第四章 高压技术07(完)

在微生物最适生长温度范围内进行高压杀菌，可
提高杀菌效率。
4、食品成分对高压杀菌的影响
• 糖浓度、盐浓度愈高，微生物的高压致死率越低。
•
在高压下，蛋白质、脂肪和碳水化合物对微生物具有 保护作用。但添加适量的脂肪酸酯、糖酯及乙醇后，加压 杀菌的效果会增强。
总结：当食品中富含营养成分或含高盐高糖时， 其杀菌速率均有减慢趋势。
4、高压对食品中其他成分的影响
高压对食品中的风味物质、维生素、 色素及各种小分子物质的天然结构几乎没
有影响。
二、影响高压杀菌的主要因素
l、 pH值对高压杀菌的影响
一方面压力会改变介质的pH，使微生物生长的pH范 围逐渐缩小；另一方面，由于改变了介质pH，使微 生物生长环境劣化。 如（1）在680atm下，中性磷酸盐缓冲液的pH将降低 0.4个单位。 （2） Streptococcus faecalis： 在常压下pH9.5——生长受到抑制， 在40.5 MPa，pH8· ——生长受到抑制。 4
水果、蔬菜和牛奶的实验。 结果：压力能使蔬菜中的细菌失活，但不能使芽孢失 活。 他最终的实验结果发表在西维吉尼亚农业实验站
公报上，但在当时并没有引起广泛的重视。
1982~1988 年特拉华大学教授Farkas、Hoover和Knorr
重复并扩展了Hire 教授的实验；在1988 年德国召开的 国际食品加工会议上报告了他们的研究。
恢复到原状；
高压处理有加速油脂氧化的倾向。
高压可导致肌肉的氧化加速，其原因可能与 蛋白质的降解有关。
300MPa时，肌肉浆的氧化速度不明显，
﹥300MPa时，氧化速度与压力呈相关关系 ，TBA值明显高于
未处理的对照组； 但是，猪肉分离出的油脂在鲜肉的水分活度下用高压处理，对
脂质氧化则没有多大影响；
一、 基本原理
（一） 高压杀菌的基本原理
高压杀菌：就是将食品物料以某种方式包装以 后，置于高压(200MPa以上)装置中加压处理，使之
达到杀菌要求的目的。

高压杀菌的基本原理表现在压力对微生物的致死
作用。
高压杀菌效果因微生物种类不同而异
大肠杆菌：﹤200MPa，时几乎末减少， ﹥300MPa，灭菌效果显著， 残存菌数随压力的增加、 时间的延长而减少； 弯曲杆菌、绿浓菌和沙门氏杆菌等的灭菌效果也 与大肠杆菌相同； 微球菌、葡萄球菌和肠球菌等在300MPa以下几 乎无效，400MPa以上才开始减少，600MPa以上 方可杀菌。

（五） 其他方面
高压处理能改变食品物料的某些物性，可以 进行食品的品质和风味的改良与新产品的开发。
高压处理可以脱除葡萄柚汁的苦味；
在对陈米的改良上，高压处理效果很好；
高压处理还可以增加蛋白质食品的凝胶性、保水性 及起泡性等功能；
高压处理还可用于酒的陈酿、可食膜的制造及一些
在常压下难以进行的反应得以进行，如酶反应、 有气体参加的反应等； 高压处理使水产品仍保持原有生鲜味；高压处理还可 增大鱼肉制品的凝胶性。
数减少，甚至酵母和霉菌完全杀灭。
20~30℃ 600MPa，15min —— 绝大多数的微生物被杀灭， 50℃ 600MPa，15min —— 灭菌。
如：日本味之素公司对食品高压杀菌条件为：
60 ℃，6000atm，霉菌和芽孢菌的数量是原先的十
万分之一。
25℃6000atm，20min，可将土豆色拉、猪肉等食品芽 孢全部杀死。 在一个耐高压容器中装水后，将装有饮料的塑料袋 沉入水中，然后加大压力，当压力达2500大气压时，大 肠杆菌即被杀死，而果汁的成分却不会改变，杀菌效果 和保鲜风味俱佳。
2、高压对淀粉及糖类的影响
淀粉
结果：高压可使淀粉改性。
常温下加压到400~600MPa→可使淀粉糊化， 吸水量也发生改变。
原因：压力使淀粉分子的长链断裂，分子结构发生改变。
高压对糖类几乎没有影响
3、高压对油脂的影响
形态：常温下加压到100~200MPa，基本上 变成固体，但解除压力后固体仍能
目前通过鉴定并允许在市场上出售的产品有风味水果、
鳄梨酱、肉制品、牡蛎、火腿、鸡条、果汁、果酱和 沙司。这些产品同高温灭菌的食品一样，由FDA 和 美国农业部评价和管理其安全性。
日本是世界上最早将经过高压加工的食品推向市
场的国家。
1943年，日本开始对高压设备进行研究。最初高压设
备的最高压力可达到200MPa。20世纪80年代经过精心研 究，日本生产出一系列的高压设备，压力自 500~1000MPa 不等。 1992年，苹果酱、草莓酱和菠萝酱作为第一代高压食 品在日本市场上出现，这也是世界上第一次面市的高压 食品。
存在的问题：
① 超高压容器的价格问题，以及连续化生产问题； ② 在室温下高压很难杀死耐热性芽孢菌，但加热
和加压并用有可能杀死这些菌。
③ 超高压加工食品的酶促变质一直是一个亟待解 决的关键问题。
四、高压技术在食品 贮藏加工中的应用
（一） 高压灭菌和杀虫
研究表明：
100~600MPa，5~10分钟可以使一般细菌和酵母、霉菌
2、温度对高压杀菌的影响
说明微生物对温度具有敏感性，在低温或高温
下，高压对微生物的影响加剧。
在温度作用的协同下，高压杀菌的效果可大大
提高。
革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌对压力更具抗性，孢子 对压力的抵抗力则更强。
3、 微生物生长阶段对高压杀菌的影响
•
微生物对高压的耐受性随其生长阶段不同而异。
三、高压技术装置
外部加压式：高压泵与高压容器分开设置，传压
介质经配管送入容器产生高压。
内部加压式：靠高压容器内活塞直接压缩传压
介质产生高压。
四、超高压灭菌技术的特点与问题 特点：
① 保持了食品本来的风味和营养，包括色香味和维生素等； 在加工和灭菌时食物的天然性状可保持不变。 ② 与加热灭菌不同，高压处理后的食品能出现独特的物性。 ③ 食品的表面和内部性质没有变化。 ④ 瞬间处理像电刺激一样，可用作压力刺激。 ⑤ 水和冰的平衡点发生了变化。 ⑥ 超高压灭菌是一种节省能量的灭菌方法。
c. 利浑浊和品质恶化。
4·高压对微生物基因机制的影响
a. DNA复制和转录步骤因压力而中断 b. 在压力作用下核蛋白体会变形，因而抑制了它与 mRNA的连接。
c. DNA本身对压力有较高的稳定性能。
例：1000MPa时，蛙鱼精子和小牛胸腺的DNA在 25~40℃下60min不发生变化。枯草杆菌的DNA溶液 (0· 002%~0· 04%，pH4.8~9.9)在室温下也不变性。
中国对高压技术的研究正处于起步阶段，尚没有 高压产品面市。
中国兵器工业集团公司五二研究所利用超高压技术研 制成功了高压西瓜果肉汁、高压菜花等果蔬新产品， 使产品在常温下的包装有效期达6个月以上，拓宽了 冷态食品高压加工技术的应用领域。 杭州商学院与浙江大学联合完成了浙江省科技攻关项
目“高压催陈黄酒的研究”。研究结果表明，黄酒在 50~150MPa 压力下处理后色泽和风味不变，处理后 酒味更加鲜甜、醇和、爽口，醇香更加浓郁，总体催 陈效果达1 年以上。
在微生物最适生长温度范围内进行高压杀菌，可提 高杀菌效率。例如，
•
对大肠杆菌（最适生长温度37~42℃）100MPa下杀菌， 40℃—l2h，30℃ —36h，20℃ —124h。
Bacillus spp· 芽孢的致死率：
100~300MPa＞11800MPa 分析认为：在100~300MPa下诱发芽孢生长，而生长 的芽孢对环境条件更为敏感。
一般来说，酶在300-400MPa以下的高压作用下的 失活是可逆的，但当压力达到600MPa的水平时酶 的失活是不可逆的。
高压控制酶反应
→ 加快某些在常压下反应缓慢甚至不能进行的反应。 例：在发酵食品的质量控制上，利用高压处理可以实现 无蒸煮发酵和防止发酵过度。 a. 用高压处理生乳生产干酪与传统的生乳干酪风味接近 ； b. 使用高压技术成功地解决了酸乳后酸的问题。 酸乳后酸的防止：对于包装后的酸乳处理条件： 压力：200~300MPa，温度：10~20℃, 10分钟， 这一处理并不改变酸乳的质地和活性乳酸菌的数量。
（四）高压速冻

原理：利用在高压条件下冰点下降和压力瞬间 传递的原理完成食品物料的快速冻结。 方法：高水分物料→200MPa处理→ -20℃（高于冰
点） → 迅速降至常压 。

显微对照试验表明，同样的食品在-18℃的常压空气 鼓风条件下冻结和200MPa的高压下冻结，形成的冰晶 直径后者仅为前者的几十分之一。
高压致死作用机制：高压导致微生物的形态 结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁
膜发生多方面的变化，从而影响微生物
原有的生理活动机能，甚至使原有功能破
坏或发生不可逆变化。
微生物高压致死的机制：
1、高压对微生物细胞形态的影响
细胞外形变长、胞壁脱离细胞质膜、无膜结构
细胞壁变厚等等。
•
埃希氏大肠杆菌：在常压下：长度为1~2um，
1993~1995年，美国陆军开始将注意力投向高压技术
对食品储藏方面应用的研究，其目的是获得更高质量 的军需用品。他们与大学签订了高压对食品中微生物 的影响的合作研究协议。1995年至今，美国陆军一直 保持与俄勒冈州立大学合作。
美国食品最高学术权威组织IFT在专题报告中，将高
压食品开发列入21世纪美国食品工程的主要研究项目。
5·高压对细胞膜壁的影响 细胞壁：20~40MPa的压力能使较大细胞因细 胞壁发生机械断裂而松解。 细胞膜：加压使细胞膜常常表现出通透性的变化。
在核蛋白体中，钾和钠的流出随压力升高，超过40MPa 而呈线性下降。
（二） 高压处理对物料性质的影响
超高压处理对生物大分子的共价键无任何影