超高壓技術在水產品加工中的應用

郝夢甄，胡志和*

(天津市食品生物技術重點實驗室，天津商業大學生物技術與食品科學學院，天津 300134)

超高壓技術在水產品加工中的應用

郝夢甄，胡志和*

(天津市食品生物技術重點實驗室，天津商業大學生物技術與食品科學學院，天津 300134)

超高壓加工技術可用于食品殺菌、滅酶、保持自然風味與質構改善等，是目前國際上最熱門的食品加工技術之一。本文介紹了超高壓加工的基本原理，綜述了超高壓在殺滅水產品中微生物，提高貯藏性能，改善水產品品質，提取色素等水產品加工中的應用。

超高壓；水產品；加工

水產品是人類重要的食物來源之一，營養價值高，其中魚類含有豐富的蛋白質，屬于完全蛋白，軟體類(如牡蠣、扇貝、烏賊)含有的氨基酸全部為必需氨基酸[1-3]。但傳統水產品加工方法通過破壞非共價鍵使蛋白質變性，同時也破壞了共價鍵使維生素、色素和風味物質等低分子物質發生質變，使大量營養物質和生物活性成分流失還會產生不利吸收和健康的毒素[4]。在海產品深加工的廢水中含有大量魚蛋白，其中魚糜加工廠廢水中魚蛋白含量最高，造成了大量營養成分的流失[5]。

超高壓的應用研究由來已久，1914年，高壓物理學家Bridgman首先發現，超高壓會使蛋白質凝固和酶失活，還能殺死微生物[6]。超高壓在食品工業上的應用，是由日本京都大學林立丸教授于1986年提出的。目前，日本在超高壓食品加工方面居于國際領先地位，并且已擁有大量的食品超高壓處理實驗機械和生產設備。日本MeidiYa公司于1990年4月生產了第一個高壓食品—果醬，明治屋食品公司將草莓、獼猴桃、蘋果醬軟包裝后，在室溫下以400～600MPa的壓力處理10～30min，達到殺菌目的，同時保持了果實原有的色香味，VC保留量也大大提高；日本的松本正等人對5種小菜真空包裝后以300～400MPa的壓力處理，殺死酵母菌，提高了產品的保存性，實現了腌菜向低鹽化方向發展[7]。

在美國及歐洲，許多國家先后對高壓食品加工的原理、方法、技術細節及應用前景進行了廣泛的研究，研究的深度和廣度不斷擴大[8]。超高壓處理技術被認為是生物制品與食品非熱殺菌技術中最有潛力和發展前途的一種。目前，高壓加工在商業化水產品上應用還很少，研究數據和資料很有限。

本文介紹了超高壓定義及超高壓處理的基本原理，并對其在殺滅水產品中微生物，延長水產品貯藏特性，改善水產品品質，藻類中蝦青素的提取，海蝦過敏原的消除以及在水產脫殼中的應用進行了綜述。隨著近年來超高壓技術在食品領域里的迅速發展以及超高壓處理食品的顯著優點，超高壓技術在水產品中尤其高附加值的水產品中的應用研究越來越深入。

1 超高壓殺滅水產品中微生物

水產品極易在其生長水域或食用加工中受到病原微生物的污染。來源于水產品中的致病菌通常可分為兩組：一組是自身原有的細菌受水環境和氣溫的影響，如霍亂弧菌和副溶血性弧菌，一般見于海濱環境或溫熱帶水域中的魚體；另一組致病菌是水產品非自身原有細菌，例如沙門氏菌、大腸埃希氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌等[9]。戴昌芳等[10]研究發現養殖水樣品中病原菌檢出率高達46.51%，生食水產品常見病原微生物檢出率24.31%，非O1群霍亂弧菌占41.77%，副溶血性弧菌占3.80%，鮑氏志賀菌占1.27%，致病性大腸埃希菌占10.13%，侵襲性大腸埃希菌占13.92%，產毒性大腸埃希氏菌占8.86%和產志賀樣毒素大腸埃希氏菌占20.25%。

超高壓能破壞氫鍵之類弱結合鍵，使非共價鍵斷裂，在200MPa以上的壓力下由疏水鍵和離子鍵維持的蛋白質的三級結構發生劇烈變化，產生蛋白質的壓力凝固及酶的失活，破壞細胞膜使菌體內成分產生泄漏，引起細胞形態的改變，包括細胞拉長、細胞壁收縮和氣孔的形成，細胞質壁分離以及氣泡和液泡的收縮并對DNA的轉錄和復制產生影響[11-12]。Smelt等[13]已經通過壓力阻力與膜流動性關系證實了細胞膜是壓力使微生物失活的首先作用目標，細胞膜的改變可歸因于流動的磷脂雙分子層經高壓變為緊密的凝膠狀態。高壓使與細胞膜有關的酶變性，經高壓處理后細胞活性遭破壞使質子溶出，pH值改變從而令乳酸桿菌中的質膜異位F1F0ATP酶活性降低[14]。高瑀瓏等[15]利用DPH標記和熒光偏振法測定大腸桿菌細胞膜流動性，隨著壓力的增大和保壓時間的延長，大腸桿菌細胞膜熒光偏振度及微黏度增大，流動性降低，大腸桿菌死亡增加。當壓力和保壓時間增加到一定程度(350MPa，15min)，熒光偏振度及微黏度達到相對穩定狀態，此時大腸桿菌幾乎全部死亡。

1.1 超高壓在蝦殺菌中的應用

宋吉昌等[16]以新鮮海蝦為對象，采用正交試驗設計方法研究了重復加壓對超高壓滅菌效果的影響。實驗結果表明，當處理壓力為300～400MPa，保壓時間為10～20min，加壓2～3次時，對海蝦中各種微生物殺滅作用顯著。在重復3次加壓，壓力為400MPa，保壓時間為15min的條件下，可以殺滅海蝦中99.3%的微生物。結果表明，利用超高壓技術在一定的壓力范圍保持一定時間可以有效殺滅海蝦中的微生物，達到無菌可食狀態。

謝樂生等[17]通過不同的壓力和保壓時間處理接種菌濃度達到107～108個/mL的熟制凡納濱對蝦蝦仁以此考察超高壓的殺菌效果。實驗發現壓力是影響殺菌效果的主要因素，當壓力為600MPa，保壓時間為20min時，蝦仁中接種的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和枯草芽孢桿菌總數分別下降7.1、7.0、7.2和4.3個數量級。結果表明枯草芽孢桿菌對高壓最不敏感，對水產品中常見的致病菌大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌有顯著的殺滅作用。Lopez-Caballero等[18]已證實高壓處理后并真空包裝可以有效抑制新鮮對蝦貯藏期黑斑的出現和微生物的生長并使期貨架期達到20d。Montero等[19]也證實超高壓結合對蝦黑病變抑制劑(抗壞血酸、檸檬酸、苯甲酸鈉、曲酸和4-己基間苯二酚)可以防止對蝦腐敗并降低對蝦黑病變的發生。

由于某些微生物對壓力的要求比較高，要殺滅這樣的微生物需要比較高的壓力，導致設備成本昂貴，為此，考慮壓力與溫度的協調作用成了降低超高壓成本的可行方法之一。謝慧明等[20]借助于Box-Behnken試驗設計方法，考察了不同溫度和保壓時間協同超高壓對金黃色葡萄球菌的作用效果，建立了金黃色葡萄球菌超高壓殺菌模型，并利用SPSS對數據進行相關性分析、驗證，得出協同溫度＞55℃，保壓時間＞10.95min的情況下超高壓壓力只需大于343.24MPa就可以使淡水小龍蝦中的金黃色葡萄球菌指標達到進出口衛生標準，即菌數＜50CFU/g。通過溫度協同作用在殺滅水產品微生物過程中較小壓力就可以達到衛生標準，大大降低了超高壓設備的成本和儀器損耗。

1.2 超高壓在牡蠣殺菌中的應用

牡蠣是一種營養價值很高的珍貴海產品，干肉中含有蛋白質45%～52%，脂肪7%～11%，總糖19%～38%，此外，還含有豐富的VA、VB1、VB2和VD等，含碘量比牛乳或蛋黃高200倍[21]。牡蠣是一種濾食性海洋生物，易被細菌侵入肌體，而且細菌組成較為復雜。大量微生物的存在直接影響到牡蠣的食用安全性。在廣州市售生蠔中菌落總數和大腸桿菌的最高帶菌量分別達到1.3×106CFU/g和2.9×103MPN/100g，弧菌的檢出率高達90%[22]。在各地的市售鮮牡蠣中副溶血性弧菌的檢查率均較高[23-24]。

張曉敏等[25]以新鮮牡蠣為原料，研究了不同處理壓力、保壓時間、加壓次數對牡蠣滅菌效果的影響。當處理壓力為400MPa，保壓時間20min，加壓2次時對牡蠣中微生物的滅菌效果最好并且壓力大小是影響殺菌效果的主要因素，保壓時間次之，加壓次數影響最小。陶晶[26]也發現超高壓對于牡蠣中微生物的瞬時殺滅效果很好，300MPa處理10min可以使總菌數下降近5個對數周期，400MPa以上微生物未檢出。

夏遠景等[27]實驗發現壓力、保壓時間對滅菌效果影響顯著，隨著壓力的增大和時間的延長，細菌的滅活率增大。溫度、施壓方式等因素對牡蠣中菌群總數的滅活率影響不大，在處理壓力350MPa，保壓時間20min時，牡蠣中菌落總數的滅活率已經達到89.5%。

牡蠣中存在的創傷弧菌和副溶血弧菌對壓力比較敏感分別在260MPa處理3min和345MPa處理90s數量會顯著減少[28-29]。Kural等[30-31]通過對牡蠣接種創傷弧菌和副溶血弧菌研究了高壓對兩者的滅活效果以及溫度對高壓滅菌的影響，發現溫度＜20℃或＞30℃可以提高高壓滅活創傷弧菌的效率，在－2℃和40℃，150MPa處理接種過的牡蠣可使創傷弧菌數量降低4.7和2.8個對數周期，而20℃同樣處理只降低了0.5個對數周期。在－2℃和1℃研究了壓力和時間對創傷弧菌的影響，壓力≥250MPa，時間≥4min時可使其數量降低5個對數周期。而要使副溶血弧菌的數量降低5個對數周期需要在1～35℃，≥350MPa的壓力處理2min或40℃，≥300MPa處理2min。

目前，高壓加工作為一項提供越來越普及的安全且新鮮的牡蠣產品加工技術，正在促進一個新的行業的產生，可以生產一些即食食品等方便食品。

1.3 超高壓在毛蚶殺菌中的應用

毛蚶是一種生長在海灣泥沙中的軟體動物，不但肉味鮮美，富含蛋白質、脂肪、碳水化合物，并含核黃素、尼克酸、VE以及多種微量元素。毛蚶整體入藥，能補血溫中，健脾和胃，適用于血虛脾弱之癥[32]。生食毛蚶曾一度風靡，但毛蚶中存在大量微生物且多為致病菌，并對常用抗生素有抗性。1988年在上海30多萬人因食用生毛蚶感染甲肝。因此，尋求一種既能有效保留毛蚶營養成分和纖維物質又能殺滅其中的致病菌的新技術勢在必行。

王瑞等[33]以生鮮毛蚶為研究對象，利用正交試驗設計方法研究了不同壓力、溫度和保壓時間對生鮮毛蚶中微生物(細菌、霉菌、酵母菌)存活率的影響，確定了生鮮毛蚶超高壓殺菌工藝條件， 當溫度為20～40℃，保壓時間為5～15min時，壓力在300～500MPa范圍內對生鮮毛蚶中各種微生物殺滅作用顯著(P＜0.01)。最終確定壓力500MPa、溫度40℃、保壓時間5min為生鮮毛蚶超高壓殺菌工藝。實驗結果表明，超高壓技術能夠殺滅毛蚶中的微生物，確保了生食毛蚶的安全性，同時為進一步開拓毛蚶市場提供了有效依據。

2 超高壓改善水產品貯藏特性的應用

眾所周知，水產品是極易腐敗變質的物品，而且一旦鮮度變差其價值下降很多，甚至可能完全喪失其食用價值并造成重大的經濟損失。鹽藏和冷藏是水產品保藏最常用的方法，但許多水產品經過鹽藏、冷藏以后在色澤、風味、質地、新鮮程度上都遠不及新鮮產品。

影響水產品貯藏性的因素主要有三方面：一是水產品自身從水體中攜帶的微生物，這些特有腐敗微生物往往導致水產品產生三甲胺(TMA)、硫化氫以及硫化物甘藍樣臭味和有異味的揮發性硫化物[34]；二是由于水產品的脂肪中富含不飽和脂肪酸，在一般的加工貯藏條件下，容易發生氧化反應產生過氧化物，并進一步氧化分解產生醛和酮，這些化合物具有強烈的油哈喇味；三是水產品中的自溶酶作用。

高壓處理不僅能殺滅水產品中的腐敗菌并且能夠使與海產品腐敗有關的酶失活。酶的化學本質是蛋白質，蛋白質的二級和三級結構的改變與體積變化有關，而超高壓有利于體積減小的反應發生，因此酶活性會受到高壓的影響。每種酶都存在最低失活壓力，低于這個壓力酶就不會失活，在特定時間內當壓力超過這個值時酶失活速度會加速直到完全失活[35]。Ludikhuyze等[36]、Broeck等[37]對超高壓下的動力學研究得出，各類酶的超高壓滅活酶模型主要符合一級反應動力學模型(A＝A0e-Kt，A為t時間內酶活力；A0為初始酶活力；K為溫度和壓力的失活速率常數/min-1，假定n＝1；t為時間/min)。恒溫恒壓條件下K的獲得都采用Eyring理論和Arrhenius理論[38]。

高壓應用于魚類肌肉組織時引起促氧化效應[39]。但也有研究指出在較低壓力下不會引起魚類中脂質的氧化，只有超過一定壓力范圍會引起脂質氧化。在7℃，200MPa處理15min的鮭魚和金槍魚生魚片中脂質氧化并不比未高壓處理的多，但在250～300MPa的壓力范圍脂質氧化明顯[40]。超高壓處理高脂肪含量的鮭魚時其絕對氧化值比金槍魚中的低，是由于其肌肉組織中高含量的類胡蘿卜素作為內源性抗氧化系統防止其脂質氧化[41]。有研究表明在高壓下高精度的脂肪和油對氧化作用來說相對較穩定。當用506MPa流體靜壓處理萃取的沙丁魚油60min時，氧化指示劑、過氧化值(POV)和硫代巴比妥酸(TBA)都沒有改變[42]。

腌制是傳統食品保藏的方法之一，其特點是生產設備簡單，防止腐敗，便于短時間內處理大量魚貨，但對于魚中豐富的不飽和脂肪酸的氧化卻不能有效抑制。

章銀良等[43]以淡腌海鰻為對象采用200、400、600MPa處理15min，通過揮發性鹽基氮(TVB-N)、TMA、總活菌數、TBA和pH值等在保藏過程的變化考察超高壓對腌魚保藏的影響。結果表明，600MPa處理可以極大地抑制微生物生長和脂肪氧化，降低TVB-N、TMA。說明超高壓是一種較好的適合腌魚保藏的冷殺菌技術。

硫代巴比妥酸反應物(TBARS)含量在1～2mg MDA/kg為消費者可接受范圍，超過此范圍會產生不可接受的氣味和味道[44]。Montiel等[45]用TBARS作為脂肪氧化測定指標發現在超高壓處理與處理后貯藏期間煙熏鱈魚的脂肪氧化情況沒有差別，400MPa，10min和500MPa，5min處理煙熏鱈魚能抑制微生物的再次生長，保護產品貯藏期間不受病原菌的二次污染，使其貨架期達到60d。超高壓可提高煙熏鱈魚的L值和b值，降低a值，賦予其明亮的外觀，并使其硬度和剪切力增加，而未高壓處理樣品在冷藏期間硬度和剪切力均減弱。

2.2 超高壓在海參保藏中的應用

海參的營養價值和藥用價值很高，是高蛋白、低膽固醇、低脂肪、富含多種生理活性物質的營養保健佳品，具有抗腫瘤、降血壓及抗凝血的作用，傳統加工方法海參只能制作成干參或鹽漬參，大量的活性成分在加工過程中流失。

鄧記松[46]研究了超高壓對海參保藏期間的微生物變化以及高壓對海參自溶酶的鈍化。實驗中對海參250MPa處理試樣在前5d內菌落生長受到抑制，第5天后開始出現增長；經過300MPa以上壓力處理菌落的再生長受到的抑制作用更為明顯。在對海參自溶酶的研究中發現由于殘存細胞碎片的存在有一定量的自溶酶處于附著狀態，當處理壓力、保壓時間低于某一值時，海參中自溶酶活性不減反增，只有當處理壓力、保壓時間超過此值，自溶酶活性才會隨處理壓力和保壓時間的增大而減小。實驗中將這兩者的臨界值分別設定為250MPa，15min。在考察壓力作用下溫度對海參自溶酶的影響時發現在400MPa，20min的處理條件下，海參自溶酶活性隨溫度升高先上升，于40℃左右達到最高值，隨后下降。從鈍酶的角度看，超高壓處理時室溫24℃或60℃以上鈍酶效果較好，其中60℃以上鈍酶效果好于室溫。在對保藏期間海參自溶酶殘存活性的研究中發現：在4℃，450、500、550MPa處理20min后對海參自溶酶跟蹤檢測的20d內其殘存活性變化不大。實驗結果充分說明了超高壓可以應用于海參的保藏中，并能有效延長新鮮海參的保藏期。

2.3 超高壓對海水魚保藏品質的影響

TPRI-SZ系列串聯雙軸向粗粉分離器，布置上、下兩層調節擋板。其中下層擋板是使得煤粉氣流產生初級旋流，旋轉后的煤粉氣流進入上級擋板后旋流強度進一步提高，從而利用離心力作用實現粗細分分離。串聯式雙級粗粉分離器相對于單級而言分離效率更高。在實際調整時，即先將下層擋板調整并固定至40～50°，然后通過上層擋板的調整實現對煤粉細度的調節。

Campus等[47]通過應力松弛實驗對超高壓處理的海鯛貯藏期間的流變學變化進行了測定，發現300MPa和400MPa處理的海鯛在貯藏過程中魚肉彈力和硬度得到有效保留，相反200MPa處理樣品在貯藏期間彈力降低，并且發現海鯛背部肌肉的持水能力隨著處理壓力增加而降低。利用免疫印跡分析了超高壓對結構蛋白的影響，發現400MPa壓力可防止肌間線蛋白在海鯛貯藏期間的降解，可能由于壓力使肌間線蛋白降解酶失活。Ojagh等[48]研究了超高壓處理對于鮭魚片蛋白的影響發現超高壓能降低蛋白聚合使蛋白伸展。對蛋白質的0.8mol/L NaCl溶液進行聚丙烯酰胺凝膠電泳發現肌球蛋白和α-輔肌動蛋白是40℃高壓處理主要的變性蛋白，而5℃處理時輔肌動蛋白變性比較多。5℃條件下超高壓結合明膠木質素能保護魚片的紅嫩，最大限度地防止蛋白質變性和氧化。在7℃，300MPa處理15min發現鮭魚片的TBARS值在貯藏23d后顯著提高，但結合明膠木質素可以使其升高最小化。超高壓處理的全部樣品的TVB-N值均降低。超高壓能提高海產魚的貯藏性，結合其他處理可獲得更顯著的結果。

3 超高壓對水產品感官品質的改善

超高壓處理可使蛋白質分子中二硫鍵部分斷裂，巰基含量增加，使蛋白質凝膠性能改善，研究發現在200MPa壓力處理牛血清蛋白、大豆蛋白、牡蠣蛋白時其巰基都有激增，而海參蛋白在處理壓力為100MPa時巰基有激增[49]。由加熱或超高壓而變性的魚肉蛋白質，都會在加鹽等一定條件下凝固或凝膠化。超高壓一般對食品原有的味道及特有的風味沒有影響，對食品的色澤會有改變，但有些色素(例如類胡蘿卜素、葉綠素、花青素等)對超高壓有抵抗能力[50]。

3.1 超高壓對對蝦品質的影響

浙江工商大學的張蕾等[51]通過微結構的觀察研究超高壓對對蝦結構的影響。實驗發現，隨處理壓力和保壓時間的增大，對蝦的顏色變淡，L值明顯增大，蝦肉顏色逐漸變白，呈不透明狀，但對紅度和黃度并無明顯影響，出現輕微的類似蒸煮的成熟風味；其質構也發生了明顯的變化，硬度隨之增大，彈性先在低壓區域出現下降的趨勢，繼而隨著壓力的增大和保壓時間的延長彈性也增大。在壓力500MPa，保壓時間25min時，蝦肉的顯微組織結構變化明顯，蝦肉肌纖維的網狀結構的間隙變小。處理前的樣品肌肉纖維組織稀松，網狀結構均勻，處理后肌肉纖維明顯變粗，變致密。這可能由于超高壓引起肌肉蛋白質的變性，使得蝦肉中的肌肉纖維聚集在一起造成的。超高壓處理過的對蝦的結構的空間間隙明顯因受壓而擠在一起，而且其基本框架也相對于熱加工的更粗，這可能跟超高壓過程中的蛋白質交聯網絡結構的形成有關系。

3.2 超高壓對魚糜品質的影響

淡水魚魚糜是一種以淡水魚魚肉為主要原料，絞碎后加入食鹽及各種輔料擂潰成魚漿，經成型、加熱凝固后，以淡水魚肌原纖維為主要成分的魚肉食品。魚糜中最重要的性質是它的凝膠特性，指魚糜中肌動球蛋白質在一定濃度、溫度、壓力、p H值、離子強度、添加劑和酶等條件下形成三維網狀交聯體聚合物的能力，魚肉蛋白彈性凝膠體凝膠強度的高低，是決定淡水魚魚糜及其制品質量優劣的關鍵因素[52]。

魚糜經超高壓處理后，有利于蛋白質分子間的交聯，改變蛋白質空間結構，形成網絡結構，導致蛋白質變性、聚集、凝膠化[53-54]。胡飛華[55]通過正交試驗確定了梅魚魚糜超高壓加工的最優條件為壓力300MPa、保壓時間15min、溫度20℃，所得梅魚魚糜凝膠強度為363.15g·cm、硬度156.59g、彈性1.58、內聚性0.81、咀嚼性191.54g，單純超高壓處理得到的凝膠內聚性明顯高于熱處理樣品。表明高壓使得樣品蛋白體積縮小，結構緊湊，有利于內部鍵的架構，形成的凝膠比熱處理更致密，內部鍵強度更大。阮征等[56]以凝膠強度和質構特性(TPA)為指標，對羅非魚的超高壓凝膠化工藝進行了優化。優選方案為：樣品初溫4℃，在300MPa保壓處理20min，隨后再用90℃熱處理30min。經驗證，該工藝明顯優于相應的單純加熱(二段法)和單純加壓(300MPa，20min)處理，優選方案獲得的凝膠強度分別是單純加熱和加壓的1.96和1.24倍，而耐咀性分別是單純加熱和加壓的1.35和1.85倍。回復性和內聚性也明顯大于單獨加熱的樣品(P＜0.05)。Hwang等[57]也發現經超高壓處理的羅非魚魚糜凝膠強度和破斷力比未處理樣品顯著提高。這是由于傳統方法加工凝膠是由共價鍵形成的，而經超高壓處理的魚糜通過形成共價鍵和非共價鍵增強凝膠結構，同時高壓處理能防止蛋白熱變性從而形成具有一定黏性的魚糜產品。實驗充分表明，超高壓能增強魚糜凝膠強度，為魚糜市場的進一步開發提供了可靠依據。

4 超高壓在雨生紅球藻蝦青素提取中的應用

蝦青素即3,3＇-二羥基4,4＇-二酮基-β,β＇胡蘿卜素，屬于類胡蘿卜素，呈鮮紅色，是一種優質色素和超級抗氧化劑。在食品工業中，不僅能有效起到保鮮、保色、保味、保質等作用，而且能為多類食品著色，增加食品的色澤美感，蝦青素還具有抑制腫瘤發生、增強免疫功能等多方面的生理作用[58]。

雨生紅球藻是一種生活在淡水中的單細胞綠藻，在環境不利條件下形成厚壁孢子積累大量的類胡蘿卜素(可達干質量的2%～5%)，其中80%以上為蝦青素及其酯類[59]。郭文晶等[60]利用超高壓結合提取溶劑對從雨生紅球藻中提取蝦青素的工藝條件進行了研究，確定了最優工藝條件：提取壓力300MPa，保壓時間1s，提取溶劑為體積比1:1的乙酸乙酯、乙醇混合溶劑，提取2次，液固比分別為100:1和50:1。在此工藝條件下，雨生紅球藻中蝦青素轉移率可達到98%，并通過體視顯微鏡觀察發現紅球藻細胞在超高壓處理后沒有破裂，但顏色發生了顯著變化，細胞由鮮紅色變成了淺灰色或者無色透明，說明紅球藻細胞中的蝦青素基本被提取完全。萬慶家等[61]也研究了利用超高壓提取雨生紅球藻中蝦青素的工藝，確定最優工藝條件為：提取溶劑為紅花籽油，提取壓力200MPa，提取溫度4℃，提取2次，液固比分別為10mL/g。在此工藝條件下蝦青素轉移率可達到90%，與前者不同的是利用粒度分析儀發現超高壓作用下雨生紅球藻細胞孢子直徑由25～30 μ m減小到802nm(平均粒度)細胞在超高壓處理后完全破裂。對于超高壓處理雨生紅球藻提取蝦青素的機理還有待進一步研究。利用超高壓法從雨生紅球藻中提取蝦青素具有工藝簡單、提取時間短、轉移率高、室溫提取可以避免高溫對蝦青素的影響等優點。超高壓對蝦青素的提取主要通過破壞細胞結構，使細胞膜通透性增加，提高蝦青素的滲出。

5 超高壓在消除蝦過敏原中的研究

在聯合國糧農組織提出的八大類引起過敏的食物之中，蝦與蟹等甲殼類動物及其制品是重要的一類。海蝦中存在的過敏原種類比較多，但至目前研究比較清楚的是其主要過敏原Pena1和Penc1，二者都來源于肌肉組織中的糖蛋白原肌球蛋白[62]。董曉穎等[63]通過100～500MPa壓力處理蝦過敏蛋白，經過不同壓力處理后相對分子質量大小沒有發生變化，這說明超高壓對蝦過敏蛋白相對分子質量沒有影響。這可能是由于超高壓不能使蝦肌纖維中的這種原肌球蛋白的四級結構發生解聚、交聯或裂解，從而不能生成一些小顆粒的亞基單位或者分子質量更大的蛋白質。從100～400MPa隨著壓力增大，經間接競爭酶聯免疫檢測蝦過敏蛋白抑制率降低，說明適當高壓處理對蝦過敏蛋白的致敏性有降低作用，且在400MPa時降至最低，繼續增至500MPa時抑制率反而有所增加，這可能是由于隨著壓力的增加蛋白質的結構不斷發生變化，使過敏原表位被掩蓋或破壞，從而使其致敏性降低，當壓力增加到500MPa時蛋白質的結構進一步發生變化，被掩蓋的抗原表位又表露出來，使過敏蛋白的致敏性增加。Kim等[64]也曾報道超高壓使蝦過敏蛋白致敏性有所降低。超高壓消除蝦中過敏原的作用機理即是其對蛋白質結構產生的影響。

6 超高壓在甲殼類水產品脫殼中的應用

6.1 超高壓在蝦脫殼中的應用

在傳統蝦脫殼中由于蝦的尾節外殼與體節外殼的硬度不同，會導致蝦仁的尾部發生斷裂，一部分蝦仁也會出現體節中部斷裂的現象。這些問題的出現不僅嚴重影響了蝦仁的外觀品質，也影響了產蝦仁率。楊徽等[65]利用超高壓技術在綜合考慮蝦脫殼時間、蝦仁完整性、產蝦仁率、蝦的新鮮外觀的保持等指標確定了蝦脫殼的最優超高壓條件為200MPa的壓力和3min的保壓時間。在此工藝條件下獲得的蝦仁完整性、顏色及嫩度等各感官指標都優于傳統的速凍解凍處理。

6.2 超高壓在牡蠣脫殼中的應用

牡蠣殼的鈣含量為39.78%，含有9種微量元素和17種氨基酸[66]。開發利用價值巨大，可用于醫療保健，農業領域及輕工業中[67]。但由于牡蠣的閉殼肌發達，牡蠣傳統去殼方法費力且效率低下，開殼后的牡蠣肉受到破壞降低了產品的質量和感官品質。He等[68]研究發現超高壓可使牡蠣閉殼肌與殼分離，獲得完整多汁的牡蠣肉，使牡蠣加工工藝得到了優化。

瑞典的Avure 公司生產的超高壓設備已成功用于大龍蝦、螃蟹、牡蠣等的商業化脫殼領域中。

7 超高壓在水產品加工中的應用前景展望

超高壓處理技術能夠有效殺滅水產品中危害消費者安全的多數微生物，還能抑制一些對水產品質量不利的內源酶的活性，在不添加各類添加劑的情況下使水產品色、香、味及營養成分保存完整，并且能夠有效延長水產品的貯藏期，另一方面也能夠使水產食品多樣化。在食品安全日益嚴峻的今天其安全、衛生的特點迎合了消費者的心理需求更符合當前綠色食品的要求，市場前景廣闊。目前，超高壓技術在水產品的基礎研究與產品開發方面正處于初級階段，在水產品加工中的應用絕大多數還處于理論研究狀態，在中國市場尚未出現超高壓加工的水產品。在單獨使用超高壓處理食品過程中耗能比較大，在水產品應用中可以結合熱處理、酶處理等輔助加工方式處理，可以拓展超高壓的應用范圍。隨著科研工作者的不斷研究相信超高壓在水產品中的應用將逐漸深入，前景將更加廣闊。

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Application of Ultra High-pressure Technology in Aquatic Product Processing

HAO Meng-zhen，HU Zhi-he*
(Tianjin Key Laboratory of Food and Biotechnology, College of Biotechnology and Food Science,Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

Ultra high-pressure technology can be used for food sterilization, enzyme inactivation, natural flavor maintenance and texture improvement, which is one of the most popular technologies for food processing all over the world. In this paper, the basic working principle of ultra high-pressure technology and its application in the sterilization, improvement of storage properties and quality and extraction of color substances for aquatic products are introduced and discussed.

ultra high-pressure；aquatic product；processing

TS254.4

A

1002-6630(2012)01-0298-07

2011-09-26

郝夢甄(1987—)，女，碩士研究生，研究方向為食品生物技術。E-mail：shixian864L@163.com

*通信作者：胡志和(1962—)，男，教授，碩士，研究方向為專用功能食品。E-mail：hzhihe@tjcu.edu.cn