水产品加工工艺学

《水产品加工工艺学》大作业题目：超高压技术在水产品加工中的应用研究【摘要】水产品是人类重要的食物来源之一，营养价值高，其中鱼类含有丰富的蛋白质，属于完全蛋白，软体类(如牡蛎、扇贝、乌贼)含有的氨基酸全部为必需氨基酸。但传统水产品加工方法通过破坏非共价键使蛋白质变性，同时也破坏了共价键使维生素、色素和风味物质等低分子物质发生质变，使大量营养物质和生物活性成分流失还会产生不利吸收和健康的毒素。在海产品深加工的废水中含有大量鱼蛋白，其中鱼糜加工厂废水中鱼蛋白含量最高，造成了大量营养成分的流失一、超高压杀灭水产品中微生物水产品极易在其生长水域或食用加工中受到病原微生物的污染。来源于水产品中的致病菌通常可分为两组：一组是自身原有的细菌受水环境和气温的影响，如霍乱弧菌和副溶血性弧菌，一般见于海滨环境或温热带水域中的鱼体；另一组致病菌是水产品非自身原有细菌，例如沙门氏菌、大肠埃希氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌等。戴昌芳等研究发现养殖水样品中病原菌检出率高达46.51%，生食水产品常见病原微生物检出率24.31%，非O1群霍乱弧菌占41.77%，副溶血性弧菌占3.80%，鲍氏志贺菌占1.27%，致病性大肠埃希菌占10.13%，侵袭性大肠埃希菌占13.92%，产毒性大肠埃希氏菌占8.86%和产志贺样毒素大肠埃希氏菌占20.25%。超高压能破坏氢键之类弱结合键，使非共价键断裂，在200MPa以上的压力下由疏水键和离子键维持的蛋白质的三级结构发生剧烈变化，产生蛋白质的压力凝固及酶的失活，破坏细胞膜使菌体内成分产生泄漏，引起细胞形态的改变，包括细胞拉长、细胞壁收缩和气孔的形成，细胞质壁分离以及气泡和液泡的收缩并对DNA的转录和复制产生影响。Smelt等已经通过压力阻力与膜流动性关系证实了细胞膜是压力使微生物失活的首先作用目标，细胞膜的改变可归因于流动的磷脂双分子层经高压变为紧密的凝胶状态。高压使与细胞膜有关的酶变性，经高压处理后细胞活性遭破坏使质子溶出，pH值改变从而令乳酸杆菌中的质膜异位F1F0ATP酶活性降低。高瑀珑等利用DPH标记和荧光偏振法测定大肠杆菌细胞膜流动性，随着压力的增大和保压时间的延长，大肠杆菌细胞膜荧光偏振度及微黏度增大，流动性降低，大肠杆菌死亡增加。当压力和保压时间增加到一定程度(350MPa，15min)，荧光偏振度及微黏度达到相对稳定状态，此时大肠杆菌几乎全部死亡。1.1超高压在虾杀菌中的应用宋吉昌等以新鲜海虾为对象，采用正交试验设计方法研究了重复加压对超高压灭菌效果的影响。实验结果表明，当处理压力为300～400MPa，保压时间为10～20min，加压2～3次时，对海虾中各种微生物杀灭作用显著。在重复3次加压，压力为400MPa，保压时间为15min的条件下，可以杀灭海虾中99.3%的微生物。结果表明，利用超高压技术在一定的压力范围保持一定时间可以有效杀灭海虾中的微生物，达到无菌可食状态。谢乐生等通过不同的压力和保压时间处理接种菌浓度达到107～108个/mL的熟制凡纳滨对虾虾仁以此考察超高压的杀菌效果。实验发现压力是影响杀菌效果的主要因素，当压力为600MPa，保压时间为20min时，虾仁中接种的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和枯草芽孢杆菌总数分别下降7.1、7.0、7.2和4.3个数量级。结果表明枯草芽孢杆菌对高压最不敏感，对水产品中常见的致病菌大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌有显著的杀灭作用。Lopez-Caballero等已证实高压处理后并真空包装可以有效抑制新鲜对虾贮藏期黑斑的出现和微生物的生长并使期货架期达到20d。Montero等也证实超高压结合对虾黑病变抑制剂(抗坏血酸、柠檬酸、苯甲酸钠、曲酸和4-己基间苯二酚)可以防止对虾腐败并降低对虾黑病变的发生。由于某些微生物对压力的要求比较高，要杀灭这样的微生物需要比较高的压力，导致设备成本昂贵，为此，考虑压力与温度的协调作用成了降低超高压成本的可行方法之一。谢慧明等借助于Box-Behnken试验设计方法，考察了不同温度和保压时间协同超高压对金黄色葡萄球菌的作用效果，建立了金黄色葡萄球菌超高压杀菌模型，并利用SPSS对数据进行相关性分析、验证，得出协同温度＞55℃，保压时间＞10.95min的情况下超高压压力只需大于343.24MPa就可以使淡水小龙虾中的金黄色葡萄球菌指标达到进出口卫生标准，即菌数＜50CFU/g。通过温度协同作用在杀灭水产品微生物过程中较小压力就可以达到卫生标准，大大降低了超高压设备的成本和仪器损耗。二、对鱼皮提胶技术的改良超高压技术目前已用于提取各种贵重原料。如从植物中提取香精,从竹叶中提取黄酮素,从茶叶中提取茶多酚等。由于高压下分子运动的加剧,可大大加快反应速度,缩短提取时间,对提高产品收率也十分有效。超高压技术在水产品提取方面的运用还不多,目前高压的利用还是多从其对蛋白和酶的作用角度出发,仅见有利用高压从鱼皮中提胶的报道。Gocmez-Guillecn等指出,将高压技术引入提胶过程可有效地缩短提胶时间,提高提取率,并且胶的质量也有所提高。三、在鱼露生产中的应用传统方式生产的鱼露盐度高,抑制了酶活性,因而发酵周期较长,且不适应低盐化食品的发展。因此,如能降低发酵过程中盐的用量,不但其发酵周期可以缩短,而且鱼贝类蛋白质水解产品也将有更广泛的用途。将超高压技术运用于鱼露生产过程,就是利用了高压能促进蛋白质水解及其对微生物的抑制作用。有资料表明,30e下60MPa以上的压力处理就可以抑制异养微生物的生长,并且加压处理可以打断蛋白大分子,有助于水解。在适当的条件下,压力对酶有激活作用,而且加压会促进体积缩小反应的进行,总体来说提高了水解效果。另一方面,高压可起到抑菌作用,无需添加盐来防腐,这样内源酶可从盐的抑制作用下解放出来,发挥更好作用。四、提高鱼糜品质将高压技术运用于鱼糜生产工业的研究很早就开始并得到了理想的效果。Chung等报道采用高压制成的太平洋鳕鱼鱼糜透明度、强度和张力值都要好于传统加热定型的鱼糜凝胶。日本大洋渔业公司研究所采用超高压技术生产鱼糕,在杀菌后其口感、风味都比较理想。将狭鳕鱼糜装入乙烯袋内,放入水中,从四周均匀地加压到400MPa,保持10min,就能制成鱼糕。加压后的鱼糕透明,咀嚼感坚实,破断强度达1200g,弹性提高50%。但对于蛋白不易在低温下凝胶化的鱼种,高压的作用效果不明显,对于某些鱼种加压凝胶化不如加热效果。还有一点需要注意,压力对于高于40e的热凝胶作用有抵消作用。因为压力可以保护蛋白热变性,并使蛋白水解活力提高,所以在常压下此温度可以产生的效果,在高压下也许难以得到。400MPa/30min/70e处理肉凝胶效果不如单独加热引起的凝胶(70e/30min)效果。五、新型的冷冻及解冻工艺由于大多数水产品含水量大,且蛋白易变性,一般的冷冻过程对其品质都有很大的影响。针对这一问题,有学者提出/压力移变冻结法,即根据高压冰点下降原理和压力传递可瞬间完成的原理进行。具体过程大致为:将高水分物料加压至200MPa后,冷却至-20e,但温度仍高于该条件下的实际冰点而不冻结,然后立即降压至常压,此时0e成为冰点,-20e的水变为不稳定的过冷态,瞬间产生大量细小冰晶均布于冻品组织中,使冷冻应力大大减小,避免了冻品组织的破坏和变性,真正实现了速冻。高压速冻可有效地提高冻结速度,缩短冷冻时间,从而产生尽可能小的冰晶,避免冰晶组织产生不可逆破坏和变性。目前冷冻水产品的解冻方法有:自然、流水、加热、电磁波解冻等,前3种方法解冻有温度梯度,后1种解冻有过热或不完全等缺点。而用高压解冻,解冻速度快于自然解冻,而且冻品中的冰晶瞬间液化,减少冰晶对冻品细胞的伤害,可使冷冻品营养汁液流失量下降5%~6%,这对-3~6e冷藏的对虾、螃蟹等保鲜尤为重要。一般对海胆和鱼白(鱼类的精巢)等水、海产品,常压冻结和解冻都会形体破损,但在100MPa下解冻则破损很小。六、冷杀菌新技术通过孙秀琴等的研究得知,200MPa的超高压处理,对鱼肉中的肝吸虫囊蚴有杀伤效应,经300MPa处理,可将囊蚴全部杀死。这为食用/生鱼片0提供了安全可靠的保障,也开辟了生鲜食品制作的新途径。鱼贝类感染的革兰氏阴性菌一般对压力都比较敏感,所以高压处理后的海产品中的革兰氏阳性菌有较高的比例,其中较明显的就是乳酸菌。超高压杀菌可以使海产品中的有害菌减少到不能检出的数量级,并能杀灭有害微生物。七、超高压牡蛎加工技术贝类是滤食性动物,很易受到微生物及病毒的污染。传统的加工方式,如加热,对贝类的味道和外观都有不良的影响,而高压技术可以在杀灭有害微生物的同时保持其风味和营养价值。最初,将高压技术运用于牡蛎加工中,主要是考虑其对病毒的杀灭作用。弧菌对压力很敏感,常温下,260MPa作用3min对牡蛎中创伤弧菌有很大的杀灭作用,345MPa、90s对牡蛎中副溶血弧菌有类似的杀灭作用。此外,超高压牡蛎比非高压牡蛎更多汁,加压处理可以提高牡蛎的体积,所以超高压处理后的牡蛎比没经过高压处理的牡蛎外观更好。超高压处理技术能够有效杀灭水产品中危害消费者安全的多数微生物，还能抑制一些对水产品质量不利的内源酶的活性，在不添加各类添加剂的情况下使水产品色、香、味及营养成分保存完整，并且能够有效延长水产品的贮藏期，另一方面也能够使水产食品多样化。在食品安全日益严峻的今天其安全、卫生的特点迎合了消费者的心理需求更符合当前绿色食品的要求，市场前景广阔。目前，超高压技术在水产品的基础研究与产品开发方面正处于初级阶段，在水产品加工中的应用绝大多数还处于理论研究状态，在中国市场尚未出现超高压加工的水产品。在单独使用超高压处理食品过程中耗能比较大，在水产品应用中可以结合热处理、酶处理等辅助加工方式处理，可以拓展超高压的应用范围。随着科研工作者的不断研究相信超高压在水产品中的应用将逐渐深入，前景将更加广阔。【参考文献】[1]赵立川,唐玉德,祁振强.超高压食品加工及其装置[J].河北工业科技,2002,19(2):22-28.[2]刘红,林锋.超高压食品加工装置综述[J].食品工业科技,1998(6):78-80.[3]郭万峻,徐扬.超高压食品加工容器装置设计分析[J].压力容器,1997,14(2):53-55,19.[4]生庆海,程建军,王辉兰.一种新的食品加工技术)))超高压技术[J].中国乳品工业,2000,28(5):23-25.[5]孙秀琴,刘爱芹,舒晶,等.超高压对肝吸虫囊蚴杀灭作用的研究初报[J].肉品卫生,1996(4):1-3.