第五章食品超高压保藏

1、一、超高压保藏技术的概念一、超高压保藏技术的概念 食品超高压技术是指将软包装或散装的食品放入食品超高压技术是指将软包装或散装的食品放入密封的、高强度的施加压力容器中，以水和矿物油密封的、高强度的施加压力容器中，以水和矿物油作为传递压力的介质，施加高静压（作为传递压力的介质，施加高静压（1001000 MPa），在常温或较低温度（低于），在常温或较低温度（低于100）下维持）下维持一定时间后，达到杀菌、物料改性、产生新的组织一定时间后，达到杀菌、物料改性、产生新的组织结构、改变食品的品质和改变食品的某些物理化学结构、改变食品的品质和改变食品的某些物理化学反应速度的一种加工方法反应速度的一种加工方

2、法二、超高压保藏技术的原理二、超高压保藏技术的原理1.超高压保藏技术的基本原理超高压保藏技术的基本原理 液体（水）在超高压作用下被压缩，而受压食液体（水）在超高压作用下被压缩，而受压食品介质中的蛋白质、淀粉、酶等产生压力变性而被品介质中的蛋白质、淀粉、酶等产生压力变性而被压缩，生物物质的高分子立体结构中非共价键结合压缩，生物物质的高分子立体结构中非共价键结合部分（氢键、离子键和疏水键等相互作用），即物部分（氢键、离子键和疏水键等相互作用），即物质结构发生变化，其结果是食品中的蛋白质呈凝固质结构发生变化，其结果是食品中的蛋白质呈凝固状变性、淀粉呈胶凝状糊化、酶失活、微生物死亡，状变性、淀粉呈胶凝

3、状糊化、酶失活、微生物死亡，或使之产生一些新物料改性和改变物料某些理化反或使之产生一些新物料改性和改变物料某些理化反应速度，故可长期保存而不变质应速度，故可长期保存而不变质 2.超高压杀菌的原理超高压杀菌的原理（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，包括细胞极高的流体静压会影响细胞的形态，包括细胞外形变长，胞壁脱离细胞质膜，无膜结构细胞壁变外形变长，胞壁脱离细胞质膜，无膜结构细胞壁变厚。上述现象在一定压力下是可逆的，但当压力超厚。上述现象在一定压力下是可逆的，但当压力超过某一点时，便不可逆地使细胞的形态发生变化过某一点时，便不可逆地使细胞的形态发生变化 （2）影响细胞

4、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，加压有利于促进反按照化学反应的基本原理，加压有利于促进反应朝向减小体积的方向进行，推迟了增大体积的化应朝向减小体积的方向进行，推迟了增大体积的化学反应，由于许多生物化学反应都会产生体积上的学反应，由于许多生物化学反应都会产生体积上的改变，所以加压将对生物化学过程产生影响改变，所以加压将对生物化学过程产生影响 （3）影响细胞内酶活力）影响细胞内酶活力 高压还会引起主要酶系的失活，一般来讲压力超高压还会引起主要酶系的失活，一般来讲压力超过过300MPa对蛋白质的变性将是不可逆的，酶的高对蛋白质的变性将是不可逆的，酶的高压失活的根本机制是：

5、压失活的根本机制是：改变分子内部结构；改变分子内部结构；活活性部位上构象发生变化性部位上构象发生变化 通过影响微生物体内的酶，进而会对微生物基因通过影响微生物体内的酶，进而会对微生物基因机制产生影响，主要表现在由酶参与的机制产生影响，主要表现在由酶参与的DNA复制和复制和转录步骤会因压力过高而中断转录步骤会因压力过高而中断 （4）高压对细胞膜的影响）高压对细胞膜的影响 在高压下，细胞膜磷脂分子的横切面减小，细胞在高压下，细胞膜磷脂分子的横切面减小，细胞膜双层结构的体积随之降低，细胞膜的通透性将被膜双层结构的体积随之降低，细胞膜的通透性将被改变改变（5）高压对细胞壁的影响）高压对细胞壁的影响 2

6、040 MPa的压力能使较大细胞的细胞壁因受的压力能使较大细胞的细胞壁因受应力机械断裂而松解，应力机械断裂而松解，200MPa的压力下细胞壁遭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到破坏。真核微生物一般比原核微生物对压力较为敏感敏感 三、超高压技术处理食品的特点三、超高压技术处理食品的特点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，因此对食品中维生素等中非共价键结合产生影响，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，最大限度地保营养成分和风味物质没有任何影响，最

7、大限度地保持了其原有的营养成分，并容易被人体消化吸收持了其原有的营养成分，并容易被人体消化吸收2.产生新的组织结构，不会产生异味产生新的组织结构，不会产生异味 超高压处理可改变食品物质性质，改善食品高超高压处理可改变食品物质性质，改善食品高分子物质的构象，获得新型物性的食品分子物质的构象，获得新型物性的食品 超高压会消除传统的热加工引起共价键的形成超高压会消除传统的热加工引起共价键的形成或破坏所致的变色、发黄及加热过程出现的不愉快或破坏所致的变色、发黄及加热过程出现的不愉快异味，如热臭等弊端异味，如热臭等弊端 3.利用超高压处理技术，原料的利用率高利用超高压处理技术，原料的利用率高 超高压处理

8、过程是一个纯物理过程，瞬间压缩，超高压处理过程是一个纯物理过程，瞬间压缩，作用均匀，操作安全卫生，无工业作用均匀，操作安全卫生，无工业“三废三废”，耗能，耗能低，有利于生态环境的保护和可持续发展战略的推低，有利于生态环境的保护和可持续发展战略的推进进超高压甜点食品超高压甜点食品 4.超高压食品加工技术适用范围广，具有很好的开超高压食品加工技术适用范围广，具有很好的开发推广前景发推广前景 应用于：应用于： 各种食品的杀菌各种食品的杀菌 植物蛋白的组织化植物蛋白的组织化 淀粉的糊化淀粉的糊化 肉类品质的改善肉类品质的改善 动物蛋白的变性处理动物蛋白的变性处理 乳产品的加工处乳产品的加工处理理 食品

9、高压速冻食品高压速冻 酒类的催陈酒类的催陈四、影响超高压杀菌的主要因素四、影响超高压杀菌的主要因素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，压力越高，灭菌效果越好。在在一定范围内，压力越高，灭菌效果越好。在相同压力下，灭菌时间延长，灭菌效果也有一定程相同压力下，灭菌时间延长，灭菌效果也有一定程度的提高度的提高2. 施压方式施压方式 超高压灭菌方式有连续式、半连续式、间歇式。超高压灭菌方式有连续式、半连续式、间歇式。研究报道，同持续静压处理相比，阶段性压力变化研究报道，同持续静压处理相比，阶段性压力变化处理杀菌效果较好处理杀菌效果较好 对于易受芽孢菌污染的食物用超高压多次重复对于易

10、受芽孢菌污染的食物用超高压多次重复短时处理，杀灭芽孢效果好短时处理，杀灭芽孢效果好 3.微生物的种类微生物的种类 不同生长期的微生物对高压的反应不同不同生长期的微生物对高压的反应不同 处于指数生长期的微生物比处于静止生长期的处于指数生长期的微生物比处于静止生长期的微生物对压力反应更敏感微生物对压力反应更敏感 革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌对压力更具抗性革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌对压力更具抗性 孢子对压力的抵抗力则更强孢子对压力的抵抗力则更强 革兰氏阳性菌中的芽孢杆菌属（革兰氏阳性菌中的芽孢杆菌属（Bacillus）和梭）和梭状芽孢杆菌属（状芽孢杆菌属（Clostridum）的芽孢最为耐压）的芽孢最

11、为耐压 芽孢壳的结构极其致密，使得芽孢类细菌具备了芽孢壳的结构极其致密，使得芽孢类细菌具备了抵抗高压的能力，杀灭芽孢需更高的压力并结合其抵抗高压的能力，杀灭芽孢需更高的压力并结合其它处理方式它处理方式4.温度温度 由于微生物对温度有敏感性，在低温或高温下，由于微生物对温度有敏感性，在低温或高温下，高压对微生物的影响加剧，因此，高压对微生物的影响加剧，因此，在低温或高温下在低温或高温下对食品进行高压处理具有较常温下处理更好的杀菌对食品进行高压处理具有较常温下处理更好的杀菌效果效果 大多数微生物在低温下耐压程度降低的原因：大多数微生物在低温下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

12、程度压力使得低温下细胞因冰晶析出而破裂程度加剧加剧 蛋白质在低温下高压敏感性提高，致使此条蛋白质在低温下高压敏感性提高，致使此条件下蛋白质更易变性，菌体细胞膜的结构也更易损件下蛋白质更易变性，菌体细胞膜的结构也更易损伤伤 低温下高压处理对保持食品品质，尤其是减少低温下高压处理对保持食品品质，尤其是减少热敏性成分的破坏较为有利热敏性成分的破坏较为有利 在不同温度在不同温度压力组合下酵母菌死亡速率的等高线压力组合下酵母菌死亡速率的等高线 研究发现，除芽孢菌和金黄色葡萄球菌外，大多研究发现，除芽孢菌和金黄色葡萄球菌外，大多数的微生物在数的微生物在 -20以下的高压杀菌效果较以下的高压杀菌效果较20时

13、时好好 适当提高温度对高压杀菌有促进作用适当提高温度对高压杀菌有促进作用 针对针对芽孢菌芽孢菌的高耐压性，就现阶段研究来看，的高耐压性，就现阶段研究来看，结合温度处理则是一种十分有效的杀菌手段结合温度处理则是一种十分有效的杀菌手段 5.pH pH是影响微生物在受压条件下生长的主要因素是影响微生物在受压条件下生长的主要因素之一之一 在受压条件下，培养基的在受压条件下，培养基的pH有可能发生变化，有可能发生变化，细菌的最适细菌的最适pH范围也变得较为狭窄范围也变得较为狭窄 酸性条件下微生物的耐压性较差酸性条件下微生物的耐压性较差 对酵母菌类而言，采用超高压处理时对酵母菌类而言，采用超高压处理时pH

14、值并不值并不是重要的因素是重要的因素6.水分活度（水分活度（Aw） 水分活度（水分活度（Aw）对灭菌效果影响也很大。低）对灭菌效果影响也很大。低Aw产生细胞收缩和对生长的抑制作用，从而使更多产生细胞收缩和对生长的抑制作用，从而使更多的细胞在压力中存活下来的细胞在压力中存活下来 控制控制Aw无疑对高压杀菌，尤其是固态和半固态无疑对高压杀菌，尤其是固态和半固态食品的保藏加工有重要意义食品的保藏加工有重要意义 7. 食品本身的组成和添加物食品本身的组成和添加物 营养丰富环境中微生物的耐压性较强，营养丰富环境中微生物的耐压性较强，蛋白质、蛋白质、碳水化合物、脂类和盐分对微生物具有缓冲保护作碳水化合物、

15、脂类和盐分对微生物具有缓冲保护作用，而且这些营养物质加速了微生物的繁殖和自我用，而且这些营养物质加速了微生物的繁殖和自我修复功能修复功能 食品基质含有的食品基质含有的添加剂组分添加剂组分对超高压灭菌影响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，很大，如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇等添加剂，将提高加压杀菌的效果将提高加压杀菌的效果五、超高压对微生物的影响五、超高压对微生物的影响1.微生物超高压杀菌动力学曲线的形状微生物超高压杀菌动力学曲线的形状 大多数微生物在超静压杀菌时的死亡规律仍遵大多数微生物在超静压杀菌时的死亡规律仍遵循一级反应动力学，杀菌曲线在半对数坐标中大部循一级反应动

16、力学，杀菌曲线在半对数坐标中大部分呈直线分呈直线 超高压杀菌曲线的超高压杀菌曲线的开始阶段开始阶段均呈均呈“肩形肩形”，即，即表明杀菌在开始的阶段有一定的滞后表明杀菌在开始的阶段有一定的滞后 在杀菌曲线的在杀菌曲线的结束阶段结束阶段（微生物数（微生物数1000cfu/g时）又常有些时）又常有些“拖尾拖尾” 细菌营养体和芽孢的超高压杀菌还经常出现杀菌细菌营养体和芽孢的超高压杀菌还经常出现杀菌速率不同的两个阶段速率不同的两个阶段 研究发现在升压到指定值的短短几分钟内，微研究发现在升压到指定值的短短几分钟内，微生物的灭活已经从恒速阶段转为降速阶段生物的灭活已经从恒速阶段转为降速阶段 超高压加工的八宝

17、饭超高压加工的八宝饭2.微生物的耐压性微生物的耐压性 一般来讲，革兰氏阳性菌营养体压力抵抗能力强一般来讲，革兰氏阳性菌营养体压力抵抗能力强于革兰氏阴性菌营养体于革兰氏阴性菌营养体 在非芽孢的革兰氏阳性致病菌中，研究最多的对在非芽孢的革兰氏阳性致病菌中，研究最多的对象菌是象菌是金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌（Staphyloccocus aureus）和和单核细胞增生李斯特菌单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes） 从耐压性和食品安全性方面考虑，从耐压性和食品安全性方面考虑，大肠杆菌大肠杆菌O157：H7和沙门菌和沙门菌成为食品超高静压杀菌技术研成为食品超高静压杀菌技术

18、研究中必须关注的焦点之一究中必须关注的焦点之一 肉毒梭状芽孢杆菌肉毒梭状芽孢杆菌（C. botulinum）的芽孢是）的芽孢是目前已知的最为耐压的微生物之一目前已知的最为耐压的微生物之一 （1）非芽孢细菌的耐压性）非芽孢细菌的耐压性 细菌的耐压性与处理时的温度有关，为超高静压细菌的耐压性与处理时的温度有关，为超高静压与适当高温相结合的处理工艺提供了依据与适当高温相结合的处理工艺提供了依据 耐热的细菌通常都比热敏性的细菌耐压耐热的细菌通常都比热敏性的细菌耐压 基于细菌菌种之间的差异以及悬浮分散介质的不基于细菌菌种之间的差异以及悬浮分散介质的不同，细菌对压力的耐受能力也会各有不同同，细菌对压力的耐

19、受能力也会各有不同 细菌耐压性的差异不仅在于种属的不同，而且细菌耐压性的差异不仅在于种属的不同，而且还与来源有关，同一种属的菌株之间也可能有较大还与来源有关，同一种属的菌株之间也可能有较大差异差异 革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌超高压杀菌的指示菌：超高压杀菌的指示菌： 非致病性的无害李斯特菌代替食源性致病菌单非致病性的无害李斯特菌代替食源性致病菌单核细胞增生李斯特菌核细胞增生李斯特菌革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌超高压杀菌的指示菌：超高压杀菌的指示菌： 大肠杆菌科（大肠杆菌科（Enterobacteriaceae）（2）细菌芽孢的耐压性）细菌芽孢的耐压性 一般认为，对于低酸性食品，压力应超过一般认为，对于

20、低酸性食品，压力应超过800MPa，否则超高压处理必须与热处理结合才能，否则超高压处理必须与热处理结合才能有效地杀灭细菌芽孢有效地杀灭细菌芽孢 芽孢的耐压性和耐热性之间没有任何确定的关系芽孢的耐压性和耐热性之间没有任何确定的关系 对芽孢的灭菌可以采用两次超高静压处理法对芽孢的灭菌可以采用两次超高静压处理法，第一次采用较低的压力处理促使芽孢发芽或者活化第一次采用较低的压力处理促使芽孢发芽或者活化芽孢，第二次处理以较高的压力使得营养体细胞和芽孢，第二次处理以较高的压力使得营养体细胞和发芽的芽孢失活发芽的芽孢失活超高压保鲜的牡蛎超高压保鲜的牡蛎 细菌的芽孢不仅极为耐压，而且其耐压性的水细菌的芽孢不仅

21、极为耐压，而且其耐压性的水平差异很大。这种差异与形成芽孢的条件和压力处平差异很大。这种差异与形成芽孢的条件和压力处理的条件有关理的条件有关 细菌芽孢超高压杀菌的指示菌细菌芽孢超高压杀菌的指示菌：生芽孢梭状芽：生芽孢梭状芽孢杆菌孢杆菌 PA 3679（Clostridium sporogenes PA 3679）或枯草芽孢杆菌）或枯草芽孢杆菌 （3）酵母和霉菌的耐压性）酵母和霉菌的耐压性 霉菌的所有营养体细胞只需在相对低温和低压下霉菌的所有营养体细胞只需在相对低温和低压下处理几分钟后就可灭活；而子囊孢子则需要更高的处理几分钟后就可灭活；而子囊孢子则需要更高的压力压力 霉菌超高压杀菌对象菌：霉菌超

22、高压杀菌对象菌：曲霉类菌株曲霉类菌株（如黑曲霉）（如黑曲霉）（4）病毒的耐压性）病毒的耐压性 为杀灭有害细菌而选择的压力条件（如为杀灭有害细菌而选择的压力条件（如400MPa）基本上能满足灭活大多数人类病毒的要求基本上能满足灭活大多数人类病毒的要求 病毒超高压杀菌指示菌：噬菌体（如大肠杆菌噬病毒超高压杀菌指示菌：噬菌体（如大肠杆菌噬菌体）菌体）（5）寄生虫的耐压性）寄生虫的耐压性 寄生虫的耐压性比细菌差寄生虫的耐压性比细菌差 食源性寄生虫超高压指示菌：非致病菌食源性寄生虫超高压指示菌：非致病菌六、超高压对食品成分与品质的影响六、超高压对食品成分与品质的影响1.超高压对食品基本成分的影响超高压对

23、食品基本成分的影响（1）超高压对蛋白质的影响）超高压对蛋白质的影响 压力导致：压力导致：盐键及至少部分疏水键的破坏盐键及至少部分疏水键的破坏 氢键在某种程度上得到加强氢键在某种程度上得到加强 共价键的可压缩性较小，对压力的共价键的可压缩性较小，对压力的 变化不敏感变化不敏感 对四级结构的影响：对四级结构的影响： 适当的压力（适当的压力（150 MPa）能促进低聚蛋白质）能促进低聚蛋白质结构的解离，接着可能就是亚单位的聚合或沉淀结构的解离，接着可能就是亚单位的聚合或沉淀（150200MPa） 对三级结构的影响：对三级结构的影响： 在在200 MPa以上的压力作用下发生显著的变化以上的压力作用下发

24、生显著的变化 对二级结构的影响：对二级结构的影响： 在很高压力下（在很高压力下（700 MPa）发生变化，导致）发生变化，导致非可逆变性非可逆变性 超高压超高压（700 MPa）对蛋白质一级结构无影响，对蛋白质一级结构无影响，有利于二级结构的稳定，但会破坏其三级结构和四有利于二级结构的稳定，但会破坏其三级结构和四级结构级结构 超高压迫使蛋白质的原始结构伸展，分子从有序超高压迫使蛋白质的原始结构伸展，分子从有序而紧密的构造转变为无序而松散的构造，或发生变而紧密的构造转变为无序而松散的构造，或发生变形，活性中心受到破坏，失去生物活性形，活性中心受到破坏，失去生物活性 高压破坏蛋白质胶体溶液，使蛋白

25、质凝集，形高压破坏蛋白质胶体溶液，使蛋白质凝集，形成凝胶成凝胶 蛋白质经过超高压处理，不论在色泽、光泽、风蛋白质经过超高压处理，不论在色泽、光泽、风味、透明度上都取得了良好特性，同时在硬度、弹味、透明度上都取得了良好特性，同时在硬度、弹性上也具有很好的特性性上也具有很好的特性 超高压可用于蛋白质的化学修饰以产生新的功能超高压可用于蛋白质的化学修饰以产生新的功能 利用压力对蛋白质的影响作用可应用于食品加利用压力对蛋白质的影响作用可应用于食品加工处理和保藏的范围：工处理和保藏的范围： 通过解链和聚合（低温凝胶化、肌肉蛋白质在低通过解链和聚合（低温凝胶化、肌肉蛋白质在低盐或无盐时形成凝胶、乳化食品中

26、流变性变化）对盐或无盐时形成凝胶、乳化食品中流变性变化）对质地和结构的重组质地和结构的重组通过解链、离解或蛋白质水解提高肉的嫩度通过解链、离解或蛋白质水解提高肉的嫩度通过解链（即蛋白质酶抑制剂、漂烫蔬菜）钝化通过解链（即蛋白质酶抑制剂、漂烫蔬菜）钝化毒物和酶毒物和酶通过解链增加蛋白质食品对蛋白酶的敏感度，提通过解链增加蛋白质食品对蛋白酶的敏感度，提高可消化性和降低过敏性高可消化性和降低过敏性通过解链增加蛋白质结合特种配基的能力，增加通过解链增加蛋白质结合特种配基的能力，增加分子表面疏水特性，能够结合风味物质、色素、维分子表面疏水特性，能够结合风味物质、色素、维生素、无机化合物和盐等生素、无机化

27、合物和盐等（2）超高压对食品中酶的影响）超高压对食品中酶的影响 酶受到高压作用后，维持其空间结构的盐键、酶受到高压作用后，维持其空间结构的盐键、氢键、疏水键等遭到破坏，从而使肽键分子伸展成氢键、疏水键等遭到破坏，从而使肽键分子伸展成不规则的线形多肽，使其活性部位不复存在，导致不规则的线形多肽，使其活性部位不复存在，导致了酶的失活了酶的失活 在在100200 MPa的压力下酶的失活是可逆的，的压力下酶的失活是可逆的，压力达到压力达到350 MPa以上时，会使酶产生永久性的不以上时，会使酶产生永久性的不可逆失活可逆失活 超高压对酶的作用效果可分为两方面：一方面超高压对酶的作用效果可分为两方面：一方

28、面较低的压力能激活一些酶；另一方面非常高的压力较低的压力能激活一些酶；另一方面非常高的压力可导致酶失活可导致酶失活 利用高压处理可使果蔬中一些酶被激活或失活，利用高压处理可使果蔬中一些酶被激活或失活，对于食品的色泽、香味及品质都有很大的提高对于食品的色泽、香味及品质都有很大的提高 每种酶都存在每种酶都存在最低失活压力最低失活压力，低于这个压力酶，低于这个压力酶就不会失活，当超过这个压力时（在特定时间内）就不会失活，当超过这个压力时（在特定时间内）酶的失活速度会加速，直到完全失活酶的失活速度会加速，直到完全失活 对于一些酶又存在一个对于一些酶又存在一个最高压力最高压力，高于此压力，高于此压力并不

29、会导致酶的额外失活并不会导致酶的额外失活 在相等的处理时间下，应用在相等的处理时间下，应用循环脉冲压力处理循环脉冲压力处理可以改善酶的失活可以改善酶的失活 （3）超高压对淀粉的影响）超高压对淀粉的影响 在常温下把淀粉加压到在常温下把淀粉加压到400600MPa，并保持，并保持一定的作用时间后，淀粉颗粒将会：一定的作用时间后，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；内部有序态分内部有序态分子间的氢键断裂，分散成无序的状态，即淀粉糊化子间的氢键断裂，分散成无序的状态，即淀粉糊化为为-淀粉淀粉 高压处理可提高淀粉对淀粉酶的敏感性，从而高压处理可提高

30、淀粉对淀粉酶的敏感性，从而提高淀粉的消化率提高淀粉的消化率 超高压可以提高各种淀粉的胶凝温度超高压可以提高各种淀粉的胶凝温度 与热处理相比，超高压对淀粉的作用特点为：与热处理相比，超高压对淀粉的作用特点为： 高压使淀粉粒膨胀却不破裂；高压使淀粉粒膨胀却不破裂； 超高压所致完全糊化的淀粉无老化现象，而超超高压所致完全糊化的淀粉无老化现象，而超高压所致的未完全糊化的淀粉有老化现象；高压所致的未完全糊化的淀粉有老化现象； 低于低于700 MPa的压力时淀粉不会产生类似热加的压力时淀粉不会产生类似热加工的变色工的变色 超高压可改善陈米的品质：超高压可改善陈米的品质： 陈米在陈米在20吸水润湿后在吸水润

31、湿后在50300MPa处理处理10min，再按常规煮制成饭，其硬度下降、黏度上，再按常规煮制成饭，其硬度下降、黏度上升、平衡值提高到新米范围，同时光泽和香气也得升、平衡值提高到新米范围，同时光泽和香气也得到改良。还可缩短煮制时间到改良。还可缩短煮制时间（4）超高压对脂类的影响）超高压对脂类的影响 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，呈液态的脂肪在高压下（室温下，呈液态的脂肪在高压下（100200 MPa）基本可固化，发生相变结晶，促使更稠、更）基本可固化，发生相变结晶，促使更稠、更稳定的脂类晶体形成；不过解压后仍会复原，只是稳定的脂类晶体形成；不过解压后仍会复原，只是对油

32、脂的氧化有一定的影响对油脂的氧化有一定的影响 （5）超高压对维生素的影响）超高压对维生素的影响 一般情况下，还原型维生素一般情况下，还原型维生素C含量经高压处理后含量经高压处理后出现了出现了下降和上升下降和上升两种情况两种情况 Fe3+对于维生素对于维生素C的降解起着重要作用，在高压的降解起着重要作用，在高压下会更加明显下会更加明显 Cu2+的存在，在高压下会激活铜酶，铜酶是维生的存在，在高压下会激活铜酶，铜酶是维生素素C降解的重要酶类之一降解的重要酶类之一 在高压作用下，氧化型维生素在高压作用下，氧化型维生素C可能会转变成可能会转变成还原型维生素还原型维生素C 总体来看，无论上升还是下降，其

33、幅度都很小，总体来看，无论上升还是下降，其幅度都很小，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的影响很小的影响很小 （6）高压对风味物质、色素等的影响）高压对风味物质、色素等的影响 食品中的风味物质、维生素、色素及各种小分食品中的风味物质、维生素、色素及各种小分子物质结合状态为共价键的形式，故而高压处理过子物质结合状态为共价键的形式，故而高压处理过程对其几乎没有任何影响程对其几乎没有任何影响 食品的黏度、均匀性及结构等特性对高压较为食品的黏度、均匀性及结构等特性对高压较为敏感，但这些变化往往是有益的敏感，但这些变化往往是有益的 2.超高压对具体食品品质的影响超高压对具体食品品质的影响

34、（1）果蔬原料）果蔬原料 高压处理后，果蔬风味、色泽与营养均保持较好高压处理后，果蔬风味、色泽与营养均保持较好 脐橙、葡萄柚榨汁后其果汁经高压处理能有效脐橙、葡萄柚榨汁后其果汁经高压处理能有效地抑制苦味的产生地抑制苦味的产生 对加热后会失去特有色泽、芳香或产生褐变的对加热后会失去特有色泽、芳香或产生褐变的果汁最好也采用高压杀菌技术果汁最好也采用高压杀菌技术 超高压可对胡萝卜和大蒜品质进行保持和改善超高压可对胡萝卜和大蒜品质进行保持和改善（2）动物性原料）动物性原料高压处理用于肉的品质改善高压处理用于肉的品质改善 肉类等经高压处理能杀灭肉类细菌，不损坏维肉类等经高压处理能杀灭肉类细菌，不损坏维生

35、素等营养成分及原风味，改善肉组织生素等营养成分及原风味，改善肉组织 高压嫩化机理高压嫩化机理 机械力作用使肌肉肌纤维内肌动蛋白和肌球蛋机械力作用使肌肉肌纤维内肌动蛋白和肌球蛋白的结合解离，肌纤维蛋白崩解和解离成小片段，白的结合解离，肌纤维蛋白崩解和解离成小片段，造成肌肉剪切力下降造成肌肉剪切力下降 压力处理使肌肉中内源蛋白酶压力处理使肌肉中内源蛋白酶钙激活酶的钙激活酶的活性增加，加速肌肉蛋白水解，加快肌肉成熟所致活性增加，加速肌肉蛋白水解，加快肌肉成熟所致 改善鱼制品品质改善鱼制品品质 采用超高压技术生产鱼糕，在杀菌后其口感、采用超高压技术生产鱼糕，在杀菌后其口感、风味都比较理想风味都比较理想

36、（3）淀粉质原料的品质改良）淀粉质原料的品质改良 通过高压处理，可使陈米的品质改良通过高压处理，可使陈米的品质改良 。还可缩。还可缩短煮制时间短煮制时间 （4）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，还可以使某些在常压下高压除了使酶失活外，还可以使某些在常压下受到抑制的酶激活，提高一些酶的活性受到抑制的酶激活，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，现在较为成功的是果汁和生酒在保藏进行的反应，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期控制因酶而发生的混浊和品质恶化 在不同高

37、压条件下在不同高压条件下过氧化物酶过氧化物酶的活力变化：的活力变化： 压力在压力在350MPa以下的范围内，随着压力的提高，以下的范围内，随着压力的提高，酶活性逐渐下降，到酶活性逐渐下降，到350MPa时酶活力最低，但压时酶活力最低，但压力高于力高于350MPa时，酶活力又有所回升时，酶活力又有所回升 七、超高压保藏技术七、超高压保藏技术1.食品超高压的杀菌工艺食品超高压的杀菌工艺 （1）一般的超高压杀菌工艺）一般的超高压杀菌工艺 固态食品固态食品：将固态食品装在耐压、无毒、柔韧：将固态食品装在耐压、无毒、柔韧并能传递压力的软包装内，并进行真空密封包装，并能传递压力的软包装内，并进行真空密封包

38、装，然后置于超高压容器中进行加压处理然后置于超高压容器中进行加压处理 超高压固态食品的关键处理工艺超高压固态食品的关键处理工艺是：升压是：升压保保压压卸压卸压 这种方式通常为不连续式这种方式通常为不连续式 液态食品液态食品：果汁、奶和饮料等液态食品，可以直：果汁、奶和饮料等液态食品，可以直接以加工物料取代水等传压介质（压媒）实现进料接以加工物料取代水等传压介质（压媒）实现进料卸料的连续化生产，但是必须附带设备预杀菌工艺卸料的连续化生产，但是必须附带设备预杀菌工艺 液态食品超高压处理的核心工艺液态食品超高压处理的核心工艺：升压：升压动态动态保压保压卸压卸压 液态超高压食品的保压阶段极短液态超高压

39、食品的保压阶段极短 实验室小规模高压处理实验室小规模高压处理一般可将果汁（果酱）一般可将果汁（果酱）脱气、密封包装后放于高压缸内，用油作介质进行脱气、密封包装后放于高压缸内，用油作介质进行实验实验 （2）分段循环间歇式超高压处理工艺）分段循环间歇式超高压处理工艺 在低酸性食物中使用这种工艺可取得很好的杀在低酸性食物中使用这种工艺可取得很好的杀菌效果菌效果 对于易受芽孢菌污染的食物，采用超高压多次对于易受芽孢菌污染的食物，采用超高压多次重复短时处理，芽孢死灭效果明显重复短时处理，芽孢死灭效果明显 （3）脉冲超高压处理工艺）脉冲超高压处理工艺 脉冲超高压或者震动超高压处理比相当的间歇脉冲超高压或者

40、震动超高压处理比相当的间歇式处理或者等时的连续式压力处理更为有效式处理或者等时的连续式压力处理更为有效 压力脉冲的形式对于杀菌效果十分关键压力脉冲的形式对于杀菌效果十分关键（4）超高压处理与其他杀菌技术的结合）超高压处理与其他杀菌技术的结合 超高压处理可以和其他杀菌方式诸如热杀菌、超高压处理可以和其他杀菌方式诸如热杀菌、辐射、超声波、抑菌剂等联合使用而取得好的协同辐射、超声波、抑菌剂等联合使用而取得好的协同效果效果 （5）超高压杀菌工艺的关键控制因素）超高压杀菌工艺的关键控制因素 影响加工工艺的关键因素影响加工工艺的关键因素 关键因素有微生物类型、菌龄、食品组分、关键因素有微生物类型、菌龄、食

41、品组分、pH和水分活度、温度、压力大小等和水分活度、温度、压力大小等 超高压处理效果的指示菌超高压处理效果的指示菌 2.高压速冻和不冻冷藏高压速冻和不冻冷藏 利用高压冰点下降和压力瞬间传递的原理完成利用高压冰点下降和压力瞬间传递的原理完成食品物料的快速冷冻食品物料的快速冷冻 高压冻结时一般先将欲冻结的食品加压，达到高压冻结时一般先将欲冻结的食品加压，达到一定的压力后再降温一定的压力后再降温 实际处理过程中也可先将传压介质降低到所需实际处理过程中也可先将传压介质降低到所需的低温，然后放入欲冻结的食品，迅速加压的低温，然后放入欲冻结的食品，迅速加压（1）高压空气冻结）高压空气冻结 在自然对流条件下

42、，用高压空气冷冻食品可有效在自然对流条件下，用高压空气冷冻食品可有效地提高冻结速度，缩短冷冻时间地提高冻结速度，缩短冷冻时间 加压冷冻可减少冷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%以上以上（2）压力移动冻结）压力移动冻结 把把高水分食品物料加压到高水分食品物料加压到200 MPa，同时冷却，同时冷却到到-20，高水分食品物料中的水分在此温度下未发，高水分食品物料中的水分在此温度下未发生冻结生冻结 后后迅速消除压力降至常压迅速消除压力降至常压，此时，此时0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的水呈极的水呈极不稳定的过冷

43、状态，进而水分瞬间在物料原来位置不稳定的过冷状态，进而水分瞬间在物料原来位置发生相态变化，产生大量极细微冰晶体且均匀分布发生相态变化，产生大量极细微冰晶体且均匀分布于冻品组织中于冻品组织中（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，然后再通过高压使冻结食品中的冰结晶融化，然后再提高融化的食品温度（即提供适当的融化潜热），提高融化的食品温度（即提供适当的融化潜热），使食品的温度达到常压时的冻结点之上，可以在短使食品的温度达到常压时的冻结点之上，可以在短时间内实现均一的快速解冻，从而避免常压外部升时间内实现均一的快速解冻，从而避免常压外部升温解冻时间长和受热不均匀而造成的营养损失和

44、品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质变劣的缺点 从解冻条件上看，只有压力达到不冻结区域的从解冻条件上看，只有压力达到不冻结区域的压力、温度条件才能达到解冻的目的压力、温度条件才能达到解冻的目的 0下不冻区下不冻区 高压条件下，冻藏食品的温度会下降高压条件下，冻藏食品的温度会下降 当压力达到恒定时，冻藏食品与传压介质之间当压力达到恒定时，冻藏食品与传压介质之间的温度差以及此时食品的传热特性决定了解冻速率的温度差以及此时食品的传热特性决定了解冻速率的快慢的快慢 压力升高会使冻藏食品与传压介质之间的温度压力升高会使冻藏食品与传压介质之间的温度差增大，从而使解冻的速率加快差增大

45、，从而使解冻的速率加快 （4）低温高压下的不冻结储藏）低温高压下的不冻结储藏 利用低温高压下水的冻结点下降，可以将高压利用低温高压下水的冻结点下降，可以将高压技术用于食品或生物制品的不冻结储藏技术用于食品或生物制品的不冻结储藏 低温高压下的不冻结储藏需要控制好压力和温低温高压下的不冻结储藏需要控制好压力和温度，使处在不冻结区域内。对储藏温度而言，在度，使处在不冻结区域内。对储藏温度而言，在0209.9 MPa范围内，储藏的温度愈低，所对应的范围内，储藏的温度愈低，所对应的压力就愈高压力就愈高 不冻结储藏过程中不冻结储藏过程中食品始终是处在压力容器中，食品始终是处在压力容器中，降温前首先将欲储藏

46、的食品加压，然后在保持压力降温前首先将欲储藏的食品加压，然后在保持压力的情况下对食品进行冷却，直至所需的储藏温度的情况下对食品进行冷却，直至所需的储藏温度 储藏结束时储藏结束时必须是先升温，然后再降压必须是先升温，然后再降压 八、超高压食品的包装设计八、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，对包装材料不要求其具有在高压处理技术中，对包装材料不要求其具有耐热性，但其气密性一定要好耐热性，但其气密性一定要好 对包装材料的要求：对包装材料的要求： （1）能够传递压力）能够传递压力 （2）在高压下不被破坏）在高压下不被破坏 （3）能防止高压介质的渗入）能

47、防止高压介质的渗入 九、食品高压保藏设备九、食品高压保藏设备 日本在食品高压保藏设备方面的研究处于世界日本在食品高压保藏设备方面的研究处于世界领先地位，包括三菱重工、神户制钢和日本钢管等领先地位，包括三菱重工、神户制钢和日本钢管等均可提供成套的超高压处理设备均可提供成套的超高压处理设备 美国、德国、法国、英国和荷兰等也有一些公美国、德国、法国、英国和荷兰等也有一些公司生产小、中型和商业化的超高压处理设备司生产小、中型和商业化的超高压处理设备 1.超高压处理设备的特点和要求超高压处理设备的特点和要求 超高压装置的主要部分是超高压容器和加压装超高压装置的主要部分是超高压容器和加压装置（高压泵和增压

48、器等），其次是一些辅助设施，置（高压泵和增压器等），其次是一些辅助设施，包括加热或冷却系统、监测和控制系统及物料的输包括加热或冷却系统、监测和控制系统及物料的输入输出装置等入输出装置等 加压装置加压装置 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（1001000 MPa），保证安全生产，有较长的使），保证安全生产，有较长的使用寿命，循环载荷次数多；用寿命，循环载荷次数多； 设备的卫生条件要求较高，和食品接触的部分设备的卫生条件要求较高，和食品接触的部分应用不锈钢，传压介质最好采用水；应用不锈钢，传压介质最好采用水； 设备有一定的处理能力，生产附加时间短，效

49、设备有一定的处理能力，生产附加时间短，效率高；率高； 设备应价格便宜，操作费用低设备应价格便宜，操作费用低 2.超高压处理设备的种类超高压处理设备的种类 （1）按照加压方式分类）按照加压方式分类 内部加压式（或倍压式）内部加压式（或倍压式） 此种设备主要由超高压容器（高压腔）与加压此种设备主要由超高压容器（高压腔）与加压缸（低压腔）组成缸（低压腔）组成 超高压容器与加压缸配合工作，在加压缸中活超高压容器与加压缸配合工作，在加压缸中活塞向上运动的冲程中，活塞将容器中的介质压缩，塞向上运动的冲程中，活塞将容器中的介质压缩，产生超高压，使物料受到超高静压作用；在活塞向产生超高压，使物料受到超高静压作

50、用；在活塞向下运动的冲程中，减压卸料下运动的冲程中，减压卸料 根据加压缸与超高压容器连接的形式根据加压缸与超高压容器连接的形式又分为一体又分为一体型和分体型，前者的加压缸与超高压容器连成一体，型和分体型，前者的加压缸与超高压容器连成一体，后者则分开，通过活塞相连，活塞兼具超高压容器后者则分开，通过活塞相连，活塞兼具超高压容器一端端头的功能一端端头的功能 分体型内部加压式超高静压装置分体型内部加压式超高静压装置的上部为超高的上部为超高静压容器，多用高强度不锈钢制造，传压介质可以静压容器，多用高强度不锈钢制造，传压介质可以用水；下部是加压缸，其加压介质一般是油。框架用水；下部是加压缸，其加压介质一

51、般是油。框架承受轴向力，移开框架可通过打开顶盖装卸物料承受轴向力，移开框架可通过打开顶盖装卸物料一体化直接加压式超高压设备一体化直接加压式超高压设备 外部加压式（或单腔式）外部加压式（或单腔式） 超高压容器和加压装置分离，可用超加压泵和超高压容器和加压装置分离，可用超加压泵和增压器产生高压介质，并通过高压配管将高压介质增压器产生高压介质，并通过高压配管将高压介质送至超高压容器送至超高压容器 增压器增压器为传压和增压的装置，它通过低压大直为传压和增压的装置，它通过低压大直径活塞驱动高压小直径活塞，将压力（强）提高，径活塞驱动高压小直径活塞，将压力（强）提高，压力增加的倍数为大活塞的横截面积与小活

52、塞的横压力增加的倍数为大活塞的横截面积与小活塞的横截面积之比，一般为截面积之比，一般为20：1 加（传）压介质加（传）压介质可以用水或油，和食品物料接触可以用水或油，和食品物料接触的介质多用水的介质多用水 被处理的物料一般经过包装置于超高压容器中进被处理的物料一般经过包装置于超高压容器中进行加压，行加压，包装材料包装材料应选用耐压、无毒、柔韧、可传应选用耐压、无毒、柔韧、可传递压力的软包装材料递压力的软包装材料 液体物料可以不经包装而本身作为传（加）压液体物料可以不经包装而本身作为传（加）压介质进行处理介质进行处理 分体式间接加压超高压设备分体式间接加压超高压设备（2）按照处理物料状态分类）按

53、照处理物料状态分类 液态物料的超高压灭菌设备液态物料的超高压灭菌设备 根据液态物料超高压灭菌方式的不同，其对应根据液态物料超高压灭菌方式的不同，其对应设备可归结为两大类：设备可归结为两大类：类似于固态食品的处理方类似于固态食品的处理方式；式；由液态物料代替压力介质直接用超高压处理由液态物料代替压力介质直接用超高压处理 采用液态物料代替压力介质进行处理时采用液态物料代替压力介质进行处理时，对超，对超高压容器的要求较高，每次使用后容器必须经过清高压容器的要求较高，每次使用后容器必须经过清洗消毒等处理洗消毒等处理 固态物料的超高压灭菌设备固态物料的超高压灭菌设备 固态物料一般需经过包装后进行处理固态

54、物料一般需经过包装后进行处理，由于超，由于超高压容器内的液压具有各向同压特性，高压容器内的液压具有各向同压特性，压力处理不压力处理不会影响固态物料的形状会影响固态物料的形状，但物料本身是否具有耐压，但物料本身是否具有耐压性可能会影响物料处理后的体积性可能会影响物料处理后的体积 固态超高压食品的灭菌设备的关键环节固态超高压食品的灭菌设备的关键环节是超高是超高压处理室中超高压容器的设计，也是整个装置的核压处理室中超高压容器的设计，也是整个装置的核心心 （3）按照处理过程和操作方式分）按照处理过程和操作方式分 间歇式超高压设备间歇式超高压设备 大多数的超高压设备为间歇式大多数的超高压设备为间歇式 ，

55、可处理液态、，可处理液态、固态和不同大小形状的物料固态和不同大小形状的物料 间歇式超高压处理先将经过包装的物料装进容间歇式超高压处理先将经过包装的物料装进容器内，然后将该容器放入超高压容器中，关闭容器器内，然后将该容器放入超高压容器中，关闭容器 在超高压处理之前应排除容器内的空气在超高压处理之前应排除容器内的空气 升压到操作压力，恒压一定时间升压到操作压力，恒压一定时间 卸压和取出物料超高压处理包装好的食品时，卸压和取出物料超高压处理包装好的食品时，残留的空气一般不会影响微生物的杀菌动力学和杀残留的空气一般不会影响微生物的杀菌动力学和杀菌效果，但残留空气会增加升压时间菌效果，但残留空气会增加升

56、压时间 半连续式超高压设备半连续式超高压设备 用于处理液态物料（果汁）用于处理液态物料（果汁） 物料首先通过低压食品泵泵入超高压容器内，物料首先通过低压食品泵泵入超高压容器内，高压泵将高压饮用水注入超高压容器内，推动自由高压泵将高压饮用水注入超高压容器内，推动自由活塞对物料进行加压活塞对物料进行加压 卸压时打开出料阀，用低压泵通过饮用水推动卸压时打开出料阀，用低压泵通过饮用水推动活塞将物料排出超高压容器活塞将物料排出超高压容器 出料管道和后续的容器必须经过杀菌并处于无出料管道和后续的容器必须经过杀菌并处于无菌状态，以保持超高压处理后的杀菌效果菌状态，以保持超高压处理后的杀菌效果 处理后的物料应

57、采用无菌包装处理后的物料应采用无菌包装 连续式超高压设备连续式超高压设备 上述半连续式超高压处理设备已可以对液体食上述半连续式超高压处理设备已可以对液体食品实现连续化作业品实现连续化作业 真正的连续化处理设备需要解决物料的连续加真正的连续化处理设备需要解决物料的连续加压、保压和卸压过程，至今还没有用于生产的连续压、保压和卸压过程，至今还没有用于生产的连续式超高压处理设备问世式超高压处理设备问世 脉冲超高压处理设备脉冲超高压处理设备 半连续或间歇工作的设备与短时循环程序结合半连续或间歇工作的设备与短时循环程序结合可改造为以脉冲形式释放压力的超高压处理设备可改造为以脉冲形式释放压力的超高压处理设备

58、 脉冲的频率、受压时间和未受压时间的比值和脉冲的频率、受压时间和未受压时间的比值和脉冲的波形（斜波、方波、正弦波或其他波形）等脉冲的波形（斜波、方波、正弦波或其他波形）等是脉冲超高压处理中的重要控制参数是脉冲超高压处理中的重要控制参数 （4）按照超高压容器放置方式分类）按照超高压容器放置方式分类 按超高压容器的放置方式分为立式和卧式两种按超高压容器的放置方式分为立式和卧式两种3.超高压处理装置超高压处理装置（1）整体结构）整体结构倍压式倍压式 通过高低腔的倍压关系可在高压腔内产生很大通过高低腔的倍压关系可在高压腔内产生很大的超高压，对加压减压系统要求不高的超高压，对加压减压系统要求不高 采用框

59、架结构安装高低压腔，框架承受由高压采用框架结构安装高低压腔，框架承受由高压引起的轴向力，从而使容器的端盖及其密封结构因引起的轴向力，从而使容器的端盖及其密封结构因受力大大减少，使结构设计和选材变得容易受力大大减少，使结构设计和选材变得容易 腔体可以设计成具有较大的容积，但结构笨重、腔体可以设计成具有较大的容积，但结构笨重、投资偏大投资偏大 单腔式单腔式 压力容器只有高压腔，通过加压系统（加压泵和压力容器只有高压腔，通过加压系统（加压泵和增压器）产生超高压，对加压减压系统要求很高增压器）产生超高压，对加压减压系统要求很高 结构相对简单，密封结构可以设计得灵巧方便，结构相对简单，密封结构可以设计得

60、灵巧方便，符合快装快拆要求符合快装快拆要求 （2）超高压容器）超高压容器 超高压容器通常为圆筒形，为了增加筒体的承超高压容器通常为圆筒形，为了增加筒体的承载能力，除适当增加筒壁厚度外，还可采用自增强载能力，除适当增加筒壁厚度外，还可采用自增强的方法。通过对圆筒施加内压使内壁屈服，从而使的方法。通过对圆筒施加内压使内壁屈服，从而使内壁在卸压后产生预应力内壁在卸压后产生预应力 强化的筒体结构主要有两种形式强化的筒体结构主要有两种形式夹套式夹套式 即多层简单筒体通过热套加工工艺复合，形成即多层简单筒体通过热套加工工艺复合，形成多层壁结构多层壁结构 操作压力在操作压力在400 MPa以上的压力容器可由