一、超高壓滅菌與加熱滅菌的區(qū)別

 

　　超高壓處理是一個(gè)冷殺菌過程，可保持食品色、香、味等物理特性，且保質(zhì)期長(zhǎng)久；超高壓處理可改善生物多聚體的結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)食品質(zhì)構(gòu)；超高壓處理是液體介質(zhì)短時(shí)間內(nèi)等同壓縮過程，從而使食品滅菌達(dá)到均勻、瞬時(shí)、高效，且比加熱法耗能低，而加熱滅菌則沒有超高壓滅菌的這些優(yōu)勢(shì)。

 

　　二、超高壓技術(shù)與傳統(tǒng)的化學(xué)處理食品比較

 

　　超高壓滅菌技術(shù)不需向食品中加入化學(xué)物質(zhì)，克服了化學(xué)試劑與微生物細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)作用生成的產(chǎn)物對(duì)人體產(chǎn)生的不良影響，也避免了食物中殘留的化學(xué)試劑對(duì)人體的負(fù)面作用，從而保證了食用的安全。

 

　　超高壓滅菌條件易于控制，外界環(huán)境對(duì)其影響較小，而化學(xué)試劑殺菌易受水分、溫度、pH 值、有機(jī)環(huán)境等的影響，作用效果變化幅度較大。

 

　　超高壓殺菌能更好地保持食品的自然風(fēng)味，甚至改善食品高分子物質(zhì)的構(gòu)象，作用于肉類和水產(chǎn)品，提高了肉制品的嫩度和風(fēng)味；作用于原料乳，有利于干酪的成熟和干酪的最終風(fēng)味，還可使干酪的產(chǎn)量增加，而化學(xué)試劑沒有這種作用。

 

　　化學(xué)試劑使用頻繁，會(huì)使菌體產(chǎn)生抗性，殺菌效果減弱，而超高壓滅菌為一次性殺菌，對(duì)菌體作用效果明顯。

 

 

　　在超高壓滅菌的實(shí)施過程當(dāng)中，有很多量需要相關(guān)工作人員仔細(xì)把控好，避免因?yàn)檫@些因素所帶來的影響使滅菌過程失敗。影響超高壓滅菌的量有很多，每一個(gè)量都應(yīng)該恰到好處。

 

　　一、壓力的影響

 

　　一般情況下，壓力越大，施壓時(shí)間越長(zhǎng)，滅菌的效果就越好，但在實(shí)際操作中，為了保證食品的食用價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，這一技術(shù)的壓力和施壓時(shí)間就要有一定的限制，最好要在不影響食物質(zhì)感的情況下，恰到好處地進(jìn)行滅菌，防止由于壓力過大、施壓時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致食品的口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低。

 

　　就拿生肉來舉例，如果在滅菌過程中對(duì)生肉的施壓時(shí)間過長(zhǎng)或壓力過大，那么肉的口感就會(huì)受到影響。但也不能過分限制壓力的使用，有試驗(yàn)表明，只有在超高壓下食品上的大腸桿菌才會(huì)被全部殺滅，因此，在進(jìn)行超高壓滅菌的過程當(dāng)中，最好還是要盡可能大施加壓力。

 

　　二、溫度的影響

 

　　除了壓力對(duì)滅菌有很大的影響外，溫度也是一個(gè)很大的影響因素，在受壓時(shí)，溫度對(duì)滅菌的效果有很大的影響，實(shí)驗(yàn)表明，壓力與溫度相結(jié)合的殺菌效果比單純靠壓力殺菌的效果要好得多，280 MPa 的壓力和20 ℃的溫度與150 MPa 和50 ℃的溫度的殺菌效果是相同的，像這樣壓力與溫度相互補(bǔ)助，能夠很好達(dá)到二者的平衡點(diǎn)，從而使滅菌的效果更好、更顯著。

 

　　表1　影響超高壓殺菌效果的因素
 

　　

　　03、超高壓滅菌設(shè)備的市場(chǎng)應(yīng)用

 

　　食品超高壓滅菌保鮮設(shè)備的主要部分是超高壓容器和加壓裝置（高壓泵和增壓器等），其次是一些輔助設(shè)施等。其主體部分有立式和臥式之分，實(shí)驗(yàn)型設(shè)備采用立式的較多，生產(chǎn)型設(shè)備大多是臥式。

 

　　設(shè)備要求具有如下的技術(shù)特點(diǎn)：第一，能產(chǎn)生并承受要求的超高壓（100 MPa~600 MPa），能保證安全性，有較長(zhǎng)的使用壽命和循環(huán)載荷次數(shù)多；第二，設(shè)備的衛(wèi)生條件要求較高，與食品接觸的部分應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)不銹鋼，傳壓介質(zhì)為純凈水；第三，設(shè)備生產(chǎn)時(shí)間短、效率高、操作費(fèi)用低。

 

　　一、國(guó)外食品超高壓技術(shù)設(shè)備狀況

 

　　日本是超高壓滅菌技術(shù)發(fā)展較快的國(guó)家，三菱重工已有實(shí)驗(yàn)用和生產(chǎn)用設(shè)備供應(yīng)市場(chǎng)，設(shè)備型號(hào)為MFE 系列。美國(guó)、英國(guó)、西班牙、法國(guó)和瑞典等也實(shí)現(xiàn)了超高壓設(shè)備的商品化，但這些設(shè)備價(jià)格比較昂貴，影響了該項(xiàng)技術(shù)設(shè)備的推廣使用。

 

　　目前能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化的超高壓設(shè)備公司主要有美國(guó)的Avure Technologies 公司、英國(guó)的Stansted 公司、西班牙的NCHyperbaric 公司、法國(guó)阿爾斯通（Alstom）公司、美國(guó)艾爾姆霍斯研究（Elmhurst Research Inc） 公司、日本的神戶鋼鐵（Kobelco） 公司、荷蘭的斯多克食品與乳制品（StorkFood＆Dairy Sys-tems B.V.）公司、瑞典的ABB 公司和德國(guó)的Uhde 公司等。

 

　　其中，美國(guó)和西班牙公司的設(shè)備應(yīng)用于生產(chǎn)，其他公司以實(shí)驗(yàn)為主。西班牙NC 公司是歐洲最大的超高壓設(shè)備生產(chǎn)商，生產(chǎn)的設(shè)備中單筒大規(guī)格為600 MPa、420 L，容器結(jié)構(gòu)全部是纏繞式。美國(guó)Avure Technologies 公司超高壓設(shè)備也是纏繞式筒體，最大設(shè)備為600 MPa、525 L 和400 MPa、687 L。

 

　　二、國(guó)內(nèi)食品超高壓技術(shù)設(shè)備狀況

 

　　目前，國(guó)內(nèi)超高壓滅菌設(shè)備的相關(guān)企業(yè)主要有山西三水銀河科技有限公司、天津市華泰森淼生物工程技術(shù)有限公司、包頭科發(fā)高壓科技有限責(zé)任公司、北京速原中天科技股份公司及溫州貝諾機(jī)械有限公司等。其相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)性能如工作壓力為600 MPa，填充率達(dá)60%以上，循環(huán)時(shí)間小于8 min，產(chǎn)能約3 000 kg/h。這5 家企業(yè)中，天津市華泰森淼生物工程技術(shù)有限公司偏重開發(fā)實(shí)驗(yàn)型產(chǎn)品，其他幾家開發(fā)的是生產(chǎn)型設(shè)備，均已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

 

　　04、超高壓滅菌技術(shù)在食品行業(yè)中的應(yīng)用

　　

　　一、超高壓滅菌技術(shù)在肉類加工中的應(yīng)用

 

　�。ㄒ唬┏�高壓滅菌技術(shù)的殺菌作用

 

　　肉類是烹飪食品當(dāng)中非常受人們喜愛的一大類，無論是紅肉還是白肉，肉中都含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。超高壓技術(shù)針對(duì)肉類的加工操作，主要集中在殺菌和嫩化這兩方面。

 

　　超高壓殺菌技術(shù)是一種比較溫和的提高食物安全性的一種手段，可以用來預(yù)防熟食類肉產(chǎn)品的二次污染，比如：燒雞、香腸、火腿、里脊、發(fā)酵香腸、腌制肉制品以及原料生肉等。其實(shí)現(xiàn)殺菌的手段一方面是破壞其物理結(jié)構(gòu)，致死微生物，另一種邱偉芬等認(rèn)為其殺菌原理是壓力通過影響DNA 等遺傳物質(zhì)的復(fù)制，進(jìn)而影響一系列微生物生理活動(dòng)（抑制酶活性）最后致死。

 

　　肖華志等通過研究發(fā)現(xiàn)，超高壓技術(shù)可以有效消滅生豬肉中的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌，其中在600MPa 壓力下經(jīng)20min 處理時(shí)殺菌效果最好。

 

　　傅玉穎等同樣以豬肉為載體，證明了超高壓殺菌技術(shù)對(duì)細(xì)菌具有抑制效果，結(jié)果顯示革蘭氏陰性菌和酵母菌在400MPa 左右的壓力下基本不能存活，當(dāng)壓力升高至600 Mpa，革蘭氏陽性菌才會(huì)致死；如果是孢子類細(xì)菌，則要利用更大壓力。

 

　　但段旭昌等通過研究發(fā)現(xiàn)革蘭氏陽性菌存活能力極強(qiáng)，殺菌后殘存數(shù)量較多。

 

　　此外，Lerasle 等認(rèn)為超高壓殺菌技術(shù)可以作為化學(xué)防腐劑一種替代物， 比如替代食物中添加的乳酸鹽。

 

　�。ǘ�）超高壓滅菌技術(shù)的其他作用

 

　　除滅菌方面的應(yīng)用以外，超高壓技術(shù)還可以用于嫩化、改變肌肉凝膠性、改變?nèi)獾钠焚|(zhì)與顏色。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過壓力處理后，肉的鮮紅顏色會(huì)變?nèi)趸蛟鰪?qiáng)，整體會(huì)變亮。決定肉的顏色強(qiáng)度的關(guān)鍵物質(zhì)是肌紅蛋白含量，肉的顏色會(huì)隨著肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白比例的變化而變化。高壓可以起到肉色改善的作用，但一定是在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。

 

　　馬漢軍等研究，隨著壓力上升亮度 L* 值上升，色度 a* 值下降。在嫩度方面，最早于1973 年Macfarlane首次提出牛肉會(huì)在高壓下增加嫩度。

 

　　常海軍通過試驗(yàn)證明，超高壓會(huì)導(dǎo)致牛半腱肌肉的剪切力逐漸下降，當(dāng)超高壓處理時(shí)間達(dá)到20min 時(shí)，嫩化作用最為顯著。

 

　　白艷紅得出結(jié)論與上述相同，區(qū)別是她的試驗(yàn)原料為牛肉和羊肉兩種。

 

　　二、超高壓技術(shù)在果蔬產(chǎn)品中的應(yīng)用

 

　　超高壓技術(shù)在果蔬產(chǎn)品處理上有很大的優(yōu)越性。目前日本和美國(guó)等國(guó)家已經(jīng)有商品化的超高壓果醬、果汁產(chǎn)品上市。許秀舉等對(duì)花萊柿罐頭進(jìn)行200～500 MPa的超高壓處理，結(jié)果顯示，維生素C的保留率能達(dá)到95%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)的熱加工食品處理技術(shù)。

 

　　目前市面上銷售的番茄汁因熱處理使得維生素C損失，趙斌等在400 MPa水平處理番茄汁15 min，其維生素C保留率約為93.6%，番茄紅素保留率約為95.4%。

 

　　曾慶梅等研究了不同的水平的超高壓對(duì)梨汁多酚氧化活性的影響，結(jié)果表明，隨著壓力的增加，梨汁多酚氧化活性呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)壓力在500 MPa時(shí)，多酚氧化活性下降到73%。

 

　　Rodrigo等研究發(fā)現(xiàn)土豆中的脂肪氧化酶隨著壓力的增加也呈現(xiàn)先增加后降低的規(guī)律，可在壓力500 MPa時(shí)完全失去活性，脂肪氧化酶的失活會(huì)抑制食品加工貯藏過程中的脂肪氧化，減少不良風(fēng)味的形成。

 

　　一般認(rèn)為，在蔬菜的加工過程中，葉綠素的降解是其色澤退化的根本原因。何易雯等系統(tǒng)研究了獼猴桃汁中葉綠素在不同保持壓力、時(shí)間和溫度下葉綠素的保留率，結(jié)果表明，葉綠素的保留同壓力保持呈正相關(guān)，在350 MPa以上時(shí)，葉綠素的保留率可達(dá)到76%以上，這可能與滅活了顏色變化的酶促反應(yīng)有關(guān)。

 

　　劉興辰等比較了超高壓（600 MPa/10 min）和高溫短時(shí)殺菌（110 ℃/8.6 s）在胡蘿卜汁加工中的優(yōu)劣，2 種方式均可降低總胡蘿卜素的含量，但超高壓處理的胡蘿卜素總量高于高溫短時(shí)殺菌，在總酚保留、減弱褐變方面優(yōu)于高溫短時(shí)殺菌。

 

　　超高壓技術(shù)對(duì)果蔬制品保質(zhì)期的影響是果蔬加工企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，主要集中于產(chǎn)品微生物安全性和貯藏時(shí)間。

 

　　姜斌等分別研究了超高壓處理對(duì)于鮮榨蘋果汁和鮮榨胡蘿卜果汁的影響，蘋果汁在高壓400 MPa處理15 min后，4 ℃下可以貯藏7 天；鮮榨胡蘿卜汁經(jīng)過400 MPa、45 min超高壓處理后，貯藏特性較差，在4 ℃條件下僅能貯藏3 天。這可能與兩者的pH值有關(guān)，蘋果汁的pH值為3.79，胡蘿卜汁的pH值為6.59，說明超高壓技術(shù)在酸性果蔬產(chǎn)品中的優(yōu)勢(shì)更大。

 

　　三、超高壓滅菌技術(shù)在水產(chǎn)品中的應(yīng)用

 

　�。ㄒ唬┏�高壓滅菌技術(shù)對(duì)水產(chǎn)品的滅菌作用

 

　　延長(zhǎng)水產(chǎn)品的保鮮期是拓展銷售的必要基礎(chǔ)，而超高壓技術(shù)在水產(chǎn)品上的應(yīng)用也為這個(gè)行業(yè)的發(fā)展提供了更多可能。OHSHIMA最早將超高壓滅菌技術(shù)應(yīng)用在水產(chǎn)品中，他處理金槍魚參數(shù)為450 MPa、15 min，然而處理后并未達(dá)到商業(yè)無菌標(biāo)準(zhǔn)，所以儲(chǔ)藏運(yùn)輸仍要通過冷藏的方式。

 

　　Karim 等利用此技術(shù)處理鯡魚（400MPa、15 min、7℃），將貨架期延長(zhǎng)了13 天；

 

　　Erkan 等處理紅鰹（300 MPa、5 min、4℃），將貨架期延長(zhǎng)了3 天；

 

　　Ojagh 等處理鮭魚（300 MPa、10 min） 并配合使用明膠木質(zhì)素膜在7℃條件下將貨架期延長(zhǎng)了13天。依據(jù)大量數(shù)據(jù)總結(jié)結(jié)論，當(dāng)超高壓壓力達(dá)到300MPa及以上時(shí)，處于室溫狀態(tài)下的大部分水產(chǎn)品中的微生物都會(huì)致死；與此相反，處于300MPa 以下，時(shí)間短于3min，基本不會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生影響。

 

　�。ǘ�）超高壓滅菌技術(shù)對(duì)水產(chǎn)品的脫殼應(yīng)用

 

　　超高壓滅菌技術(shù)處理后的水產(chǎn)品，脫殼方便，與傳統(tǒng)操作方法相比，有效提升了工作效率，提高出品率，降低工作時(shí)間，節(jié)約勞動(dòng)力，是目前非常受歡迎的脫殼手段之一，也是唯一一個(gè)適合工業(yè)化高效脫殼的技術(shù)。經(jīng)過超高壓技術(shù)處理后，貝類三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其黏連蛋白變性，進(jìn)而使貝肉等殼內(nèi)肉直接脫落。

 

　　王敏利用此技術(shù)處理貽貝（300MPa、2min），貽貝完全脫殼，且貝肉完整，品相極佳；當(dāng)條件改變（400MPa、5min），發(fā)現(xiàn)貝肉質(zhì)構(gòu)特性明顯改變，咀嚼性、彈性、硬度均有提高。

 

　　賈瑩等由試驗(yàn)得出結(jié)論，蝦姑脫殼在350-400MPa、8min 的條件下效果最佳，較傳統(tǒng)脫殼技術(shù)在拖課時(shí)間與出品率上都有大大提升，且處理后的嚇人色澤明亮，顏色嫩白，持水效果好。由此可見超高壓技術(shù)在水產(chǎn)品應(yīng)用方面大有發(fā)展前景。

 

　　雖然超高壓滅菌保鮮技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些不足，但其處理食品時(shí)所具有的優(yōu)點(diǎn)仍是其他技術(shù)所不能代替的。隨著超高壓技術(shù)開發(fā)研究和應(yīng)用的進(jìn)一步深入，其成本將不斷降低，連續(xù)化生產(chǎn)問題也會(huì)逐漸解決，其在食品工業(yè)中的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛。

 

　　引用資料：

 

　　[1]胡靜，王猛，周文利，沈夢(mèng)琪，齡南。超高壓技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)乳業(yè)，2020（08）：63-66.DOI:10.16172/j.cnki.114768.2020.08.017.

 

　　[2]侯養(yǎng)全。超高壓食品滅菌技術(shù)研究進(jìn)展與應(yīng)用[J].山西科技，2018,33（01）：106-108.

 

　　[3]畢樂飛，辛波。超高壓滅菌技術(shù)在食品加工的研究進(jìn)展[J].食品安全導(dǎo)刊，2017（12）：126-127.DOI:10.16043/j.cnki.cfs.2017.12.093.

 

　　[4]彭子寧。超高壓滅菌技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用[J].中國(guó)食品工業(yè)，2022（22）：63-67.

 

　　[5]鎖冠文，周春麗*，蘇偉，胡雪雁。 超高壓在果蔬、肉類、乳制品保鮮中的應(yīng)用。 《食品工業(yè)》2021 年第42卷第 6 期。

 

　　來源：食品伙伴網(wǎng)食品研發(fā)創(chuàng)新服務(wù)中心，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源。

 

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