脉冲强光处理效果的影响因素

PL杀菌是复杂的过程，针对不同处理对象，需了解影响PL杀菌效果的因素，以此优化PL参数设置。

1 脉冲强光对不同微生物杀菌效果

国内外很多学者对PL对不同微生物的杀菌效果进行了研究，总结其研究结果如表1所示。

表1 脉冲强光对不同微生物的杀菌效果

Table 1 Sterilization eff i ciency of different microorganisms by PL

由表1可以看出，不同的微生物对PL的敏感性不同，Artíguez等[31]研究了PL对B. subtilis和Geobacillus stearothermophilus的营养细胞和芽孢的杀菌效果，实验结果表明PL的杀菌作用随着细菌浓度的增大而减小，低细菌浓度时，营养细胞较芽孢更为敏感；较高细菌浓度时，芽孢比营养细胞更为敏感；在相同细菌浓度时，B. subtilis营养细胞比G. stearothermophilus细胞对PL更敏感；G. stearothermophilus孢子不能耐受PL。Ogihara等[37]研究了PL在液体环境中对食源性病原菌的杀灭效果。一次脉冲闪照处理（500 J、10 cm）13 种食源性微生物（Streptococcus faecalis、Enterobacter cloacae、Enterobacter aerogenes、E. coli、Serratia marcescens、L. monocytogenes、S. aureus、Aeromonas hydrophila、Providencia alcalifaciens、Pseudomonas aeruginosa、Salmonella enteritidis、Salmonella typhimurium、Yersinia enterocolitica），液体环境中除了E. aerogenes和S. typhimurium外，其他食源性微生物菌减少都超过6 个数量级。E. aerogenes和S. typhimurium能产生细胞外物质吸收部分UV，比其他微生物具有更高的UV耐受力。结果表明，革兰氏阴性菌对PL照射敏感性较革兰氏阳性菌更低。

2 脉冲强光参数影响杀菌效果

脉冲总能量是PL杀菌效果最重要的决定因素。脉冲闪光灯发出的能量与到达样品表面的能量不同，受到脉冲次数、单次脉冲能量、脉冲频率、闪照距离、传播介质（空气、水、苹果汁等）的影响。由于PL的光线穿透力有限，样品厚度以及处理对象成分都会影响PL的杀菌效果。

王勃等[38]利用响应面法优化PL对面包表面细菌的杀菌工艺，结果表明，采用PL杀菌技术可以有效杀灭面包表面污染的细菌，实验因素对杀菌效果影响主次顺序为：闪照次数＞闪照能量＞闪照距离。Cheigh等[28]研究PL对固体培养基上L. monocytogenes的杀菌影响，杀菌效果与脉冲次数呈正相关，每次脉冲条件为1.75 mJ/cm2，脉冲300 次可减少4 lg（N/N0）；增加次数到900 次，数量可减少6 lg（N/N0）。杀菌效果随脉冲次数增加而增加的趋势在干腌肉中的L. monocytogenes和S. enterica同样适用[27]。Maftei等[32]分别采用不同脉冲数（5、10、15、20、30和40）对苹果汁中Penicillium expansum的杀菌研究发现，随着脉冲次数的增加，杀菌效果也随之增加。5 次减少1.2 lg（CFU/mL），当脉冲数为40时减少3.21 lg（CFU/mL）。

脉冲处理时间对杀菌效果的影响随着处理时间的延长而增强。Yi等[35]自行设计了半工业规模的PL系统，测试了40、32、20、12 L/min流速条件下对应处理89、113、179、290 s的杀菌效果，随着处理时间的延长，E. coli C600数量由减少了2.21 lg（N/N0）变为减少了4.79 lg（N/N0）。

脉冲电压对杀菌效果的影响随着电压的增加而增强。输入电压分别为1.0、1.5、2.0、2.5 kV，对琼脂上B. subtilis进行杀菌处理。随着输入电压的增加，细菌数量的对数差值也逐渐增大。2.5 kV处理电压可减少6 lg（N/N0）的B. subtilis[39]。

不同的基质影响光的穿透性，因此菌液深度不同也会影响杀菌效果。Nicorescu等[40]研究PL对悬浮液和香料中B. subtilis营养细胞杀菌的影响，结果发现B. subtilis浓度在液体条件下且PL为0.6 J/cm2时减少了8 lg（CFU/mL），细胞形态不受影响；B. subtilis浓度在香料中且PL为10 J/cm2时减少了1 lg（CFU/mL），其细胞壁结构严重破坏。结果表明PL对液体和固体状态下的作用机制不同，其所导致的杀菌效果也有很大区别。