超高压技术在蛋白质食品加工中的应用

杨雯雯 郭志芳

摘 要：随着国民对食品安全的重要性认知度进一步提升，食品生产技术水平开始受到越来越多人的关注。在诸多食品加工技术中，超高压加工技术应用广泛，已经全面覆盖蛋白质类食品、果蔬食品、速冻品及乳制品等食品加工过程中。在此基础上，本文主要围绕蛋白质食品进行了分析，综合探讨了超高压技术在此类食品加工中的具体应用，旨在通过本次研究内容的展开，进一步为未来食品加工工作品质优化起到促进作用。

关键词：超高压技术;蛋白质食品;加工

食品加工中，超高压技术应用后，可以显著改变食品本身的蛋白质特性，其分子构象会随之发生变化，常见食品蛋白质变化包括吸油性变化、凝胶性变化、乳化性变化等。但是，目前部分食品加工机构在针对食品蛋白质进行处理时，对于超高压技术的应用及操作却仍旧存在不足，导致实际的蛋白质食品生产及加工品质受到影响。鉴于此，针对超高压技术在蛋白质食品加工中的应用这一内容进行深入分析具有重要重要意义。

1 超高压技术及其在蛋白质食品加工中应用优势

超高压技术的应用原理主要是将气体积液体进行加压处理，需加压至超出100 MPa以上，目前，此项技术主要包括3种类型，分别是超高静压、超高压水射流以及动态超高压技术，在应用范围方面，极为广泛。在食品加工领域中，主要应用的技术类型是超高静压技术，最早于1914年，美国著名物理学家首次应用静水压技术进行了蛋白质凝固处理，并将静水压加高至700 MPa，形成了蛋白质凝胶报告[1]。该项技术研究至1986年，由日本学者提出了更为精确且专用于食品加工领域的超高压加工技术。截至2020年末，全球范围内已经建立近千家食品高压处理厂家，年生产能力也初步超出百万t。由此可见，在食品加工过程中，超高压技术的应用范围及发展趋势的极具突出性。超高压技术应用在蛋白质类食品加工时，其主要是在弹性容器内或是在无菌压力系统中，配置专用的传压介质，一般以水或其他流体类介质为主[2]。随后，在常温或是低温状态下对食品进行加工处理，借助100 MPa以上的压力使食品内的蛋白质实现活性改变。超高压处理技术相比于传统的蛋白质食品加工处理技术而言，可以实现食品灭酶及杀菌的效果，避免食品本身色香味流失;还可跳出压力梯度的限制，提升传压速度，优化蛋白质食品加工处理效率。

2 超高压技术在蛋白质食品加工中的应用

2.1 蛋白质食品乳化性加工中超高压技术的应用

蛋白质之所以会呈现稳定的乳液状，主要会受到多方面因素的影响，通过对表面吸附能力的发挥达到降低表面张力的效果，借助空间作用力以及静电的影响，形成更具高粘弹性特征的保护膜。单纯针对蛋白球而言，超高压加工技术手段的使用，可以显著对蛋白的乳化性产生影响，但缺点体现在对后续乳化的稳定性存在不利[3]。有学者在研究中发现，当针对大豆分离蛋白进行乳化活性指数处理时，超高压技术的采纳，可以显著提升该指数参数，但稳定指数却随之出现下降情况。研究人员对原因展开分析，发现经超高压处理下，蛋白质的实际伸展以及疏水基团被暴露在外，造成大豆分离蛋白的乳化特性随之凸显出来。此外，有研究中使用400 MPa进行中性条件下0.75%大豆蛋白超高压处理，可以进一步对其7S组分的乳化稳定性加以提升。同时在碱性条件下，超高压技术操作后，还会对大豆分离蛋白质的粒径减小以及蛋白质吸附量减少产生影响，最终对食品中蛋白的乳化活性加以改善和优化[4]。在酸性条件下，蛋白則会在酸化作用的驱动下出现乳化特性的弱化现象，实现超高压处理优化。

2.2 蛋白质食品致敏性加工处理中超高压技术的应用

当超高压技术应用于蛋白质食品加工中时，会对降低食品致敏性产生促进作用，下面将会围绕不同的蛋白质食品致敏性处理中，超高压加工技术的具体应用加以分析。

（1）牛奶致敏性处理中超高压加工技术的应用。牛奶蛋白过敏，主要是指人体对单种或多种牛奶蛋白质所产生的一种免疫学反应，也被称之为牛乳蛋白抗原性IgE介导免疫反应。应用超高压技术进行蛋白质致敏性处理时，主要是通过对过敏蛋白空间结构的更改，使过敏原蛋白产生变化，或失活，借此达到消除牛奶过敏原的超高压加工目标[5]。有研究在进行牛奶致敏性处理时，使用了动态高压微射流技术，其技术核心通过对温度的把控实现对过敏原蛋白的处理，并借助间接竞争的形式，达成对于β-乳球蛋白抗原性的进一步分析。技术操作中，分别在90 ℃、160 ℃不同条件下，对β-乳球蛋白进行抗原性分析，发现前者抗原反应显著低于后者，且在对照组内，当压力为80 MPa时，动态高压微射流技术处理下的β-乳球蛋白抗原性得到了进一步的增加，当压力>80 MPa后，抗原性开始逐渐降低。

（2）花生致敏性处理中超高压加工技术的应用。目前可检测出，花生这一食品过敏原蛋白共计11种，在分属类型上分别对应各自的蛋白质家族，其中花生的主要过敏原蛋白包括Ara h1、Ara h3、Ara h2及Ara h1，且最后一种蛋白过敏原含量高居首位，不仅热稳定性高，同时还具有耐酶解特性，可被超出90%以上花生过敏患者血清所识别[6]。对此有学者在花生烘焙加工研究中，对比了单独烘焙和超高压烘焙加工成果，经过超高压处理后，花生被胰蛋白消化速度显著提升，且随着压力的加大以及加压时间的延长，花生内致敏原蛋白与患者血清结合能力明显下降，说明致敏性被降低，值得推广。

2.3 蛋白质食品结构处理中超高压技术的应用

蛋白质食品加工处理中应用超高压技术时，会对蛋白质结构产生影响，在具体的加工中，应用主要集中在以下4方面。

（1）对蛋白质一级结构变化的影响。一般而言，蛋白质内多肽链结构主要取决于氨基酸顺序，目前应用超高压技术进行蛋白质食品加工中并未发现会对蛋白质一级结构产生影响。

（2）对蛋白质二级结构变化的影响。食品蛋白质内，其二级结构的多肽链往往会围绕一维空间规则随之变化，呈循环式排列，部分蛋白质在构成上会以某一个轴盘折叠或旋转，在氢键影响下呈现规则构象，常见的蛋白质二级结构有β-转角、α-螺旋等。有学者在研究冷藏状态下鳊鱼糜蛋白质时发现，α-螺旋结构是构成其蛋白质的网状结构的核心构象，当该食品经过超压处理后，其内α-螺旋结构会逐步转型为无规则的卷曲形状，使分子表面之上暴露出之前被埋于肌球蛋白分子之内的疏水性残基，此过程诱发食品蛋白质出现结构变性[7]。随着温度的升高，蛋白质内无规则卷曲结构也会随之增加，对应的蛋白质变性越高，还会对蛋白质凝胶强度减低产生影响。

（3）对蛋白质三级结构变化的影响。该结构中，其作用力主要是取决于巯基以及二硫键的改变，同时还会一定程度受到蛋白质表面疏水作用的限制，其构象中，两个硫原子之间化学键能够与相同或异同肽链部分相连接，借此保证蛋白质构象的稳定性。对此有学者在研究大豆食品加工时指出，经过超高压200 MPa加工处理，大豆分离蛋白溶液的微碱性随之发生改变，且疏水性也会随之增加，但是对应的二硫键固有含量在减少。同时该学者还对pH为3强酸性大豆分离蛋白溶液进行了超高压处理，发现当压力增加至400 MPa后，巰基含量逐渐减低。

（4）对蛋白质四级结构变化的影响。该结构是由紧密结构所聚集而成，稳定性主要受到对压力极为敏感的疏水作用所影响。当压力适宜时，即压力低于150 MPa以下时，十分有利于低聚蛋白质结构的解离影响，且对应的体积也会随之缩小。例如，在150 MPa条件设定下，β-酪蛋白会产生可逆解聚反应，但当压力过高时，则会受到温度变化的影响而出现可逆聚合状况[8]。由此可见，超高压加工处理技术应用蛋白质食品处理中，能够使蛋白质解离亚单位产生结构变化，同时酪蛋白亚基会在疏水力及离子的影响下开始结合，对应的球蛋白则在超高压的影响下，开始变性，产生聚合，最终凝胶化。

3 结语

综上所述，蛋白质食品加工中，超高压技术应用时间虽然相对比较短，但是在取得的成效上却比较突出。在此基础上，未来蛋白质食品加工行业在进行技术研发时，应该从食品本身的致敏性性降低、乳化性改善角度展开技术研讨，借此提升蛋白质类食品加工的质量。在进行蛋白质食品加工期间，不可忽视对于食品本身结构的优化，使其更契合人体营养吸收需求，保障人们身体健康，生产、加工可满足多元化蛋白质需求的食品。

参考文献

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[3]曹妍妍，杨傅佳，吴靖娜，等.超高压技术在水产品贮藏加工应用中的研究进展[J].食品安全质量检测学报，2019，10（18）：171-176.

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