超高壓技術在食品應用中的研究進展

任博文, 董 璇, 何 珊

（蚌埠學院食品與生物工程學院, 安徽蚌埠 233030）

近年來, 隨著人們的生活質量提高, 食品的安全、風味和營養自然就受到了人們的重視, 食品的加工技術是影響食品安全及營養含量的重要因素。熱殺菌是一種傳統的殺菌技術, 應用較為廣泛, 但熱殺菌在殺滅食品中微生物的同時會對食品中熱敏成分造成破壞, 而且會對食品的色澤、感官和營養成分產生不良影響[1]。超高壓技術（UHP, ultra-high pressure technology）是一種新型的非熱加工技術, 超高壓技術是指將食品放入密閉容器內, 再將其放入壓力系統中, 用水為介質對其施加100 MPa以上的壓力[2], 從而殺死食品的細菌、霉菌和寄生蟲等, 達到殺菌的目的。因為超高壓技術在加工過程中不需要任何添加劑并在過程中對食品的破壞較少, 所以在保留食品的色澤、品質、風味等方面具有良好的優勢。因此, 以超高壓技術為研究對象, 重點分析超高壓技術在酒類制品、肉制品、乳制品和果蔬飲料加工等領域的應用。

1 超高壓技術在酒類制品中的應用

與熱處理相比, 超高壓處理能更好地保護酒類生產過程中的營養物質不被破壞[3]。張帆等人[4]將艾爾琥珀工坊的原漿啤酒用模擬巴氏殺菌和超高壓殺菌2種方法處理, 結果表明超高壓殺菌處理后在較低溫度下貯藏可以改善啤酒的品質, 有效控制啤酒中雙乙酰、總酸含量的增加, 并保持良好的口感和色澤, 超高壓處理后的啤酒不但有效殺滅了有害微生物, 而且保證了啤酒的品質, 增長了貨架期。崔媛媛等人[5]研究了超高壓技術處理對低醇沙棘蜂蜜酒品質的影響分析, 結果表明超高壓處理對樣品糖酸含量影響較低, 色澤和香氣品質比加硫處理的酒樣好, 說明超高壓技術在低醇沙棘蜂蜜酒生產中可改良酒樣的香氣和色澤品質, 是一種優勢明顯的蜂蜜酒處理技術。王亞超等人[6]研究了超高壓技術對黃酒中醇水締合的影響, 結果表明超高壓處理對黃酒中的醇水締合有著一定的加強效果, 有利于促進黃酒的陳釀。于佳琦等人[7]研究了超高壓處理對沙棘酒催陳效果的影響, 結果表明超高壓處理后的沙棘酒口感豐富, 色澤更加瑩潤, 抗氧化能力強且呈味物質相應升高, 能顯著加強沙棘酒的香氣, 使苦味、澀回味等不良風味得到改良, 催陳效果最好。蔡明迪等人[8]研究了經超高壓技術處理后黃酒感官品質、理化指標的影響, 結果表明超高壓處理后的酒液中醇類物質降低, 酯類與醛類含量升高, 酸類變化不明顯, 表明超高壓可有效促進醇、醛等物質的氧化作用, 酯化作用效果顯著, 可有效改善黃酒風味, 加快陳化過程。

2 超高壓技術在肉制品加工中的應用

經超高壓技術處理后的肉制品可以有效增強肉制品的營養成分、色澤、風味、品質、功能性質、嫩度和滅菌工藝。王曉謙等人[9]分別用超高壓處理和熱處理對香港牡蠣的營養成分、肌肉、組織品質的影響, 結果表明超高壓處理能夠較好地保留牡蠣的營養成分。超高壓處理與熱處理相比, 更有利保持牡蠣原有的營養和色澤。王芝妍等人[10]研究了超高壓處理對中華管鞭蝦蝦肉風味的影響, 結果表明超高壓處理蝦肉的新鮮程度無顯著影響, 適合用來進行脫殼預處理, 超高壓200 MPa處理5 min可以得到風味較好的蝦仁。常海軍等人[11]研究了超高壓處理（不同壓力和保壓時間）對牛肉主要理化品質的影響, 結果表明經超高壓處理后的牛半腱肌肉剪切力降低, 超高壓處理20 min后剪切力下降更明顯, 剪切力的降低在一定程度上說明了超壓力處理可以使肌肉嫩化, 牛肉經超高壓處理后, 結締組織膠原蛋白中熱溶性成分增加, 溶解性增強, 說明超高壓處理可以使肉嫩度提高和質構改善。才衛川等人[12]研究了超高壓處理對雞胸肉中鹽溶蛋白功能性質的影響, 結果表明超高壓處理有助于提高鹽溶蛋白的起泡性, 能夠有效提高雞胸肉鹽溶蛋白的功能性質。高海燕等人[13]研究了超高壓技術對鵝肉嫩度的影響, 結果表明壓力在300 MPa下處理的鵝肉嫩度最大, 外觀形態完整, 嫩化效果最好；時間在20 min下處理的鵝肉嫩度最大, 嫩化效果最好。Boziaris I S等人[14]研究了超高壓處理滅活冷凍魚片的食源性細菌病原體和質量變化, 結果表明在250 MPa下處理僅3 min, 溫度略低于22℃, 這是可行且負擔得起的, 導致對李斯特菌的減少超過3個對數單核細胞增生癥和沙門氏菌, 而不會顯著影響質量特性, 說明超低溫高壓處理是一種很有前景的細菌處理方法。

3 超高壓技術在乳制品加工中的應用

乳制品中含有豐富的營養, 但同時也是微生物天然的培養基, 因此在生產加工乳制品的過程中容易受到微生物的感染, 進而影響產品的感官、風味和質量安全。傳統的熱殺菌處理在滅菌的同時會影響乳制品的口感和營養成分, 而超高壓技術在保證滅菌效率的同時能有效保留乳制品中的營養物質、口味和品質等。沈夢琪等人[15]以工作壓力、保壓時間和保溫時間3個因素為變量, 通過單因素試驗和正交試驗2種方法, 研究超高壓處理對生牛乳中微生物的殺滅效果。結果表明, 超高壓處理可以明顯殺滅生牛乳中的微生物, 而且工作壓力和保壓時間的增加會使滅菌效果有所提升, 保溫時間則沒有顯著的促進作用。Mussa D M等人[16]研究了超高壓殺菌對牛奶的作用, 結果表明經過超高壓殺菌過的牛奶中微生物的含量較低, 所以超高壓處理牛奶可能是一種具有質量優勢的延長保質期的方法。王亦若等人[17]研究了超高壓處理芒果風味酸奶及揮發性成分的影響, 結果表明經超高壓處理（650 MPa, 20℃, 15 min）后的芒果風味酸奶口味好、揮發性香味成分豐富。王存芳等人[18]研究了超高壓處理和熱處理對羊乳中脂肪酸組成的影響, 結果表明超高壓處理對羊乳中脂肪酸的影響要小于熱處理, 超高壓處理羊乳中短鏈脂肪酸、飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的變化均不大（p＞0.05）；加熱處理羊乳中短鏈脂肪酸和飽和脂肪酸含量明顯提高（p＜0.01）, 不飽和脂肪酸含量明顯降低（p＜0.001）, 所以超高壓處理能夠更好地保持羊乳中脂肪酸的含量及組成。馬莉等人[19]研究了超高壓殺菌工藝對牛乳中微生物的影響, 結果表明當低壓200 MPa, 低壓保壓時間5 min, 高壓500 MPa, 高壓保壓時間30 min時, 大腸菌群全部被殺滅, 菌落總數致死率達99.91%。因此, 超高壓處理生牛乳對生牛乳中的微生物有很好的殺滅作用。劉康玲等人[20]研究了超高壓處理對鮮駝乳品質的影響, 結果表明超高壓處理對鮮駝乳有著明顯的殺菌效果, 處理后鮮駝乳的酸度降低, 而且樣品整體的色澤變化與很小, 超高壓處理在殺菌的同時可以保護和改善鮮駝乳的品質。Juan B等人[21]研究了超高壓均質處理羊奶制成的干酪的水解, 結果表明超高壓處理后的牛奶生產的干酪比巴氏殺菌牛奶生產的干酪水解as2-, b-和對k-酪蛋白更高, 顯著提高了乳清可溶性氮和疏水性、親水性肽的含量, 可以將超高壓作為一種可行的處理羊奶用于干酪生產。

4 超高壓處理在果蔬飲料加工中的應用

殺菌是果蔬飲料加工生產中的關鍵技術, 傳統的殺菌方法是熱殺菌, 但是熱殺菌會對品質和口味造成一定的影響[22], 超高壓處理可以有效滅菌的同時還能改善果蔬飲料保質期、品質、營養、感官品質和加工工藝。唐美玲等人[23]研究了超高壓處理對百香果—火龍果復合飲料品質影響及殺菌工藝的優化, 結果表明百香果—火龍果復合飲料在低高壓壓力組合200 MPa/500 MPa, 保壓時間12 min, 低高壓時間比1∶2, 保壓溫度30℃時超高壓處理效果最好, 在此條件處理后能有效殺滅復合飲料中的微生物, 同時對復合飲料原有品質影響較小。宋永程等人[24]研究了超高壓滅菌對苦筍復合果蔬汁飲料品質的影響, 結果表明超高壓處理較熱處理對苦筍復合果蔬汁飲料色澤的影響較小, 貯藏期間, 超高壓處理后的樣品的顏色比熱處理組更加穩定。蒲瑩等人[25]研究了超高壓滅菌對黑果枸杞貯藏及品質特性的影響, 結果表明超高壓處理在有效滅活微生物、鈍化酶的同時, 極大程度地保護活性物質不被破壞并保證了黑果枸杞汁的抗氧化能力, 使得黑果枸杞汁得到了良好的貯藏品質。朱金艷等人[26]研究了超高壓和熱殺菌對藍莓果汁飲料貯藏期品質的影響, 結果表明藍莓果汁飲料的貯藏期結束時, 2種殺菌條件的藍莓果汁飲料在不同貯藏溫度（4, 27, 37℃）均未檢測出微生物, 說明殺菌徹底, 藍莓果汁飲料的pH值和可溶性固形物在貯藏期間變化不大, 超高壓殺菌的藍莓果汁飲料品質較好, 貯藏結束時藍莓果汁飲料的抗壞血酸含量和總酚含量都較高。黃曉玲等人[27]研究了超高壓和高溫短時殺菌對NFC橙汁品質的影響, 結果表明超高壓處理有助于保持橙汁的營養和感官品質, 保留新鮮風味, 比高溫短時殺菌處理更具優勢。Chen R等人[28]研究了超高壓酶提法對火龍果果皮果膠多糖特性及功能特性的影響, 結果表明超高壓復合酶提取技術有助于提高產量和抗氧化活性作為多糖理化和功能特性的改進, 是一種提高果膠多糖提取率、改善功能特性和生物活性的有效方法, 在食品工業中具有巨大的潛力。

5 結語

通過介紹超高壓技術在酒類、肉類、乳制品和果蔬飲料加工等領域的應用, 發現超高壓技術在保持食品的營養風味、色澤、口味、保質期和貨架期等方面更有優勢。但超高壓技術的設備、基本理論體系和標準尚未完善, 超高壓殺菌條件要求嚴格, 其主要限制因素還需進一步研究, 而且超高壓處理后食品組分的變化及各組分相互作用的關系尚不明確。因此, 今后大力發展新型的殺菌技術勢在必行, 這對我國的食品市場發展有重要意義。