运用高压技术让食品加工过程更加高效

金泽林

一、高压电场技术

作为非热加工处理技术的一种，高压电场技术在处理过程中不会产生热性效应，因此更多的被应用在热敏性食品的加工方面。在食品加工过程中，加热与制冷两个过程中会包含产品和空气间的能量传递，需要较高的风量与风速以及专属的环境温度，同时也需要大量的能源，而高压电场技术可以在低能耗的情形下将热量传递的性能提高，大大缩减加工处理的时间，从而减少生产成本。同时，高压电场技术还具备工作效率较高、污染全无、不会影响到食品品质等优势，可用于给食物杀菌、干燥食品物料、提高食品的生物活性等。

1.对食品组分的影响。①脂质。研究发现，高压电场技术会引发脂肪酸或油脂发生改变，对脂质的氧化也会产生影响。例如在利用高压脉冲电场处理花生油时，经其处理过后的油脂在保存时期的氧化速率和酸败产物都在降低；当电场强度在40KV/cm以上时，更利于留存脂质中的不饱和脂肪酸与营养成分。但因为脂质氧化过程复杂性较高，高压脉冲电场对其的影响尚待深入研究。②蛋白质。高压电场技术可以对蛋白质基因团间的静电作用造成影响，继而将蛋白质的结构与功能完全改变，但不会对蛋白质的整体造成明显影响。某研究学者利用高压脉冲电场技术预处理油菜籽时发现，经过处理后的油菜籽蛋白在持水与乳化能力、溶解度、起泡性等方面的能力均有明显提升，且蛋白质的部分结构被改变，主要是二级和三级结构。③其他成分。高压电场技术会对食品中的碳水化合物、维生素等产生较大影响，比如某研究专家发现利用高压脉冲电场技术处理脱脂牛乳时，牛乳中的乳糖数量不会被影响，而实验桃汁牛乳复合饮品时，其中的维生素稳定性有明显提高。

2.在食品加工中的应用。①食品杀菌。高压电场技术主要是利用高压电穿透细胞膜使细胞膜崩解而死亡的机理进行杀菌，一般应用于液体或半固体食品的灭菌保鲜，比如牛乳与果汁混合的复合性饮品。研究发现，在利用高压电场技术对牛乳与果汁混合的饮品杀菌时，温度、电场强度、脉冲数都会对杀菌效果造成影响。比如蓝莓汁，在电场强度与处理时间逐渐增加后，脉冲电场对蓝莓汁中存在的大肠杆菌的消灭效果也在逐渐加强，而蓝莓汁的色泽、味道及营养价值并未受到影响。②物料干燥。常规的食品物料干燥包括空气干燥与冷冻干燥，效果均会受到空气流速与空气湿度的影响，但空气流速的增加是有限制的，食品若长期在高温环境中暴露也会质变，且增加空气湿度与流速也会增加能耗，增高成本。而高压电场技术能够借助不均匀的高压电场产生的离子风冲击物料表面，使物料表面与内部的蒸发和移动加快，继而加快物料的干燥速度，同时也能保持物料的色泽与营养价值。此外，相关专家研究证实，在不同的电场条件下，干燥速度和效率会有较大差异。③辅助食品冷冻。常规的冷冻方式容易形成大体积的冰晶、损伤食品的细胞结构，且冻结速度和效率都比较差，易导致食品品质下降。高压电场技术能够减少冷冻时间和冰晶尺寸，更大程度上维持食品品质，目前主要应用于肉类的辅助冷冻。④辅助食品解冻。传统的空气解冻与水解冻都会使食品的营养成分下降或造成一定的污染等，而高压电场技术能够以高速、低能耗的方式解冻食品，且营养成分不会下降很多，最大程度上维持食品的新鲜度，目前主要应用于肉类和蔬菜类的解冻。⑤辅助提取食品的生物活性物质。高压电场技术可以利用细胞膜穿孔理论，将在细胞质中提取生物分子的传质过程加强，继而辅助提取生物活性物质。比如在利用高壓电场技术进行水果榨汁实验时，水果中对人体有益的多酚有所增加。

二、高压均质技术

高压均质是一种适合用于流体物料的连续化非热加工技术，其在处理物料时，会让物料先达到预设压力，再经过均质阀处理后从出料口流出。在高压均质过程中，物料会以高速被均质阀缝隙进行剧烈的剪切、碰撞、加热等多种反应，进而被加工成非常细微稳定的液态。比如牛乳、果汁、饮料等液态食品均可以利用高压均质技术，提升其感官品质与营养吸收率。而在均质机的技术、设备更新后出现的超高压均质技术，可以有效灭杀微生物类、菌类，最大限度地保留食品原有品质，更受到人们的喜爱，拓展了在蛋白改性及多糖改性方面的应用。

高压均质技术在食品加工中的作用主要是抑制微生物、改性蛋白质及改性多糖。①抑制微生物。高压均质技术可以有效抑制革兰氏菌、大肠杆菌、霉菌、酵母菌、芽孢的生长，其中革兰氏阴性菌比起革兰氏阳性菌更容易被消灭；大肠杆菌非常容易被消灭；霉菌与酵母菌的耐高压能力在革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌之间；芽孢则需要加高均质阀温度来提升灭杀效果。②改性蛋白质。高压均质技术可以利用机械作用使蛋白质的粒径不断缩小至亚微米级范围，在溶解性增加的同时降解性不发生改变，而且蛋白质溶液的粘度也不会因为高压均质作用发生变化。③改性多糖。多糖聚合物在经高压均质技术处理后，分子量会出现减少，溶液的流动性增高，更显示出牛顿流体特征。高压均质会使其内部的微观结构改变，在机械作用下让脂质微粒嵌入壳聚糖基质中并与之紧密结合，在压力逐渐增加的同时，会使其弹性系数下降、机械强度增加。

三、动态高压微射流技术

动态微射流技术是高压均质技术的衍生技术，集传输、混合、超微粉碎、加压、增温、膨化等操作于一体，经过高频振荡、高速碰撞、瞬时压降及气穴作用等改性物料，更多用于生产比价稳定的乳状液。

动态微射流技术主要应用在改变食品的多糖结构上，可以先行打断较长的分子链条，让多糖降解；继而改变微粒的力度与分子聚集状态，使其结构发生改变；这样一来，多糖结构中的理化性质与生物活性也会被改变。但动态微射流技术目前刚开始应用在多糖提取与结构改善上，尚无深入研究，仍需更进一步研发。（通讯作者 金太花）？