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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超高压杀菌技术的影响因素

日期:2020-09-10
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        随着科学技术的发展,目前在众多的食品加工和贮存方法中,食品超高压杀菌处理技术成为一项很有发展前景的食品新技术。1899年,美国西Virginia大学化学家Bert Hite教授最早将高压技术应用到食品加工中,他报道运用高静水压进行了牛奶、果汁、肉类和各种水果防腐的实验,以后又相继报道了超高压对多种食品和饮料的杀菌影响。但是直到20世纪80年代,随着人们对高质量食品的需求,很多国家才大力开展超高压在食品中的应用和研究,且发展迅速,其中心主要在日本。同时,欧美等其他国家也对此技术进行了相关研究,也取得了不少的成果。如今超高压杀菌技术的研究和运用已成为了一个热点。
 
 
        在超高压杀菌过程中,由于食品成分和组织状态十分复杂,因此要根据不同的食品对象采取不同的处理条件。一般情况下,影响超高压杀菌的主要因素有:压力大小、加压时间、加压温度、pH值、水分活度、食品成分、微生物生长阶段和微生物种类等。
1、压力大小和加压时间
一般说来,在一定范围内,加压时间越长,压力越高,杀菌效果就越好。L. A. Lu core等研究了环境条件对抑制大肠杆菌O157:H7的作用,用300、500、700MPa压力处理,加压时间较长时,大肠杆菌O157:H7会被抑制5个数量级。但是,由于每一种微生物都有自身耐受压力的上限值,在该压力下,增加加压的时间对微生物的失活率没有多大影响。而只要达到或超过该压力,增加保压时间,微生物数量减少效果明显,杀菌效果也有一定程度的提高。H. Cali k等研究了超高压对牡砺中副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)的作用,用平皿计数法测定了牡蛎加压前后的副溶血弧菌数,最佳条件是500MPa,施压30s,此处理条件能将含菌量从109cfu/ml降至10cfu/ml。如果压力降低,要取得同样的效果,则加压时间加长,如将上述压力降至350MPa,则需要14.5min,才能将含菌量降到10cfu/ml。细菌、霉菌、酵母菌在300MPa以上就可被杀灭,病毒在较低的压力下也可失去活力。对于芽孢菌,有的在1000MPa的压力下还可生存。而用低压处理芽孢菌,反而会促进芽孢发芽。
 
 
       2、加压温度
       在高温和低温下,高压对于微生物的活性影响都比较敏感。微生物本身就怕高温,因此有高温的协同,高压杀菌效果大大提高。低温下,压力会使得细胞内冰晶析出而破裂的程度加剧,所以低温对高压杀菌有促进作用。对一定浓度的糖溶液,在不同温度下进行高压杀菌,在同样的压力下,杀死同等数量的细菌,则温度高,所需杀菌时间短。因为在一定温度下,微生物中蛋白质、酶等成分均会发生一定程度的变性。因此,根据不同食品的需求,在对食品各方面的品质没有明显影响的情况下,适当提高温度对高压杀菌有促进作用。
       3、pH
       不同微生物对pH值的要求不一样,不同的微生物也各自有最适宜的pH值。每种微生物在其最适生长的pH值范围内时酶活性最高,如果其他条件适合,微生物的生长速率也最高。因此,pH值是影响微生物在受压条件下生存的因素之一。一般的微生物都适合在弱酸性至中性条件下生长。随着环境pH值的不断变化,微生物生长受阻。当超过最适pH值的最高或最低值时,微生物的耐压性降低,将引起微生物的死亡,有利于超高压对微生物的灭活。正是由于酸性环境不利于多数微生物的生长,高浓度的氢离子会引起菌体表面蛋白质和核酸水解,并破坏酶类活性,所以第一代的高压食品大都以酸度较大的果酱、果汁为主。有报道显示,压力会改变介质的pH值,且逐渐减小微生物生长的pH值范围,如在68MPa下,中性磷酸盐缓冲液的pH值将降低0.4个单位。在利用超高压技术加工食品时,应考虑压力与pH值对微生物的影响关系。
       4、水分活度
       高压对酵母细胞结构的影响产生于细胞膜体系,尤其是细胞核膜。低Aw产生细胞收缩和对生长的抑制作用,从而使更多的细胞在压力中存活下来。因此控制Aw无疑对高压杀菌,尤其是固态和半固态食品的保藏加工有重要意义。
       5、食物本身的组成
       超高压杀菌技术应用于食品的加工保藏,食品组分是不容忽视的重要因素。在高压下,食品的化学成分对杀菌效果有明显作用。蛋白质、脂类、碳水化合物对微生物有缓冲保护作用,而且这些营养物质加速了微生物的繁殖和自我修复功能。一般而言,食品中盐和蛋白质的浓度越高,营养成分越丰富,食品中的微生物在高压下的耐压性就越强。食品基质中含有的添加剂组分对超高压杀菌结果影响也很大。这些添加剂不是保护微生物的存在的,如Nisin,乳酸链球菌肽具有破坏革兰氏阳性菌的专一性,是天然的抗菌防腐剂,对人体无害。在利用超高压对食品进行杀菌处理时,适当的考虑使用天然抑菌剂,可以降低处理压力,提高效率。另外,添加脂肪酸酯、蔗糖酯或者乙醇等添加剂,也将提高加压杀菌的效果。
       6、微生物的种类和特性
        一般地说,处于指数生长期的微生物比处于静止生长期的微生物对压力反应更敏感。革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌对压力更具抗性,革兰氏阴性菌的细胞膜结构更复杂而更易受压力等环境条件的影响而发生结构的变化。孢子对压力的抵抗力则更强。芽抱类细菌,同非芽抱类的细菌相比,其耐压性很强,当静压超过100MPa时,许多非芽抱类的细菌都失去活性,但芽抱类细菌则可在高达1200MPa的压力下存活。革兰氏阳性菌中的芽抱杆菌属和梭状芽抱杆菌属的芽抱最为耐压。芽孢壳的结构极其致密,使得芽抱类细菌具备了抵抗高压的能力,杀灭芽抱需更高的压力并结合其它处理方式。
 

 
       超高压杀菌技术在国内外已经日渐成熟,从在我国的应用来看,也从各个方面取得了进展。超高压食品处理技术已历经几十年的发展,引起了人们的广泛重视。超高压技术具有传统热加工处理技术无法比拟的优势。美国已将超高压食品列为21世纪食品加工、包装的主要研究项目,并正在逐步形成工业化。
       由于超高压杀菌技术处理过的食品,没有化学变化,故不产生副作用,食品的色、香、味均优于传统方法加工的食品,杀菌效果也比食品烹煮和热力杀菌更好,所以在世界各地颇受欢迎。在科学技术日新月异的时代,抓住机遇,加快超高压技术的研究和应用,对我国参与国际竞争有着极为重要的意义。[三水河]超高压技术经多年的大生产验证,所生产的超高压设备安全、稳定、可靠,深受行业内好评,未来,超高压杀菌技术将越来越成熟,也将越来越多的应用于食品加工行业,为我国食品工业注入强大的活力,[三水河]超高压技术也将助力食品加工行业,帮助我国食品加工行业又好又快的发展。