超高压技术.

食品超高压技术在乳制品中的应用孙马龙201400370033超高压技术简介食品超高压技术（ultra—highpressureprocessing简称UHP）是当前备受各国重视、广泛研究的一项食品高新技术，它可简称为高压技术（Highpressureprocessing，简称HPP）或高静水压技术（HighHydrostaticprocess，简称HHP）。所谓“加压食品”是将食品密封于弹性容器或无菌泵系统中，以水或其它流体作为传递压力的媒介物，在高压（100MPa以上,常用400～600MPa）下和在常温或较低温度下（一般指在100℃以下）作用一段时间，以达到加工保藏的目的，而食品味道、风味和营养价值不受或很少受影响的一种加工方法。高压运转程序是一个物理化过程，具备瞬时压缩、平衡受力、加工安全以及低消耗的特征，运转程序多数都有化学反应出现从而有助于生态环保。超高压技术不但有节约能量，降低污染等好处，其最大特点是能很好的让食品维持天然的色、香、味和营养成分。超高压技术的关键在于压力。压力通过水或者其他的液体介质传递，对食品进行处理，杀灭其中的大部分或全部的微生物。钝化酶的活性，从而达到杀灭微生物延长保质期的目的。薛靖，张子德，孙兰芳超高技术及其在食品加工食中的应用［J］.保鲜与加工，2008，(4):10-13（1）在超高压处理食品过程中，压力瞬间就可以均匀地传递到整个食品，与食品本身的形状、大小、体积等全无关系，压力传递迅速、均匀、无死角;（2）超高压处理只作用于疏水键、氢键以及离子键等非共价键，对共价键并无明显的影响，所以基本上不会破坏决定食品风味、营养、质地以及色泽的物质，可以较好的保留食品原有的天然风味、营养成分以及色泽等;（3）超高压处理过程中会破坏大分子的高级结构，使组织发生变性，却可以得到新型食品，增加了食品的种类;与其他加工方式相比，高压技术在食品杀菌、加工技术等领域具有独特之处:（4）食品经过超高压处理后只需简单加热便可食用，既卫生安全，又方便快捷，可作为半调理食品出售;（5）超高压处理技术安全系数高、耗能低，污染少，有利于生态环境保护和社会可持续发展;（6）超高压处理所施的压力不同，对于食品的作用效果也就不一样，可使加工过程多样化，丰富食品的加工工艺，有助于开发各种新食品，这些特殊的优势正好满足了现代消费者追求纯天然、高品质、高营养的心理需求，也符合现代食品“天然、营养、卫生、安全”的发展趋势。谭属琼，陈厚荣，刘雄食品工业中超高压处理技术研究进展［J］.食品与发酵工业，2010，(12):146-151超高压处理对乳品中微生物的影响在高压下由于发生挤压作用，导致微生物的细胞形态、遗传机制以及组织结构等均发生改变，而超高压对微生物的破坏作用主要集中于细胞膜和细胞壁。研究表明，压力会导致细胞膜的通透性发生改变，继而生物大分子的立体构象发生崩溃，高级结构受到破坏，蛋白质发生凝固，酶的活性被抑制，遗传物质如,DNA等无法完成复制，抑制氨基酸的摄取，导致了微生物死亡。超高压处理对乳品中蛋白质的影响张和平等对高压下免疫球蛋白的活性变化进行研究发现:在10%的脱脂乳中的IgG在室温条件下施加400MP、500MP的高压持续20min观察是否发生变性。而当牛乳中蔗糖浓度为50%时，IgG在室温条件下即使经过700MP的高压处理20min也没有发生变性，结果表明，IgG有一定的耐压性，而且乳中的其他成分如脂肪、乳糖、蛋白质等可以增加IgG在高压下的稳定性，保护IgG免受高压的损伤，保留其活性使得在机体内正常发挥作用。张和平，德力格尔桑，郭军，母智深，张玉成，祝恒明.高压下牛乳IgG的变性及蔗糖的稳定化作用［J］。食品科学，1998，(4):21-23另外超高压处理对乳品中矿物质和维生素的影响、超高压处理对乳品浊度的影响、超高压处理对乳品中脂肪的影响张勇等钻研了超高压技术对牛奶感官与理化方面的作用，且对比了巴氏杀菌乳与UHI杀菌乳。以新鲜牛乳为研究材料具体研究内容如下：（1）对新鲜牛乳进行压力单因素试验，探寻压力对杀菌效果影响的规律；（2）对新鲜牛乳进行时间单因素试验，探寻时间对杀菌效果影响的规律；（3）在单因素试验的基础上，通过正交试验，优化超高压杀菌牛乳最佳工艺参数；（4）对超高压杀菌牛乳进行安全性评价，并且与原乳、巴氏杀菌乳以及超高温瞬时杀菌乳进行比较，对其进行稳定性和营养性的评价。不同压力处理鲜牛乳35min后的实验结果在低压处理条件（100MPa∼300MP下），细菌残留菌数反而比鲜牛乳中的初始菌数6.5×105cfu/mL增加了，但是随着压力的增加，细菌残留菌数还是呈下降趋势的，这可能是鲜牛乳中的一些芽孢细菌在低压处理条件下，由休眠体萌发为营养体并生长繁殖使细菌残留菌数增加。但是随着压力的逐渐增加，细菌残留总数明显下降，当压力达到400MPa后，残留菌数为1.7×104cfu/mL，致死率达97.4%，当压力增加到500MPa，残留菌数5.2×102cfu/mL，致死率达到99.9%，当压力增加到600MPa时，未检出任何细菌，致死率达到100%。随着压力的增加，鲜牛乳中的大肠菌群一直呈明显的下降趋势，当压力为100MPa时，MPN数由鲜乳中的2.4×107cfu/100mL下降为1.1×107cfu/100mL，压力为200MPa时，MPN数下降为1.1×105cfu/100mL，致死率达到99.5%，当压力达到300MPa时，经乳糖胆盐发酵试验无一梯度产气，大肠菌群阴性。在处理压力为400MPa，室温(25±1℃)条件下，对鲜牛乳进行不同保压时间的压力处理，每个处理重复3次，取平均值。测的保压时间对细菌残留菌数的影响见图2-2和表2-2。由图2-2可知，在处理压力为400MPa下，随着保压时间的延长，杀菌效果明显提高。但是，当保压时间增加到25min以后，杀菌效果趋于缓慢提高，这说明当杀菌率达到一定值后，仅仅通过延长保压时间不能达到完全杀灭细菌的目的。但是，对于鲜牛乳中的大肠菌群而言，400MPa10min的压力处理就可以达到完全杀灭鲜牛乳中的大肠菌群的目的。400MPa处理鲜牛乳不同时间后对细菌残留菌数的影响（1）在处理压力100∼300MPa之间，处理后牛乳中的细菌菌落总数比未处理有所增加。当压力增加到400MPa，细菌致死率达到97%以上，大肠菌群完全已经杀灭。当压力达到600MPa，细菌菌落总数小于10cfu/mL，已经完全达到商业灭菌的要求。（2）随着超高压处理时间的延长，杀菌效果明显提高，当处理时间延长到25min以后，杀菌效果趋于稳定，这说明当杀菌率达到一定后，仅仅延长处理时间不能提高超高压杀菌效果，需要结合其它因素来提高杀菌效率。（3）根据正交试验和验证试验结果，得出超高压杀菌乳最佳杀菌工艺参数为低压150MPa，低压处理时间5min，高压500MPa，高压处理时间为40min。经保温试验验证后，优化的超高压杀菌乳的最佳杀菌条件可以完全达到商业灭菌的要求。该实验总结：超高压杀菌处理对牛乳感官和理化特性影响的研究对经过超高压杀菌处理以后的牛乳进行了感官特性（白度和浊度）、营养特性（游离态钙和游离氨基酸）以及稳定性（变性乳清蛋白、脂肪球和酪蛋白胶束）做了研究，并且与原乳、巴氏杀菌乳以及超高温杀菌乳进行了比较，为热处理和超高压杀菌处理在液态乳中的应用提供一定的理论基础和技术支持。不同处理方式对牛乳色泽的影响L∗值表示亮度和白度(brightness),值越大越白(亮)，L∗=0表示黑色,L∗=100表示白色,中间共有100等级；a∗、b∗表示不同的色彩方向，a∗值表示红绿度(red-green),b∗值表示黄蓝度(yellow-blue),YI表示黄度，值越大越黄。△L、△a、△b、△YI为样品色泽和标准白板色泽各指标的差值。△L为明度差；△a为+偏红，为-偏绿；△b为+偏黄，为-偏蓝；△E为总色差，△E＝［（△L∗）2＋（△a∗）2＋（△b∗）2］1/2，用色差大小表示颜色差异。色差计标准白板的L∗值为37.14，a∗值为231.95，b∗值为-92.84和YI值为-0.94。超高压处理可以使酪蛋白胶束分裂，使直径减小，浊度下降。经过离子分析仪检测，原乳中游离态钙离子的含量为342.8mg/L，巴氏杀菌乳样中含量为298.6mg/L，超高温杀菌乳样中含量为246.4mg/L，超高压杀菌乳样中含量为380.6mg/L。牛乳在加热和超高压处理过程中，β-乳球蛋白首先变性，α-乳白蛋白和免疫球蛋白IgG都有不同程度的变性。牛乳中游离氨基酸的色谱分析结果原乳中蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸以及组氨酸没有被检出，谷氨酸的含量最高，缬氨酸最低。牛乳经过巴氏杀菌以后，除了上述氨基酸没有被检出以外，甘氨酸也没有被检出，而其余游离氨基酸的含量都有明显增加。超高温瞬时杀菌乳中除了胱氨酸、缬氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸没有检出，谷氨酸的含量降低以外，其余游离氨基酸的含量也都呈明显的上升趋势，而且超高温瞬时杀菌乳中的蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸以及组氨酸可以检出。经过超高压杀菌处理以后，除了丙氨酸和胱氨酸没有被检出，天门冬氨酸的含量降低以外，其余游离氨基酸的含量都有明显的增加。而且超高压杀菌乳中游离氨基酸的含量最高，巴氏杀菌乳中的含量次之，超高温瞬时杀菌乳中的含量最低。本章小结（1）超高压杀菌处理增加了牛乳的透光性，使牛乳的L∗值降低。而且加压使酪蛋白发生裂解，粒径减小，浊度下降。加热处理减少了牛乳的透光性，使L∗值增大。而且使乳清蛋白和酪蛋白发生变性、聚集，粒径增大，浊度增大。（2）原乳中游离态钙离子的含量为342.8mg/L，巴氏杀菌乳样中含量为298.6mg/L，超高温杀菌乳样中含量为246.4mg/L，超高压杀菌乳样中含量为380.6mg/L。（3）牛乳经过巴氏杀菌（75℃15s）、UHT杀菌以及超高压杀菌处理以后，未变性乳清蛋白含量分别为3.42mg/ml，0.731mg/ml和1.402mg/ml。巴氏杀菌处理的牛乳含量最高，其次为经过超高压处理的牛乳，经过UHT杀菌处理的牛乳未变性乳清蛋白含量最低。（4）原乳中蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸以及组氨酸未检出，谷氨酸的含量最高，缬氨酸最低，与文献报道不符，可能是样品在处理过程中发生损失或是由于采用柱后衍生的方法，氨基酸没有被充分衍生所致。（5）超高压杀菌乳中的游离氨基酸含量最高，巴氏杀菌乳中的含量次之，超高温瞬时杀菌乳中的含量最低。超高压杀菌处理对牛乳微观特性影响的研究经过不同处理方式的牛乳中的脂肪球大小分布的光学显微镜测定结果超高压杀菌处理使脂肪球直径增大，但脂肪球膜没有受到损伤。原乳中脂肪球的光学显微镜照片巴氏杀菌乳中脂肪球的光学显微镜照片原乳中脂肪球的光学显微镜照片超高温瞬时杀菌乳中脂肪球的光学显微镜照片超高压杀菌乳中脂肪球的光学显微镜照片超高温瞬时杀菌乳中脂肪球的光学显微镜照片不同处理方式对牛乳中酪蛋白胶束的影响经过超高温杀菌处理以后，酪蛋白结构疏松，直径明显增大。而经过超高压杀菌处理过的牛乳中的酪蛋白颗粒直径明显小于原乳中的酪蛋白颗粒直径，而且粒径大小是均匀的，这说明超高压可以使酪蛋白胶束粒径减小。本章小结（1）经过巴氏杀菌处理过的牛乳比原乳的脂肪球直径略大，而超高温杀菌处理过的牛乳，由于经过均质处理，脂肪球直径明显减小，而经过超高压杀菌处理过的牛乳，脂肪球平均直径略微增大。（2）原乳中的酪蛋白颗粒呈均匀分散，而经过巴氏杀菌处理过的牛乳中的酪蛋白呈聚集状态，而且巴氏杀菌处理以后，酪蛋白直径变化不明显。但是，经过超高温杀菌处理以后，酪蛋白结构疏松，直径明显增大。而经过超高压杀菌处理过的牛乳中的酪蛋白颗粒直径明显小于原乳中的酪蛋白颗粒直径，而且粒径大小是均匀的，这说明超高压可以使酪蛋白胶束发生裂解，粒径减小。结论（1）在压力100MPa~300MPa的条件下,经过超高压处理以后的牛乳残留的细菌总数比未处理前增加。随着压力的不断升高,杀菌效果明显提高,当压力增加到600MPa，处理时间为35min，细菌菌落总数小于10c