超高压保藏技术在现代食品中的应用

1、现代食品研究进展大作业 第 7 页 共 7 页超高压保藏技术在现代食品中的应用学号：1111608203 姓名：彭超1 绪论 随着人们生活水平的提高，人们对食品的质量及安全性越来越重视，要求营养、原汁原味、具有更长的货架期和新鲜的口味，防腐剂和其他化学添加剂尽可能少用，利用超高压技术加工食品是一个物理过程，它能顺应这一趋势，被誉为“食品工业的一场革命”，引起了人们的高度重视。利用超高压技术加工食品，有效地克服了传统热加工处理方法带来的种种弊端，较好地保持了物料原有的营养成分，而且加工后的食品口感适宜、色泽鲜艳、保质期较长，而且整个食品加工过程的能量消耗也较传统的加工工艺有着很大程度地降低。2

2、超高压技术2.1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（1001000 MPa），在常温或较低温度（低于100）下维持一定时间后，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反应速度的一种加工方法。2.2 超高压保藏技术的原理 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

3、、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应速度，故可长期保存而不变质。2.3 超高压杀菌的原理（1）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:高压还会引起主要酶系的失活，一般来讲压力超过300MPa对蛋白质的

4、变性将是不可逆的，酶的高压失活的根本机制是：改变分子内部结构；活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机制产生影响，主要表现在由酶参与的DNA复制和转录步骤会因压力过高而中断。 （4）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，细胞膜双层结构的体积随之降低，细胞膜的通透性将被改变。 （5）高压对细胞壁的影响: 2040 MPa的压力能使较大细胞的细胞壁因受应力机械断裂而松解，200MPa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。2.4 超高压杀菌效果的影响因素在超高压杀菌过程中，由于食品成分和组织状态十分复杂，因此要根据不同的食

5、品对象采取不同的处理条件。一般情况下，影响超高压杀菌的主要因素有:压力大小、加压时间、加压温度、pH值、水分活度、食品成分、微生物生长阶段和微生物种类等。2.4.1 加压温度在高温和低温下，高压对于微生物的活性影响都比较敏感。微生物本身就怕高温,因此有高温的协同，高压灭菌效果大大提高。低温下，压力会使得细胞内冰晶析出而破裂的程度加剧，所以低温对高压灭菌有促进作用。对一定浓度的糖溶液，在不同温度下进行高压杀菌，在同样的压力下，杀死同等数量的细菌，则温度高，所需杀菌时间短。因为在一定温度下，微生物中蛋白质、酶等成分均会发生一定程度的变性。因此，根据不同食品的需求，在对食品各方面的品质没有明显影响的

6、情况下，适当提高温度对高压杀菌有促进作用1。2.4.2 压力大小和加压时间一般说来，在一定范围内，加压时间越长，压力越高，灭菌效果就越好2。L. A. Lu core等研究了环境条件对抑制大肠杆菌O157:H7的作用，用300、500、700MPa压力处理，加压时间较长时，大肠杆菌O157:H7会被抑制5个数量级2。但是，由于每一种微生物都有自身耐受压力的上限值，在该压力下，增加加压的时间对微生物的失活率没有多大影响。而只要达到或超过该压力，增加保压时间，微生物数量减少效果明显，灭菌效果也有一定程度的提高。2.4.3 pH 不同微生物对pH值的要求不一样，不同的微生物也各自有最适宜的pH值。每

7、种微生物在其最适生长的pH值范围内时酶活性最高，如果其他条件适合，微生物的生长速率也最高。因此，pH值是影响微生物在受压条件下生存的因素之一。2.4.4 食物本身的组成高压杀菌技术应用于食品的加工保藏，食品组分是不容忽视的重要因素3。在高压下，食品的化学成分对灭菌效果有明显作用。一般而言，食品中盐和蛋白质的浓度越高，营养成分越丰富，食品中的微生物在高压下的耐压性就越强。食品基质中含有的添加剂组分对超高压杀菌结果影响也很大。在利用超高压对食品进行杀菌处理时，适当的考虑使用天然抑菌剂，可以降低处理压力，提高效率。另外，添加脂肪酸酯、蔗糖酯或者乙醇等添加剂，也将提高加压杀菌的效果。2.4.5 水分活

8、度 高压对酵母细胞结构的影响产生于细胞膜体系,尤其是细胞核膜。低Aw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。因此控制Aw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。2.4.6 微生物的种类 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（Bacillus）和梭状芽孢杆菌属（Clostridum）的芽孢最为耐压4。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它处理方式5

9、 。3 食品工业中的超高压技术 在全球范围内，食品的安全问题日益突出，消费者要求营养、天然高质量、无化学防腐剂的食品的呼声很高，超高压食品加工技术正是在这一形势下发展起来的，它不仅能保证食品在微生物方面的安全，而且能较好地保持食品固有的营养品质、风味、色泽、新鲜程度。 自1991年4月日本首次将高压产品果酱投放市场，其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。食品超高压处理技术被称为“食品工业的一场革命”、“当今世界十大尖端科技”等，可被应用于所有含液体成分的固态或液态食物，如水果、蔬菜、奶制品、鸡蛋、鱼、肉、禽、果汁、酱油、醋、酒类等。超高压处理技术涉及食品工艺学、微生物学

10、、物理学、传感器、自动化技术等学科，由于设备成本高、投资巨大，目前国内的食品超高压处理技术还处于研究阶段，还没有成熟的超高压灭菌技术投入食品工业生产，但超高压食品极符合21世纪新型食品的简便、安全、天然、营养的消费需求，相信它有着巨大的潜在市场和广阔的发展前景。3.1 超高压技术处理食品的特点 超高压技术进行食品加工具有的独特之处在于它不会使食品的温度升高，而只是作用于非共价键，共价键基本不被破坏，所以食品原有的色、香、味及营养成分影响较校在食品加工过程中，新鲜食品或发酵食品由于自身酶的存在，产生变色变味变质使其品质受到很大影响，这些酶为食品品质酶如过氧化氢酶、多酚氧化酶、果胶甲基质酶、脂肪氧

11、化酶、纤维素酶等，通过超高压处理能够激活或灭活这些酶，有利于食品的品质。超高压处理可防止微生物对食品的污染，延长食品的保藏时间，延长食品味道鲜美的时间。3.2超高压技术与传统的加热处理食品比较 优点: 1.超高压处理不会使食品色、香、味等物理特性发生变化，不会产生异味，加压后食品仍保持原有的生鲜风味和营养成分，例如，经过超高压处理的草莓酱可保留95%的氨基酸，在口感和风味上明显超过加热处理的果酱。2.超高压处理后，蛋白质的变性及淀粉的糊化状态与加热处理有所不同，从而获得新型物性的食品。3.超高压处理可以保持食品的原有风味，为冷杀菌，这种食品可简单加热后食用，从而扩大半成品食品的市常。4.超高压

12、处理是液体介质短时间内等同压缩过程，从而使食品灭菌达到均匀、瞬时、高效，且比加热法耗能低，例如，日本三得利公司采用容器杀菌，啤酒液经高压处理可将99.99%大肠杆菌杀死。3.3超高压杀菌技术的工艺特点超高压食品的杀菌设备与一般的高压设备没有本质的差别，只是压力介质不同，一般为水。因为水容易获得、成本低，与气体相比较无爆炸的危险，能耗校通常压力为100-600MPa，当压力超过600MPa以上时，需要采用油作为压力介质。4 研究进展与应用目前，国外已将高压杀菌用于肉、蛋、大豆蛋白、水果、香料、牛奶、果汁、矿泉水、啤酒、罐头、茶叶、咖啡等食品的加工中。超高压杀菌技术最适合于果汁饮料、浓缩果汁和果酱

13、等液体的杀菌。超高压处理过的果汁,其颜色、风味、营养与未经加压处理的新鲜果汁几乎无任何差别。日本专家对柑桔类果汁(PH2.5 -3.7) 经100-600MPa、5 -10 m in 加压灭菌，试验研究结果表明: 细菌、酵母菌和霉菌总数均随压力增大而减少，酵母菌和霉菌及无芽抱细菌可以被完全杀死，但仍有棒杆菌、枯草杆菌等能形成耐热性强的芽抱而有残留。但如果加压至600MPa再结合适当的低温加热(47 -57 )，则可以达到完全灭菌。超高压杀菌后的果汁其风味、化学组成成分均没有发生变化6。超高压杀菌处理乳制品与传统的加热杀菌乳制品比较，可以很大程度的保留食品内的营养成分和原有风味，且杀菌时间较短，

14、不产生毒性物质。但由于有些技术还不完善，如果用高压技术取代热处理尚需做进一步的研究7。5 结论超高压杀菌技术在国内外已经日渐成熟，从在我国的应用来看，也从各个方面取得了进展。超高压食品处理技术已历经几十年的发展，引起了人们的广泛重视。超高压技术具有传统热加工处理技术无法比拟的优势。美国已将超高压食品列为21世纪食品加工、包装的主要研究项目，并正在逐步形成工业化。由于超高压杀菌技术处理过的食品，没有化学变化，故不产生副作用，食品的色、香、味均优于传统方法加工的食品，杀菌效果也比食品烹煮和热力杀菌更好，所以在世界各地颇受欢迎。在科学技术日新月异的时代，抓住机遇，加快超高压技术的研究和应用，对我国参

15、与国际竞争有着极为重要的意义。我相信，超高压杀菌技术今后将越来越成熟，越来越多的应用于食品加工行业，为我国食品工业注入强大的活力,其必将是一道闪电，迅速使我国食品加工行业又好又快发展。参考文献1 林向阳, 陈金海, 郑丹丹等. 超高压杀菌技术在食品中的应用J. 农产品加工, 2005(1): 9-12.2 皮晓娟, 李亮, 刘雄. 超高压杀菌技术研究进展J. 肉类研究, 2010(12): 9-13.3 励建荣, 夏道宗. 食品超高压杀菌技术J. 广州食品工业科技, 2002, 18(3): 45-47.4 李汴生等 . 超高压杀菌及其反应动力学 . 食品科学，1997,18(9):39 .5 邱伟芬, 江汉湖. 食品超高压杀菌技术及其研究进展J. 食品科学, 2001, 22(5): 81-83.6 陈海军, 李杏元. 超高压杀菌技术在果汁饮料生产中的应用N. 黄冈职业技术学院学报, 2003, 5(2): 81-86. 7 乔长最, 贾士儒, 王瑞等. 超高压杀菌技术对牛乳品质的影响J. 食品科学, 2009, 30(1): 50-53.8Brid