超高压杀菌技术及其应用

超高压杀菌技术及其应用定义及原理超高压杀菌技术简称UHP，又称超高压技术，高静压技术，或高压食品加工技术，是在密闭的超高压容器内，用水作为介质对软包装食品等物料施以400～600MPa的压力或用高级液压油施加以100～1000map的压力。从而杀死其中几乎所有的细菌、霉菌和酵母菌，而且不会像高温杀菌那样造成营养成分破坏和风味变化。超高压杀菌技术作为新兴技术应用于食品保藏，主要机理是能够使微生物细胞膜和细胞壁损伤、改变细胞形态、影响细胞内酶活力及细胞内营养物质和废弃物的运输，从而杀死食品中的腐败菌和致病菌；同时，HHP能够有效或部分钝化食品中的内源酶。该技术的主要优点，首先是作为一种物理方法在不加热或不添加化学防腐剂的条件下杀死致病菌和腐败菌，从而保障食品的安全、延长食品的货架期；其次，HHP作为一种非热加工手段，在杀菌过程中没有温度的剧烈变化，不会破坏共价键，对小分子物质影响较小，能较好的保持食品原有的色、香、味以及功能与营养成份。细菌结构不同微生物对HHP技术敏感性是不同的，酵母、霉菌容易在较低的压力下被杀灭，细菌营养体则需要较高的压力，而细菌胞子很难杀死。目前HHP技术主要应用于高酸性食品。由于高压高温协同效应能够杀死细菌胞子，近年来高压高温工艺研究引起了广泛关注。最近，美国NCFST成功开发了PATS工艺，PATS工艺与传统高温杀菌工艺相比，大幅缩短杀菌时间，提高了低酸性食品品质。因此，HHP技术在低酸性食品的应用会不断增加。超高压技术不仅能杀灭微生物，而且能使淀粉成糊状、蛋白质成胶凝状，获得与加热处理不一样的食品风味。超高压技术采用液态介质进行处理，易实现杀菌均匀、瞬时、高效。但是，UHP技术对杀灭芽孢效果似乎不太理想，在绿茶茶汤中接种耐热细菌芽孢后，采用室温和400MPa静水高压处理，不能杀灭这些芽孢。另一方面，由于糖和盐对微生物的保护作用，在粘度非常大的高浓度糖溶液中，超高压灭菌效果并不明显。由于处理过程压力很高，食品中压敏性成分会受到不同程度的破坏。其过高的压力使得能耗增加，对设备要求过高。而且，超高压装置初期投入成本比较高，一般食品工厂不利于工业化推广细菌的三种形态。另外，超高压灭菌一般采用水作为为压力介质，当压力超过600MPa时，水会出现临界冰的现象，因而只能使用油等其他物质作为压力介质。超高压灭菌的效果受多种因素的影响，如微生物种类、细胞形态、温度、时间、压力大小等。超高压杀菌技术的前景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。[1]超高压杀菌技术的应用在果汁生产中的应用：超高压杀菌技术最适合于果汁饮料、浓缩果汁和果酱等液体的杀菌。超高压处理过的果汁,其颜色、风味、营养与未经加压处理的新鲜果汁几乎无任何差别。日本专家对柑桔类果汁(PHZ.5-3.7)经5一10min加压灭菌,试验研究结果表明:细菌、酵母菌和霉菌总数均随压力增大而减少,酵母菌和霉菌及无芽抱细菌可以被完全杀死,但仍有棒杆菌、枯草杆菌等能形成耐热性强的芽抱而有残留。但如果加压至600Mpa碘再结合适当的低温加热(47一57℃),则可以达到完全灭菌。超高压杀菌后的果汁其风味、化学组成成分均没有发生变化。微生物检验可知,引起酸性(PH4.0)果汁饮料腐败变质的主要菌是:酵母菌、霉菌和部分腐败细菌,而耐热性强的芽抱菌在此酸性条件下无法生长繁殖,因此采用超高压杀菌最为合适,在PH值4.0以下的果汁即可达到商业无菌状态,在室温下放置几个月甚至一年半而无任何微生物引起的腐败变质现象。试验研究表明,超高压对于浓缩果汁(30一40oBx)的杀菌效果有降低的现象。超高压杀菌处理过的果汁,可以保持水果原有的风味和营养成分,并且延长了产品的货架寿命,避免了因加热杀菌而造成的营养成分的损失和产生的热臭异味,因此超高压杀菌是一项很有发展前景的高新技术。[2]在乳品中的应用：初乳是大自然提供给新生命的初始食物，它富含多种活性成分。由于牛初乳中的多种活性成分对热敏感现有的热处理技术如UHT或巴氏杀菌都会对活性成分造成破坏。开发牛初乳液体产品，保留牛初乳中的活性成分对热处理加工技术提出了挑战、恒天然公司通过对超高压杀菌技术的改进使开发生产牛初乳饮料成为可能。牛初乳包含几种热敏性蛋白采用传统杀菌工艺很难保留热敏性蛋白的活性，而采用超高压杀菌技术就可以生产包含活性蛋白的牛初乳饮料。牛初乳中的活性成分如免疫球蛋白可以在高压下存活，而其中的酵母或霉菌则在高压下被杀死。该技术能够钝化饮料中的腐败微生物，但对免疫球蛋白的活性影响很小，产品保质期可以达到6个月。恒天然公司的研究表明牛初乳中的活性蛋白质在经过超高压处理后绝大部分被保留下来，活性接近未处理之前的。[3]在低温肉制品保鲜的应用：超高压杀菌技术作为一种新兴的冷杀菌技术，最大的优点是可以在达到杀菌，延长肉制品贮藏期的同时，能较好地保持肉制品的色、香、味及营养成分，这正好符合了消费者追求的安全、绿色及营养的消费理念。将其应用于低温肉制品的杀菌及加工，可以解决当前低温肉制品生产的难点，一方面推动超高压技术在肉制品的应用，另一方提高低温肉制品的市场竞争力。但从对低温肉制品的贮藏保鲜方面讲，将超高压杀菌技术与其他贮藏保鲜技术相结合，发挥各种技术的优势，扬长避短，这是一种系统技术，还需要大量的试验研究。[4]在黄油生产的应用：黄油中甘油三醋的晶体的数量和大小对黄油的流变学影响很大。稀奶油在搅拌形成黄油以前的温度控制对乳脂肪中甘油三醋的晶体化有重要影响,它可以改变黄油产品的感觉特性。Buehhein(1992)研究了100MPa一500MPa的压力作用1min一15min(温度为23℃)后奶油中的结晶化,发现压力可以大大加快脂肪结晶化过程,因此,压力处理可以加速稀奶油的成熟。[5]参考文献[1]皮晓娟;李亮;刘雄肉类研究2010-12-30[2]陈海军;李杏元黄冈职业技术学院学报2003-06-30[3]NigelLittle;潘瑶乳品与人类2007-02-25[4]刘勤华;马汉军肉类工业2013-03-25[5]林向阳;陈金海;郑丹丹;何承云;阮榕生农产品加工(学刊)2005-01-30