高压脉冲电场杀菌[材料浅析]

高压脉冲电场在食品加工中的应用随着科技的不断进步，高压脉冲电场作为一种新型的食品加工技术，正在逐渐受到食品工业的和应用。

本文将探讨高压脉冲电场在食品加工中的原理、特点及其应用，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

高压脉冲电场是一种通过瞬间施加高电压脉冲来处理食品的方法，其主要原理是利用强电场作用产生一系列物理和化学效应，实现对食品的加工、杀菌、处理和检测等。

高压脉冲电场的特点主要表现在以下几个方面：非热效应：高压脉冲电场在处理食品时，不会产生明显的热量，因此对食品的色、香、味等感官品质的保持具有积极作用。

高效性：高压脉冲电场能够快速地穿透食品物料，实现对食品的高效处理。

例如，在杀菌过程中，高压脉冲电场能够大幅缩短处理时间，提高生产效率。

环保性：由于高压脉冲电场在处理过程中不使用化学试剂，因此对环境无污染，具有较好的环保性。

安全性：高压脉冲电场在封闭环境中进行，能够有效避免对人体造成伤害的风险。

食品杀菌：高压脉冲电场在食品杀菌方面具有显著的效果。

通过破坏微生物的细胞膜，高压脉冲电场可以有效杀灭食品中的细菌、病毒等致病微生物，达到杀菌的目的。

同时，由于其对细胞膜的破坏作用，还能够有效抑制微生物的复活和繁殖，延长食品的保质期。

食品处理：高压脉冲电场在食品处理方面也表现出良好的应用前景。

例如，在果蔬汁加工过程中，高压脉冲电场可以显著提高榨汁效率，降低能源消耗。

在肉类加工中，高压脉冲电场能够改善肉质的嫩度、风味和营养价值。

食品检测：高压脉冲电场在食品检测方面具有一定的应用价值。

例如，通过检测食品中微生物产生的微小电流，可以快速检测出食品中的细菌总数和大肠杆菌等微生物污染情况。

高压脉冲电场还可以用于食品成分、品质和保质期等方面的检测。

高压脉冲电场作为一种新型的食品加工技术，具有广泛的应用前景。

通过深入研究和探索，相信未来高压脉冲电场在食品加工中的应用将会越来越广泛，为食品工业的发展和人类健康做出更大的贡献。

脉冲电场杀菌简介
脉冲电场杀菌是一种利用高压脉冲电场对微生物进行杀菌的技术，也称为电场灭菌技术。

该技术的原理是利用高压脉冲电场产生的电场能量，使微生物细胞膜受到损伤，导致细胞死亡。

脉冲电场杀菌技术具有以下优点：
1.杀菌效果好：脉冲电场能够对微生物进行全面、快速的杀灭，能够有效地杀灭细菌、真菌、病毒等微生物。

2.杀菌速度快：脉冲电场杀菌的速度非常快，一般只需要几秒钟到几分钟的时间就能够完成杀菌过程。

3.对物品无损伤：脉冲电场杀菌过程中，电场能量只会作用于微生物细胞膜，不会对物品的物理性质产生影响。

4.无化学残留物：脉冲电场杀菌过程中，不使用任何化学杀菌剂，不会产生任何化学残留物，对环境和人体健康无害。

脉冲电场杀菌技术在食品、药品、医疗器械等领域都有广泛的应用。

例如：
1.食品加工：脉冲电场杀菌技术可以用于水果、蔬菜、奶制品等食品的杀菌处理，以延长其保质期。

2.药品生产：脉冲电场杀菌技术可以用于药品的杀菌处理，以确保药品的纯度和稳定性。

3.医疗器械：脉冲电场杀菌技术可以用于医用器械、手术器械等的杀菌处理，以确保器械的安全性。

4.水处理：脉冲电场杀菌技术可以用于水处理，以杀灭水中的细菌、病毒等微生物，保证水质安全。

总之，脉冲电场杀菌技术是一种非常有效的杀菌技术，具有广泛的应用前景。

高压脉冲电场技术在食品杀菌方面的应用研究思路1：电场技术杀菌与传统杀菌技术的对比得出高压脉冲电场技术杀菌的优越性及发展前景。

思路2:就目前国内外对高压脉冲电场杀菌技术的应用来展望外来在其他领域的应用及其普及性。

PEF优势杀菌是食品生产中的一个非常重要的环节，杀菌的好坏直接影响着食品的品质量。

传统的热力杀菌技术对一些产品特别是热敏性产品的色、香、味、功能性以及营养成分等具有破坏作用。

为满足消费者对营养、原汁原味、不含防腐剂、天然安全的要求，高压脉冲电场技术倍受瞩目。

高压脉冲电场(PEF)用于食品杀菌, 从20世纪60年代在美国就已开始研究, 并逐渐扩大到工业应用，进入90年代中后期我国开始进行这方面的研究，但由于设备的限制，研究水平已经相对比较落后，特别是在产业化方面。

该项新技术设备的投入相对较高、处理量少、但产品品质较好。

而且与传统热力杀菌相比，非热力技术在能耗方面有着明显的优势，可以节约一定的能源，体现了一定的经济效益。

高压脉冲电场杀菌的机理，现有多种假说：主要有细胞膜穿孔效应、电磁机制模型、粘弹极性形成模型、电解产物效应、臭氧效应等，大多数学者倾向于认同电磁场对细胞膜的影响，并以此为基础对抑菌动力学进行探索。

⑴细胞膜穿孔效应假说认为:细胞膜带有一定的电荷，具有一定的通透性和强度。

膜的外表面与膜内表面之间具有一定的电势差。

当细胞上加一个外加电场,这个电场将使膜内外电势差增大。

此时，细胞膜的通透性也随着增加，当电场强度增大到一个临界值时，细胞膜的通透性剧增,膜上出现许多小孔，使膜的强度降低。

此外当所加电场为一脉冲电场时，电压在瞬间剧烈波动，在膜上产生振荡效应。

孔的加大和振荡效应的共同作用使细胞发生崩溃，从而达到杀菌目的。

⑵电磁机制理论:认为电场能量与磁场能量是相互转换的，在两个电极反复充电与放电的过程中，磁场起了主要杀菌作用，而电场能向磁场的转换保证了持续不断的磁场杀菌作用。

⑶粘弹极性形成模型认为:一是细菌的细胞膜在杀菌时受到强烈的电场作用而产生剧烈振荡，二是在强烈电场作用下，介质中产生等离子体，并且等离子体发生剧烈膨胀，产生强烈的冲击波，超出细菌细胞膜的可塑性范围而将细菌击碎。

高压脉冲电场（PEF)技术对食品杀菌的研究摘要：高压脉冲电场技术是一种低能耗、高效率的食品加工技术, 在杀菌方面, PEF 技术表现出良好的应用前景。

本文概述了关于PEF技术的一些理论和研究成果,指出了其与热杀菌相比的优势以及待解决的问题。

关键词：高压脉冲电场技术；食品；杀菌杀菌是食品生产中的一个非常重要的环节，杀菌的好坏直接影响着食品的品质量。

传统的热力杀菌技术对一些产品特别是热敏性产品的色、香、味、功能性以及营养成分等具有破坏作用。

为满足消费者对营养、原汁原味、不含防腐剂、天然安全的要求，高压脉冲电场技术倍受瞩目。

高压脉冲电场(PEF)用于食品杀菌, 从20世纪60年代在美国就已开始研究, 并逐渐扩大到工业应用，进入90年代中后期我国开始进行这方面的研究，但由于设备的限制，研究水平已经相对比较落后，特别是在产业化方面。

该项新技术设备的投入相对较高、处理量少、但产品品质较好。

而且与传统热力杀菌相比，非热力技术在能耗方面有着明显的优势，可以节约一定的能源，体现了一定的经济效益。

1 高压脉冲电场技术的现存理论高压脉冲电场的杀菌原理是在两个电极间产生瞬时高压脉冲电场作用于食品而杀菌的。

其基本过程是用瞬时高压处理放置在两极间的低温冷却食品。

高压脉冲电场杀菌机理经过40年的探讨，形成了以下几个代表性的观点:①“细胞膜穿孔效应”理论：当外加电场作用于细胞时，食品微生物的细胞膜在其作用下，诱导产生横跨膜电位。

当整个膜电位达到极限值(约为lV)时，膜破裂，使膜结构变成无序状态，形成细孔，渗透能力增强。

因此，细胞的可渗透性可以依据外加电场强度的加强而增加。

②电解产物理论：在电极点施加电场时，电极附近介质中的电解质电离产生阴离子，这些阴阳离子在强电场作用下极为活跃，穿过在电场作用下通透性提高的细胞膜，与细胞的生命物质如蛋白质、核糖核酸结合而使之变性。

③臭氧效应理论：在电场作用下液体介质电解产生臭氧，在低浓度下臭氧已能有效杀灭细菌。

浅析电化学杀菌陈柏如10121966摘要：长期以来在水处理领域中的杀菌方法分为化学法和物理法两类，其中化学法指向待处理水溶液中加入化学剂，如C12、NaClO、O2、H2O2等来杀灭细菌，成本低，效果理想，但对环境不友好，物理法则通过紫外线，超声波等技术手段来杀菌，环保但是不能持续杀菌。

而作为兼顾环保和杀菌的电化学杀菌法正迅速发展，目前电化学杀菌的两种主要方法是通电杀菌和高压电脉冲杀菌，其作用机理也分两种，直接杀菌和间接杀菌。

直接杀菌：通过电场作用直接导致细菌细胞膜分解或发生电穿孔现象从而使细菌死亡。

间接杀菌：通过电解产生的强氧化性中间产物来杀灭细菌。

但在实际操作过程中，电化学法杀菌还是存在缺陷的，比如能耗高，成本高，杀菌效果与传统化学杀菌相比还是较低。

特别是通过高压电脉冲法使细菌细胞膜发生电穿孔现象从而导致细菌死亡的过程中，部分发生穿孔的细胞膜能够复原，这种现象导致杀菌效率的降低。

我们是否能够通过分析细菌的一些基本生理结构和代谢途径，结合一些化学或者物理的方法，在现有的电化学杀菌理论的基础上做一些调整从而提高电化学杀菌的效率，本文将做一些浅显的分析。

关键字：电化学；杀菌；细胞结构1电化学杀菌法的优点与不足1.1电化学杀菌的两个主要机理：直接作用和间接作用直接作用：在电场的作用下，电能产生的机械压缩作用能够使细胞膜发生不可逆形变，使细胞膜分解，细胞质部分或全部流出。

造成细菌最终死亡。

电穿孔作用则是由于电场的作用使得细菌细胞膜的磷脂双分子层及蛋白质失稳，因此小分子的物质能够自由透过细胞膜进入细胞内，从而引起细胞膜的膨胀破裂。

间接作用：在电解的过程中产生一些强氧化性的中间产物，列如臭氧，次氯酸等物质，当这些物质通过细胞壁穿透到细菌内部时氧化细菌的酶系统而使细菌死亡。

1.2 电化学杀菌的两个主要方法：电解杀菌和高压电脉冲杀菌法电解杀菌法：电解杀菌法的机理有直接作用也有间接作用，且电场对细胞膜的不可逆破坏是杀菌的主要原因。

高压脉冲电场杀菌2007-04-30 11:481 灭菌机理关于高压脉冲电场杀菌的机理，现有多种假说：主要有细胞膜穿孔效应、电磁机制模型、粘弹极性形成模型，电解产物效应、臭氧效应等，大多数学者倾向于认同电磁场对细胞膜的影响，并以此为基础对抑菌动力学进行探索。

细胞膜穿孔效应假说认为，细胞膜由镶嵌蛋白质的磷脂双分子层构成，它带有一定的电荷，具有一定的通透性和强度。

膜的外表面与膜内表面之间具有一定的电势差。

当细胞上加一个外加电场、这个电场将使膜内外电势差增大。

此时，细胞膜的通透性也随着增加，当电场强度增大到一个临界值时，细胞膜的通透性剧增、膜上出现许多小孔，使膜的强度降低。

此外当所加电场为一脉冲电场时，电压在瞬间剧烈波动，在膜上产生振荡效应。

孔的加大和振荡效应的共同作用使细胞发生崩溃，从而达到杀菌目的。

穿孔效应假说可以通过两种方法来证实，一是电子显微镜下的照片显示、酵母菌被处理后可以见到菌体上有明显的裂痕。

另一证据是检测杀菌前后菌液中的离子浓度c。

JayaMm对磷酸盐缓冲液中的乳酸杆菌进行高压脉冲电场杀菌，比较杀菌前后的阴离子浓度，发现在乳酸杆菌被杀灭后Cl-离子浓度高了很多。

由于实验排除了Cl-的其它来源、故而只能得出因为乳酸杆菌细胞膜破裂，细胞内物质外泄的结论。

电磁机制理论是建立在电极释放的电磁能量互相转化基础上。

电磁理论认为电场能量与磁场能量是相互转换的，在两个电极反复充电与放电的过程中，磁场起了主要杀菌作用，而电场能向磁场的转换保证了持续不断的磁场杀菌作用。

这样的放电装置在放电端使用电容器与电感线圈直接相连、细菌放置在电感线圈内部，受到强磁场(场强6．87特斯拉，功率16KJ)作用。

粘弹极性形成模型认为，一是细菌的细胞膜在杀菌时受到强烈的电场作用而产生剧烈振荡，二是在强烈电场作用下，介质中产生等离子体，并且等离子体发生剧烈膨胀，产生强烈的冲击波，超出细菌细胞膜的可塑性范围而将细菌击碎。

电解产物理论指出在电极点施加电场时，电极附近介质中的电解质电离产生阴离子，这些阴阳离子在强电场作用下极为活跃，穿过在电场作用下通透性提高的细胞膜，与细胞的生命物质如蛋白质、核糖核酸结合而使之变性。

高压脉冲电场杀菌技术随着人民生活水平的提高，食品的安全性与营养性受到越来越大的关注。

对于食品的杀菌保藏技术也提出了越来越高的要求。

传统的杀菌技术主要是采用高温，烫漂，热风干燥，巴氏杀菌，添加化学防腐剂等，这几种方法都存在弊端，对于热敏性的营养素，会在高温中损失，而且往往会破坏食物本身的色泽，影响食物的感官，改变食品的色，香，味。

随着近几年食品安全事件的频发，也使得人们谈食品添加剂而色变，因此很多的食品人致力于新的杀菌技术的研究。

像微波杀菌，超声杀菌，膜过滤除菌，高压脉冲电场杀菌等。

下面给大家简要介绍一下高压脉冲电场杀菌。

高压脉冲电场杀菌，一种新型的食品冷杀菌技术（High Intensity Pulsed Electric Fields，简称PEF）。

上个世纪六十年代，在美国就已经开始研究，到九十年代中后期我国才开始这方面的研究，由于设备的限制，研究水平已经相对比较落后，特别是在产业化方面。

目前，对于它的杀菌机理尚不明确。

多数学者认为高压脉冲电场的杀菌原理包括场的作用和电离作用两种。

场的作用：脉冲电场产生磁场，磁场和电场的交替作用使细胞膜振荡加剧，膜强度减弱，使膜内物质溢出，膜外物质易渗入，细胞膜的保护作用减弱甚至消失。

电离作用：电极附近物质电离产生的离子与膜内物质作用，阻断了膜内外生化反应和新陈代谢的进行。

同时，液体介质产生强氧化物质如O3，与细胞内物质发生反应从而影响细胞正常功能的发挥。

高压脉冲电场杀菌的特点高压脉冲电场杀菌特点：①杀菌时间短、效率高、能耗远小于热处理法；②脉冲电场杀菌在常温常压下进行，与加热法相比更能有效地保持食品原有的色、香、味及营养成分，对热敏性物料尤其适用。

早期的研究主要集中在PEF 对微生物的杀菌效果方面，人们已就PEF 对多种腐败菌和致病菌的杀菌效果进行了大量而系统地研究。

目前，人们已经对PEF 的杀菌效果有了深入的认识和掌握。

PEF 杀菌实验的指示微生物包括枯草芽抱杆菌、德氏乳杆菌、单核细胞增生李斯特氏菌、荧光假单孢菌、啤酒酵母、金黄色葡萄球菌、嗜热链球菌、大肠杆菌、大肠杆菌O157、霉菌和酵母等，研究结果表明PEF 处理对这些微生物的营养体细胞均有较好的杀灭作用，但芽孢表现出较强的耐受性。