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　　    用微波能對(duì)食用菌袋裝培養(yǎng)基進(jìn)行殺菌試驗(yàn)，以替代傳統(tǒng)的高壓濕熱滅菌工藝。找出微波功率、微波作用時(shí)間以及培養(yǎng)基與微波原距離的變化對(duì)其殺菌效果的影響，為微波技術(shù)在食用菌生產(chǎn)中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供了依據(jù)。
　　微波干燥殺菌主要適合于高含水量產(chǎn)品的干燥。由于水的汽化熱很高，因此需要相當(dāng)大的能量才能有效干燥，所以，只在常規(guī)干燥不太有效區(qū)段利用，微波能才比較經(jīng)濟(jì)合理。在含水量大的物料中，盡可能先用機(jī)械方法（如吸水、擠壓或離心手段）去除水分，然后使用常規(guī)熱風(fēng)干燥爐，用熱風(fēng)吹過(guò)物料表面來(lái)提供所需的汽化熱。微波干燥殺菌技術(shù)的效率，隨著干燥的進(jìn)行而下降。主要是因?yàn)楸砻嬲舭l(fā)速率越過(guò)物料內(nèi)部水分向表面的遷移速率。于是出現(xiàn)外干內(nèi)潮的現(xiàn)象。加之一般干燥物料導(dǎo)熱低，因而干燥過(guò)程變得十分緩慢。結(jié)果使得干燥爐有效長(zhǎng)度增加、占地增大，而且由于干燥爐體熱損失引起能量的浪費(fèi)。
　　在干燥速率開(kāi)始下降的低含水干燥區(qū)段，利用微波能的滲透加熱特性，可使物料內(nèi)部的殘留水份很快地向表面遷移蒸發(fā)。此外，常常也向微波干燥器中鼓入熱風(fēng)，以便更有效地排出水汽‘獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　食用菌作為一種傳統(tǒng)的副食品，在人類三大食物來(lái)源(植物食品、動(dòng)物食品、菌類食品)中占有重要地位。菌類食品具有營(yíng)養(yǎng)豐富、生物效率高等特點(diǎn)，在河南省，食用菌生產(chǎn)的產(chǎn)值僅次于糧、棉、油、果、菜、位于第6位，成為一個(gè)出口創(chuàng)匯的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。隨著人民生活水平的提高和食用菌深加工技術(shù)的日臻完善，其市場(chǎng)需求量將不斷增長(zhǎng)。但是，目前食用菌的產(chǎn)量較低，嚴(yán)重較低，嚴(yán)重影響了食用菌的經(jīng)濟(jì)效益。針對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題，一個(gè)較主要的原因就是原始培養(yǎng)基的滅菌周期過(guò)長(zhǎng)。傳統(tǒng)的高壓蒸汽殺菌，在溫度為121℃的條件下，需要保持2h 以上才能達(dá)到滅菌效果。采用Whirlpool T120XS 小型家用微波對(duì)食用菌生產(chǎn)用培養(yǎng)基進(jìn)行殺菌試驗(yàn)，結(jié)果表明，只需很短的時(shí)間就能達(dá)到良好的滅菌效果。
　　1 材料與方法
　　1.1 試驗(yàn)材料
　　滅菌設(shè)備為機(jī)械控制的頻率為2450MHz、輸出功率為850W的微波滅菌器。培養(yǎng)基采用優(yōu)化的傳統(tǒng)配方，棉籽殼、蔗糖、尿素、硫酸鎂、水的比例為20：1：0.2：0.1：40。因各種微生物的生理特性不同，其微波作用效果也不一樣。試驗(yàn)微生物為細(xì)菌、霉菌、酵母菌、放線菌。細(xì)菌菌落總數(shù)測(cè)定方法可參照GB/T4789.2-2003.
　　1.2 滅菌試驗(yàn)
　　將袋裝培養(yǎng)基放入微波滅菌器中進(jìn)行照射，然后取樣、制菌懸液、涂平板，進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，考察不同處理?xiàng)l件滅菌效果。根據(jù)食用菌種類的不同，分別以細(xì)菌、霉菌、放線菌和酵母菌的殘留數(shù)量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。然而，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，由于細(xì)菌的耐熱性較強(qiáng)，當(dāng)細(xì)菌被殺死時(shí)，霉菌、放線菌、酵母菌等其他菌類都已經(jīng)被殺死了。因此，無(wú)論種植那一類食用菌，其滅菌效果都可以培養(yǎng)基內(nèi)有無(wú)細(xì)菌生長(zhǎng)為主要指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。試驗(yàn)中，每個(gè)殺菌功率條件下各設(shè)定5個(gè)照射時(shí)間(X值)，根據(jù)各照射時(shí)間存活菌數(shù)(cfu/ml)的對(duì)數(shù)值(Y值)，求出直線回歸方程，并計(jì)算其D10值。D10值為殺滅90%微生物所需時(shí)間，是表示各種理化因子殺菌速度的重要指標(biāo)。每組試驗(yàn)重復(fù)5次，取其平均值 。
　　2 試驗(yàn)結(jié)果分析
　　2.1 微波輸出功率對(duì)殺菌效果的影響
　　以裝量為225g、含濕率為55%的聚乙烯塑料袋裝培養(yǎng)基進(jìn)行殺菌試驗(yàn)，分別在400W、600W、850W的功率下，對(duì)固體培養(yǎng)物料用微波照射不同的時(shí)間，所得結(jié)果如圖1。
　　-
　　100-
　　80 -
　　致 60 - 400W
　　死 40 - 600W
　　率 20 - 850W
　　% 0 ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183;
　　1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
　　時(shí)間 min
　　中藥材對(duì)干燥機(jī)的要求可以說(shuō)是苛刻的，微波中藥干燥設(shè)備該設(shè)備適用于各種中藥材的干燥殺菌殺蟲(chóng)。采用微波干燥設(shè)備可較大限度的保留中藥材中的有效藥成分。微波還可以殺死藥材中的各種霉菌和蟲(chóng)卵，防止儲(chǔ)存過(guò)程中產(chǎn)生的霉變和蟲(chóng)蛀。設(shè)備參數(shù)微波輸出功率：≥40KW 設(shè)備視在功率：≤50KW 微波頻率：2450MHz 傳送帶速：0.5-5米/分鐘,連續(xù)可調(diào) 外形尺寸：長(zhǎng)×寬×高; 12000×1100×2000mm 設(shè)備較大提水量：40kg/小時(shí)較大殺菌產(chǎn)量：500kg/小時(shí)設(shè)備特點(diǎn)： 人機(jī)界面、進(jìn)口PLC自動(dòng)化控制，溫濕度傳感器控制物料溫度和排氣濕度。 物料加熱均勻，干燥迅速。 大開(kāi)口尺寸 設(shè)備易于操作，維護(hù)方便。 注：微波設(shè)備一般需要根據(jù)物料狀況和產(chǎn)量要求
　　圖1 不同功率下不同時(shí)間的細(xì)菌致死率
　　由圖1可知，微波功率為400W和600W時(shí)，細(xì)菌的致死率起初緩慢上升，2min后，致死率呈急劇上升趨勢(shì)。在接下來(lái)的1min的時(shí)間內(nèi)，細(xì)菌的致死率可由原來(lái)的20%左右，上升到90%以上。但繼續(xù)延長(zhǎng)微波照射時(shí)間，細(xì)菌的致死率變化卻不明顯。這可能是由于此時(shí)物料中細(xì)菌基數(shù)變小，另一方面也可能是由于某些抗性細(xì)菌，如枯草芽孢桿菌存在的緣故。若將微波照射延長(zhǎng)到一定程度，也可以達(dá)到100%的致死率。在850W的功率下，0～1.5mm之內(nèi)，細(xì)菌的致死率一直呈快速上升趨勢(shì)1.5mm后，上升趨勢(shì)。此時(shí)的致死率可達(dá) 95%。微波不僅對(duì)細(xì)菌的致死作用顯著，而且致死速度快。由圖1可知，在400W、600W和850W的功率下，完全滅菌所需的時(shí)間分別為3.5min、3.0mm和1.8mm。
　　測(cè)定微波對(duì)細(xì)菌殺滅的D10值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，D10值隨功率的增大而降低，見(jiàn)表1。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用半導(dǎo)體點(diǎn)式溫度計(jì)測(cè)培養(yǎng)基的溫度。在微波功率不變的情況下，控制滅菌時(shí)間，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間 的延長(zhǎng)溫升不大，而且較終溫度均不超過(guò)100。這是由于食用菌培養(yǎng)基的水料比為1.2：1，含濕率大于50%。水分子是極性分子，所以水的存在對(duì)于微波殺菌具有重大意義。
　　袋的位置到波源的距離cm 原始菌數(shù)cfu/ml 照射后的菌數(shù)cfu/ml 致死率 %
　　1 174 0 100.00
　　11 173 40 76.88
　　22 238 150 36.98
　　表1 不同微波功率對(duì)細(xì)菌殺滅的D10值 表2 培養(yǎng)基袋的位置對(duì)微波殺菌效果的影響
　　微波輸出功率 回歸方程 相關(guān)系數(shù) D10值
　　850W Y=9.3597－5.8812X -0.9753 1.5
　　600W Y=13.3089－5.5854X -0.9887 2.5
　　400W Y=8.6203－2.8909X -0.9689 3.0
　　由表1可以看出，在物料到微波源的距離一定的情況下，微波的功率對(duì)殺菌效果有很大的影響。微波功率越大，則D10值越小，即達(dá)到相同殺菌效果所用的時(shí)間越短。
　　2.2 培養(yǎng)基位置對(duì)微波殺菌效果的影響
　　試驗(yàn)采用Whirpool T120XS小型家具微波爐，摘取轉(zhuǎn)盤(pán)，將袋裝培養(yǎng)基平行波源放置，在850W功率下照射2min。試驗(yàn)結(jié)果表明，靠微波源較近一端的殺滅率較之遠(yuǎn)的一端要高，見(jiàn)表2。
　　由表2 可知，致死率隨著培養(yǎng)基到微波源距離的增大而減小，這是由于微波功率密度在空間分布的不均勻性所致。隨著至微波源距離的增大，微波功率密度越來(lái)越小，故滅菌的效果隨著與微波源距離的增大而越來(lái)越差。
　　2.3 聚乙烯塑料袋對(duì)微波殺菌效果的影響
　　仍以每袋225g、含濕率為55%的固體培養(yǎng)基做殺菌試驗(yàn)，只改變包裝材料，其他條件都不變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
　　表3 聚乙烯塑料袋對(duì)微波殺菌效果的影響
　　包裝材料 滅菌前細(xì)菌數(shù) cfu/ml 滅菌后細(xì)菌數(shù) cfu/ml
　　聚乙烯塑料袋包裝 1.76＆#215;104 1
　　直接殺菌 不用包裝 1.76＆#215;104 0
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚乙塑料袋包裝對(duì)殺菌效果幾乎無(wú)影響。這是因?yàn)榫垡蚁┧芰蠟榈秃慕橘|(zhì)，微波在其中傳播的損耗極小，不影響微波對(duì)培養(yǎng)基的殺菌結(jié)果.
　　微波干燥殺菌設(shè)備主要用于橡膠制品的連續(xù)硫化。由于橡膠熱傳導(dǎo)極差，采用常規(guī)加熱硫化往往需要很長(zhǎng)時(shí)間，才能使制品整個(gè)斷面達(dá)到所需的硫化溫度。而且，常出現(xiàn)表面過(guò)硫化或中心欠硫化的缺陷。由于微波干燥殺菌設(shè)備微波能的體積加熱特性，可在很短時(shí)間內(nèi)將橡膠制品整個(gè)斷面加熱到所需的溫度，然后進(jìn)入一個(gè)常規(guī)加熱的保溫通道，其主要目的是防止橡膠在發(fā)生硫化反應(yīng)前冷卻，在保溫通道中沒(méi)有熱量轉(zhuǎn)移至橡膠中，其效率可由表面的熱損耗來(lái)控制。在理想情況下，微波干燥殺菌設(shè)備系統(tǒng)中產(chǎn)品所需的全部熱量都可由微波能提供，但在實(shí)際連續(xù)生產(chǎn)中，由于擠壓速度，橡膠種類和截面積等都變化很大，所以，在某些情況下，只能有大部分能量是由微波提供，而熱的平衡仍用常規(guī)方法。
　　3 結(jié)果與討論
　　3.1 結(jié)論
　　(1) 微波功率越大，則D10值越小。也就是說(shuō)，微波功率越大，達(dá)到徹底滅菌所需的時(shí)間越短，滅菌效果越好。
　　(2) 距離也是對(duì)微波殺菌的一個(gè)很重要的影響因素。隨著物料與微波功率距離的增大，其功率密度急劇減少，從而殺菌效果也越來(lái)越差。
　　(3) 聚乙烯塑料袋(生產(chǎn)食用菌的培養(yǎng)基包裝袋)適合于微波殺菌，并且對(duì)微波殺菌的效果沒(méi)有影響。