等容冷冻技术革新食品保存，高效灭活孢子

　　在食品加工与保存领域，孢子污染一直是困扰行业的技术难题。传统的孢子灭活方法往往依赖于高温或化学处理，但这些方式可能损害食品的营养成分和口感。近年来，一种基于等容冷冻(Isometric Freezing, IF)的新型孢子灭菌技术崭露头角，以其高效性和对食品品质的保护作用吸引了广泛关注。

　　1. 等容冷冻技术的原理与突破

　　等容冷冻技术是一种基于热力学原理的创新食品保存方法。其核心在于通过精确控制温度和压力，使食品在冷冻过程中保持液态，从而避免冰晶对细胞结构的破坏。与传统冷冻技术相比，IF技术能够在较低温度下实现高效灭菌，同时最大限度地保留食品的营养成分和质地。实验数据显示，如图1.在-15°C和150MPa的条件下，IF技术能够在120分钟内实现6.3±0.1的孢子对数减少(log reduction)。这一效果显著优于传统方法，为食品保存领域带来了新的突破。

　　图1 蜡状芽孢杆菌的对数减少;蜡状芽孢杆菌营养细胞经等压冷冻(−10 °C，0.1 MPa和−15 °C，0.1 MPa)、过滤密封样品IF(−10 °C，108.06 MPa和−15 °C，150 MPa)和热密封样品IF(−10 °C，108.06 MPa和−15 °C，150 MPa)处理30.60.120 min[1]

　　2. IF技术的显著效果

　　为了验证IF技术的有效性，研究团队进行了多组实验，重点分析了不同温度和压力条件下孢子和营养细胞的灭活效果。实验结果表明，随着处理时间和压力的增加，孢子和营养细胞的灭活率显著提高。如图2.在不同的条件下，热封样品表现出比滤膜封样品更高的灭活率(p<0.05)。这一差异可能与热封样品中更均匀的压力分布有关。此外，通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对孢子形态的分析表明，如图3.IF处理能够显著破坏孢子的外壳结构，从而抑制其萌发能力。

　　图2 蜡状芽孢杆菌的对数减少;通过等压冷冻(−15 °C，0.1 MPa)、用过滤器密封的样品的IF(−15 °C，150 MPa)和用热密封的样品的IF(−15 °C，150 MPa)处理蜡状芽孢1、2、4天。不同的小写字母表示显著差异(p < 0.05)[1]

　　图3 蜡状芽孢杆菌的SEM与TEM图像;不同处理1天后的蜡状芽孢：未处理(A)，等压冷冻(B)，IF与过滤密封样品(C)，IF与热密封样品(D)。白色箭头表示显著的形态学变化[1]

　　3. 技术应用前景与挑战

　　IF技术在食品保存中的应用前景广阔，尤其是在需要长期保存的食品中。例如，乳制品、肉类和海鲜等易受孢子污染的食品可以通过IF技术实现高效灭菌，从而延长保质期并提高安全性。

　　然而，该技术的推广仍面临一些挑战。首先，设备成本较高可能限制其在大规模生产中的普及。其次，操作复杂性要求技术人员具备较高的专业水平，这可能增加企业的培训成本。此外，不同食品基质的差异性可能影响IF技术的效果，例如高脂肪或高糖食品可能对温度和压力的响应不同。

　　4. 未来研究方向

　　①优化工艺参数：针对不同食品类型(如乳制品、肉类、海鲜等)优化IF技术的温度和压力条件，以提升其普适性。

　　②降低设备成本：开发更经济的IF设备，推动技术在大规模生产中的应用。

　　③研究长期影响：评估IF技术对食品营养成分和感官特性的长期影响，确保其在保存过程中对食品品质的保护作用。

　　④探索新应用领域：将IF技术应用于更多领域，如医药和生物制品保存，进一步拓展其应用范围。

　　总结与展望

　　等容冷冻技术以其高效灭活孢子和保护食品品质的优势，为食品保存领域带来了革命性的突破。尽管在设备成本和操作复杂性方面仍存在挑战，但随着技术的不断优化和推广，IF技术有望成为食品加工与保存的重要工具，为消费者提供更安全、更健康的食品选择。随着研究的深入和技术的成熟，IF技术不仅将在食品保存领域大放异彩，还可能为医药、生物制品等领域的长期保存提供创新解决方案。这一技术的突破，标志着食品科学与工程领域迈向了新的高度。

　　参考论文：[1] Lyu C, Luo G, An R, et al. Inactivation of Bacillus cereus spores by isochoric freezing[J]. Food Control, 2024. 161: 110383.