超高壓技術(shù)在食品中的應(yīng)用 優(yōu)選內(nèi)容

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1、 超高壓技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用 【摘要】超高壓技術(shù)(Ultra high pressure，UHP)是目前國際上最熱門的食品加工技術(shù)之一，本文綜述了超高壓技術(shù)在肉品加工、水果加工、蔬菜加工、食品保藏中的應(yīng)用．以及目前超高壓技術(shù)存在的問題及展望。 【關(guān)鍵詞】超高壓；食品；應(yīng)用；前景 【Abstract】Ultra high pressure technology is one of the most popular methods in food process．the application of ultra high pressure

2、technology in meat processing,fruits processing，vegetables processing，and food storage was introduced．Putting forward present problems and the prospect of UHP in food industry were also mentioned． 【Key words】 Ultra high pressure；Food；Application；Prospect 一、前言 隨著人們生活水平的提高，人們對食品的質(zhì)量及安全性越來

3、越重視，要求營養(yǎng)高、原汁原味、具有更長的貨架期和新鮮的口味，防腐劑和其它化學(xué)添加劑盡可能少用，利用超高壓技術(shù)加工食品是一個物理過程，它能順應(yīng)這一趨勢，被譽(yù)為“食品工業(yè)的一場革命”“當(dāng)前七大科技熱點(diǎn)”、“二十一世紀(jì)十大尖端科技”，引起了人們的高度重視。利用超高壓技術(shù)加工食品，有效地克服了傳統(tǒng)熱加工處理方法帶來的種種弊端，較好地保持了物料原有的營養(yǎng)成分，而且加工后的食品口感適宜、色澤鮮艷、保質(zhì)期較長，而且整個食品加工過程的能量消耗也較傳統(tǒng)的加工工藝有著很大程度地降低。 　　 二、超高壓滅菌的機(jī)理 微生物的生命活動受許多環(huán)境條件的影響，而食品加工業(yè)大多使用改變環(huán)境溫度的熱力殺菌法，但

4、高效的熱力殺菌常會使食品產(chǎn)生熱臭，還有熱敏性營養(yǎng)成分損失、變色及其他難以克服的變異現(xiàn)象。而 超高壓殺菌就完全不同，我們知道微生物的熱力失活，是由于細(xì)胞膜構(gòu)造變化（損傷）、酶的失活、蛋白質(zhì) 的變性、DNA直接和間接的損傷等主要原因而引起。超高壓能破壞蛋白質(zhì)氫鍵、二硫鍵和離子鍵的結(jié) 合，蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)遭受破壞，使其基本物性發(fā)生變異，產(chǎn)生蛋白質(zhì)的壓力凝固及酶的失活，超高壓還能 使菌體內(nèi)的成分產(chǎn)生泄漏和細(xì)胞膜破裂等多種菌體損傷［1］，所以超高壓在常溫下具有微生物滅活的作 用。例如對于膠凝乳蛋白酶原溶液，常壓下加熱到約 45 ℃ ，可產(chǎn)生80% 以上的熱變性，而常溫（25℃）下 加壓到 400MPa ,

5、有80% 的蛋白質(zhì)產(chǎn)生壓力變性（凝固）[2］；再如，把大腸桿菌、埃希氏桿菌用生理鹽水制成懸濁液（約 108 個/ml），加壓處理后，溶液易發(fā)泡，且產(chǎn)生明顯沉淀。薄層色譜法分析，有香芹酮和磷 脂質(zhì)存在；高速液相色譜分析，在 260nm 處有強(qiáng)吸收峰，可以確認(rèn)為是核酸類物引起的，且不僅僅是染色體。另外,不同的高壓對微生物的致死作用不同，而同一高壓對不同菌類的致死率也不相同。 三、影響超高壓殺菌的因素 3．1溫度 超高壓作用下，低溫或高溫能提高滅菌效果。果汁在適當(dāng)溫度下加壓可以降低酵母菌霉菌的致死壓力?？莶輻U菌的孢子在800MPa下也很難被完全殺死，但在45℃-60℃時，60

6、0MPa即可殺滅．高壓熱處理會由于壓力作用而放大。如控制好溫度。則可減少加工時間和壓力。某些微生物如大腸桿菌在加壓至400MPa時，反而能生存。此時在低溫高壓下處理，殺菌效果會增強(qiáng)[3]。當(dāng)菌懸液的水相出現(xiàn)冰品，細(xì)胞受到機(jī)械損傷，又受到壓力作用，殺菌效果增強(qiáng)，蛋白質(zhì)在低溫高壓下敏感性增強(qiáng)，容易變性。酶活力較弱。并且在低溫下有利于保持食品的風(fēng)味及營養(yǎng)[4] 。 3．2 pH值 第一代高壓食品以酸性食品，如果醬果汁為主。高濃度的氫離子可引起菌體表面蛋白質(zhì)和核酸水解，破壞酶類水解。壓力會改變介質(zhì)的pH值，并逐漸縮小微生物生長的pH值范圍，在68MPa下，中性磷酸鹽緩沖液的pH值將

7、降低四個單位。在食品允許范圍內(nèi)，改變介質(zhì)pH值，使微生物生長環(huán)境劣化，也會加速微生物的死亡速率，縮短滅菌時間[5] 。 3．3水分活度 水分活度對滅菌效果影響很大。較高水活度下，高壓可使微生物細(xì)胞減少兩個數(shù)量級。高壓對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響產(chǎn)生子細(xì)胞膜體系，尤其是細(xì)胞核膜。而低水活度產(chǎn)生細(xì)胞收縮作用，使細(xì)胞在壓力中存活下來。當(dāng)水活度低于O．88時，基質(zhì)對微生物有明顯的保護(hù)作用。根據(jù)研究表明，水活度對超高壓的殺菌效果影響較大，對于固體與半固體的超高壓殺菌，考慮水活度的影響十分重要[6]。 3．4食品組分 食品組分是影響高壓殺菌的重要因素。在高濃度蛋白質(zhì)，高脂肪，高碳

8、水化合物的食品體系中微生物的耐壓性增高．比如在果汁中含糖量越高，加壓殺菌的效果就越差。雞肉培養(yǎng)基中的沙門氏菌暴、露在340MPa加壓90分鐘仍不能完全滅菌。主要是由于脂肪蛋白等大分子有機(jī)物具有緩沖保護(hù)作用，而且這些營養(yǎng)物質(zhì)加速了微生物的繁殖和自我修復(fù)功能，但高價的金屬離子對高壓的殺菌效果影響不大。所以應(yīng)該在加壓殺菌時注意食品組分對微生物的保護(hù)作用[7]． 四、超高壓滅菌在食品中的應(yīng)用 4.1超高壓技術(shù)在肉品加工中的應(yīng)用 目前，超高壓在肉類加工中的應(yīng)用研究主要集中于兩個方面：一 是改善制品的嫩度，因為嫩度是肉類最重要的品質(zhì)指標(biāo)；其次是在保持制品品質(zhì)的基礎(chǔ)上延長制品的貯藏期。

9、高壓處理對肉類各種成分的 影響隨處理溫度、壓力值、時間、肌肉種類和所處的不同狀態(tài)等而存在 很大差異。隨著研究的深入，人們主要關(guān)注于高壓處理對肉類成分的 影響及其與肉類品質(zhì)變化的關(guān)系[8.9.10]。 各種肌肉遭受高壓處理后，會成為很硬和收縮的肉。然而，與未受 處理的肉相比，高壓處理過的肉在煮制后更嫩，具有更高的水分含量， 更低的剪切力值。這主要是由于煮沸時的肉質(zhì)收縮和汁液損失較少。感官檢驗也顯示，壓力處理過的肉質(zhì)比對照肉樣更嫩。壓力處理后肉 質(zhì)變嫩表明在加壓處理過程中肌肉的節(jié)結(jié)構(gòu)受損[11]。研究表明，鮮肉在僵硬發(fā)生前受到(100～200)MPa的短暫高壓處理對于肉質(zhì)嫩化足夠有效。 4.

10、2.超高壓技術(shù)在水果加工中的應(yīng)用 超高壓加工技術(shù)的出現(xiàn)使果蔬加工產(chǎn)品質(zhì)量更好、更安全、貨架 期更長。水果加工過程中頻繁使用高溫會使產(chǎn)品產(chǎn)生烹調(diào)味．從而失 去它們本身的質(zhì)地、顏色和天然的特性[12]。張峻松91等人采用超高壓處理(500 MPa、25℃、20 min)芒果汁，頂空固相微萃取與毛細(xì)管氣相色 譜一質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測超高壓處理前、后芒果汁中香氣成分的變化． 并用面積歸一化法測定各種成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。結(jié)果表明：超高壓處理 對芒果汁的香氣成分有較明顯地影響，其中芳樟醇、糠醛、cis一3一己烯 醇和己醇等物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增長了23．4％、79．1％、93．8％和 128．6％，并且新

11、增了2一己烯醛(0．28％)和十八醛(O．24％)等香氣成分；乙 酸己酯、乙酸丁酯等香氣成分的含量有所降低，而萜烯類等主體特征 香氣成分的含量沒有明顯變化。感官評定結(jié)果表明：超高壓處理不僅 能很好地保持芒果的特征香氣，而且使芒果汁的青鮮香氣更加突出， 這與芒果汁中香氣成分的檢測結(jié)果一致。日本專家對柑桔類果汁經(jīng) 100～600MPa、5～10min加壓滅菌，試驗結(jié)果表明：細(xì)菌、酵母菌和霉菌 總數(shù)均隨壓力增加而減少，酵母菌和霉菌及無芽孢細(xì)菌可以被完全殺 死，但仍有棒桿菌、枯草桿菌等能形成耐熱性強(qiáng)的芽孢殘留。但如果加 壓至600MPa再結(jié)合適當(dāng)?shù)牡蜏丶訜幔畡t可以達(dá)到完全滅菌。UHP殺菌后的果汁風(fēng)味、

12、化學(xué)組成成分均未發(fā)生變化[13]。 4.3超高壓技術(shù)在蔬菜加工中的應(yīng)用 與超高壓加工技術(shù)在果醬、果汁、飲料、乳制品等加工方面相比， 超高壓技術(shù)用于蔬菜產(chǎn)品上還比較少。肖麗霞[14]等研究UHP處理綠 竹筍結(jié)果表明，升壓速度：100MPa／min，最終壓力：500MPa，壓箱內(nèi)溫 度：20℃～22℃，加壓介質(zhì)：油。升壓后在500MPa的壓力下維持一定時 間(8 min)，能起到“冷殺菌”的作用。徐樹來”[15]研究發(fā)現(xiàn)番茄組織對壓 力抵抗能力相對較弱，但在400MPa以下、保壓時間低于20 min的情 況下，番茄細(xì)胞基本變化不大。而壓力高于400MPa、保壓時間超過 20min時

13、，UHP處理使番茄組織遭到了一定程度的破壞。UHP加工對芹菜組織的影響不大，即便是在600MPa，保壓時問長達(dá)25min時，對 芹菜纖維細(xì)胞橫斷面仍無影響，只是使其縱斷面產(chǎn)生了一些變化。UHP處理對胡蘿卜組織的影響不大，只有在壓力超過600MPa時．才 對其細(xì)胞產(chǎn)生了一些影響，而延長保壓時間對胡蘿卜組織的影響也不 顯著[16] 4.4超高壓技術(shù)在保藏中的應(yīng)用 食品貯存技術(shù)越來越受到人們的重視，一些行之有效的方法，如 風(fēng)干法、冷凍法、罐頭封裝法等，都會使食品的鮮味受到不同程度的損 害。而超高壓加工能克服上述缺點(diǎn)，在不損害食品材料本質(zhì)的情況下 對其進(jìn)行調(diào)和、加工、殺菌。食品材料在

14、超高壓環(huán)境中，淀粉變成糊狀， 蛋白質(zhì)變成凝膠狀，類似蜂蜜。雖然淀粉和蛋白質(zhì)失去了本來的面目， 變得表面發(fā)光、質(zhì)地細(xì)膩，但色香味都不失原有風(fēng)味。對新鮮的鱈魚加 4000個大氣壓，就能變成新鮮魚糕。把水果和砂糖裝入塑料袋中，加 高壓能制成果醬。超高壓加工食品，還會產(chǎn)生奇特的效果，比如對陳米 加1000個大氣壓，它便具有新米的味道。超高壓食品不但無菌，保鮮 時間長，而且還能提高食品的附加值[l7]。通過超高壓的作用。啤酒的苦 味值、總酚含量、酒精度也得到了很好的保持。選取啤酒廠生產(chǎn)的原始 渾濁啤酒經(jīng)高壓,(600MPa，5min)與加熱滅菌(60℃，lOmin)分別處理，風(fēng)味 物質(zhì)成分檢測結(jié)果比較顯

15、示，超高壓作用明顯，并且在色澤保持上有更 好的效果[18]。 五、目前超高壓技術(shù)存在的問題及展望 由于超高壓是基于對食品主成分水的壓縮效果，它是利用了帕斯卡定律，因此對于不適合這一定律的干燥食品、粉狀或粒狀食品，不能 采用超高壓處理技術(shù)；由于高壓下食物的體積會縮小，故只能用軟材 料包裝；一些產(chǎn)芽孢的細(xì)菌，特別是低酸性食品中的肉毒梭菌，需在70℃以上加壓到600MPa或加壓到1000MPa以上才能殺死：酶因其分子量和分子結(jié)構(gòu)不同，超高壓下活性變化也不一樣，故需加壓到所有 酶失活為止。若允許殘存酶時為防止流通中質(zhì)量下降需采用低溫流通 的方法；超高壓裝置必須采用耐高壓的金屬材料和

16、結(jié)構(gòu)，故裝置笨重， 且基本建設(shè)費(fèi)用高；因反復(fù)加減壓，高壓密封體易損壞，加壓容器易發(fā) 生損傷，故實(shí)用的超高壓裝置目前壓力在500MPa左右[19]；雖然已經(jīng)進(jìn) 行了蛋白質(zhì)、淀粉等天然高分子物質(zhì)及微生物的基礎(chǔ)研究．但實(shí)際應(yīng) 用時仍需根據(jù)加工的食品設(shè)定處理條件[20]。 超高壓食品加工技術(shù)雖然還有些問題需研究解決，但由于經(jīng)超高壓處理的食品更接近原來食品，具有爽脆、風(fēng)味好、營養(yǎng)價值高等優(yōu)點(diǎn)，所以有可能部分代替輻射殺菌和加熱殺菌的方法。目前日、美、英、 法等國正在積極開發(fā)這一高新技術(shù)，還將其用于研制軍用食品。我國 在食品加工方面也存在著許多希望以冷加工代替熱加工的迫切問題，也許高壓處理是目前解

17、決問題的最好途徑之一。抓住機(jī)遇．加快超高 壓技術(shù)的研究和應(yīng)用，將有利于我們在國內(nèi)和國際食品市場競爭中取得有利地位. 參考文獻(xiàn)： [1］ 藤沼一信.高壓力殺菌技術(shù)の現(xiàn)狀と展望［J].食品科學(xué)，1998（4）：59 - 66. [2］ 林力丸.高壓利用食品の現(xiàn)狀と將來（2）［J].缶詰時報，1998（3）： 9 - 16. [3]萬圣勤，陳為均．綠茶飲料的生產(chǎn)丁藝研究．軟飲料工藝，1997，(2)：32-33． [4]農(nóng)笠仁1994．高壓它利用。亡茶飲辯。殺菌[J]．食品工業(yè)．37(4)：33-37． [5]陳玉瓊，張家年．2001．滅菌對罐裝綠茶水品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué)

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