超高压技术在食品应用中的研究进展

任博文, 董 璇, 何 珊

（蚌埠学院食品与生物工程学院, 安徽蚌埠 233030）

近年来, 随着人们的生活质量提高, 食品的安全、风味和营养自然就受到了人们的重视, 食品的加工技术是影响食品安全及营养含量的重要因素。热杀菌是一种传统的杀菌技术, 应用较为广泛, 但热杀菌在杀灭食品中微生物的同时会对食品中热敏成分造成破坏, 而且会对食品的色泽、感官和营养成分产生不良影响[1]。超高压技术（UHP, ultra-high pressure technology）是一种新型的非热加工技术, 超高压技术是指将食品放入密闭容器内, 再将其放入压力系统中, 用水为介质对其施加100 MPa以上的压力[2], 从而杀死食品的细菌、霉菌和寄生虫等, 达到杀菌的目的。因为超高压技术在加工过程中不需要任何添加剂并在过程中对食品的破坏较少, 所以在保留食品的色泽、品质、风味等方面具有良好的优势。因此, 以超高压技术为研究对象, 重点分析超高压技术在酒类制品、肉制品、乳制品和果蔬饮料加工等领域的应用。

1 超高压技术在酒类制品中的应用

与热处理相比, 超高压处理能更好地保护酒类生产过程中的营养物质不被破坏[3]。张帆等人[4]将艾尔琥珀工坊的原浆啤酒用模拟巴氏杀菌和超高压杀菌2种方法处理, 结果表明超高压杀菌处理后在较低温度下贮藏可以改善啤酒的品质, 有效控制啤酒中双乙酰、总酸含量的增加, 并保持良好的口感和色泽, 超高压处理后的啤酒不但有效杀灭了有害微生物, 而且保证了啤酒的品质, 增长了货架期。崔媛媛等人[5]研究了超高压技术处理对低醇沙棘蜂蜜酒品质的影响分析, 结果表明超高压处理对样品糖酸含量影响较低, 色泽和香气品质比加硫处理的酒样好, 说明超高压技术在低醇沙棘蜂蜜酒生产中可改良酒样的香气和色泽品质, 是一种优势明显的蜂蜜酒处理技术。王亚超等人[6]研究了超高压技术对黄酒中醇水缔合的影响, 结果表明超高压处理对黄酒中的醇水缔合有着一定的加强效果, 有利于促进黄酒的陈酿。于佳琦等人[7]研究了超高压处理对沙棘酒催陈效果的影响, 结果表明超高压处理后的沙棘酒口感丰富, 色泽更加莹润, 抗氧化能力强且呈味物质相应升高, 能显著加强沙棘酒的香气, 使苦味、涩回味等不良风味得到改良, 催陈效果最好。蔡明迪等人[8]研究了经超高压技术处理后黄酒感官品质、理化指标的影响, 结果表明超高压处理后的酒液中醇类物质降低, 酯类与醛类含量升高, 酸类变化不明显, 表明超高压可有效促进醇、醛等物质的氧化作用, 酯化作用效果显著, 可有效改善黄酒风味, 加快陈化过程。

2 超高压技术在肉制品加工中的应用

经超高压技术处理后的肉制品可以有效增强肉制品的营养成分、色泽、风味、品质、功能性质、嫩度和灭菌工艺。王晓谦等人[9]分别用超高压处理和热处理对香港牡蛎的营养成分、肌肉、组织品质的影响, 结果表明超高压处理能够较好地保留牡蛎的营养成分。超高压处理与热处理相比, 更有利保持牡蛎原有的营养和色泽。王芝妍等人[10]研究了超高压处理对中华管鞭虾虾肉风味的影响, 结果表明超高压处理虾肉的新鲜程度无显著影响, 适合用来进行脱壳预处理, 超高压200 MPa处理5 min可以得到风味较好的虾仁。常海军等人[11]研究了超高压处理（不同压力和保压时间）对牛肉主要理化品质的影响, 结果表明经超高压处理后的牛半腱肌肉剪切力降低, 超高压处理20 min后剪切力下降更明显, 剪切力的降低在一定程度上说明了超压力处理可以使肌肉嫩化, 牛肉经超高压处理后, 结缔组织胶原蛋白中热溶性成分增加, 溶解性增强, 说明超高压处理可以使肉嫩度提高和质构改善。才卫川等人[12]研究了超高压处理对鸡胸肉中盐溶蛋白功能性质的影响, 结果表明超高压处理有助于提高盐溶蛋白的起泡性, 能够有效提高鸡胸肉盐溶蛋白的功能性质。高海燕等人[13]研究了超高压技术对鹅肉嫩度的影响, 结果表明压力在300 MPa下处理的鹅肉嫩度最大, 外观形态完整, 嫩化效果最好；时间在20 min下处理的鹅肉嫩度最大, 嫩化效果最好。Boziaris I S等人[14]研究了超高压处理灭活冷冻鱼片的食源性细菌病原体和质量变化, 结果表明在250 MPa下处理仅3 min, 温度略低于22℃, 这是可行且负担得起的, 导致对李斯特菌的减少超过3个对数单核细胞增生症和沙门氏菌, 而不会显著影响质量特性, 说明超低温高压处理是一种很有前景的细菌处理方法。

3 超高压技术在乳制品加工中的应用

乳制品中含有丰富的营养, 但同时也是微生物天然的培养基, 因此在生产加工乳制品的过程中容易受到微生物的感染, 进而影响产品的感官、风味和质量安全。传统的热杀菌处理在灭菌的同时会影响乳制品的口感和营养成分, 而超高压技术在保证灭菌效率的同时能有效保留乳制品中的营养物质、口味和品质等。沈梦琪等人[15]以工作压力、保压时间和保温时间3个因素为变量, 通过单因素试验和正交试验2种方法, 研究超高压处理对生牛乳中微生物的杀灭效果。结果表明, 超高压处理可以明显杀灭生牛乳中的微生物, 而且工作压力和保压时间的增加会使灭菌效果有所提升, 保温时间则没有显著的促进作用。Mussa D M等人[16]研究了超高压杀菌对牛奶的作用, 结果表明经过超高压杀菌过的牛奶中微生物的含量较低, 所以超高压处理牛奶可能是一种具有质量优势的延长保质期的方法。王亦若等人[17]研究了超高压处理芒果风味酸奶及挥发性成分的影响, 结果表明经超高压处理（650 MPa, 20℃, 15 min）后的芒果风味酸奶口味好、挥发性香味成分丰富。王存芳等人[18]研究了超高压处理和热处理对羊乳中脂肪酸组成的影响, 结果表明超高压处理对羊乳中脂肪酸的影响要小于热处理, 超高压处理羊乳中短链脂肪酸、饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的变化均不大（p＞0.05）；加热处理羊乳中短链脂肪酸和饱和脂肪酸含量明显提高（p＜0.01）, 不饱和脂肪酸含量明显降低（p＜0.001）, 所以超高压处理能够更好地保持羊乳中脂肪酸的含量及组成。马莉等人[19]研究了超高压杀菌工艺对牛乳中微生物的影响, 结果表明当低压200 MPa, 低压保压时间5 min, 高压500 MPa, 高压保压时间30 min时, 大肠菌群全部被杀灭, 菌落总数致死率达99.91%。因此, 超高压处理生牛乳对生牛乳中的微生物有很好的杀灭作用。刘康玲等人[20]研究了超高压处理对鲜驼乳品质的影响, 结果表明超高压处理对鲜驼乳有着明显的杀菌效果, 处理后鲜驼乳的酸度降低, 而且样品整体的色泽变化与很小, 超高压处理在杀菌的同时可以保护和改善鲜驼乳的品质。Juan B等人[21]研究了超高压均质处理羊奶制成的干酪的水解, 结果表明超高压处理后的牛奶生产的干酪比巴氏杀菌牛奶生产的干酪水解as2-, b-和对k-酪蛋白更高, 显著提高了乳清可溶性氮和疏水性、亲水性肽的含量, 可以将超高压作为一种可行的处理羊奶用于干酪生产。

4 超高压处理在果蔬饮料加工中的应用

杀菌是果蔬饮料加工生产中的关键技术, 传统的杀菌方法是热杀菌, 但是热杀菌会对品质和口味造成一定的影响[22], 超高压处理可以有效灭菌的同时还能改善果蔬饮料保质期、品质、营养、感官品质和加工工艺。唐美玲等人[23]研究了超高压处理对百香果—火龙果复合饮料品质影响及杀菌工艺的优化, 结果表明百香果—火龙果复合饮料在低高压压力组合200 MPa/500 MPa, 保压时间12 min, 低高压时间比1∶2, 保压温度30℃时超高压处理效果最好, 在此条件处理后能有效杀灭复合饮料中的微生物, 同时对复合饮料原有品质影响较小。宋永程等人[24]研究了超高压灭菌对苦笋复合果蔬汁饮料品质的影响, 结果表明超高压处理较热处理对苦笋复合果蔬汁饮料色泽的影响较小, 贮藏期间, 超高压处理后的样品的颜色比热处理组更加稳定。蒲莹等人[25]研究了超高压灭菌对黑果枸杞贮藏及品质特性的影响, 结果表明超高压处理在有效灭活微生物、钝化酶的同时, 极大程度地保护活性物质不被破坏并保证了黑果枸杞汁的抗氧化能力, 使得黑果枸杞汁得到了良好的贮藏品质。朱金艳等人[26]研究了超高压和热杀菌对蓝莓果汁饮料贮藏期品质的影响, 结果表明蓝莓果汁饮料的贮藏期结束时, 2种杀菌条件的蓝莓果汁饮料在不同贮藏温度（4, 27, 37℃）均未检测出微生物, 说明杀菌彻底, 蓝莓果汁饮料的pH值和可溶性固形物在贮藏期间变化不大, 超高压杀菌的蓝莓果汁饮料品质较好, 贮藏结束时蓝莓果汁饮料的抗坏血酸含量和总酚含量都较高。黄晓玲等人[27]研究了超高压和高温短时杀菌对NFC橙汁品质的影响, 结果表明超高压处理有助于保持橙汁的营养和感官品质, 保留新鲜风味, 比高温短时杀菌处理更具优势。Chen R等人[28]研究了超高压酶提法对火龙果果皮果胶多糖特性及功能特性的影响, 结果表明超高压复合酶提取技术有助于提高产量和抗氧化活性作为多糖理化和功能特性的改进, 是一种提高果胶多糖提取率、改善功能特性和生物活性的有效方法, 在食品工业中具有巨大的潜力。

5 结语

通过介绍超高压技术在酒类、肉类、乳制品和果蔬饮料加工等领域的应用, 发现超高压技术在保持食品的营养风味、色泽、口味、保质期和货架期等方面更有优势。但超高压技术的设备、基本理论体系和标准尚未完善, 超高压杀菌条件要求严格, 其主要限制因素还需进一步研究, 而且超高压处理后食品组分的变化及各组分相互作用的关系尚不明确。因此, 今后大力发展新型的杀菌技术势在必行, 这对我国的食品市场发展有重要意义。