食品高新技术-超高压技术

关于超高压技术的研究

万玉莲

（常熟理工学院生物与食品工程学院食工121班，060812134）

摘要：超高压技术是目前国际上最热门的食品加工技术之一。超高压技术在食品工业中用于杀毒灭菌, 贮藏与保鲜。并在果蔬制品、肉制品、乳制品、蛋类食品、速冻产品等加工中得到广泛的应用。本文系统介绍了超高压食品处理技术的发展，杀菌机理，超高压技术处理食品的特点，高压处理食品的影响因素，以及超高压技术在食品中的应用等，并对其应用前景进行了展望。

关键词：超高压；机理；特点；影响因素；发展

The Study on ultra high pressure technology

Wan Yu-lian

(Changshu Institute Of Technology School of biotechnology and food engineering ) Abstract:Ultra high pressure technology is one of the most popular food processing technology in the world. It’s in food industry for the sterilization, storage and preservation. And widely used in fruit and vegetable products, meat products, dairy products, eggs, frozen products in food processing. This paper describes the development, high pressure technology for food processing sterilization mechanism, characteristics of ultra high pressure technology of food processing, the influence factors of high pressure processing of foods, and ultra high pressure technology in food application and so on, and the application prospect is discussed.

Key Words:Ultra high pressure; mechanism; characteristics; influence factors; development

超高压技术的一个独特性质是它只作用于食品成分的非共价键,从而保证共价键的完好无损,这在保持食品原有品质方面非常有益, 它能够改变食品的凝固点、熔点、浓度等物理性质和改善食品的组成状态以及结构属性等。水在超高压下被压缩,而受压介质中的蛋白质、淀粉等物质也被压缩, 即在高压下形成生物体结构的氢键结合、离子键结合以及疏水键等非共价键结合发生变化,导致酶失活、微生物被杀死;同样,食物中的微生物及香气等低分子化合物也具有共价键结合, 在高压下不发生变化。超高压加工食品的特点大致可以概括为以下几个方面: 具有冷杀菌的作用;保持食品的营养价值;形成食品特有的色泽和风味;具有速冻及不冻冷藏效果;延长食品的保质期;改善生物多聚体的结构,调节食品质构; 简化食品加工工艺,节约能源;原料的利用率高,无“三废”污染。利用超高压加工食品达到灭菌并保持原有营养成分的方法,在国际上受到了学术届的关注,本文主要论述高压灭菌技术,超高压灭菌与传统灭菌技术的比较、在食品工业中的应用以及目前处理食品存在的不足之处。

1超高压灭菌技术超高压技术简称高压技术或静水压技术，它是将食品密封于弹性容器或置于压力系统中，常以水或其他不可压缩的流体介质作为传递压力的媒介物，在静高压和一定的温度下加工适当的时间，引起食品成分非共价键的破坏或形成，使食品中的酶、蛋白质、淀粉等生物高分子物质分别失活、变性和糊化，并杀死食品中的微生物，从而达到食品灭菌、保藏和加工的目的。

1.1 超高压灭菌的特点在当前食品处理领域, 传统的热处理属于食品处理的核

心技术,但食品在进行热处理时由于受高热的影响会产生许多弊病,归纳起来主要有以下几个方面:①加热处理会使食品化学成分发生重大变化。②加热处理破坏食品原有的天然风味;③加热处理严重地损坏食品营养价值;④加热处理会带来高能耗与严重的环境污染。与传统的热处理方法相比, 超高压处理技术在食品加工过程中可实现杀菌均匀、瞬时、高效。由于酶失去活性, 蛋白质中的氨基酸构造不发生变化,使原物质的维生素、色素、香味成分等低分子化合物不会发生变化及产生异臭味, 保持原有的性质,蛋白质、淀粉类物质经超高压处理后可获得具有新特性的食品, 延长食品的贮藏时间。

1.2超高压灭菌的原理

微生物的热力致死是由于细胞膜结构变化(损伤), 酶的失活, 蛋白质的变性, DNA直接或间接的损伤等主要原因引起的。而超高压能破坏氢键之类弱的结合键, 使基本物性变异, 产生蛋白质的压力凝固及酶的失活;还能使菌体内成分产生泄漏和细胞膜破裂等多种菌体损伤。

食品超高压杀菌, 即将食品物料以某种方式包装好之后, 放人液体介质中, 在100～1000MPa压力下作用一段时间, 使之达到灭菌要求。极高的静压会影响细胞的形态。高压对细胞膜、细胞壁都有影响。在压力作用下, 细胞膜磷脂双分子层结构的容积随着每一磷脂分子横切面积的缩小而收缩。压力引起的细胞膜功能劣化将导致氨基酸摄取受抑制。食物主要是由蛋白质、淀粉、脂质、核酸、水等分子组成的立体结构。在高压下, 食物中的小分子(如水分子)之间的距离要缩小,而蛋白质等大分子物质仍保持球状, 这时水分子等小子就要产生渗透和填充效果,进入并黏附在蛋白质等大分子周围,使蛋白质等的食物中的生物大分子链在加工压力下,由超高压降为常压后被拉长,从而导致其部分或全部结构被破坏, 这样便改变了蛋白质的性质(简称“变性”)。超高压同样能导致酶的全部或部分结构被破坏, 这样便使酶失去活性(简称“失活”)。

微生物也是由蛋白质组成的, 由于在高压下蛋白质变性, 致使微生物内部组织被破坏而死亡; 另外, 在高压下,食品中某些物质的分子会穿透组成微生物的细胞膜,可致使微生物的细胞膜遭受损坏,甚至被破坏,因此,这就可以达到灭菌消毒的目的（简称为“灭菌”)。

2 超高压处理对食品中营养成分的影响

2.1 对蛋白质的影响

超高压会使蛋白质变性,这是由于压力使蛋白质原始结构伸展,导致蛋白质体积发生改变。无论是热力凝固还是压力凝固, 蛋白质的消化性都很好。加压鸡蛋与未加压前一样鲜艳, 口感仍是生鸡蛋味, 且维生素含量无损失。酶也是蛋白质,100~300MPa 压力作用下失活的某些酶还可以复活,减压后,酶的复活取决于分子的破坏程度,压力超过300MPa后复活的可能性极小。超高压处理山药泥,多酚氧化酶(PPO)活性在压力大于或小于400MPa 时都明显减弱,600MPa时PPO活性最弱。

2.2 对淀粉的影响

超高压可使淀粉改性。压力作为一种能量提供给水分子和淀粉分子, 与热处理淀粉糊化的本质一样,也是通过水合作用来实现淀粉的糊化。常温条件下加压到400～600MPa时,可使淀粉糊化而呈不透明的稠糊状物,且吸水量也发生改变。超高压所致完全糊化的玉米淀粉没有类似于热加工淀粉的老化现象,而超高压未完全糊化的玉米淀粉有类似热加工淀粉的老化现象。低于700MPa的压力不能像热加工那样使玉米淀粉变色。超高压处理对太白葛根淀粉的增稠能力和回生能力