山西三水河科技股份有限公司集超高压非热杀菌设备研发、设计、生产、安装服务于一体的专业超高压设备制造公司,超高压杀菌设备主要应用于果蔬汁冷杀菌、肉制品杀菌、奶制品杀菌、海鲜脱壳、酱料冷杀菌、医药萃取、婴儿食品灭菌等超高压食品加工领域,公司先进的HPP技术进一步推动和培育了国内超高压产品市场的发展。

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超高压技术在食品工业中的应用

日期:2020-03-25
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       随着生活水平的提高,人们对食品质量的要求不再仅仅局限于安全卫生,对食品的色、香、味、营养成分等也提出了更高的要求,超高压技术在这方面具有突出的优势。超高压技术处理食品不仅能够灭菌,还能最大限度地保持食品的原有的功能成分和营养物质,同时还避免了辐照、微波和电磁场等加工技术存在的缺陷,具有节约资源、减少污染的优点。因此,超高压技术在食品加工领域具有十分广阔的应用前景。我国超高压技术在食品加工中的应用虽然处于起步阶段,但目前已有企业采用国产超高压设备与技术加工鲜牡蛎、鲜海参、鲜果汁及水果等食品并已成功上市。[三水河]超高压HPP技术通过水压力实现对食品的不加热(或常温)杀菌,消除各种食物中的潜在病原体和食物腐败生物,杀菌迅速且均匀,锁住食品的新鲜外观、口感和营养,同时有效延长保质期,为低温肉制品的发展提供强力的技术支持。
       1. 超高压技术简介
    超高压技术又称高静压加工技术,是将食品原料包装后密封于超高压容器中,在一定压力(≥100 MPa)下加工适当的时间,杀灭细菌等微生物,同时使食品中的酶、蛋白质和淀粉等生物大分子改变活性、变性或糊化,以达到杀菌、钝酶和改善食品功能性质的一种新型食品加工技术。
超高压加工是一个物理过程,其基本效应是减少样品的体积(即是减少物质分子间、原子间的距离),从而使得物质的电子结构和晶体结构发生变 化。超高压处理只作用于对生物大分子立体结构有 贡献的氢键、离子键和疏水键等非共价键,对维生 素、色素和风味物质等小分子化合物的共价键无明显影响,因此较好地保持了食品原有的营养、色泽和风味。这一加工过程遵循以下2个基本原理,一是 Le Chtelier 原理。该原理是指反应平衡朝着减小系统外加作用力影响的方向移动。这意味着超高压处理将促使反应朝着体积减小的方向移动,包括化学反应平衡以及分子构象的可能变化。二是帕斯卡原理。根据帕斯卡原理,在超高压加工过程中,液体压力可以瞬间均匀地传递到整个样品,与样品的尺寸和体积无关,因此整个样品受到均匀的处理,不存在压力梯度。
       2. 超高压技术的加工原理
    超高压加工食品的原理为在超高压作用下,食品中的小分子(如水分子)间的距离会缩小,但蛋白质等大分子团组成的物质却仍保持原状。这时水分子就会产生渗透和填充效果,进入并且粘附在蛋白质等大分子团内部的氨基酸周围,从 而改变了蛋白质的性质,“变性”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。从而使蛋白质凝固、淀粉等变性, 酶失活或激活,细菌等微生物被杀死以及改善食品的组织结构或生成新型食品。超高压技术的一个独特性质就是它只作用于非共价键,因此对维生素、色素和风味物质等低分子物质的共价键无明显影响,从而使食品较好地保持了原有的营养价值、色泽和天然风味。
       3. 超高压在食品加工中的应用
超高压加工技术不仅可用于食品杀菌、灭酶与质构改善等,而且对食品的营养价值、色泽和天然风味也具有独特的保护效果。目前,超高压技术在果蔬制品、肉制品、乳制品、蛋类食品、水产品加工及有效成分提取中已得到广泛的应用。
       3.1超高压在果蔬加工中的应用
       超高压技术在食品加工中最成功的应用是果蔬产品的杀菌。与传统的热力杀菌相比,超高压技术可以在常温或较低温度下达到杀菌、抑酶及改善食品性质的效果,不会破坏果蔬制品的新鲜度和营养成分,符合消费者对果蔬制品营养和风 味的要求。
       新鲜果汁中含有丰富的维生素、蛋白质、氨基酸以及还原糖等营养成分,这些营养成分经 过传统热力杀菌处物质、抗氧化物质、抗坏血酸、类胡萝卜素等的 影响,通常情况下超高压不会引起风味物质的丢失。王寅等采用200~500MPa高压分别对蓝莓汁处理5~15min后,发现高压处理后,蓝莓汁的还原糖的含量变化不大,压力为500MPa时,蓝莓汁的Vc的保留率可达94.2%[6]。
       采用高压技术杀菌不仅使水果中的微生物致死,还可使酶活力降低。刘兴静等采用超高压处理 鲜榨苹果汁,随着处理压力升高和保压时间延长, 菌落总数、大肠菌群数均下降显著[7]。姜莉等研 究了超高压对马铃薯多酚氧化酶和过氧化物酶的影响。压力超过200MPa时酶的活性下降,压力为400MPa,随着时间的延长,多酚氧化酶和过氧化物酶活性都呈下降趋势[8]。
       果汁的感官品质包括颜色、香气、滋味等方面超高压杀菌属于冷杀菌技术,其操作过程是在常温下进行,并且超高压只作用于非共价键, 而不影响共价键,因而能较好保持果汁固有的口感、风味及色泽。林怡等将杨梅鲜果经过超高压处理后,样品的颜色没有显著变化,汁水流失的速率与鲜果硬度减小的速率与未处理的对照组相比明显降低[9]。
       3.2 超高压技术在有效成分提取中的应用
         超高压技术在有效成分提取方面与传统提取方法相比具有提取时间短、提取得率高、能耗 低的优点。超高压提取有效成分可以在室温条件下进行,故不会因热效应而使有效成分的活性降低。
         目前,超高压技术已在多糖类成分、黄酮类成分、皂苷类成分、生物碱类成分、萜类及挥发油、酚类及易氧化成分、有机酸类成分等的提取中得到了应用。岳亚楠等用超高压法提取苹果渣中的多酚,并在相同实验条件下对比超高压法与超声波法、 微波辅助提取法、超临界提取法等常用提取方法 的苹果渣多酚得率,结果表明,超高压提取的苹果渣多酚得率比其他提取方法高出10%以上,且提取率高、环境污染小、安全性高[21]。
       3.3超高压技术在谷物及豆制品中的应用 
      谷物和豆类是人类饮食中提供能量的主要来源,谷物可减少心脏病及一些肠胃癌和呼吸道疾病的发病率。它们提供人体所需能量和 8%的蛋白质及多种维生素。长期以来,谷物的加工都要经历很多热过程, 并以此来提高消化性和消除过敏反应,但是营养物质的损失较为严重。Y Estrada Giron (2005)  利用超高压技术对谷物及豆类的研究表明,该技术可消除谷物中的抗营养因素,从而保存了制品的质量及营养成分。超高压处理过程中过 敏蛋白溶解,尤为突出的是7S球蛋白。然而在压 力处理过程中色泽、形状等没有发生明显的变化。蔬菜中的蛋白如豆腐, 通常情况下是通过真空包装后贮存在冷冻条件下。然而通过超高压处理 后, 豆腐中的微生物数量明显减少,而且消化性也随之提高。谷物中的其他成分如维生素A没有受到影响, 脂溶性的B族维生素的保留率为85%。
        超高压技术被誉为当前七大科技热点,21世纪十大尖端科技, 食品工业的一场革命。超高压食品色、香、味以及营养成分完整性的保存以及安全、卫生的优点迎合了消费者的心理需求, 符合当前绿色食品的要求。
       三水河超高压HPP技术作为非凡的创新技术,其应用范围非常广泛,包括果蔬汁、肉制品、奶制品、化妆品等行业。对于果蔬汁行业,超高压HPP技术在国外果蔬汁创新品类方面的应用频出亮点。在天然和消费升级的大势所趋下,超高压HPP技术在中国的未来市场会有着非常广阔的发挥空间。