隨著生活水平的提高,人們對食品質量的要求不再僅僅局限于安全衛生,對食品的色、香、味、營養成分等也提出了更高的要求,超高壓技術在這方面具有突出的優勢。超高壓技術處理食品不僅能夠滅菌,還能最大限度地保持食品的原有的功能成分和營養物質,同時還避免了輻照、微波和電磁場等加工技術存在的缺陷,具有節約資源、減少污染的優點。因此,超高壓技術在食品加工領域具有十分廣闊的應用前景。我國超高壓技術在食品加工中的應用雖然處于起步階段,但目前已有企業采用國產超高壓設備與技術加工鮮牡蠣、鮮海參、鮮果汁及水果等食品并已成功上市。[三水河]超高壓HPP技術通過水壓力實現對食品的不加熱(或常溫)殺菌,消除各種食物中的潛在病原體和食物腐敗生物,殺菌迅速且均勻,鎖住食品的新鮮外觀、口感和營養,同時有效延長保質期,為低溫肉制品的發展提供強力的技術支持。
1. 超高壓技術簡介
超高壓技術又稱高靜壓加工技術,是將食品原料包裝后密封于超高壓容器中,在一定壓力(≥100 MPa)下加工適當的時間,殺滅細菌等微生物,同時使食品中的酶、蛋白質和淀粉等生物大分子改變活性、變性或糊化,以達到殺菌、鈍酶和改善食品功能性質的一種新型食品加工技術。
超高壓加工是一個物理過程,其基本效應是減少樣品的體積(即是減少物質分子間、原子間的距離),從而使得物質的電子結構和晶體結構發生變 化。超高壓處理只作用于對生物大分子立體結構有 貢獻的氫鍵、離子鍵和疏水鍵等非共價鍵,對維生 素、色素和風味物質等小分子化合物的共價鍵無明顯影響,因此較好地保持了食品原有的營養、色澤和風味。這一加工過程遵循以下2個基本原理,一是 Le Chtelier 原理。該原理是指反應平衡朝著減小系統外加作用力影響的方向移動。這意味著超高壓處理將促使反應朝著體積減小的方向移動,包括化學反應平衡以及分子構象的可能變化。二是帕斯卡原理。根據帕斯卡原理,在超高壓加工過程中,液體壓力可以瞬間均勻地傳遞到整個樣品,與樣品的尺寸和體積無關,因此整個樣品受到均勻的處理,不存在壓力梯度。
2. 超高壓技術的加工原理
超高壓加工食品的原理為在超高壓作用下,食品中的小分子(如水分子)間的距離會縮小,但蛋白質等大分子團組成的物質卻仍保持原狀。這時水分子就會產生滲透和填充效果,進入并且粘附在蛋白質等大分子團內部的氨基酸周圍,從 而改變了蛋白質的性質,“變性”的大分子鏈在壓力下降為常壓后被拉長,而導致其部分立體結構被破壞。從而使蛋白質凝固、淀粉等變性, 酶失活或激活,細菌等微生物被殺死以及改善食品的組織結構或生成新型食品。超高壓技術的一個獨特性質就是它只作用于非共價鍵,因此對維生素、色素和風味物質等低分子物質的共價鍵無明顯影響,從而使食品較好地保持了原有的營養價值、色澤和天然風味。
3. 超高壓在食品加工中的應用
超高壓加工技術不僅可用于食品殺菌、滅酶與質構改善等,而且對食品的營養價值、色澤和天然風味也具有獨特的保護效果。目前,超高壓技術在果蔬制品、肉制品、乳制品、蛋類食品、水產品加工及有效成分提取中已得到廣泛的應用。
3.1超高壓在果蔬加工中的應用
超高壓技術在食品加工中最成功的應用是果蔬產品的殺菌。與傳統的熱力殺菌相比,超高壓技術可以在常溫或較低溫度下達到殺菌、抑酶及改善食品性質的效果,不會破壞果蔬制品的新鮮度和營養成分,符合消費者對果蔬制品營養和風 味的要求。
新鮮果汁中含有豐富的維生素、蛋白質、氨基酸以及還原糖等營養成分,這些營養成分經 過傳統熱力殺菌處物質、抗氧化物質、抗壞血酸、類胡蘿卜素等的 影響,通常情況下超高壓不會引起風味物質的丟失。王寅等采用200~500MPa高壓分別對藍莓汁處理5~15min后,發現高壓處理后,藍莓汁的還原糖的含量變化不大,壓力為500MPa時,藍莓汁的Vc的保留率可達94.2%[6]。
采用高壓技術殺菌不僅使水果中的微生物致死,還可使酶活力降低。劉興靜等采用超高壓處理 鮮榨蘋果汁,隨著處理壓力升高和保壓時間延長, 菌落總數、大腸菌群數均下降顯著[7]。姜莉等研 究了超高壓對馬鈴薯多酚氧化酶和過氧化物酶的影響。壓力超過200MPa時酶的活性下降,壓力為400MPa,隨著時間的延長,多酚氧化酶和過氧化物酶活性都呈下降趨勢[8]。
果汁的感官品質包括顏色、香氣、滋味等方面超高壓殺菌屬于冷殺菌技術,其操作過程是在常溫下進行,并且超高壓只作用于非共價鍵, 而不影響共價鍵,因而能較好保持果汁固有的口感、風味及色澤。林怡等將楊梅鮮果經過超高壓處理后,樣品的顏色沒有顯著變化,汁水流失的速率與鮮果硬度減小的速率與未處理的對照組相比明顯降低[9]。
3.2 超高壓技術在有效成分提取中的應用
超高壓技術在有效成分提取方面與傳統提取方法相比具有提取時間短、提取得率高、能耗 低的優點。超高壓提取有效成分可以在室溫條件下進行,故不會因熱效應而使有效成分的活性降低。
目前,超高壓技術已在多糖類成分、黃酮類成分、皂苷類成分、生物堿類成分、萜類及揮發油、酚類及易氧化成分、有機酸類成分等的提取中得到了應用。岳亞楠等用超高壓法提取蘋果渣中的多酚,并在相同實驗條件下對比超高壓法與超聲波法、 微波輔助提取法、超臨界提取法等常用提取方法 的蘋果渣多酚得率,結果表明,超高壓提取的蘋果渣多酚得率比其他提取方法高出10%以上,且提取率高、環境污染小、安全性高[21]。
3.3超高壓技術在谷物及豆制品中的應用
谷物和豆類是人類飲食中提供能量的主要來源,谷物可減少心臟病及一些腸胃癌和呼吸道疾病的發病率。它們提供人體所需能量和 8%的蛋白質及多種維生素。長期以來,谷物的加工都要經歷很多熱過程, 并以此來提高消化性和消除過敏反應,但是營養物質的損失較為嚴重。Y Estrada Giron (2005) 利用超高壓技術對谷物及豆類的研究表明,該技術可消除谷物中的抗營養因素,從而保存了制品的質量及營養成分。超高壓處理過程中過 敏蛋白溶解,尤為突出的是7S球蛋白。然而在壓 力處理過程中色澤、形狀等沒有發生明顯的變化。蔬菜中的蛋白如豆腐, 通常情況下是通過真空包裝后貯存在冷凍條件下。然而通過超高壓處理 后, 豆腐中的微生物數量明顯減少,而且消化性也隨之提高。谷物中的其他成分如維生素A沒有受到影響, 脂溶性的B族維生素的保留率為85%。
超高壓技術被譽為當前七大科技熱點,21世紀十大尖端科技, 食品工業的一場革命。超高壓食品色、香、味以及營養成分完整性的保存以及安全、衛生的優點迎合了消費者的心理需求, 符合當前綠色食品的要求。
三水河超高壓HPP技術作為非凡的創新技術,其應用范圍非常廣泛,包括果蔬汁、肉制品、奶制品、化妝品等行業。對于果蔬汁行業,超高壓HPP技術在國外果蔬汁創新品類方面的應用頻出亮點。在天然和消費升級的大勢所趨下,超高壓HPP技術在中國的未來市場會有著非常廣闊的發揮空間。