(mén)氏菌分別減少了3.5，4.3 和4.9 lg（CFU/cm2）。肉制品中的微生物滅活也可采用脈沖強(qiáng)光技術(shù)實(shí)現(xiàn)。鼠傷寒沙門(mén)菌和副溶血性弧菌是肉制品中兩類(lèi)重要的致病菌。Hierro 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，0.7 J/cm2和11.9 J/cm2PL 處理后，生牛肉片中鼠傷寒沙門(mén)菌減少了0.3 和1.0 個(gè)對(duì)數(shù)值，而金槍魚(yú)片中副溶血性弧菌的總數(shù)減少了0.2 和1.0 個(gè)對(duì)數(shù)值，殺菌效果隨著PL 通量的增加而提高，且在金槍魚(yú)片和生牛肉片中的殺菌效果趨勢(shì)接近。Keklik 等[38]運(yùn)用60～67 J/cm2PL 處理生牛肉片，對(duì)鼠傷寒沙門(mén)菌的最大殺菌程度為2.4 個(gè)對(duì)數(shù)值。

1.2 真菌

釀酒酵母、拓展青霉和灰葡萄孢霉是果蔬中常見(jiàn)的真菌，降低其水平有利于果蔬貯藏和品質(zhì)的保持。Ferrario 等[18]運(yùn)用11.9 J/cm2和71.6 J/cm2PL 處理蘋(píng)果汁，釀酒酵母分別減少0.7 和3.9 lg（CFU/mL）；滅活曲線和投射電鏡表明，PL 通量小于11.9 J/cm2時(shí)，PL 敏感性較強(qiáng)的細(xì)胞因受損而失活，而當(dāng)PL 通量大于11.9 J/cm2，PL 抵抗性更強(qiáng)的微生物逐漸積累損傷。PL 處理使得部分微生物細(xì)胞成為可存活但不可培養(yǎng)細(xì)胞（viable but not cultivable cells，VBNC），這可能縮短果汁保質(zhì)期[39]。天然橙汁和草莓汁在200～400 nm 紫外光區(qū)表現(xiàn)出高吸光度，這會(huì)降低PL 中作用于微生物的紫外光劑量，導(dǎo)致釀酒酵母減少量小于1.0 lg（CFU/mL）[29]。此外，微生物負(fù)荷也是影響PL 對(duì)果汁殺菌效率的一個(gè)重要因素，因?yàn)楦呙芏染褐械奈⑸锓謱樱钌蠈颖粴?，下層微生物因?yàn)殛?/p>

影效應(yīng)而得以存活[40]。Maftei 等[26]運(yùn)用16 J/cm2PL 處理接種量為3×105CFU/mL 和2.3×104CFU/mL 的蘋(píng)果汁，釀酒酵母分別減少1.3 和3.21 lg（CFU/mL），而在32 J/cm2PL 處理下，釀酒酵母分別減少2.66 和3.76 lg（CFU/mL），這表明PL 對(duì)低密度微生物污染的殺菌效果更明顯。灰葡萄孢是葡萄、蔬菜中一種能夠引起植物灰霉病、導(dǎo)致果蔬腐爛的壞死性真菌[41]。Bernal 等[28]研究表明，11.9和23.9 J/cm2PL 處理草莓后，對(duì)照組和PL 處理組的感染果實(shí)百分比[IF（%）]顯著增加，貯藏10 d 后，PL 處理組IF 比對(duì)照組低16%～20%，貯藏12 d 后，對(duì)照組和PL 處理組結(jié)果接近，但是PL 處理使得草莓腐爛延遲2 d，這為短期貯藏草莓提供了一種可行方法；11.9 和23.9 J/cm2PL 處理下，蛋白胨水中灰葡萄孢子總數(shù)分別降低2 和3.5 lg（N/N0），當(dāng)PL 通量大于11.9J/cm2時(shí)，大多數(shù)真菌細(xì)胞因亞損傷而進(jìn)入“VBNC”狀態(tài)，需要進(jìn)一步研究“VB NC”狀態(tài)以更好闡明PL 處理對(duì)真菌孢子的影響。

（續(xù)表1）

1.3 病毒

病毒會(huì)通過(guò)食物或者環(huán)境傳染給人類(lèi)，導(dǎo)致嚴(yán)重的傳染性疾病，如2019年12月爆發(fā)的新型冠狀病毒肺炎，給人類(lèi)帶來(lái)了重大的災(zāi)難。PL 處理對(duì)于體外病毒的殺滅效果非常明顯，1.88 J/cm2PL 照射懸浮在磷酸鹽緩沖溶液中的F-特異性RNA 噬菌體MS2（ATCC 15597-B1），初始接種密度為9.1 lg PFU，處理效果達(dá)到（5.63±0.49）lg PFU；大于4 J/cm2PL 處理，處理效果達(dá)到8 lg PFU；運(yùn)用9.4 J/cm2PL 處理黑胡椒粉末、大蒜和薄荷粉末，ATCC 15597-B1 分別減少（0.64±0.52）、（0.12±0.09）、（0.68±0.47）lg PFU，這表明復(fù)雜食品基質(zhì)會(huì)嚴(yán)重降低PL 處理殺滅病毒的效果[42]。Vimont 等[19]對(duì)常見(jiàn)的小鼠諾如病毒（MNV-1）進(jìn)行研究，對(duì)懸浮在磷酸鹽緩沖液中的小鼠諾如病毒進(jìn)行2.07 J/cm2PL 處理，其中病毒接種量為105PFU/mL，基本實(shí)現(xiàn)對(duì)諾如病毒的完全滅活（>104lg PFU）；研究還發(fā)現(xiàn)，濁度會(huì)顯著降低PL處理效果，3.45 J/cm2PL 處理200 散射濁度（NTU）的渾水，小鼠諾如病毒僅僅降低3 lg PFU，這是由于溶液在254 nm 處透光率降低，導(dǎo)致其對(duì)紫外光吸收度，降低PL 中紫外光處理效果。大多數(shù)果汁的濁度低于200 NTU，且微生物負(fù)荷較低，所以不需要對(duì)PL 設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)就可以處理果汁[36，43]。

2 脈沖強(qiáng)光處理對(duì)食品品質(zhì)的影響

2.1 色澤

脈沖強(qiáng)光技術(shù)對(duì)于食品的作用不僅體現(xiàn)在殺菌，同時(shí)還會(huì)對(duì)食品品質(zhì)產(chǎn)生較大的影響。色澤是影響食品品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，研究表明，低劑量脈沖強(qiáng)光對(duì)食品色澤有一定的保護(hù)作用，而高劑量脈沖強(qiáng)光會(huì)引起食品色澤的變化。Ignat 等[24]運(yùn)用0～157.5 kJ/m2處理蘋(píng)果，發(fā)現(xiàn)低劑量PL 照射蘋(píng)果色澤變化不明顯，高劑量（157.5 kJ/m2）PL 照射顯著加速了蘋(píng)果的褐變。Gomez 等[25]以2.4～221.1 J/cm2PL 處理鮮切蘋(píng)果片，發(fā)現(xiàn)高劑量PL 照射同樣會(huì)引起蘋(píng)果片變暗，光學(xué)顯微鏡圖表明，蘋(píng)果細(xì)胞壁降解，原生質(zhì)膜和葉綠體被破壞。紅色是草莓的天然顏色，PL 處理會(huì)引起紅色變暗，降低草莓品質(zhì)。Cao 等[2]運(yùn)用不同通量PL 處理草莓，處理?xiàng)l件分別為3 J/cm2（0.05 J/cm2/pulse，L3）、3 J/cm2（0.1 J/cm2/pulse，H3）、5 J/cm2（0.1 J/cm2/pulse，H5），和對(duì)照組相比，3 種PL 處理的草莓明暗度（L*）沒(méi)有顯著差異，在20 d 貯藏期內(nèi)，L*呈略微下降趨勢(shì)，L3和H3 的紅綠值（a*）沒(méi)有顯著差異，而H5 中a*值降低，可能是H5 PL 處理?xiàng)l件促進(jìn)了紅色素降解，這表明高強(qiáng)度PL 處理草莓會(huì)影響草莓色澤。Pataro 等[16]運(yùn)用1～8 J/cm2PL 處理西紅柿，在（20±2）℃下貯藏21 d，對(duì)照組和處理組的西紅柿色澤均沒(méi)有顯著差異。PL 處理對(duì)肉制品色澤的影響也有大量報(bào)道。PL 處理顯著降低了牛肉的a*和b*（黃藍(lán)值），對(duì)于L*沒(méi)有顯著影響，而b*在大于8.4 J/cm2PL 劑量時(shí)有顯著差異，a*在大于2.1 J/cm2PL 劑量時(shí)有顯著差異，所以在牛肉中a*對(duì)PL 更加敏感。Hierro 等[34]研究表明，4.2 J/cm2PL 處理顯著提高了牛肉貯藏過(guò)程中的L*；在PL 處理的金槍魚(yú)片中，b*對(duì)PL 更加敏感，0.7 J/cm2PL 處理顯著降低b*；a*和L*對(duì)PL 不敏感，8.4 J/cm2PL 處理才對(duì)金槍肉片有顯著影響，在此PL 劑量下，L*提高，a*降低，導(dǎo)致肌肉透明度喪失，紅色變淡，因此高劑量PL 處理會(huì)降低金槍魚(yú)片和牛肉色澤，影響消費(fèi)者可接受度。

2.2 硬度

在評(píng)價(jià)果蔬的新鮮度時(shí)，硬度通常被認(rèn)為是品質(zhì)參數(shù)之一。西紅柿是一種非常容易軟化的果蔬，而PL 處理能夠引起西紅柿硬度降低。Aguilo-Aguayo 等[30]研究表明，5.36 J/cm2PL 處理西紅柿，20 ℃貯藏15 d 后，西紅柿表皮出現(xiàn)嚴(yán)重的褶皺，硬度降低，且質(zhì)量損失10%，這可能和Luksiene等[44]指出的PL 處理過(guò)程中的產(chǎn)熱、引起果實(shí)脫水失重有關(guān)。然而，芒果和草莓的研究結(jié)果與西紅柿相反。PL 處理有利于鮮切芒果硬度的保持，防止軟化。Charles 等[45]指出，8 J/cm2PL 處理鮮切芒果，在6 ℃下貯藏7 d 后，鮮切芒果硬度增加了1.5 N，而對(duì)照組硬度降低了1.5 N 左右。Avalos-llano等[46]研究表明，4，8 J/cm2PL 處理能夠降低鮮切草莓軟化發(fā)生率，（5±1）℃貯藏14 d 后，處理組基本保持初始硬度不變，對(duì)照組硬度顯著降低；12，16 J/cm2PL 處理后，草莓硬度下降程度跟對(duì)照組接近。這表明，PL 處理對(duì)果蔬硬度效果因果蔬而異。

2.3 風(fēng)味

食品風(fēng)味是吸引消費(fèi)者的一個(gè)重要因素，包括甜、酸、苦、辣、咸、澀、鮮，由許多賦予食品芳香的化合物構(gòu)成，這使食品的風(fēng)味非常復(fù)雜。Ignat等[24]運(yùn)用0～0.1575 J/m2處理蘋(píng)果，發(fā)現(xiàn)0.1575 J/cm2PL 處理鮮切蘋(píng)果的風(fēng)味顯著下降，低劑量PL處理后，蘋(píng)果風(fēng)味變化不顯著；研究者還觀察到高強(qiáng)度PL 下產(chǎn)生的“熟味”，在貯藏過(guò)程中消失，這可能是由于酯類(lèi)和其它化學(xué)物發(fā)生的光誘導(dǎo)反應(yīng)。Koh 等[47]研究表明，PL 處理對(duì)哈密瓜香氣濃度的保持具有一定的作用，PL 處理組具有更低的呼吸速率，而且可以通過(guò)殺菌避免不良?xì)馕兜男纬?，最終保持果香。也有研究表明，PL 結(jié)合含鈣的可食用涂層可以捕獲芳香化合物，延緩果蔬衰老，從而最大程度保持香氣[48]。干腌火腿具有一種強(qiáng)烈而特別的風(fēng)味，PL 處理會(huì)使火腿產(chǎn)生不良風(fēng)味。8.4 J/cm2PL 處理干腌火腿，4 ℃和20 ℃下貯藏30 d，試味員觀察到硫臭味和金屬味，試味員也在4.2 J/cm2或者更高通量PL 處理的牛肉中觀察到硫臭味[34]，這可能是由于PL 處理肉制品過(guò)程中產(chǎn)生高鐵血紅蛋白，促進(jìn)了脂質(zhì)氧化[49]。

2.4 多酚

眾所周知，成熟果實(shí)中含有很多天然生物活性物質(zhì)，多酚作為一種主要的抗氧化成分。果蔬中多酚含量跟收獲后加工處理方式有很大關(guān)系。脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)為保持總酚含量提供了潛在可能[50]。在成熟柿子中，不同PL 處理對(duì)于總酚含量沒(méi)有顯著差異。在未成熟柿子中，和對(duì)照組相比，2 J/cm2PL 處理柿子的總酚含量有顯著差異，且2，6 J/cm2PL 處理使得總酚含量峰值提前，這是由于PL 處理促進(jìn)原花青素合成，使得可溶性丹寧含量增加，最終多酚含量提高[51-52]；6 J/cm2PL 處理組中的總酚含量最穩(wěn)定。PL 處理或?qū)⒂兄诮档褪磷邮諗啃訹53]。PL 處理對(duì)草莓中總酚含量沒(méi)有影響。Cao 等[54]運(yùn)用不同劑量PL 處理草莓，與對(duì)照組相比，3 個(gè)處理組在處理后20 d 貯藏期間，總酚含量沒(méi)有顯著差異，且輕微上升，在第10 天達(dá)到總酚含量的峰值。Avalos-llano 等[46]運(yùn)用4～16 J/cm2PL 處理鮮切草莓，結(jié)果表明PL 處理對(duì)于總酚含量沒(méi)有顯著影響。

2.5 抗氧化能力

PL 處理在一定程度上能夠保持甚至提高果蔬的抗氧化能力。Cao 等[54]運(yùn)用不同劑量PL 處理鮮切草莓，結(jié)果表明，PL 處理不影響整個(gè)貯藏期內(nèi)鮮切草莓的抗氧化能力。主成分分析表明，相比總花青素，總酚和維生素C 與抗氧化能力更相關(guān)，而16 J/cm2以下PL 對(duì)維生素C 和總酚含量沒(méi)有影響，所以對(duì)鮮切草莓抗氧化能力沒(méi)有影響[46]。柿子的抗氧化能力非常高，2 和6 J/cm2PL 處理顯著提高了未成熟柿子的抗氧化能力，使得抗氧化能力峰值提前，這和總酚含量變化的結(jié)果相似，說(shuō)明抗氧化能力和總酚含量存在一定相關(guān)性[53]。

2.6 其它成分

脈沖強(qiáng)光除了影響色澤、硬度、風(fēng)味、多酚等，還顯著影響食品中的一些重要成分，如維生素、蛋白質(zhì)、酶等。PL 處理可以顯著提高蘑菇中維生素D2含量，Kalaras 等[55]觀察到，蘑菇經(jīng)過(guò)2.373 J/cm2PL 處理后，維生素D2含量從0.005 μg/g 干重快速增加到12.6 μg/g 干重，且在低強(qiáng)度PL 照射下，維生素D2生成量和PL 通量符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)；9.492～14.238 J/cm2PL 范圍內(nèi)，隨著PL 的增加維生素D2含量不斷增加，質(zhì)量濃度達(dá)到最大27 μg/g 干重，但不符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)。Koyyalamudi 等[56]也報(bào)道了類(lèi)似的結(jié)果，在0～47.46 J/cm2PL 照射下，維生素D2、PD2、T2和L2劑量-反應(yīng)曲線呈非線性函數(shù)關(guān)系。此外，PL 中的紫外光能夠誘導(dǎo)麥角甾醇產(chǎn)生光異構(gòu)體D2、PD2、T2和L2，這或?qū)⒂兄诠I(yè)生產(chǎn)維生素D2[57]。

脈沖強(qiáng)光還可以通過(guò)改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，降低β-乳球蛋白抗原性及提高蛋白質(zhì)溶液的發(fā)泡能力和發(fā)泡穩(wěn)定性[58-59]。Innocente 等[60]運(yùn)用0.26～26.25 J/cm2PL 處理生牛乳，導(dǎo)致94%堿性磷酸酶的失活，這是光化學(xué)效應(yīng)（紫外光）和光熱效應(yīng)（可見(jiàn)光和紅外光）共同作用的結(jié)果，即通過(guò)光誘導(dǎo)化學(xué)修飾和熱損傷滅活生牛乳中的堿性磷酸酶（ALP）的活性。

脂肪氧合酶（LOX）容易引起食品酸敗，PL 處理可以滅活脂肪氧合酶的活性。以初始LOX 活性為（136±10）μmol/L 共軛二烯/min 為例，96 J/cm2PL 處理可將LOX 活性降低至可忽略水平（＜1%RA），這是因?yàn)镻L 處理引起氨基酸氧化及α-螺旋含量降低，而游離巰基顯著增加表明蛋白質(zhì)因二硫鍵斷裂展開(kāi)，最終蛋白質(zhì)因疏水相互作用聚集而失活，這完全是光化學(xué)效應(yīng)的結(jié)果[61]。

3 包裝材料和食品接觸面對(duì)脈沖強(qiáng)光處理效率的影響

通常來(lái)說(shuō)，食品基質(zhì)、微生物和處理參數(shù)是脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)的三大要素。然而，包裝材料性質(zhì)也是一個(gè)不可忽視的因素。傳統(tǒng)化學(xué)消毒會(huì)在包裝材料上殘留大量的化學(xué)物質(zhì)，對(duì)消費(fèi)者具有潛在的危害性，已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們對(duì)于綠色安全理念的追求。而脈沖強(qiáng)光作為一種新型非熱表面殺菌技術(shù)，具有處理成本低、綠色無(wú)殘留和光譜殺菌等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包裝食品凈化。透光率是影響包裝材料凈化效果的一個(gè)重要參數(shù)，不透明材料和基質(zhì)可能會(huì)干擾光吸收，只有避免這些材料才能實(shí)現(xiàn)均勻去污[62-63]。表2 研究了不同包裝材料和食品接觸面對(duì)食品中接種微生物的影響。

表2 不同包裝材料和食品接觸面對(duì)PL 處理殺菌效果的影響Table 2 The influence of different packaging materials and food contact surfaces on the PL-treated sterilizing effect

脈沖強(qiáng)光處理包裝食品主要運(yùn)用于肉類(lèi)和肉類(lèi)產(chǎn)品[7]。有研究表明，PA/PE/LDPE 的透明度很高，PL 能夠輕易通過(guò)這些材料，因此它們不僅能作為食品接觸材料，還可以作為食品包裝材料，且對(duì)食品品質(zhì)沒(méi)有顯著影響[38，69-70]。MET 和EP 具有較高的鏡面反射率，TR 具有較高的漫反射率，且三者粗糙度較高，這都降低了PL 處理效率[67]。Kramer 等[33]運(yùn)用1.2 J/cm2PL 處理羊腸衣和牛膠原蛋白腸衣的法蘭克福香腸，使用PA/PE 包裝袋真空包裝，PL 在240～280 nm 紫外光區(qū)的透射率為50%～75%，結(jié)果表明PL 處理分別降低了無(wú)毒李斯特菌3.65 和4.75 lg（CFU/cm2）；然而，9.4 J/cm2PL 處理未包裝的維也納香腸，無(wú)毒李斯特菌僅僅降低了1.37 個(gè)對(duì)數(shù)值，這主要是因?yàn)榫S也納香腸表面粗糙度更高，導(dǎo)致微生物分層聚集，從而產(chǎn)生陰影效應(yīng)[64]。PE 和SS 是常見(jiàn)的食品接觸材料，且PL 對(duì)兩者處理效果非常好，都能夠?qū)е陆臃N濃度為4 lg（CFU/cm2）的螢光假單胞菌完全失活，且PL 對(duì)PE 的處理效果更好，0.034 J/cm2PL處理就能夠使得螢光假單胞菌低于檢測(cè)限（0.25 CFU/cm2）[66]。

經(jīng)PL 處理的食品接觸材料存在潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。Castillo 等[71]運(yùn)用HPLC-GC 聯(lián)用法分析PL處理后的PP 材料，結(jié)果表明，添加巴斯夫抗氧劑Irgafos 168 的PP 材料經(jīng)PL 處理后，材料中產(chǎn)生了大量的未知物質(zhì)，且一些物質(zhì)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)塑料中1 mg/kg 的閾值濃度；PP 材料本身含有大量安全性未知的低聚物、添加劑和雜質(zhì)，這些材料都有可能經(jīng)PL 處理后遷移到食品中，對(duì)人體造成危害。

4 結(jié)論

脈沖強(qiáng)光作為一種非熱殺菌技術(shù)，具有熱殺菌技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，在對(duì)食品進(jìn)行殺菌的同時(shí)，能夠最大程度保持食品品質(zhì)，且沒(méi)有化學(xué)物殘留，是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的方向。但是到目前為止，脈沖強(qiáng)光技術(shù)更多地停留在研究階段，還沒(méi)有投入到大規(guī)模的實(shí)際生產(chǎn)中。阻礙脈沖強(qiáng)光技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的最大難題是統(tǒng)一的技術(shù)操作標(biāo)準(zhǔn)，由于脈沖強(qiáng)光試驗(yàn)重現(xiàn)性不高，所以很難制定標(biāo)準(zhǔn)。FDA 在1996年已經(jīng)規(guī)定了脈沖強(qiáng)光的最大使用劑量為12 J/cm2。然而在目前的大多數(shù)研究中，使用劑量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出12 J/cm2，是否應(yīng)該提高處理劑量標(biāo)準(zhǔn)也是需要考慮的問(wèn)題。

總的來(lái)說(shuō)，脈沖強(qiáng)光在食品殺菌保鮮方面的前景良好。雖然復(fù)雜的食品基質(zhì)會(huì)降低脈沖強(qiáng)光的處理效果，但是脈沖強(qiáng)光結(jié)合其它技術(shù)會(huì)顯著提高殺菌處理效果。我們還需要注意到，脈沖強(qiáng)光處理可能會(huì)存在食品包裝材料中的化學(xué)物質(zhì)遷移

到食品中的風(fēng)險(xiǎn)，微生物細(xì)胞進(jìn)入“VBNC”狀態(tài)干擾試驗(yàn)結(jié)果，脈沖強(qiáng)光引起食品溫度上升而產(chǎn)生的熱損傷等。為了使脈沖強(qiáng)光技術(shù)更好地運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)，還需要進(jìn)一步對(duì)脈沖強(qiáng)光潛在影響進(jìn)行更多的研究。