超高壓殺菌技術(shù)在食品中的應(yīng)用

董立超+姚博+慈軍鵬

食品超高壓技術(shù)簡稱UHP是當(dāng)前備受各國重視、廣泛研究的一項食品高新技術(shù)。它只作用于食品成分的非共價鍵，從而保證共價鍵的完好無損，對保持食品原有品質(zhì)非常有益，它能夠改變食品的凝固點、熔點、濃度等物理性質(zhì)和改善食品的組成狀態(tài)以及結(jié)構(gòu)屬性等。在食品工業(yè)上，利用高壓滅菌技術(shù)使食品得以安全長期保存。本文著重討論超高壓殺菌技術(shù)及其在食品中應(yīng)用的研究進展。

超高壓殺菌技術(shù)

食品超高壓殺菌的原理。食品超高壓殺菌，即將包裝好的食品物料放入流體介質(zhì)中，在100～1000MPa壓力下處理一段時間使之達(dá)到滅菌要求。其基本原理就是利用壓力對微生物的致死作用，主要通過破壞細(xì)胞膜、抑制酶的活性和影響DNA等遺傳物質(zhì)的復(fù)制來實現(xiàn)。極高的靜壓會改變細(xì)胞的形態(tài)，包括細(xì)胞外形變長，胞壁脫離細(xì)胞質(zhì)膜，無膜結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁變厚。高壓對細(xì)胞膜、細(xì)胞壁都有影響。20-40MPa的壓力能使較大的細(xì)胞因受應(yīng)力作用細(xì)胞壁機械斷裂而松解；200MPa的壓力下，細(xì)胞壁遭到破壞；300-400MPa下，微生物的核膜和線粒體外膜受到破壞，加壓的細(xì)胞膜常常表現(xiàn)出通透性的變化，壓力引起的細(xì)胞膜功能劣化導(dǎo)致氨基酸攝取受到抑制。隨著壓力的增大，微生物數(shù)量急劇下降。

超高壓滅菌技術(shù)分類。可分為兩類：超高壓靜態(tài)滅菌與超高壓動態(tài)滅菌。前者是指將食品置于超高壓處理室中，以水或其他液體為加壓介質(zhì)，當(dāng)升壓結(jié)束后，在設(shè)定的最高點處靜態(tài)保持一定的時間，使維持微生物生命活動的蛋白質(zhì)等高分子物質(zhì)變性失活，從而起到滅菌的目的。由于超高壓容器造價昂貴，此種滅菌技術(shù)適合小批量固體或液體食品飲料生產(chǎn)。而后者是指直接將食品加壓到預(yù)定的壓力點，然后通過瞬態(tài)卸壓或梯度減壓等連續(xù)性作業(yè)方式，使加壓滲透到微生物體內(nèi)的水或其他物質(zhì)膨化致使菌體破碎，從而達(dá)到快速、高效的滅菌效果，該滅菌技術(shù)只適合液體食品，而且容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

超高壓滅菌技術(shù)影響因素。在超高壓殺菌過程中，由于食品成分和組織狀態(tài)十分復(fù)雜，因此要根據(jù)不同的食品對象采取不同的處理條件。影響超高壓殺菌的主要因素有：壓力大小、加壓時間、加壓溫度、pH、水分活度、食品成分、微生物生長階段和微生物種類等。

（1）壓力：一般壓力越高，加壓時間越長，滅菌效果越好，但應(yīng)用中壓力和加壓時間有一定的使用上限。

（2）溫度：受壓時的溫度對滅菌效果有明顯影響。

（3）Ph值：影響在常溫域加壓時影響不明顯，而在低溫域加壓時有明顯影響。在低Ph值和高Ph值環(huán)境下，都有助于殺死微生物。

（4）水分活度：水分活度（Aw）對高壓殺菌效果影響也很大。低水分活度產(chǎn)生細(xì)胞收縮和對生長的抑制作用，從而使更多的細(xì)胞在壓力中存活下來等。

超高壓殺菌技術(shù)在食品中的應(yīng)用

在酒類產(chǎn)品加工中的應(yīng)用。超高壓技術(shù)還可用于酒的生產(chǎn)，生酒（ 生啤酒、生果酒等）經(jīng)約 400MPa 的超高壓處理， 將酒中的所有酵母菌及其他部分菌類殺死， 從而得到具生酒風(fēng)味， 且能長期保存的超高壓生酒產(chǎn)品。超高壓技術(shù)用于催陳黃酒的研究表明，黃酒經(jīng)高壓處理后色澤和風(fēng)味不變，酸度基本不變，揮發(fā)酯含量提高 20%左右，呈苦、澀味的氨基酸比例下降，呈甜、鮮味的氨基酸比例上升，使得黃酒味更加鮮甜、醇和、爽口，醇香更加濃郁。

在肉制品加工中的應(yīng)用。在常溫下，對肉制品進行超高壓滅菌，革蘭氏陰性細(xì)菌和酵母菌在 400MPa 左右的壓力下基本滅活，革蘭氏陽性細(xì)菌則需 600MPa 壓力可基本滅活，但孢子類細(xì)菌則較難滅菌。對豬肉和牛肉進行400MPa，20min 的超高壓處理，發(fā)現(xiàn)他們的嫩度、風(fēng)味、色澤及成熟度方面均得到改善。

在果蔬產(chǎn)品加工中的應(yīng)用。超高壓技術(shù)在食品工業(yè)中最成功的應(yīng)用就是用于果蔬產(chǎn)品的滅菌。在生產(chǎn)果醬中，采用超高壓技術(shù)不僅使水果中的微生物殺死，而且還可簡化生產(chǎn)工藝提高產(chǎn)品品質(zhì)。采用室溫下以 400MPa～600MPa 的壓力對軟包裝果醬處理10min～30min，所得產(chǎn)品具有良好的新鮮口味、顏色和風(fēng)味。

在奶類產(chǎn)品加工中的應(yīng)用。超高壓殺菌處理乳制品與傳統(tǒng)的加熱殺菌乳制品比較，可以大程度的保留食品內(nèi)的營養(yǎng)成分和原有風(fēng)味，且殺菌時間較短， 不產(chǎn)生毒性物質(zhì)。但由于有些技術(shù)還不完善，如果用高壓技術(shù)取代熱處理尚需做進一步的研究。研究證實， 100MPa～600MPa 的高壓作用 5min～10min 可以使奶中的細(xì)菌和酵母菌減少直至殺滅，但孢子對壓力有一定的耐受性，需要更高的壓力，配合溫度處理則可實現(xiàn)完全滅菌。

在水產(chǎn)品加工中的應(yīng)用。水產(chǎn)品加工不同于其他食品，不僅要求保持水產(chǎn)品原有的風(fēng)味、色澤，還要具有良好的口感和質(zhì)地。常規(guī)加熱處理不能滿足水產(chǎn)品加工的要求。采用超高壓技術(shù)對水產(chǎn)品加工處理可保持產(chǎn)品原有的色、香、味。同時，高壓處理還可增大魚肉的凝膠性。同時，超高壓技術(shù)也用在制作魚醬中，其產(chǎn)品的感觀評價優(yōu)于普通魚醬。

在其他方面的應(yīng)用。超高壓在速凍、高壓解凍和不凍冷藏方面也有良好的應(yīng)用。蔬菜、水果、豆腐、瓊脂凝膠等水分含量多的食品在凍結(jié)時，會產(chǎn)生很大的冷凍損傷，解凍后汁液流失嚴(yán)重，給產(chǎn)品風(fēng)味帶來不良影響，這是因為一般的凍結(jié)是在常壓下進行的，食品中的水分在凍結(jié)時體積膨脹，從而產(chǎn)生凝膠并組織破壞。利用高壓條件下冰點下降和壓力瞬間傳遞的原理可實現(xiàn)食品物料的快速冷凍，避免了物料組織的變性和破壞，真正實現(xiàn)了速凍。

目前超高壓技術(shù)處理食品存在的問題

由于超高壓是基于對食品主成分水的壓縮效果，它是利用丁帕斯卡定律，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)；由于超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，需要的壓力更高。在我國，超高壓食品的工業(yè)化僅僅有十余年的歷史，雖然還有些問題需要解決，但其加工食品時所具有的優(yōu)點仍是其他技術(shù)所不能代替的。我們應(yīng)抓住機遇，加快超高壓技術(shù)的研究和應(yīng)用，將有利于我國食品的開發(fā)和產(chǎn)值增值，提高我國在國際食品加工業(yè)中的地位。

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，超高壓殺菌技術(shù)有效的保持了食品原有的色、香、味和營養(yǎng)成分，減少了化學(xué)添加劑的使用，延長了食品保質(zhì)期，相信不久的將來此技術(shù)將廣泛的應(yīng)用于各種食品的生產(chǎn)加工。endprint