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  抑制微生物最有效的紫外线波长在260nm左右,这些波长处的紫外线能被细胞DNA特别吸收(Sastry等,2000年)。DNA的碱基组成随物种的不同而变化,据报道知DNA吸收峰在260-265nm,这正好与低压汞灯发射的主要波长(253.7nm)和UVC波长相一致(Shama,1999年;Bolton,2001年)o微生物对UVC处理的抵抗力主要取决于其自身修复紫外线损伤的能力。一般来说,微生物抵抗紫外线能力大小如下:革兰阴性菌<革兰阳性菌<酵母菌<细菌孢子<霉菌<病毒(Adams和MoSS,1995年)。原生动物一般比其他微生物更耐紫外线照射。

  一些与紫外线处理相关的定义:

  辐射量(£):在一个无穷小的面积dS上所有波长的辐射能被dS所分。注意到光线的接受,辐射量与光线的发出量(W/m2)是相对应的。综合一个三维紫外光源在一个空间内部产生的辐射就是辐射量。

  辐射剂量:穿过一个无穷小横切面的各个方向的所有波长的辐射能量,被cW(W/m2)所分。假设辐照率与暴露时间成倍增加。辐射剂量经常在紫外灭菌文献中运用(Shama,1999年;Sastry等,2000年)。它表示在一个杀菌范围(J/m2)内某假定微生物在紫外线中暴露时间。

  紫外线在生鲜食品杀菌中的应用

  Bintsis等(2000年)指出,根据紫外线潜在的应用前景,可把紫外线杀菌分成三类:抑制表面微生物的生长,杀死空气中的微生物和对液体的消毒。

  紫外线可以用来对水、空气、食物表面消毒。紫外线或灭菌灯经常用于医院病房、护理室、手术室和食堂的消毒。冷藏食品店空气中的微生物可以通过紫外杀菌来杀灭(Sha-ma,1999年)。利用紫外线防止鸡蛋的孵化也有报道(Bailey等,1996年)。还有关于紫外线消毒疫苗和其他医疗器械的报道。紫外灯作为一种消毒手段,主要缺点是它的穿透能力不强。一些不活泼的有机体必须直接接受照射才能达到杀菌目的,而这些有机体经常被固形物如粒子、尘埃和覆盖物遮挡而不受紫外线的影响。

  UVC对固形物材料的穿透能力很弱(Shama,1999年),因此,紫外线处理对物体表面的消毒极为有效。固体表面的杀菌,主要是包括包装材料如罐、瓶、瓶盖及包装器的消毒。用紫外线对物料表面进行消毒,它的功效取决于照射前物料表面的清洁程度,因为少许尘埃就能吸收紫外线保护微生物而影响杀菌效果(Bintisis等,2000年)。Shama(1999年)报道只有当物体表面接近光滑并且无污染的情况下,紫外辐照对特定微生物的杀灭才能取得较好效果。UVC还常应用于超高温无菌包装、食品表面杀菌处理及抑制嗜热脂肪芽孢杆菌在含糖食物上的生长(Weiser,1962年紫外线的另外一些应用是用紫外线处理食品表面的报道,如Huang和Toledo(1985年)用紫外线处理新鲜鱼,Kuo等(1989年)用其处理鸡蛋壳,Stermar等(1987年)用其处理牛肉,Wallner-Pendlatom等(1994年)将其用于家禽的屠宰和Lee等(1989年)用其处理巧克力。

  Shama(1999年)指出紫外线杀菌最成功的应用是在水的处理。现有的高纯度水或饮用水是紫外辐照的理想媒介(Smoekall和Hornsey);而处理其他流体则取决于他们的吸收性能(Shama,1999年;Bintisis等,冷冻机组2000年)oUVC液体消毒技术过去通常用于杀死水中的大量微生物和用于杀灭水中残留的微生物(Gray,1994年;Shama,1999年;Bintisis等,2000年)。用UVC处理水仅仅lmin就能杀灭其中99.999%的细菌,而这种杀菌不会引起被处理物质的颜色、风味、结构和PH的改变(Snowball和Hornsey,1988年)。

  近10年来,利用紫外线照射减少果汁和蔬菜汁中微生物数量的研究成为了热点(Sastry等,2000年;Bintisis等,2000年)。利用这种技术达到合适的杀菌强度,通过产品的辐射量必须至少在400J/m\影响紫外线杀菌效果的关键因素有产品的吸收性能、反应堆的几何形状、辐照强度、波长、紫外灯的排列、产品流出外形和辐照方向。

  限制紫外线辐照效果的主要因素是其穿透力弱。Snowball和Hornsey(1988年)报道在蒸榴水下40cm,紫外辐射强度便降低30%,海水超过10cm就能使辐照降低相同的值;而10%的蔗糖溶液或一般的泉水(含铁量很高)发生同样的状况只需5cm。

  影响紫外线杀菌效果的因素

  流体流动速率

  影响紫外线杀菌效果的一个重要因素是流体与紫外线的接触方式。紫外线照射室内水压的设计是根据流体的流速(ctn/s,通过紫外灯的长度计算)。这决定流体在紫外线下的暴露时间,因为大多数流体含有固体(糖、盐、淀粉及其他固形物)而具有黏性。他们的流型成薄片状,这就需要一个不同于典型水流单元的设计,使他们呈剧烈流动状。在大多数情况下,让流体连续地流经紫外线照射单元是可行的。当果汁的流动比薄层流动还剧烈时,可利用UVC对其进行杀菌。

  流体类型

冷冻机组:o微生物对UVC处理的抵抗力主要取决于其自身修复紫外线损伤的能力的图片250

  当紫外线穿过一种媒介(流体)时,它的强度就会减弱。朗伯-比尔定律可以表示它的衰减情况。紫外线/。的光线通过浓度为</的流体后为/,媒介的吸光系数为《,则有:

  Z=/0Exp

  不同类型液体食品吸收紫外线的能力不同(实际)。穿过给定液体深度的紫外线的比率是决定紫外线辐照用量的一个因素。

  实际流体食品的吸收系数(253.7nm)流体a/(cm’1)饮用水0.20-0.10澄清果汁2——5

  白酒10

  啤酒10-20

  浑浊果汁20-50

  红酒30

  牛乳300

  液体食品的色泽和固形物含量对于紫外线传输具有显著影响。颜色越深,紫外线穿透传送的越少;以悬浮矿物质、蛋白质、淀粉等形式存在的固形物会产生阴影并分散光线,由此降低了预期的效果(Anonymous,2002年)。

  微生物的种类和数量

  检验流体食品中微生物的种类非常重要,每一种微生物都有其相应的致死量。另外,微生物的数量对于灭菌装置正确的设计和尺寸的计算也同样重要。许多细菌、病毒和酵母菌的灭活均需要低水平的紫外线辐射能量,通常是lOOJ/m2,澄清的溶液(糖浆、盐水)或紫外吸光系数较低的食品中会更少,当有孢子类微生物存在时,设计的辐照剂量比只有致死剂量低的微生物存在时要相应提高。
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