超高壓技術(shù)在食品應(yīng)用中的研究進(jìn)展

任博文, 董 璇, 何 珊

（蚌埠學(xué)院食品與生物工程學(xué)院, 安徽蚌埠 233030）

近年來, 隨著人們的生活質(zhì)量提高, 食品的安全、風(fēng)味和營養(yǎng)自然就受到了人們的重視, 食品的加工技術(shù)是影響食品安全及營養(yǎng)含量的重要因素。熱殺菌是一種傳統(tǒng)的殺菌技術(shù), 應(yīng)用較為廣泛, 但熱殺菌在殺滅食品中微生物的同時(shí)會(huì)對(duì)食品中熱敏成分造成破壞, 而且會(huì)對(duì)食品的色澤、感官和營養(yǎng)成分產(chǎn)生不良影響[1]。超高壓技術(shù)（UHP, ultra-high pressure technology）是一種新型的非熱加工技術(shù), 超高壓技術(shù)是指將食品放入密閉容器內(nèi), 再將其放入壓力系統(tǒng)中, 用水為介質(zhì)對(duì)其施加100 MPa以上的壓力[2], 從而殺死食品的細(xì)菌、霉菌和寄生蟲等, 達(dá)到殺菌的目的。因?yàn)槌邏杭夹g(shù)在加工過程中不需要任何添加劑并在過程中對(duì)食品的破壞較少, 所以在保留食品的色澤、品質(zhì)、風(fēng)味等方面具有良好的優(yōu)勢。因此, 以超高壓技術(shù)為研究對(duì)象, 重點(diǎn)分析超高壓技術(shù)在酒類制品、肉制品、乳制品和果蔬飲料加工等領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 超高壓技術(shù)在酒類制品中的應(yīng)用

與熱處理相比, 超高壓處理能更好地保護(hù)酒類生產(chǎn)過程中的營養(yǎng)物質(zhì)不被破壞[3]。張帆等人[4]將艾爾琥珀工坊的原漿啤酒用模擬巴氏殺菌和超高壓殺菌2種方法處理, 結(jié)果表明超高壓殺菌處理后在較低溫度下貯藏可以改善啤酒的品質(zhì), 有效控制啤酒中雙乙酰、總酸含量的增加, 并保持良好的口感和色澤, 超高壓處理后的啤酒不但有效殺滅了有害微生物, 而且保證了啤酒的品質(zhì), 增長了貨架期。崔媛媛等人[5]研究了超高壓技術(shù)處理對(duì)低醇沙棘蜂蜜酒品質(zhì)的影響分析, 結(jié)果表明超高壓處理對(duì)樣品糖酸含量影響較低, 色澤和香氣品質(zhì)比加硫處理的酒樣好, 說明超高壓技術(shù)在低醇沙棘蜂蜜酒生產(chǎn)中可改良酒樣的香氣和色澤品質(zhì), 是一種優(yōu)勢明顯的蜂蜜酒處理技術(shù)。王亞超等人[6]研究了超高壓技術(shù)對(duì)黃酒中醇水締合的影響, 結(jié)果表明超高壓處理對(duì)黃酒中的醇水締合有著一定的加強(qiáng)效果, 有利于促進(jìn)黃酒的陳釀。于佳琦等人[7]研究了超高壓處理對(duì)沙棘酒催陳效果的影響, 結(jié)果表明超高壓處理后的沙棘酒口感豐富, 色澤更加瑩潤, 抗氧化能力強(qiáng)且呈味物質(zhì)相應(yīng)升高, 能顯著加強(qiáng)沙棘酒的香氣, 使苦味、澀回味等不良風(fēng)味得到改良, 催陳效果最好。蔡明迪等人[8]研究了經(jīng)超高壓技術(shù)處理后黃酒感官品質(zhì)、理化指標(biāo)的影響, 結(jié)果表明超高壓處理后的酒液中醇類物質(zhì)降低, 酯類與醛類含量升高, 酸類變化不明顯, 表明超高壓可有效促進(jìn)醇、醛等物質(zhì)的氧化作用, 酯化作用效果顯著, 可有效改善黃酒風(fēng)味, 加快陳化過程。

2 超高壓技術(shù)在肉制品加工中的應(yīng)用

經(jīng)超高壓技術(shù)處理后的肉制品可以有效增強(qiáng)肉制品的營養(yǎng)成分、色澤、風(fēng)味、品質(zhì)、功能性質(zhì)、嫩度和滅菌工藝。王曉謙等人[9]分別用超高壓處理和熱處理對(duì)香港牡蠣的營養(yǎng)成分、肌肉、組織品質(zhì)的影響, 結(jié)果表明超高壓處理能夠較好地保留牡蠣的營養(yǎng)成分。超高壓處理與熱處理相比, 更有利保持牡蠣原有的營養(yǎng)和色澤。王芝妍等人[10]研究了超高壓處理對(duì)中華管鞭蝦蝦肉風(fēng)味的影響, 結(jié)果表明超高壓處理蝦肉的新鮮程度無顯著影響, 適合用來進(jìn)行脫殼預(yù)處理, 超高壓200 MPa處理5 min可以得到風(fēng)味較好的蝦仁。常海軍等人[11]研究了超高壓處理（不同壓力和保壓時(shí)間）對(duì)牛肉主要理化品質(zhì)的影響, 結(jié)果表明經(jīng)超高壓處理后的牛半腱肌肉剪切力降低, 超高壓處理20 min后剪切力下降更明顯, 剪切力的降低在一定程度上說明了超壓力處理可以使肌肉嫩化, 牛肉經(jīng)超高壓處理后, 結(jié)締組織膠原蛋白中熱溶性成分增加, 溶解性增強(qiáng), 說明超高壓處理可以使肉嫩度提高和質(zhì)構(gòu)改善。才衛(wèi)川等人[12]研究了超高壓處理對(duì)雞胸肉中鹽溶蛋白功能性質(zhì)的影響, 結(jié)果表明超高壓處理有助于提高鹽溶蛋白的起泡性, 能夠有效提高雞胸肉鹽溶蛋白的功能性質(zhì)。高海燕等人[13]研究了超高壓技術(shù)對(duì)鵝肉嫩度的影響, 結(jié)果表明壓力在300 MPa下處理的鵝肉嫩度最大, 外觀形態(tài)完整, 嫩化效果最好；時(shí)間在20 min下處理的鵝肉嫩度最大, 嫩化效果最好。Boziaris I S等人[14]研究了超高壓處理滅活冷凍魚片的食源性細(xì)菌病原體和質(zhì)量變化, 結(jié)果表明在250 MPa下處理僅3 min, 溫度略低于22℃, 這是可行且負(fù)擔(dān)得起的, 導(dǎo)致對(duì)李斯特菌的減少超過3個(gè)對(duì)數(shù)單核細(xì)胞增生癥和沙門氏菌, 而不會(huì)顯著影響質(zhì)量特性, 說明超低溫高壓處理是一種很有前景的細(xì)菌處理方法。

3 超高壓技術(shù)在乳制品加工中的應(yīng)用

乳制品中含有豐富的營養(yǎng), 但同時(shí)也是微生物天然的培養(yǎng)基, 因此在生產(chǎn)加工乳制品的過程中容易受到微生物的感染, 進(jìn)而影響產(chǎn)品的感官、風(fēng)味和質(zhì)量安全。傳統(tǒng)的熱殺菌處理在滅菌的同時(shí)會(huì)影響乳制品的口感和營養(yǎng)成分, 而超高壓技術(shù)在保證滅菌效率的同時(shí)能有效保留乳制品中的營養(yǎng)物質(zhì)、口味和品質(zhì)等。沈夢琪等人[15]以工作壓力、保壓時(shí)間和保溫時(shí)間3個(gè)因素為變量, 通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)2種方法, 研究超高壓處理對(duì)生牛乳中微生物的殺滅效果。結(jié)果表明, 超高壓處理可以明顯殺滅生牛乳中的微生物, 而且工作壓力和保壓時(shí)間的增加會(huì)使滅菌效果有所提升, 保溫時(shí)間則沒有顯著的促進(jìn)作用。Mussa D M等人[16]研究了超高壓殺菌對(duì)牛奶的作用, 結(jié)果表明經(jīng)過超高壓殺菌過的牛奶中微生物的含量較低, 所以超高壓處理牛奶可能是一種具有質(zhì)量優(yōu)勢的延長保質(zhì)期的方法。王亦若等人[17]研究了超高壓處理芒果風(fēng)味酸奶及揮發(fā)性成分的影響, 結(jié)果表明經(jīng)超高壓處理（650 MPa, 20℃, 15 min）后的芒果風(fēng)味酸奶口味好、揮發(fā)性香味成分豐富。王存芳等人[18]研究了超高壓處理和熱處理對(duì)羊乳中脂肪酸組成的影響, 結(jié)果表明超高壓處理對(duì)羊乳中脂肪酸的影響要小于熱處理, 超高壓處理羊乳中短鏈脂肪酸、飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的變化均不大（p＞0.05）；加熱處理羊乳中短鏈脂肪酸和飽和脂肪酸含量明顯提高（p＜0.01）, 不飽和脂肪酸含量明顯降低（p＜0.001）, 所以超高壓處理能夠更好地保持羊乳中脂肪酸的含量及組成。馬莉等人[19]研究了超高壓殺菌工藝對(duì)牛乳中微生物的影響, 結(jié)果表明當(dāng)?shù)蛪?00 MPa, 低壓保壓時(shí)間5 min, 高壓500 MPa, 高壓保壓時(shí)間30 min時(shí), 大腸菌群全部被殺滅, 菌落總數(shù)致死率達(dá)99.91%。因此, 超高壓處理生牛乳對(duì)生牛乳中的微生物有很好的殺滅作用。劉康玲等人[20]研究了超高壓處理對(duì)鮮駝乳品質(zhì)的影響, 結(jié)果表明超高壓處理對(duì)鮮駝乳有著明顯的殺菌效果, 處理后鮮駝乳的酸度降低, 而且樣品整體的色澤變化與很小, 超高壓處理在殺菌的同時(shí)可以保護(hù)和改善鮮駝乳的品質(zhì)。Juan B等人[21]研究了超高壓均質(zhì)處理羊奶制成的干酪的水解, 結(jié)果表明超高壓處理后的牛奶生產(chǎn)的干酪比巴氏殺菌牛奶生產(chǎn)的干酪水解as2-, b-和對(duì)k-酪蛋白更高, 顯著提高了乳清可溶性氮和疏水性、親水性肽的含量, 可以將超高壓作為一種可行的處理羊奶用于干酪生產(chǎn)。

4 超高壓處理在果蔬飲料加工中的應(yīng)用

殺菌是果蔬飲料加工生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù), 傳統(tǒng)的殺菌方法是熱殺菌, 但是熱殺菌會(huì)對(duì)品質(zhì)和口味造成一定的影響[22], 超高壓處理可以有效滅菌的同時(shí)還能改善果蔬飲料保質(zhì)期、品質(zhì)、營養(yǎng)、感官品質(zhì)和加工工藝。唐美玲等人[23]研究了超高壓處理對(duì)百香果—火龍果復(fù)合飲料品質(zhì)影響及殺菌工藝的優(yōu)化, 結(jié)果表明百香果—火龍果復(fù)合飲料在低高壓壓力組合200 MPa/500 MPa, 保壓時(shí)間12 min, 低高壓時(shí)間比1∶2, 保壓溫度30℃時(shí)超高壓處理效果最好, 在此條件處理后能有效殺滅復(fù)合飲料中的微生物, 同時(shí)對(duì)復(fù)合飲料原有品質(zhì)影響較小。宋永程等人[24]研究了超高壓滅菌對(duì)苦筍復(fù)合果蔬汁飲料品質(zhì)的影響, 結(jié)果表明超高壓處理較熱處理對(duì)苦筍復(fù)合果蔬汁飲料色澤的影響較小, 貯藏期間, 超高壓處理后的樣品的顏色比熱處理組更加穩(wěn)定。蒲瑩等人[25]研究了超高壓滅菌對(duì)黑果枸杞貯藏及品質(zhì)特性的影響, 結(jié)果表明超高壓處理在有效滅活微生物、鈍化酶的同時(shí), 極大程度地保護(hù)活性物質(zhì)不被破壞并保證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貯藏品質(zhì)。朱金艷等人[26]研究了超高壓和熱殺菌對(duì)藍(lán)莓果汁飲料貯藏期品質(zhì)的影響, 結(jié)果表明藍(lán)莓果汁飲料的貯藏期結(jié)束時(shí), 2種殺菌條件的藍(lán)莓果汁飲料在不同貯藏溫度（4, 27, 37℃）均未檢測出微生物, 說明殺菌徹底, 藍(lán)莓果汁飲料的pH值和可溶性固形物在貯藏期間變化不大, 超高壓殺菌的藍(lán)莓果汁飲料品質(zhì)較好, 貯藏結(jié)束時(shí)藍(lán)莓果汁飲料的抗壞血酸含量和總酚含量都較高。黃曉玲等人[27]研究了超高壓和高溫短時(shí)殺菌對(duì)NFC橙汁品質(zhì)的影響, 結(jié)果表明超高壓處理有助于保持橙汁的營養(yǎng)和感官品質(zhì), 保留新鮮風(fēng)味, 比高溫短時(shí)殺菌處理更具優(yōu)勢。Chen R等人[28]研究了超高壓酶提法對(duì)火龍果果皮果膠多糖特性及功能特性的影響, 結(jié)果表明超高壓復(fù)合酶提取技術(shù)有助于提高產(chǎn)量和抗氧化活性作為多糖理化和功能特性的改進(jìn), 是一種提高果膠多糖提取率、改善功能特性和生物活性的有效方法, 在食品工業(yè)中具有巨大的潛力。

5 結(jié)語

通過介紹超高壓技術(shù)在酒類、肉類、乳制品和果蔬飲料加工等領(lǐng)域的應(yīng)用, 發(fā)現(xiàn)超高壓技術(shù)在保持食品的營養(yǎng)風(fēng)味、色澤、口味、保質(zhì)期和貨架期等方面更有優(yōu)勢。但超高壓技術(shù)的設(shè)備、基本理論體系和標(biāo)準(zhǔn)尚未完善, 超高壓殺菌條件要求嚴(yán)格, 其主要限制因素還需進(jìn)一步研究, 而且超高壓處理后食品組分的變化及各組分相互作用的關(guān)系尚不明確。因此, 今后大力發(fā)展新型的殺菌技術(shù)勢在必行, 這對(duì)我國的食品市場發(fā)展有重要意義。