超高压杀菌技术

取自 食品百科全书

超高压杀菌

食品超高压技术（ultra—high pressure processing 简称UHP）是当前备受各国重视、广泛研究的一项食品高新技术，它可简称为高压技术（High pressure processing，简称HPP）或高静水压技术（High Hydrostatic process，简称HHP）。

一、 前言

传统的热加工在杀菌的同时也改变了食品的味道，风味及食品特有的其它特色，食品中的营养成分维生素遭到大量破坏或流失。

﹙一﹚、加压食品的概念

所谓“加压食品”是将食品密封于弹性容器或无菌泵系统中，以水或其它流体作为传递压力的媒介物，在高压（100MPa以上,常用400～600MPa）下和在常温或较低温度下（一般指在100℃以下）作用一段时间，以达到加工保藏的目的，而食品味道、风味和营养价值不受或很少受影响的一种加工方法。

﹙二﹚、加压食品的发展进程

在1899年一位美国化学家Bert Hite首次发现450MPa的高压能延长牛奶的保存期，他和他的同事做了大量研究工作，证实了高压对多种食品及饮料的灭菌效果；

上世纪八十年代，很多国家投入大量的人力物力财力开展高压食品加工的研究及应用。1986年日本京都大学农学博士林立凡教授发表了用高压加工食品的研究报告，随之而纷纷开展试验。到1989年在日本高压加工食品用试验机就达到了30台以上。 1991年4月日本明治屋食品公司举世首创的应用高压处理技术制造出来的果酱，因未受到传统式加工的热处理，其色香味与组织质地都与新鲜果肉相若而受到消费者欢迎。德国、美国及欧洲也参与了这方面的研究和竞争。据报道，韩国市场出现了高压加工的鲜果酱、果汁等。

可以说高压加工食品技术是目前世界食品加工业的一个高新技术，是食品长期保存技术上的一种震撼。

二、高压加工食品的原理

﹙一﹚、高压杀菌釜与高压杀菌:

在加热杀菌中，有将高压杀菌釜杀菌食品称之为高压杀菌食品,实为误称。因为加热介质的较高温度与其体系较高压力密不可分,在加热杀菌中，只要体系压力在常规范围内，其杀菌机制实为“热致”而非“压致”。高压杀菌食品是先将食品原料充填到塑料等柔软的容器中，密封后再投入到高压装置中加压处理,在常温或较低温度下达到杀菌效果。

﹙二﹚、食品加压处理的可行性:

食品物系是多成分的分散系，以水或油作为分散介质，它在物系中是连通的，故称为连续相。根据帕斯卡原理，压力在这些连续相内部的传递是均衡的、瞬时的。水等液体既是分散介质，又是压力的均衡传递介质。

食品加压处理的可行性，其关键在于采用如水之类液体作为传递压力的介质。如果水一旦变成了冰，它便失去了创造体系内部各点压力均衡的条件。在常温下，若给水施加高于1000MPa的压力，其状态便成为固态（VI状态的冰）。这一压力便是实施高压处理的压力上限。

﹙三﹚、蛋白质压力变性的原因:

迄今为止还没有关于高压对蛋白质一级结构影响的报道。二级结构是由肽链内和肽链间的氢键维持，一般高压有利于这一结构的稳定。三级结构是由于二级结构间相互作用而包接在一起形成球形，高压对三级结构有较大的影响。一些三级结构的球状蛋白体结合在一起形成四级结构，这一结构靠非共价键间的相互作用来维持，对压力非常敏感。蛋白质的高压变性起因于加压后溶液体积减少。高压下水和蛋白质等的结构都发生变化，水溶液整体体积减小。

﹙1﹚、高压对液体的压缩作用，影响微生物原有的生理活动机能，甚至使原有功能破坏或发生不可逆变化。

① 水在高压下体积只被压缩14%，随之而发生的热量也很少。

②蛋白质、淀粉原来的构造破坏、发生变性，酶失去机能，细菌也被杀死。

③食品中氨基酸、维生素、香气成分在高压下不发生变化。

﹙2﹚、高压可以引起细胞形状、细胞膜及细胞壁的结构和功能都发生了变化。

①当压力增加到405MPa时，酿酒酵母的细胞核结构和细胞质中的细胞器基本上已经变形；

②在506MPa下细胞核不能够再被识别；

③当压力得到405MPa时，核内物质从细胞中丢失；而当压力超过405MPa时；核内物质几乎完全丢失。

三、高压技术在食品保藏中的应用

﹙一﹚、高压对食品中营养成分的影响

1．高压对蛋白质的影响:高压使蛋白质变性,这是因为压力使蛋白质原始结构伸展,导致蛋白质体积的改变。变性压力一般为100-600MPa。

2.高压对淀粉及糖类的影响:高压可使淀粉改性.常温加压到400-600MPa,可使淀粉糊化而呈不透明的糊状物,且吸水量也发生改变。

3. 高压对油脂的影响:油脂类耐压程度低, 常温加压到100-200MPa,基本上变成固体,解除压力后可复原。

4. 高压对食品中其他成分的影响:高压对食品中的风味物质、维生素、色素及各种小分子物质的天然结构几乎没有影响。

﹙二﹚、高压处理影响因素

1. 压力的大小和受压时间:压力越高，杀菌效果越好；在相同压力下，延长受压时间并不一定能提高灭菌效果。

2. 微生物生长阶段对高压杀菌的影响:处于指数生长期的细菌比处于静止期细胞对压力反应更为敏感。

①革兰氏阳性G+的细菌比革兰氏阴性G－的细菌更具抗压性；

②孢子对压力的抵抗力则更强，可以在高达1000MPa的压力下生存；

③病毒对压力也有较强的抵抗力。

3. 与温度的关系:在低温或高温下,高压对微生物的影响加剧。大多数微生物在低温下耐压程度降低是因为压力使得低温下细胞内因冰晶体析出而破坏程度加剧,所以低温对高压杀菌有促进作用。温度高所需杀菌时间短是因为在一定温度下,微生物中蛋白质酶等成分均会发生一定程度的变性,因此,适当提高温度对高压杀菌也有促进作用。

4. 与pH的关系:压力会改变介质的PH值,且逐渐缩小微生物生长的PH范围。另外在食品允许的范围内,改变介质的PH,使微生物生长环境劣化,也会加速微生物的死亡。

5.食品成分对高压杀菌的影响:当食品中富含营养成分或含高盐高糖时,其杀菌速度有减慢的趋势,这是因为食品成分对细菌在高压下具有更好的保护作用。

﹙三﹚、应用典型范例

1.高压处理在肉制品加工中的应用:经高压处理后的肉制品在柔嫩度、风味、色泽及成熟度方面均得到改善,同时也增加了保藏性。

2. 高压处理在水产品加工中的应用:在600MPa下处理10 min,可保持水产品原有的新鲜风味。

3. 高压处理在果酱加工中的应用:在室温下以400-600MPa的压力对软包装密封果酱处理10-30 min,产品保持新鲜水果的口味、颜色和风味。

4.其它方面的应用:对低盐、无防腐剂的腌菜制品,经300-400MPa高压处理,可使酵母或霉菌致死,既提高了腌菜的保存期又保持了原有的生鲜特色。