超高压技术在食品工业中的应用

超高压技术在食品工业中的应用研究进展

摘要：超高压技术是食品加工领域的高新技术之一，不仅可用于食品杀菌、灭酶与质构改善等，而且对食品的营养价值、色泽和天然风味也具有独特的保护效果。本文综述了超高压技术概念及其加工原理，重点介绍了超高压技术在食品加工应用领域的进展。

关键词：超高压技术食品加工进展

Application Research Progress of Ultra High Pressure in Food Industry

Li Shuang, Wang Chengzhong, Tang Xiaoxuan

(Food and biological engineering college. Qilu University of Technology, Jinan 250353, China) Abstract: Ultra-high pressure(UHP) technology is one of the high and new technology in the field of food processing. It not only can be used in food sterilization, enzyme destruction and the quality and structure improvement, but also protecting nutritional value of food, color and natural flavor .This paper reviews the concept and processing principle of ultra-high pressure technology,mainly introduces the progress of the application of the ultra-high pressure technology in food processing field .

keywords: Ultra- high pressure technology; Food processing; Latest progress

随着生活水平的提高，人们对食品质量的要求不再仅仅局限于安全卫生，对食品的色、香、味、营养成分等也提出了更高的要求，超高压技术在这方面具有突出的优势。超高压技术处理食品不仅能够灭菌，还能最大限度地保持食品的原有的功能成分和营养物质，同时还避免了辐照、微波和电磁场等加工技术存在的缺陷，具有节约资源、减少污染的优点。因此，超高压技术在食品加工领域具有十分广阔的应用前景。早在1899年,美国化学家Bert Hite首次发现了450MPa 的高压能延长牛乳的贮藏期,1986年日本率先完成工业化试验,1989年第1批超高压加工的果酱应市,目前又将超高压技术应用海洋鱼类的食品加工上。我国超高压技术在食品加工中的应用虽然处于起步阶段,但目前已有企业采用国产超高压设备与技术加工鲜牡蛎、鲜海参、鲜果汁及水果等食品并已成功上市。这标志

着我国在超高压技术装备制造方面已取得突破性进展,对推动我国超高压技术

在食品领域的产业发展具有十分重要的意义。

1.超高压技术简介

超高压技术又称高静压加工技术，是将食品原料包装后密封于超高压容器中，在一定压力（≥100 MPa）下加工适当的时间，杀灭细菌等微生物，同时使食品中的酶、蛋白质和淀粉等生物大分子改变活性、变性或糊化，以达到杀菌、钝酶和改善食品功能性质的一种新型食品加工技术。

超高压加工是一个物理过程，其基本效应是减少样品的体积（即是减少物质分子间、原子间的距离），从而使得物质的电子结构和晶体结构发生变化。超高压处理只作用于对生物大分子立体结构有贡献的氢键、离子键和疏水键等非共价键，对维生素、色素和风味物质等小分子化合物的共价键无明显影响，因此较好地保持了食品原有的营养、色泽和风味。这一加工过程遵循以下2个基本原理，一是 Le Chtelier 原理。该原理是指反应平衡朝着减小系统外加作用力影响的方向移动。这意味着超高压处理将促使反应朝着体积减小的方向移动，包括化学反应平衡以及分子构象的可能变化。二是帕斯卡原理。根据帕斯卡原理，在超高压加工过程中，液体压力可以瞬间均匀地传递到整个样品，与样品的尺寸和体积无关，因此整个样品受到均匀的处理，不存在压力梯度。

2.超高压技术的加工原理

超高压加工食品的原理为在超高压作用下，食品中的小分子（如水分子）间的距离会缩小，但蛋白质等大分子团组成的物质却仍保持原状。这时水分子就会产生渗透和填充效果，进入并且粘附在蛋白质等大分子团内部的氨基酸周围，从而改变了蛋白质的性质，“变性”的大分子链在压力下降为常压后被拉长，而导致其部分立体结构被破坏［4］。从而使蛋白质凝固、淀粉等变性, 酶失活或激活，细菌等微生物被杀死以及改善食品的组织结构或生成新型食品。超高压技术的一个独特性质就是它只作用于非共价键，因此对维生素、色素和风味物质等低分子物质的共价键无明显影响，从而使食品较好地保持了原有的营养价值、色泽和天然风味。

3.超高压在食品加工中的应用

超高压加工技术不仅可用于食品杀菌、灭酶与质构改善等，而且对食品的营养价值、色泽和天然风味也具有独特的保护效果。目前，超高压技术在果蔬制品、肉制品、乳制品、蛋类食品、水产品加工及有效成分提取中已得到广泛的应用。3.1超高压在果蔬加工中的应用

超高压技术在食品加工中最成功的应用是果蔬产品的杀菌。与传统的热力杀菌相比，超高压技术可以在常温或较低温度下达到杀菌、抑酶及改善食品性质的效果，不会破坏果蔬制品的新鲜度和营养成分，符合消费者对果蔬制品营养和风味的要求。

新鲜果汁中含有丰富的维生素、蛋白质、氨基酸以及还原糖等营养成分，这些营养成分经过传统热力杀菌处物质、抗氧化物质、抗坏血酸、类胡萝卜素等的影响，通常情况下超高压不会引起风味物质的丢失[5]。王寅等采用200～500MPa高压分别对蓝莓汁处理5～15min后，发现高压处理后，蓝莓汁的还原糖的含量变化不大，压力为500MPa时，蓝莓汁的Vc的保留率可达94.2%[6]。

采用高压技术杀菌不仅使水果中的微生物致死,还可使酶活力降低。刘兴静等采用超高压处理鲜榨苹果汁,随着处理压力升高和保压时间延长，菌落总数、大肠菌群数均下降显著[7]。姜莉等研究了超高压对马铃薯多酚氧化酶和过氧化物酶的影响。压力超过200MPa时酶的活性下降，压力为400MPa，随着时间的延长，多酚氧化酶和过氧化物酶活性都呈下降趋势[8]。

果汁的感官品质包括颜色、香气、滋味等方面超高压杀菌属于冷杀菌技术，其操作过程是在常温下进行，并且超高压只作用于非共价键，而不影响共价键，因而能较好保持果汁固有的口感、风味及色泽。林怡等将杨梅鲜果经过超高压处理后，样品的颜色没有显著变化，汁水流失的速率与鲜果硬度减小的速率与未处理的对照组相比明显降低[9]。

3.2超高压在肉制品加工中的应用

超高压技术应用于肉制品可提高其保水性、乳化性、黏结性等，

Macfarlan(2003)报道 ,添加1%食盐经超高压处理的牛肉泥比添加3%食盐而未经超高压处理的黏性好。Berry(2002)在制作调味牛排时采用100 MPa 超高压