超高压技术学习

1、2021/3/261超高压技术2021/3/262一、 超高压技术的介绍二、超高压技术的应用 UHP在食品工业中的应用在食品工业中的应用 UHP对食品成分及品质的影响对食品成分及品质的影响三、超高压食品的包装设计和加工设备四、超高压食品加工工艺五、超高压技术进展存在的问题2021/3/263一、超高压技术的介绍2021/3/264 食品食品超高压技术是将包装或无包装的固态或液态食品超高压技术是将包装或无包装的固态或液态食品置于置于1001000MPa的高压和一定的温度下处理一段时间的高压和一定的温度下处理一段时间, ,引起食品成分引起食品成分非共价键非共价键( (氢键、离子键和疏水键等氢键、离

2、子键和疏水键等) )的破坏的破坏或形成或形成, ,使食品中的酶、蛋白质、淀粉等生物高分子物质使食品中的酶、蛋白质、淀粉等生物高分子物质分别失活、变性和糊化分别失活、变性和糊化, ,并杀死食品中的细菌等微生物并杀死食品中的细菌等微生物, ,从从而达到食品灭菌、保藏和加工的目的。而达到食品灭菌、保藏和加工的目的。1、食品超高压技术的定义2021/3/2652、超高压技术的研究进展 美国化学家美国化学家 Bert Hite使用超高压技术杀灭使用超高压技术杀灭牛奶中的微生物以增长其保质期。牛奶中的微生物以增长其保质期。1899年 1914年 美国物理学家美国物理学家 P.W.Briagman 提出了在

3、静水提出了在静水压下蛋白质变性、凝固的报告。由于当时高压下蛋白质变性、凝固的报告。由于当时高压装置制造技术和加工中食品的包装材料尚压装置制造技术和加工中食品的包装材料尚未成熟未成熟, ,研究被迫中段研究被迫中段1986年 日本京都大学林力丸率先开展高压食品研究日本京都大学林力丸率先开展高压食品研究2021/3/2661990年 日本首次将超高压产品果酱投放市场日本首次将超高压产品果酱投放市场, ,其其独到风味立即引起了发达国家政府、科研机构及企独到风味立即引起了发达国家政府、科研机构及企业界的高度重视。业界的高度重视。1992年 在法国召开高压食品专题研讨会在法国召开高压食品专题研讨会; ;1

4、993年 法国、英国政府也开始资助高压食品加法国、英国政府也开始资助高压食品加工的研究工的研究, ,推出高压杀菌鹅肝小面饼、橘子汁、切片推出高压杀菌鹅肝小面饼、橘子汁、切片火腿、牡蛎等。火腿、牡蛎等。2021/3/267 我国也开展了食品高压技术的研究我国也开展了食品高压技术的研究, , 并取得不并取得不少的成果。中国兵器工业集团公司五二研究所利用少的成果。中国兵器工业集团公司五二研究所利用超高压技术研制成功了超高压技术研制成功了高压西瓜、果肉汁、高压菜高压西瓜、果肉汁、高压菜花花等果蔬新产品等果蔬新产品, , 使产品在常温下的包装有效期达使产品在常温下的包装有效期达 6 6 个月以上。个月以

5、上。2021/3/2683、超高压技术作用机理 3.1 对水的作用 高压下水的冰点会发生一些改变,200MPa压力水的冰点为-20左右。通过这种原理,即可以将超高压技术用于食品速冻,形成很好的冰晶体结构。2021/3/269 3.2 对蛋白质的影响 在超高压下,食品中的小分子(如水分子)之间的距离要缩小,而蛋白质等大分子组成的物质还仍保持球状,这时水分子等小分子就要产生渗透和填充效果,进入并粘附在蛋白质等大分子基团内的氨基酸周围,使蛋白质等的食品中生物大分子链在加工压力下,由超高压降为常压后被拉长,而导致其全部或部分立体结构被破坏,这样便改变了蛋白质的性质(简称为“变性”)。2021/3/26

6、10 大多数细菌能够在2030MPa下生长,能够在高于4050MPa压力下生长的微生物称耐压微生物。超高压产生的极高的静压不仅会影响细胞的形态,还能破坏氢键之类弱结合键,使基本生物活性变异,产生蛋白质的压力凝固及酶的失活,使菌体内成分产生泄漏和细胞膜破裂等多种菌体损伤。 其中细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质,其结构靠氢键和疏水键来保持。在压力作用下,蛋白质在细胞膜内发生变性,抑制了细胞生长所必需的氨基酸。高压增加了细胞膜的通透性,使细胞成分流出,破坏了细胞的功能。3.3 对微生物的作用2021/3/2611二、超高压技术的应用二、超高压技术的应用超高压食品处理技术超高压食品处理技术超高压生物处理

7、技术超高压生物处理技术超高压在石油化工、压力容器和木材的超强化处超高压在石油化工、压力容器和木材的超强化处理技术中的应用理技术中的应用 包括病毒的灭活、中药的提取、疫包括病毒的灭活、中药的提取、疫苗的制取、血浆及血液的病原菌、病毒苗的制取、血浆及血液的病原菌、病毒杀灭和处理杀灭和处理 可使石油化工管道、压力容器抗疲劳寿命大幅度可使石油化工管道、压力容器抗疲劳寿命大幅度提高提高,使木材密度、硬度增高使木材密度、硬度增高,将普通木材改性为高强度将普通木材改性为高强度、高质量的高档木材。、高质量的高档木材。2021/3/2612超高压技术在食品中的应用超高压技术在食品中的应用2021/3/2613

8、超高压杀菌属于冷杀菌超高压杀菌属于冷杀菌, ,主要作用方式是破主要作用方式是破坏坏氢键氢键之类的弱结合键之类的弱结合键, ,使基本物性变异使基本物性变异, ,产生蛋产生蛋白质的压力凝固及酶失活白质的压力凝固及酶失活, ,还能使菌体内成分产生还能使菌体内成分产生泄露和细胞膜破裂等多种菌体损伤。泄露和细胞膜破裂等多种菌体损伤。1、超高压杀菌、超高压杀菌2021/3/2614（1 1）改变细胞形态改变细胞形态 极高的流体静压会影响细胞的形态极高的流体静压会影响细胞的形态, ,包括细包括细胞外形变长胞外形变长, ,胞壁脱离细胞质膜胞壁脱离细胞质膜, ,无膜结构细胞壁无膜结构细胞壁变厚。上述现象在一定压

9、力下是可逆的变厚。上述现象在一定压力下是可逆的, ,但当压力但当压力超过某一点时超过某一点时, ,便不可逆地使细胞的形态发生变化便不可逆地使细胞的形态发生变化。1.1 超高压杀菌原理超高压杀菌原理2021/3/2615（2 2）影响细胞生物化学反应）影响细胞生物化学反应 按照化学反应的基本原理按照化学反应的基本原理, ,加压有利于促进加压有利于促进反应朝向减小体积的方向进行反应朝向减小体积的方向进行, ,推迟了增大体积的推迟了增大体积的化学反应化学反应, ,由于许多生物化学反应都会产生体积上由于许多生物化学反应都会产生体积上的改变的改变, ,所以加压将对生物化学过程产生影响。所以加压将对生物化

10、学过程产生影响。2021/3/2616（3 3）影响细胞内酶活力）影响细胞内酶活力 高压使酶失活的根本机制是高压使酶失活的根本机制是: :改变分子内部改变分子内部结构结构; ;活性部位上构象发生变化。活性部位上构象发生变化。 通过影响微生物体内的酶通过影响微生物体内的酶, ,进而会对微生物进而会对微生物基因机制产生影响基因机制产生影响, ,主要表现在由酶参与的主要表现在由酶参与的DNADNA复复制和转录步骤会因压力过高而中断。制和转录步骤会因压力过高而中断。 一般来讲压力超过一般来讲压力超过300MPa对蛋白质的变性是不可逆的对蛋白质的变性是不可逆的2021/3/2617（4 4）高压对细胞膜

11、的影响）高压对细胞膜的影响 在高压下在高压下, ,细胞膜磷脂分子的横切面减小细胞膜磷脂分子的横切面减小, ,细胞膜双层细胞膜双层结构的体积随之降低结构的体积随之降低, ,细胞膜的通透性将被改变。细胞膜的通透性将被改变。（5 5）高压对细胞壁的影响）高压对细胞壁的影响 20 2040 MPa40 MPa的压力能使较大细胞的细胞壁因受力机械的压力能使较大细胞的细胞壁因受力机械断裂而松解断裂而松解, ,200MPa 200MPa 的压力下细胞壁遭到破坏。真核微生的压力下细胞壁遭到破坏。真核微生物一般比原核微生物对压力较为敏感。物一般比原核微生物对压力较为敏感。2021/3/26181.1.2.12.

12、1 压力大小和受压时间压力大小和受压时间 在一定范围内在一定范围内, ,压力越高压力越高, ,灭菌效果越好。在相同压力下灭菌效果越好。在相同压力下, ,灭菌时间灭菌时间延长并不一定能提高灭菌效果。延长并不一定能提高灭菌效果。 （1 1）对于）对于非芽孢菌非芽孢菌, ,压力达压力达300600MPa300600MPa就可以全部致死就可以全部致死 （2 2）对于）对于芽孢菌芽孢菌并非压力越高越好并非压力越高越好, ,杀灭的有效途径是促使孢子发杀灭的有效途径是促使孢子发芽（芽（300MPa300MPa以下）然后配合高温杀菌或其它协同杀菌作用以下）然后配合高温杀菌或其它协同杀菌作用; ;1.2 1.2

13、 影响超高压杀菌的主要因素影响超高压杀菌的主要因素2021/3/26191.1.2.22.2 杀菌效果种间差异杀菌效果种间差异 不同微生物的耐压性有差别不同微生物的耐压性有差别, ,一般来说一般来说, ,各种微生物的耐压性强弱各种微生物的耐压性强弱一次为一次为: :革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌真菌革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌真菌。 处于处于指数生长期指数生长期的微生物比处于的微生物比处于静止生长期静止生长期的微生物对压力反应的微生物对压力反应更敏感。更敏感。2021/3/26201.2.31.2.3. . 温度温度 由于微生物对温度有敏感性由于微生物对温度有敏感性, ,在低温或高温下在低温或高温下,

14、,高压对高压对微生物的影响加剧微生物的影响加剧, ,因此因此, ,在低温或高温下对食品进行高压在低温或高温下对食品进行高压处理具有较常温处理更好的杀菌效果。处理具有较常温处理更好的杀菌效果。 研究发现研究发现, ,芽孢菌芽孢菌和和金黄色葡金黄色葡萄球菌萄球菌在在100-400MPa下下, ,其其-20 -20 的高压杀菌效果较的高压杀菌效果较2020时好。时好。2021/3/2621大多数微生物在低温下大多数微生物在低温下耐压程度降低的原因耐压程度降低的原因:压力使得低温下细胞因冰晶析出而破裂程度加剧压力使得低温下细胞因冰晶析出而破裂程度加剧蛋白质在低温下高压敏感性提高蛋白质在低温下高压敏感性

15、提高,致使此条件下蛋白质更易致使此条件下蛋白质更易变性变性,菌体细胞膜的结构也更易损伤菌体细胞膜的结构也更易损伤 低温下高压处理对保持食品品质低温下高压处理对保持食品品质,尤其是减少热敏性成尤其是减少热敏性成分的破坏较为有利。分的破坏较为有利。2021/3/26221.2.4 pH 在压力作用下在压力作用下, , pH pH对微生物生长的影响表现在对微生物生长的影响表现在: : 1 1）压力会改变介质的）压力会改变介质的pHpH值值, ,且逐渐缩小微生物生长的且逐渐缩小微生物生长的pHpH范围范围; ; 2 2）在食品允许范围内）在食品允许范围内, ,改变介质改变介质pH,pH,使微生物生长环

16、使微生物生长环境劣化境劣化, ,也会加速微生物的死亡速率也会加速微生物的死亡速率, ,缩短高压杀菌时间或缩短高压杀菌时间或降低所需压力。降低所需压力。2021/3/26231.2.5 1.2.5 水分活度（水分活度（AwAw） 水分活度（水分活度（AwAw）对灭菌效果影响也很大。低）对灭菌效果影响也很大。低AwAw产生细产生细胞收缩和对生长的抑制作用胞收缩和对生长的抑制作用, ,控制控制AwAw无疑对高压杀菌无疑对高压杀菌, ,尤其尤其是是固态和半固态食品固态和半固态食品的保藏加工有重要意义。的保藏加工有重要意义。2021/3/26241.2.6 1.2.6 食品本身的组成和添加物食品本身的组

17、成和添加物 营养丰富的环境中微生物的耐压性较强营养丰富的环境中微生物的耐压性较强, ,蛋白质、碳蛋白质、碳水化合物、脂类和盐分对微生物具有缓冲保护作用水化合物、脂类和盐分对微生物具有缓冲保护作用, ,而且而且这些营养物质加速了微生物的繁殖和自我修复功能。这些营养物质加速了微生物的繁殖和自我修复功能。 食品基质含有的添加剂组分对超高压灭菌影响很大食品基质含有的添加剂组分对超高压灭菌影响很大, ,如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇等添加剂如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇等添加剂, ,将提高加压杀将提高加压杀菌的效果。菌的效果。2021/3/2625 生产果酱中生产果酱中, ,采用高压杀菌采用高压杀菌, ,不

18、仅使果酱中的微生物致不仅使果酱中的微生物致死死, ,还可简化生产工艺还可简化生产工艺, ,提高产品品质。这方面最成功的例提高产品品质。这方面最成功的例子是日本明治屋食品公司子是日本明治屋食品公司, ,该公司采用高压杀菌技术生产该公司采用高压杀菌技术生产果酱果酱, ,如草莓、猕猴桃和苹果酱。他们采用在室温下以如草莓、猕猴桃和苹果酱。他们采用在室温下以400-600MPa400-600MPa的压力对软包装密封果酱处的压力对软包装密封果酱处 理理10-30min10-30min, ,所得产品保持了新鲜水果的所得产品保持了新鲜水果的 口味、颜色和风味。口味、颜色和风味。2021/3/26262、食品的

19、品质和风味改良与新产品开发、食品的品质和风味改良与新产品开发 根据高压能改变食品物料的某些物性的原理根据高压能改变食品物料的某些物性的原理,进行进行葡葡萄柚汁的去苦萄柚汁的去苦、增加蛋白质食品的凝胶特性增加蛋白质食品的凝胶特性使肉类变得松使肉类变得松软可口软可口;高压还可以使食品中有高压还可以使食品中有害蛋白质、一些酶和毒素害蛋白质、一些酶和毒素失活失活,保证食品安全性保证食品安全性,食品营养价值不变。食品营养价值不变。 超高压可超高压可改变冰和脂类可塑性改变冰和脂类可塑性,利用熔点、冰点和沸利用熔点、冰点和沸点的变化点的变化,制造具有不同口感和感官特性的食品制造具有不同口感和感官特性的食品,

20、如新型巧如新型巧克力、冰淇淋等。克力、冰淇淋等。2021/3/26272.1 2.1 高压处理脱除热臭味高压处理脱除热臭味 高压处理高压处理大豆蛋白提取液大豆蛋白提取液, ,一定条件下（一定条件下（500MPa、10min）蛋白变性）蛋白变性, ,蛋白液黏度增加蛋白液黏度增加, ,稳定性提高而乳化能稳定性提高而乳化能力降低。增加压力并长时间加压力降低。增加压力并长时间加压(500MPa、30min), ,蛋白液蛋白液胶凝成豆腐胶凝成豆腐, ,硬度大于常规生产方法生产的产品硬度大于常规生产方法生产的产品, ,且对豆腥且对豆腥味和皂体物的亲和性提高味和皂体物的亲和性提高, ,从而降低腥味和苦味。从

21、而降低腥味和苦味。2021/3/2628 2.2 2.2 高压处理淀粉高压处理淀粉 通过高压处理可以使淀粉变性通过高压处理可以使淀粉变性, ,常温下加压到常温下加压到400500MPa时时, ,可以使淀粉溶液变成不透明粘稠的糊状物质可以使淀粉溶液变成不透明粘稠的糊状物质, ,同时还可以提高淀粉中淀粉酶消化性。同时还可以提高淀粉中淀粉酶消化性。 通过对大米的软化加工通过对大米的软化加工, ,使陈米的品质改良使陈米的品质改良, ,陈米在陈米在20吸水润湿后在吸水润湿后在50300MPa处理处理10min, ,再按常规煮制再按常规煮制成饭成饭, ,其硬度下降、黏度上升、平衡值提高到新米范围其硬度下降

22、、黏度上升、平衡值提高到新米范围, ,同同时光泽和香气也得到改良时光泽和香气也得到改良, ,还可还可缩短煮制时间缩短煮制时间。2021/3/26292.32.3、高压处理胡萝卜、高压处理胡萝卜 热处理胡萝卜时热处理胡萝卜时, ,果胶在果胶在pH5时可发生反式同分异时可发生反式同分异构现象构现象, ,pH2时则会水解时则会水解, ,而而高压处理则不分解高压处理则不分解; ; 热处理后的胡萝卜硬度低热处理后的胡萝卜硬度低, ,而而高压则不改变硬度高压则不改变硬度; ; 压力大于压力大于200MPa, ,可增加断裂应力可增加断裂应力, ,高压处理胡萝卜高压处理胡萝卜的的总果胶量与加热总果胶量与加热3

23、min相同相同, ,但随压力增加但随压力增加, ,高甲氧基果胶高甲氧基果胶量减少量减少, ,低甲氧基果胶量增加。低甲氧基果胶量增加。2021/3/26302.42.4、高压处理大蒜和茶、高压处理大蒜和茶 大蒜具有特殊气味和营养及杀菌功能大蒜具有特殊气味和营养及杀菌功能, ,蒜泥在冷藏状蒜泥在冷藏状态下一天就变绿态下一天就变绿, ,再过一段时间就会产生刺激性的臭味再过一段时间就会产生刺激性的臭味, ,不不能食用。高压处理蒜泥能食用。高压处理蒜泥, ,并在并在55下保存下保存, ,开始时变成青绿开始时变成青绿色色, ,香味减弱香味减弱, ,但在冷藏中慢慢恢复但在冷藏中慢慢恢复, ,没有刺激性气味没

24、有刺激性气味, ,原有原有的香味保留下来。故而对蒜泥高压处理效果较好的香味保留下来。故而对蒜泥高压处理效果较好, ,可防止可防止变色。变色。2021/3/2631 茶饮料加压处理时茶饮料加压处理时,香气成分虽稍有减少香气成分虽稍有减少,但保持有香但保持有香气组成的总体平衡气组成的总体平衡,茶中特有的新鲜、清香被保存茶中特有的新鲜、清香被保存,高压处高压处理是茶类饮品杀菌、保香的最适方法。理是茶类饮品杀菌、保香的最适方法。2021/3/26322.52.5、高压处理肉的嫩化、高压处理肉的嫩化 与常规加工方法相比与常规加工方法相比, ,经高压处理后的肉制品在嫩度经高压处理后的肉制品在嫩度、风味、色

25、泽等方面均得到改善、风味、色泽等方面均得到改善, ,同时也增加了保藏性。同时也增加了保藏性。例如例如, ,对廉价质粗的牛肉进行常温对廉价质粗的牛肉进行常温250MPa处理处理, ,结果得到结果得到嫩化的牛肉制品。嫩化的牛肉制品。300MPa,10min处理鸡肉和鱼肉处理鸡肉和鱼肉, ,结果得结果得到类似于轻微烹任的组织状态。到类似于轻微烹任的组织状态。2021/3/2633 高压嫩化机理高压嫩化机理 1 1）机械力作用使肌肉肌纤维内）机械力作用使肌肉肌纤维内肌动蛋白和肌球蛋白肌动蛋白和肌球蛋白的结合解离的结合解离, ,肌纤维蛋白崩解和解离成小片段肌纤维蛋白崩解和解离成小片段, ,造成肌肉剪造成

26、肌肉剪切力下降。切力下降。 2 2）压力处理使肌肉中）压力处理使肌肉中内源蛋白酶内源蛋白酶钙激活酶的活钙激活酶的活性增加性增加, ,加速肌肉蛋白水解加速肌肉蛋白水解, ,加快肌肉成熟。加快肌肉成熟。2021/3/26342.62.6、制抗过敏奶粉、制抗过敏奶粉 高压可以选择性除去乳清中的高压可以选择性除去乳清中的过敏原物质过敏原物质, ,研究发现研究发现, ,在一定高压下在一定高压下, ,乳清中的球蛋白可被嗜热菌蛋白酶优先分乳清中的球蛋白可被嗜热菌蛋白酶优先分解解, ,从而有选择地除去从而有选择地除去-乳球蛋白乳球蛋白, ,制备脱敏原乳清。制备脱敏原乳清。包括包括-乳球蛋白、乳球蛋白、-乳白乳

27、白蛋白及酪蛋白中的蛋白及酪蛋白中的-酪蛋白酪蛋白2021/3/26353、超高压速冻和不冻冷藏 食品（如蔬菜、水果、豆腐）常压冷冻储藏时由于食食品（如蔬菜、水果、豆腐）常压冷冻储藏时由于食品中水分在冻结时体积膨胀品中水分在冻结时体积膨胀, ,造成组织细胞破损造成组织细胞破损, ,解冻后食解冻后食品中汁液流失品中汁液流失, ,食品的冷冻损伤严重食品的冷冻损伤严重, ,给产品的风味带来很给产品的风味带来很大的影响。大的影响。 高压冻结一般先将欲冻结的食品加压高压冻结一般先将欲冻结的食品加压, ,达到一定的压达到一定的压力后再降温力后再降温, ,实际处理过程中也可先将传压介质降低到所实际处理过程中也

28、可先将传压介质降低到所需的低温需的低温, ,然后放入欲冻结的食品然后放入欲冻结的食品, ,迅速加压以缩短高压维迅速加压以缩短高压维持的时间持的时间, ,并适于设备的连续使用。并适于设备的连续使用。2021/3/26363.3.1. 1. 高压空气冻结高压空气冻结 在自然对流条件下在自然对流条件下, ,用高压空气冷冻食品可有效地提用高压空气冷冻食品可有效地提高冻结速度高冻结速度, ,缩短冷冻时间缩短冷冻时间, ,如高压冻结牛肉猪肉的冻结时如高压冻结牛肉猪肉的冻结时间比常压冷冻缩短约间比常压冷冻缩短约41-45%,41-45%,黄瓜和桃缩短黄瓜和桃缩短50%50%。 此外此外, ,加压冷冻可减少冷

29、冻过程中食品的干耗量加压冷冻可减少冷冻过程中食品的干耗量50%50%以以上。上。2021/3/26373.3.2. 2. 压力移动冻结压力移动冻结 根据水在根据水在200 MPa200 MPa压力下其冻结点下降到压力下其冻结点下降到-20-20以下的以下的原理原理, ,把高水分食品物料加压到把高水分食品物料加压到200 MPa200 MPa, ,同时冷却到同时冷却到 -20 -20 , ,此温度迅速消除压力降至常压此温度迅速消除压力降至常压, ,此时此时00成为冰点成为冰点, ,而物料的温度远在冻结点温度以下而物料的温度远在冻结点温度以下, ,-20 -20 的水呈极不稳的水呈极不稳定的过冷状

30、态定的过冷状态, ,进而水分瞬间在物料原来位置发生相态变进而水分瞬间在物料原来位置发生相态变化化, ,产生大量极细微冰晶体且均匀分布于冻品组织中产生大量极细微冰晶体且均匀分布于冻品组织中, ,使物使物料迅速、均匀的冻结。料迅速、均匀的冻结。2021/3/26383.3.3 3 高压解冻高压解冻 通过高压使冻结食品中的冰结晶融化通过高压使冻结食品中的冰结晶融化, ,然后再提高融然后再提高融化的食品温度化的食品温度, ,使食品的温度达到常压时的冻结点之上使食品的温度达到常压时的冻结点之上, ,可可以在短时间内实现均一的快速解冻以在短时间内实现均一的快速解冻, ,从而避免常压外部升从而避免常压外部升

31、温解冻时间长和受热不均匀而造成的营养损失和品质变劣温解冻时间长和受热不均匀而造成的营养损失和品质变劣的缺点。的缺点。2021/3/2639 3.3.4. 4. 低温高压下的不冻结储藏低温高压下的不冻结储藏 低温高压下的不冻结储藏需要控制好压力和温度低温高压下的不冻结储藏需要控制好压力和温度, ,使处使处在不冻结区域内。在在不冻结区域内。在0-209.9 MPa 范围内范围内, ,储藏的温度愈低储藏的温度愈低, ,所对应的压力就愈高。所对应的压力就愈高。 不冻结储藏过程中食品始终是处在压力容器中不冻结储藏过程中食品始终是处在压力容器中, ,降温前降温前首先将欲储藏的食品加压首先将欲储藏的食品加压

32、, ,然后在保持压力的情况下对食品然后在保持压力的情况下对食品进行冷却进行冷却, ,直至所需的储藏温度。直至所需的储藏温度。 储藏结束时必须是先升温储藏结束时必须是先升温, ,然后再降压。然后再降压。2021/3/26404 4、在水产品中的应用、在水产品中的应用 水产品的加工较为待殊水产品的加工较为待殊, ,产品要求具有水产品原有产品要求具有水产品原有的风味、色泽、良好的口感与质地。常规的加热处理、干的风味、色泽、良好的口感与质地。常规的加热处理、干制处理均不能满足要求。研究表明制处理均不能满足要求。研究表明, ,高压处理可保持水产高压处理可保持水产品原有的新鲜风味。例如在品原有的新鲜风味。

33、例如在600MPa下处理下处理10min, ,可使水可使水产品中的酶完全失活产品中的酶完全失活, ,对甲壳类水产品对甲壳类水产品, ,其外观呈红色其外观呈红色, ,内内部为白色部为白色, ,并完全呈变性状态并完全呈变性状态, ,细菌量大大减少细菌量大大减少, ,却仍保持却仍保持原有生鲜味原有生鲜味, ,这对喜生食水产制品的消费者来说极为重要这对喜生食水产制品的消费者来说极为重要。2021/3/2641 高压处理还可增大鱼肉制品的凝胶性高压处理还可增大鱼肉制品的凝胶性, ,将鱼将鱼肉加肉加1及及3的食盐捣溃的食盐捣溃, ,然后制成然后制成2.5cm厚的块厚的块状状, ,在在l00-600MPa,

34、 ,0处理处理10min, ,用流变仪测凝用流变仪测凝胶化强度胶化强度, ,发现在发现在400MPa下处理下处理, ,鱼糜的凝胶性最鱼糜的凝胶性最强。强。2021/3/26425、在肉制品加工方面的应用、在肉制品加工方面的应用 肉类等经高压处理能杀灭肉类细菌肉类等经高压处理能杀灭肉类细菌, ,包括大肠杆菌、包括大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄球菌等沙门氏菌、葡萄球菌等, ,不损坏维生素等营养成分及原风不损坏维生素等营养成分及原风味味, ,改善肉组织。改善肉组织。 例如生猪肉经例如生猪肉经400MPa或或600MPa的作用的作用, ,保持保持10min, ,处理后的生猪肉就可以食用。处理后的生猪肉就可以

35、食用。2021/3/26436、控制食品中酶反应和灭酶、控制食品中酶反应和灭酶 高压除了使酶失活外高压除了使酶失活外, ,还可以使某些在常压下受到抑还可以使某些在常压下受到抑制的酶激活制的酶激活, ,提高一些酶的活性。高压也可以加快某些在提高一些酶的活性。高压也可以加快某些在常压下反应缓慢甚至不进行的反应常压下反应缓慢甚至不进行的反应, ,现在较为成功的是果现在较为成功的是果汁和生酒在保藏期控制因酶而发生的混浊和品质恶化。汁和生酒在保藏期控制因酶而发生的混浊和品质恶化。2021/3/26447、在乳制品方面的应用、在乳制品方面的应用 7.1 7.1、高压对干酪的影响、高压对干酪的影响 最佳处理

36、压力为最佳处理压力为300MPa、30min, ,可提高乳的凝固特可提高乳的凝固特性性, ,增加鲜干酪蛋白质含量和持水力增加鲜干酪蛋白质含量和持水力, ,缩短凝固时间缩短凝固时间, ,提高提高变硬速度和硬度。变硬速度和硬度。 7.2 7.2、高压对酸乳的影响、高压对酸乳的影响 乳的酸凝结主要是酪蛋白分子间疏水基作用乳的酸凝结主要是酪蛋白分子间疏水基作用, ,高压处高压处理的牛乳理的牛乳, ,促进酪蛋白的分散、表面积增大促进酪蛋白的分散、表面积增大, ,压力在压力在300MPa以上时以上时, ,可防止包装后酸乳的过度酸化而引起脱水可防止包装后酸乳的过度酸化而引起脱水收缩现象收缩现象2021/3/

37、26458、在烹调方面的应用、在烹调方面的应用 加压后的米用水煮大约加压后的米用水煮大约5min5min, ,就和直接水煮就和直接水煮20min20min的米的米粒一样具有米香味。粒一样具有米香味。 高压处理鸡蛋高压处理鸡蛋, ,比热凝胶软而更富弹性比热凝胶软而更富弹性, ,消化率相当或消化率相当或较优较优, ,维生素和氨基酸没有损失维生素和氨基酸没有损失, ,保留了鸡蛋的自然风味保留了鸡蛋的自然风味, ,没有生成其他物质没有生成其他物质, ,其色泽和未加压前一样鲜艳。其色泽和未加压前一样鲜艳。2021/3/26469、用于保健食品的加工、用于保健食品的加工 保健食品一般含有较高的热敏性营养保

38、健成分保健食品一般含有较高的热敏性营养保健成分, ,高温高温加工对这些营养成分的破坏及其明显。采用超高压技术可加工对这些营养成分的破坏及其明显。采用超高压技术可以大大以大大缩短营养成分的提取时间缩短营养成分的提取时间, ,由于高压下分子运动的由于高压下分子运动的加剧加剧, ,可大大加快反应速度可大大加快反应速度, ,对对提高产品收率提高产品收率也十分有效。也十分有效。同一种保健品同一种保健品, ,用超高压技术加工用超高压技术加工, ,比热加工营养成分提高比热加工营养成分提高30%30%。2021/3/2647 采用超高压灭菌处理绿茶采用超高压灭菌处理绿茶,除保留其特有的爽口、清除保留其特有的爽

39、口、清香风味香风味,有通透的色泽外有通透的色泽外,几乎不会使品质和功能有任何变几乎不会使品质和功能有任何变化。化。 超高压技术用于提取各种贵重原料超高压技术用于提取各种贵重原料,如从植物中提取香如从植物中提取香精精,从竹叶中提取黄酮素从竹叶中提取黄酮素,从茶叶中提取茶多酚等。从茶叶中提取茶多酚等。2021/3/2648超高压对食品成分超高压对食品成分与品质的影响与品质的影响2021/3/26491、超高压对蛋白质的影响、超高压对蛋白质的影响 超高压（超高压（700 MPa700 MPa）对蛋白质一级结构无影响）对蛋白质一级结构无影响, ,有利有利于二级结构的稳定于二级结构的稳定, ,但会破坏其

40、三级结构和四级结构。但会破坏其三级结构和四级结构。 超高压迫使蛋白质的原始结构伸展超高压迫使蛋白质的原始结构伸展, ,分子从有序而紧分子从有序而紧密的构造转变为无序而松散的构造密的构造转变为无序而松散的构造, ,或发生变形或发生变形, ,活性中心活性中心受到破坏受到破坏, ,失去生物活性失去生物活性; ; 高压破坏蛋白质胶体溶液高压破坏蛋白质胶体溶液, ,使蛋白质凝集使蛋白质凝集, ,形成形成凝胶凝胶。2021/3/2650 蛋白质加热变性时蛋白质加热变性时, ,在在高温条件下高温条件下, ,蛋白质分子混乱形蛋白质分子混乱形成团状结构成团状结构, ,造成凝胶网状结构不致密造成凝胶网状结构不致密

41、, ,不均匀不均匀, ,还可能使网还可能使网络结构受到破坏络结构受到破坏, ,形成大的空洞形成大的空洞, ,从而形成粗糙的网络结构从而形成粗糙的网络结构, ,进而影响其凝胶强度。进而影响其凝胶强度。 UHP条件产生的凝胶强度比热凝胶要高条件产生的凝胶强度比热凝胶要高, ,并且浓稠并且浓稠, ,柔柔滑滑, ,致密精细致密精细, ,弹性好弹性好, ,且能保持天然的色泽及香味。但蛋白且能保持天然的色泽及香味。但蛋白质溶液需达到一定的质量分数才能形成凝胶质溶液需达到一定的质量分数才能形成凝胶, ,且随温度、压且随温度、压力增高而增高。力增高而增高。UHP对对生成蛋白质凝胶的影响生成蛋白质凝胶的影响20

42、21/3/2651 UHP对酶活性的影响主要是通过酶与底物的构象和性质对酶活性的影响主要是通过酶与底物的构象和性质而起作用而起作用, ,对酶促反应可产生对酶促反应可产生两种结果两种结果: : 1 1）抑制）抑制: :UHP对维持酶蛋白质空间结构的次级键（盐键对维持酶蛋白质空间结构的次级键（盐键, ,氢键、疏水键等氢键、疏水键等）的破坏）的破坏, ,导致酶活中心改变或丧失导致酶活中心改变或丧失, ,而失活。而失活。2 2）促进）促进: :在较低压力下酶活性的上升被认为是压力产生的凝聚作用在较低压力下酶活性的上升被认为是压力产生的凝聚作用, ,完整完整的组织中酶与底物常常被隔离的组织中酶与底物常常

43、被隔离, ,而较低的压力可破坏这种隔离而较低的压力可破坏这种隔离, ,使酶与底使酶与底物相接触物相接触, ,加速酶促发应。加速酶促发应。2、超高压对食品中酶的影响、超高压对食品中酶的影响2021/3/2652 在常温下把淀粉加压到在常温下把淀粉加压到400-600MPa400-600MPa, ,并保持并保持一定的作用时间后一定的作用时间后, ,淀粉颗粒将会淀粉颗粒将会: : 溶胀分裂溶胀分裂; ; 晶体结构遭到某种程度的破坏晶体结构遭到某种程度的破坏; ; 内部有序态分子间的氢键断裂内部有序态分子间的氢键断裂, ,分散成无分散成无序的状态序的状态, ,即淀粉糊化为即淀粉糊化为- -淀粉。淀粉。

44、（三）超高压对淀粉的影响（三）超高压对淀粉的影响2021/3/2653 与热处理相比与热处理相比, ,超高压对淀粉的作用特点超高压对淀粉的作用特点为为: : 1 1）高压使淀粉粒膨胀却不破裂）高压使淀粉粒膨胀却不破裂; ; 2 2）超高压所致完全糊化的淀粉无老化现象）超高压所致完全糊化的淀粉无老化现象, ,而超高压而超高压所致的未完全糊化的淀粉有老化现象所致的未完全糊化的淀粉有老化现象; ; 3 3）高压处理可提高淀粉对淀粉酶的敏感性及胶凝温度）高压处理可提高淀粉对淀粉酶的敏感性及胶凝温度, ,从而提高淀粉的消化率从而提高淀粉的消化率 4 4）低于）低于700 MPa700 MPa的压力时淀粉

45、不会产生类似热加工的的压力时淀粉不会产生类似热加工的变色。变色。2021/3/2654 高压对脂类的影响是可逆的高压对脂类的影响是可逆的, ,室温下呈液态的脂肪室温下呈液态的脂肪在高压下（在高压下（100-200MPa100-200MPa）基本可固化）基本可固化, ,发生发生相变结晶相变结晶, ,促使更促使更稠、更稳定的脂类晶体形成稠、更稳定的脂类晶体形成, ,不过解压后仍会复原不过解压后仍会复原, ,只是对油只是对油脂的氧化有一定的影响。脂的氧化有一定的影响。 Aw Aw在在0.400.550.400.55范围时范围时,UHP,UHP使油脂氧化速度加快。使油脂氧化速度加快。金属离子可能有促进

46、作用。金属离子可能有促进作用。AwAw不在上述范围不在上述范围, ,结果相反。且结果相反。且温度对该氧化速度有影响。温度对该氧化速度有影响。4、超高压对脂类的影响、超高压对脂类的影响2021/3/2655 对果蔬原料在预定的压力时间条件下处理后发现对果蔬原料在预定的压力时间条件下处理后发现, ,还原型维生素还原型维生素C C含量与其中所含含量与其中所含FeFe3+3+和和CuCu2+2+有关有关: : Fe Fe3+3+对于维生素对于维生素C C的降解起着重要作用的降解起着重要作用, ,在高压下会更加在高压下会更加明显明显; ;CuCu2+2+的存在的存在, ,在高压下会激活铜酶在高压下会激活

47、铜酶, ,铜酶是维生素铜酶是维生素C C降解降解的重要酶类之一。的重要酶类之一。 此外此外, ,在高压作用下在高压作用下, ,氧化型维生素氧化型维生素C C可能会转变成还原可能会转变成还原型维生素型维生素C;C;总体来看总体来看, ,可以认为可以认为高压处理对维生素高压处理对维生素C C的影响很的影响很小。小。5、超高压对维生素的影响、超高压对维生素的影响2021/3/2656 研究表明研究表明, ,在一般的在一般的加热处理或热力杀菌加热处理或热力杀菌后后, ,食品中维食品中维生素生素C的保留率不到的保留率不到40%, ,及时挤压加工过程也只是有大及时挤压加工过程也只是有大约约70%的维生素的

48、维生素C被保留被保留, ,而超高压食品加工是在常温或而超高压食品加工是在常温或较低温度下进行的较低温度下进行的, ,它对维生素它对维生素C C的保留率高达的保留率高达96%以上以上, ,从而将营养成分的损失程度降到了最低。从而将营养成分的损失程度降到了最低。2021/3/2657 食品中的食品中的风味物质、色素及各种小分子物质风味物质、色素及各种小分子物质结结合状态为共价键的形式合状态为共价键的形式, ,故而高压处理过程对其几故而高压处理过程对其几乎没有任何影响。乎没有任何影响。 食品的食品的黏度、均匀性及结构黏度、均匀性及结构等特性对高压较为等特性对高压较为敏感敏感, ,但这些变化往往是有益

49、的。但这些变化往往是有益的。6、超高压对风味物质、色素等的影响、超高压对风味物质、色素等的影响2021/3/26587、高压对感官的影响、高压对感官的影响 经高压处理后果汁果酱的风味与营养物经高压处理后果汁果酱的风味与营养物质均保持较好。质均保持较好。2021/3/26598、超高压对化学反应的影响、超高压对化学反应的影响 高压使化学反应向体积减小的方向移动高压使化学反应向体积减小的方向移动,改变改变某些生化反应的速度和平衡某些生化反应的速度和平衡,使系统一些组分发生使系统一些组分发生量变以致质变量变以致质变,从而影响食品的品质。从而影响食品的品质。2021/3/2660小结小结 与传统的加热

50、处理食品比较与传统的加热处理食品比较, ,优点在于优点在于: :1 1）营养成分受影响小营养成分受影响小超高压处理的范围只对生物高分子物质立体结构中非超高压处理的范围只对生物高分子物质立体结构中非共价键结合产生影响共价键结合产生影响, ,因此对食品中维生素等营养成分和因此对食品中维生素等营养成分和风味物质没有任何影响风味物质没有任何影响, ,最大限度地保持了其原有的营养最大限度地保持了其原有的营养成分成分, ,并容易被人体消化吸收并容易被人体消化吸收, ,同时超高压杀菌为冷杀菌同时超高压杀菌为冷杀菌, ,这种食品可简单加热后食用这种食品可简单加热后食用, ,这一特点正好迎合了现代人这一特点正好

51、迎合了现代人类返璞归真、崇尚自然、追求天然、低加工食品的消费心类返璞归真、崇尚自然、追求天然、低加工食品的消费心理。理。2021/3/2661 对超高压处理的对超高压处理的豆浆豆浆凝胶特性的研究发现凝胶特性的研究发现, ,高压处理会使豆浆中蛋白质颗粒解聚变小高压处理会使豆浆中蛋白质颗粒解聚变小, ,从而更从而更便于人体的消化吸收。便于人体的消化吸收。 超高压处理的超高压处理的草莓酱草莓酱可保留可保留95%95%的氨基酸的氨基酸, ,在在口感和风味上明显超过加热处理的果酱。口感和风味上明显超过加热处理的果酱。2021/3/2662 2 2）产生新的组织结构产生新的组织结构, ,不会产生异味不会产

52、生异味超高压处理可改变食品物质性质超高压处理可改变食品物质性质, ,改善食品高分子物改善食品高分子物质的构象质的构象, ,获得新型物性的食品获得新型物性的食品, ,特别是蛋白质的变性及淀特别是蛋白质的变性及淀粉的糊化状态与加热处理有所不同粉的糊化状态与加热处理有所不同, ,从而从而获得各种新的食获得各种新的食品素材品素材, ,如作用于肉类和水产品如作用于肉类和水产品, ,提高了肉制品的嫩度和风提高了肉制品的嫩度和风味味; ;作用于原料乳作用于原料乳, ,有利于干酪的成熟和干酪的最终风味有利于干酪的成熟和干酪的最终风味, ,还可使干酪的产量增加。还可使干酪的产量增加。 2021/3/2663 超

53、高压会使食品组分间的超高压会使食品组分间的美拉德反应速度减缓美拉德反应速度减缓, ,多酚多酚反应速度加快反应速度加快; ;而食品的黏度均匀性及结构等特性变化较而食品的黏度均匀性及结构等特性变化较为敏感为敏感, ,这在很大程度上改变了食品的口感及感官特性这在很大程度上改变了食品的口感及感官特性, ,消消除了传统的热加工引起共价键的形成或破坏所致的除了传统的热加工引起共价键的形成或破坏所致的变色、变色、发黄及加热过程出现的不愉快异味发黄及加热过程出现的不愉快异味, ,如热臭等弊端。并且如热臭等弊端。并且在人们加热食用时在人们加热食用时, ,会获得高质量原有风味的食物会获得高质量原有风味的食物, ,

54、从而可从而可以获取具有新物质性质的食品。以获取具有新物质性质的食品。2021/3/2664 3 3）利用超高压处理技术）利用超高压处理技术, ,原料的利用率高原料的利用率高超高压处理过程是一个纯物理过程超高压处理过程是一个纯物理过程, ,液体介质短时间液体介质短时间内等同压缩内等同压缩, ,压力可以在瞬间传到食品的中心压力可以在瞬间传到食品的中心, ,压力传递均压力传递均匀匀, ,处理均一性好处理均一性好, ,从而使食品灭菌达到从而使食品灭菌达到均匀、瞬时、高效均匀、瞬时、高效, ,且比加热法且比加热法耗能低耗能低, ,运转费用也低运转费用也低, ,操作安全卫生操作安全卫生, ,无工业无工业“

55、三废三废”, ,有利于生态环境的保护和可持续发展战略的推有利于生态环境的保护和可持续发展战略的推进。进。2021/3/2665 4 4）不需向食品中加入化学物质不需向食品中加入化学物质 克服了化学试剂与微生物细胞内物质作用生成的产物克服了化学试剂与微生物细胞内物质作用生成的产物对人体产生的不良影响对人体产生的不良影响, ,也避免了食物中残留的化学试剂也避免了食物中残留的化学试剂对人体的负面作用对人体的负面作用, ,保证了保证了食用的安全食用的安全。此外化学试剂使。此外化学试剂使用频繁用频繁, ,会使菌体产生抗性会使菌体产生抗性, ,杀菌效果减弱杀菌效果减弱, ,而超高压灭菌而超高压灭菌为一次性

56、杀菌为一次性杀菌, ,对菌体作用效果明显对菌体作用效果明显; ;2021/3/2666 5 5）超高压杀菌条件）超高压杀菌条件易于控制易于控制 外界环境的影响较小外界环境的影响较小, ,而化学试剂杀菌易受水分、温而化学试剂杀菌易受水分、温度、度、pH值、有机环境等的影响值、有机环境等的影响, ,作用效果变化幅度较大作用效果变化幅度较大; ; 2021/3/26676 6）经过超高压处理的）经过超高压处理的食品无食品无“回生回生”现象现象 以食品中的淀粉为例以食品中的淀粉为例, ,传统的热加工或蒸煮加工方法传统的热加工或蒸煮加工方法, ,处理后的谷物淀粉经糊化后处理后的谷物淀粉经糊化后, ,在保

57、存期内在保存期内, ,会慢慢失水会慢慢失水, ,淀淀粉分子间会重新形成氢键而相互结合在一起粉分子间会重新形成氢键而相互结合在一起, ,由糊化后的由糊化后的无序分子排布转台重新变为有序的分子排布状态无序分子排布转台重新变为有序的分子排布状态, ,即即-淀淀粉粉化（即俗称的化（即俗称的“回生回生”现象）现象）2021/3/2668 超高压处理后的食品中的淀粉属于压致糊化超高压处理后的食品中的淀粉属于压致糊化, ,不存在不存在热致糊化后的老化、热致糊化后的老化、“回生回生”现象。与此同时现象。与此同时, ,食品中的食品中的其他组分的分子在经一定的高压作用之后其他组分的分子在经一定的高压作用之后, ,

58、也同样会发生也同样会发生一些不可逆的变化。一些不可逆的变化。2021/3/2669 7 7）超高压食品加工技术适用范围广超高压食品加工技术适用范围广, ,具有很好的开发推广具有很好的开发推广前景前景 超高压技术不仅被应用于各种食品的杀菌超高压技术不仅被应用于各种食品的杀菌, ,而且在植而且在植物蛋白的组织化、淀粉的糊化、肉类品质的改善、动物蛋物蛋白的组织化、淀粉的糊化、肉类品质的改善、动物蛋白的变性处理、乳产品的加工处理以及发酵工业中酒类的白的变性处理、乳产品的加工处理以及发酵工业中酒类的催陈等领域均已有了成功而广泛的应用催陈等领域均已有了成功而广泛的应用, ,并以其独特的领并以其独特的领先优

59、势在食品各领域中保持了良好的发展势头。先优势在食品各领域中保持了良好的发展势头。2021/3/2670三、超高压食品的包装设计三、超高压食品的包装设计 高压下只能用软材料包装高压下只能用软材料包装, ,在高压处理技术中在高压处理技术中, ,对包装对包装材料不要求其具有耐热性材料不要求其具有耐热性, ,但其但其气密性一定要好。气密性一定要好。 对包装材料的要求对包装材料的要求: : （1 1）能够传递压力）能够传递压力 （2 2）在高压下不被破坏）在高压下不被破坏 （3 3）能防止高压介质的渗入）能防止高压介质的渗入2021/3/2671螺旋式玻璃瓶螺旋式玻璃瓶聚酯瓶聚酯瓶马口铁罐马口铁罐复合蒸

60、煮袋复合蒸煮袋2021/3/2672超高压技术加工设备超高压技术加工设备加压加压设备设备高压高压容器容器超高压装置的主要部分是超高压装置的主要部分是超高压容器超高压容器和和加压装置加压装置（高压泵和增压器等）（高压泵和增压器等）, ,其次是一些辅助设施其次是一些辅助设施, ,包包括加热或冷却系统、监测括加热或冷却系统、监测和控制系统及物料的输入和控制系统及物料的输入输出装置等。输出装置等。2021/3/2673 （1 1）超高压处理设备应能产生并承受要求的超高压（）超高压处理设备应能产生并承受要求的超高压（100-100-1000 MPa1000 MPa）, ,保证安全性保证安全性, ,有较长