食品超高压加工技术及其应用前景.pdf

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1、第卷第期河南科技大学学报（农学版）年月（）文章编号：（）食品超高压加工技术及其应用前景徐敏，孙贵，董铁有，毛志怀（中国农业大学工学院，北京；保定农业机械厂，河北保定；河南科技大学食品与生物工程系，河南洛阳）摘要：阐述了超高压加工技术的发展历史以及在食品加工中应用的原理，其中包括超高压对酶的灭活及激活影响和超高压杀菌的机理。论述了超高压加工食品能激活或灭活食品中食品品质酶，有利于提高食品的色泽、香味，保持原有的生鲜风味和营养成分。分析了食品加工领域里超高压技术的发展现状和应用前景。关键词：食品加工；超高压；高静压；杀菌；酶；失活中图分类号：文献标识码：近几

2、年来超高压技术在食品领域里的应用发展迅速。超高压技术是指将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中（常以水或其它流体介质作为传递压力的媒介）在高静压（一般为）下处理一段时间，以达到加工保藏的目的［］。超高压加工食品的原理为在超高压下食品中的小分子（如水分子）之间的距离将缩小，而蛋白质等大分子团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团内的氨基酸周围，使蛋白质等的大分子链在压力下降为常压后被拉长，而导致其部分立体结构被破坏。这样便改变了蛋白质的性质，称之为“变性”［］。微生物也是由蛋白质组成的，由于在超高压

3、下其蛋白质将会变性，致使微生物内部组织被破坏而失活。另外，在超高压下，食品中的某些物质的分子会穿透组成微生物的细胞膜，可使微生物的细胞膜遭受损坏，甚至彻底破坏，达到灭菌消毒的目的，称之为“灭活”。超高压技术的一个独特性质就是它只作用于非共价键，而保证共价键完好无损。这在保持食品原有品质方面是非常有益的。例如曾报道，经过超高压处理的草莓酱可保留的氨基酸，在口感和风味上明显优于经加热处理的果酱［］。超高压技术装备超高压处理食品装备类似于传统的热处理，主要有两种类型的工业装置。一种是处理包装食品的批处理系统，一般由的压力容器和一个压力源组成。包装好的食品被装入

4、超高压容器中，压媒通常是水，从底端被泵入容器中，压力通过压媒、食品迅速均匀地传递。由于各个方向的压力是相等的，产品外形不会被破坏，处理时间不超过。一旦达到预定的压力，泵停止工作，关闭阀门，不需继续提供能量就可以保持压力。另一种是在半连续系统中，液体食品可以直接置入压力容器中。据报道，最近在美国乔治亚大学安装了这种中试系统，能处理液体或泥状水果产品，使用的压力，流量为［］。超高压对酶的作用机理通过超高压处理激活或灭活食品中的食品品质酶非常有利于食品的色泽、香味及品质的提高［］。超高压有利于体积减小的反应发生而抑制体积增加反应的发生［］。酶的生物活性产生于活

5、性中心，活性中心是由分子的三维结构产生的，即使是一个微小的变化也能导致活力的丧失，并改变酶的功能性质。蛋白质的二级和三级结构的改变与体积变化有关，因此会受到高压的影响。超高压对酶的作用效基金项目：河南省自然科学基金资助项目（）；教育部及河南省人事厅留学回国人员科研启动基金资助项目作者简介：徐敏（），男，浙江永康人，硕士研究生收稿日期：··河南科技大学学报（农学版）年果可分为两方面：（）较低的压力能激活一些酶；（）非常高的压力可导致酶失活［］。除了构型变化，酶激活主要是由于压力产生的凝聚作用。在完整的组织中酶和基质经常被隔离开，应用较低的高压可以破坏这种隔

6、离，使膜破坏而使酶和基质相互接触，这种相互接触引起的酶反应可被压力加速或减速，这取决于酶催化反应的反应容积。每种酶都存在最低失活压力，低于这个压力酶就不会失活，当压力超过这个值时（在特定时间内）酶失活速度会加速直到完全失活。这个压力失活范围受到酶的类型、值、介质成分、温度等因素的决定和影响。对于一些酶又存在一个最高压力，比它更高的压力，并不会导致额外酶的失活，一般认为是由酶的一小部分不可逆失活而转化为非常耐压的部分，当压力解除后耐压的一部分恢复原来状态，而不可逆失活的保持不变［］。已有研究表明，应用循环压力处理可以改善酶的失活，即经过多次超高压处理与相同

7、时间长度的一次性超高压处理酶所保持的活力要低。!超高压杀菌机理微生物的生命活动受许多环境条件的影响，而食品加工业大多使用改变环境温度的热力杀菌法，但高效的热力杀菌常会使食品产生热臭，还有热敏性营养成分损失、变色及其他难以克服的变异现象。而超高压杀菌就完全不同，我们知道微生物的热力失活，是由于细胞膜构造变化（损伤）、酶的失活、蛋白质的变性、直接和间接的损伤等主要原因而引起。超高压能破坏蛋白质氢键、二硫键和离子键的结合，蛋白质一级结构遭受破坏，使其基本物性发生变异，产生蛋白质的压力凝固及酶的失活，超高压还能使菌体内的成分产生泄漏和细胞膜破裂等多种菌体损伤［］

8、，所以超高压在常温下具有微生物灭活的作用。例如对于胶凝乳蛋白酶原溶液，常压下加热