高压食品技术的发展及应用

2023-08-05◎高晗

现代食品 2023年4期

◎ 高晗

（廊坊卓冠检测科技有限公司，河北廊坊 065000）

防止食物变质的方法有很多，比较常见的传统灭菌方式分为热处理和添加相关食品添加剂，这两种方法实际上各有其局限性。因此，对于现代社会的饮食需求来说，在追求食品具有营养价值和优良风味的同时，也要达到保鲜防腐的效果，高压食品技术显然更加符合这一要求。

1 高压食品技术的产出背景及意义

为了使食物在保存和运输的过程中不出现腐烂变质的情况，通常要对食物或者食材原料进行一定的杀菌灭酶处理，主要处理方法有热处理和添加食用防腐剂两种。对于热处理来说，其缺点在于消灭酶或者微生物的同时，还会破坏食物及食材本身的营养结构和风味，从而使食物的食用价值降低。而一些添加剂对人体可能存在一定影响和伤害，尤其是在食品安全问题受到广泛关注的大背景下，消费者对食品及食材原料中的防腐添加剂会很敏感。因此，亟需出现新的食品加工处理技术。一方面，要保证处理方式健康安全，不存在大量使用食品添加剂或其他化学物质的情况；另一方面，还需要最大程度保留食物本身的营养价值和风味。随着现代经济社会的不断发展，人们的生活节奏变快，对生活质量的要求也越来越高，其中便要求食品及相关的食品加工技术更加绿色化、天然化，以保证食品的营养卫生[1]。

早在19 世纪末期，高压灭酶杀菌技术就被研究并应用于牛奶和部分果蔬产品的防腐保鲜中。到了20世纪，高压技术已经在食品的生产和销售中被广泛应用。但是从当时的社会生产模式来看，人们的生活节奏较慢，对于加工类食品的要求不是很高，再加上高压食品处理在技术突破上遇到困难，未能被广泛应用于各类食品的生产加工和储存运输。到了二战结束后，由于工业水平的提高和人们生活节奏的加快，高压食品技术得到了长足发展，基本具备广泛商业化的能力。在果蔬果汁以及相关的乳制品生产加工中，这一技术得到了广泛应用。高压食品技术的基本原理是以水压作为压力传递的介质，使用100 ～1 000 MPa 的压力输送给需要处理的食材物料，从而达到杀菌灭酶的效果，抑或是利用这一压力值，使其产生新的性质。相较于传统的高温杀菌灭酶技术，高压食品技术在相对低温的环境下进行，对食品食材的结构和营养成分破坏性小。因此，高压食品处理技术受到了许多食品加工企业的关注和青睐，随着社会需求的不断增加，这一技术得到了更广泛的研究和发展。

2 高压食品技术在主要食材方面的应用实例

研究者认为，使用高压食品技术处理过的牛奶所含有的蛋白质及其流变学性质产生了变化。例如，使用高压食品技术处理牛奶后，使凝乳酶在酸性条件下继续发生作用，之后形成的奶酪硬度以及透光性更出色。对于乳制品的加工处理来说，高压食品技术还被经常用于选择性地去除乳清中的过敏原，从而使人们可以放心食用。母乳中酪蛋白与清蛋白的比例通常为40:60，而牛乳中的酪蛋白比例更高，通常会达到80%以上。因此，对于婴儿来说，需要向牛乳中加入一定比例的浓缩乳清，使其不会发生排斥或过敏反应。由于牛乳清中含有让婴儿过敏的乳球蛋白，所以，在高压食品技术的处理下，乳清中的球蛋白可以被降解，从而降低对婴儿的致敏性。因此，高压食品技术可以用来控制酶类物质的分解，有选择性地控制食品的一些化学性质，降低对人体产生的不良反应，并且最大程度保持食品、食材原有的营养和风味[2]。

日本学者在利用高压食品技术制备鱼酱的实验中发现，在室温状态下，高压可以使鱼肉原料本身的内源性蛋白酶的活性降低。因此，使用高压食品技术制作的鱼酱在视觉感官方面要优于普通鱼酱，其色泽呈现半透明状，且不易变形，抗剪变形和剪切应力均有显著提高。因此，高压食品技术已经广泛用于鱼酱的加工制作。

在新鲜果蔬等菜品的加工领域，使用热加工或蒸汽漂烫的方法在过去是比较常见的，这类方法成本较低，且可以有效杀灭果蔬表面的微生物以及钝化酶等物质，从而方便食材的储存与运输。但是使用热力对食物表面进行杀菌处理会降低食物的营养价值和风味口感，对于消费者来说体验感较差。德国相关技术研究人员用高压食品技术处理过土豆丁，发现这一方法不仅可以有效杀灭寄生于土豆内的微生物和有害酶，还可以弱化其组织结构，钾作为土豆的重要营养元素，流失和渗出减少了近20%，而维生素C 的存有量居然保持在90%以上。因此，对土豆、胡萝卜等可以进行脱水处理的蔬菜干来说，高压食品处理技术可以有效保留其本身的营养成分，并使其最大限度地接近原料和出产时的光泽[3]。

在利用高压食品技术处理蛋类食品时，蛋类表现出蛋白质变性胶凝。简单说就是变得更加有弹性，口感更好，更适合于人体的吸收和消化。其所富含的维生素和氨基酸基本没有受到破坏和减少，并且保留了原有风味。

使用高压食品技术处理牛肉有助于肉质的嫩化，因为在高压处理的环境下，牛肉的剪切值降低，因而变得口感更加鲜嫩。相关原理对鸡肉、鱼肉等肉质的变化和处理也同样适用。

在对豆制品以及大豆提取液进行处理时，使用高压食品处理技术可以改变大豆蛋白的性质，且增加蛋白液的黏度，从而使其乳化活性和稳定性得以提高，浆液和豆制品的质感更加均匀，且可以在一定程度上降低乳化能力，更易于成型和保存。当压力超过500 MPa，且持续时间达到30 min 以上时，可以使大豆蛋白液的凝胶成豆腐状，且硬度和块状化超过常规豆制品的制作效果。高压处理方法还可以在一定程度上减轻豆腥味和豆苦味，使食用口感更好，更受消费者喜爱。

3 高压食品技术特点及总结

根据高压食品技术的各种应用实例可以得出，高压食品处理技术可以满足人们对食品加工的需求。随着工业化以及相关食品技术的不断进步，高压食品处理技术的发展将会出现更多可能性。早在20 世纪80年代，日本科学家林力丸教授就曾倡导扩大这一食品处理技术的应用范围。与此同时，在世界主要国家该食品处理技术也得到了广泛关注。20 世纪90 年代，法国开始加速推动相关高压食品处理技术商业化应用的进程。在美国的食品市场中，使用高压食品处理技术后的果酱、果汁，以及其他肉乳制品的品牌和数量已经非常普遍。分析目前世界各国对高压食品处理技术在各种食材，以及相关领域的商业化应用实例，我们总结了一些关于高压食品技术改变食材原本属性以及相关技术特点的案例。

3.1 破坏键能较低的氢键

部分氢键被破坏会使食物本身的蛋白质结构受到影响和破坏，物理性质也会随之发生改变，三四级蛋白质结构中只会被保留最低结构。分子的组织和运动由原先的规律且紧密有序变为无序结构，从而内部会变得更加松散，抑或是形态发生改变，可塑性增强。由于高压环境会使食材的生物活性物质被杀死。对于蛋白质而言，通常在高压环境下会发生凝聚现象，从而呈现凝胶状。对于传统食品加工方式中的热加工来说，高压环境下的蛋白质变性有别于高温环境下发生的变性。从基本的展现方式上看，蒸煮后的食品相较于高压食品处理技术后的食品，其在透明性以及光泽上明显逊于后者，而高压环境通常又会使食材内部的紧致度变得更加松软。

3.2 灭酶原理

高压食品处理技术的灭酶原理是依靠食物中的酶对高压环境的敏感性，在压力中其结构组织会受到破坏和形变，失去其本身的化学活性。因此，在尽量减少破坏食材本身营养结构的前提下，可以达到灭酶除菌的效果。

3.3 破坏微生物生存环境

虽然微生物的耐压性各有不同，但在不同的酸碱度环境中，微生物的耐压性也会各有不同。从微生物耐高压性的排序看，革兰氏阳性菌和阴性菌的耐高压性最强。微生物的耐高压性与其抗高温性呈正比，食品中含有的微生物耐高温性和耐压力性通常较弱。由于不同食品食材的营养物质和物理属性不同，其能够给微生物和细菌提供的寄生环境也不同。食物的酸碱性和营养物质的丰富度会决定微生物的耐高压性，营养物质越丰富的食物，微生物和细菌的耐高压性越强，而在酸性环境中，其耐高压性又会变弱。

3.4 破坏淀粉结构

淀粉受破坏程度通常会与压力值、时间和湿度有关。高压环境会使淀粉酶更加敏感，更适合于人体的吸收。对于一些富含谷物类淀粉的食品，例如土豆、小麦、玉米等，其淀粉会在高压环境下被糊化，区别于加热的糊化效果，高压环境下的淀粉糊化不会使淀粉粒过度膨胀以致破裂。

3.5 减小食品的体积

高压导致食品的体积发生变化，因而致使生化反应的速度以及平衡性遭到破坏，从而影响食品的品质[4]。

4 高压食品技术的应用前景

在我国东部沿海地区，漫长的海岸线，水产品资源极其丰富，海洋捕捞和运输储存的量极大。这些优质的水产品能极大地满足市场对于新鲜食材的需求，而相关食材加工及生产商家对杀菌灭酶以及相关的保鲜技术显得尤为重要。因此，更加安全健康的高压食品处理技术将会为我国的食品加工企业注入新的活力。我国是肉类产品的消费大国，因此，在未来的商品市场上，将有更多使用高压食品处理技术的水资源产品及畜牧业产品进入广大消费者的餐桌视野中。

我国作为中草药生产和食用的第一大国，中药制品以及相关保健品的灭菌和灭酶处理需要最大程度上保留活性成分，尽量避免使用热加工，如部分富含维生素、黄酮等活性物质的中草药。因此，高压食品处理技术在中草药生产加工中的作用得以凸显。采用高压食品处理技术的中草药，能够最大程度发挥原有的自然活性，从而提高人体对中草药中滋补物质的吸收率[5]。