隨著科學技術的發展,目前在眾多的食品加工和貯存方法中,食品
超高壓殺菌處理技術成為一項很有發展前景的食品新技術。1899年,美國西Virginia大學化學家Bert Hite教授最早將高壓技術應用到食品加工中,他報道運用高靜水壓進行了牛奶、果汁、肉類和各種水果防腐的實驗,以后又相繼報道了超高壓對多種食品和飲料的殺菌影響。但是直到20世紀80年代,隨著人們對高質量食品的需求,很多國家才大力開展超高壓在食品中的應用和研究,且發展迅速,其中心主要在日本。同時,歐美等其他國家也對此技術進行了相關研究,也取得了不少的成果。如今
超高壓殺菌技術的研究和運用已成為了一個熱點。
在
超高壓殺菌過程中,由于食品成分和組織狀態十分復雜,因此要根據不同的食品對象采取不同的處理條件。一般情況下,影響
超高壓殺菌的主要因素有:壓力大小、加壓時間、加壓溫度、pH值、水分活度、食品成分、微生物生長階段和微生物種類等。
1、壓力大小和加壓時間
一般說來,在一定范圍內,加壓時間越長,壓力越高,殺菌效果就越好。L. A. Lu core等研究了環境條件對抑制大腸桿菌O157:H7的作用,用300、500、700MPa壓力處理,加壓時間較長時,大腸桿菌O157:H7會被抑制5個數量級。但是,由于每一種微生物都有自身耐受壓力的上限值,在該壓力下,增加加壓的時間對微生物的失活率沒有多大影響。而只要達到或超過該壓力,增加保壓時間,微生物數量減少效果明顯,殺菌效果也有一定程度的提高。H. Cali k等研究了超高壓對牡礪中副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)的作用,用平皿計數法測定了牡蠣加壓前后的副溶血弧菌數,最佳條件是500MPa,施壓30s,此處理條件能將含菌量從109cfu/ml降至10cfu/ml。如果壓力降低,要取得同樣的效果,則加壓時間加長,如將上述壓力降至350MPa,則需要14.5min,才能將含菌量降到10cfu/ml。細菌、霉菌、酵母菌在300MPa以上就可被殺滅,病毒在較低的壓力下也可失去活力。對于芽孢菌,有的在1000MPa的壓力下還可生存。而用低壓處理芽孢菌,反而會促進芽孢發芽。
2、加壓溫度
在高溫和低溫下,高壓對于微生物的活性影響都比較敏感。微生物本身就怕高溫,因此有高溫的協同,高壓殺菌效果大大提高。低溫下,壓力會使得細胞內冰晶析出而破裂的程度加劇,所以低溫對高壓殺菌有促進作用。對一定濃度的糖溶液,在不同溫度下進行高壓殺菌,在同樣的壓力下,殺死同等數量的細菌,則溫度高,所需殺菌時間短。因為在一定溫度下,微生物中蛋白質、酶等成分均會發生一定程度的變性。因此,根據不同食品的需求,在對食品各方面的品質沒有明顯影響的情況下,適當提高溫度對高壓殺菌有促進作用。
3、pH
不同微生物對pH值的要求不一樣,不同的微生物也各自有最適宜的pH值。每種微生物在其最適生長的pH值范圍內時酶活性最高,如果其他條件適合,微生物的生長速率也最高。因此,pH值是影響微生物在受壓條件下生存的因素之一。一般的微生物都適合在弱酸性至中性條件下生長。隨著環境pH值的不斷變化,微生物生長受阻。當超過最適pH值的最高或最低值時,微生物的耐壓性降低,將引起微生物的死亡,有利于超高壓對微生物的滅活。正是由于酸性環境不利于多數微生物的生長,高濃度的氫離子會引起菌體表面蛋白質和核酸水解,并破壞酶類活性,所以第一代的高壓食品大都以酸度較大的果醬、果汁為主。有報道顯示,壓力會改變介質的pH值,且逐漸減小微生物生長的pH值范圍,如在68MPa下,中性磷酸鹽緩沖液的pH值將降低0.4個單位。在利用
超高壓技術加工食品時,應考慮壓力與pH值對微生物的影響關系。
4、水分活度
高壓對酵母細胞結構的影響產生于細胞膜體系,尤其是細胞核膜。低Aw產生細胞收縮和對生長的抑制作用,從而使更多的細胞在壓力中存活下來。因此控制Aw無疑對高壓殺菌,尤其是固態和半固態食品的保藏加工有重要意義。
5、食物本身的組成
超高壓殺菌技術應用于食品的加工保藏,食品組分是不容忽視的重要因素。在高壓下,食品的化學成分對殺菌效果有明顯作用。蛋白質、脂類、碳水化合物對微生物有緩沖保護作用,而且這些營養物質加速了微生物的繁殖和自我修復功能。一般而言,食品中鹽和蛋白質的濃度越高,營養成分越豐富,食品中的微生物在高壓下的耐壓性就越強。食品基質中含有的添加劑組分對超高壓殺菌結果影響也很大。這些添加劑不是保護微生物的存在的,如Nisin,乳酸鏈球菌肽具有破壞革蘭氏陽性菌的專一性,是天然的抗菌防腐劑,對人體無害。在利用超高壓對食品進行殺菌處理時,適當的考慮使用天然抑菌劑,可以降低處理壓力,提高效率。另外,添加脂肪酸酯、蔗糖酯或者乙醇等添加劑,也將提高加壓殺菌的效果。
6、微生物的種類和特性
一般地說,處于指數生長期的微生物比處于靜止生長期的微生物對壓力反應更敏感。革蘭氏陽性菌比革蘭氏陰性菌對壓力更具抗性,革蘭氏陰性菌的細胞膜結構更復雜而更易受壓力等環境條件的影響而發生結構的變化。孢子對壓力的抵抗力則更強。芽抱類細菌,同非芽抱類的細菌相比,其耐壓性很強,當靜壓超過100MPa時,許多非芽抱類的細菌都失去活性,但芽抱類細菌則可在高達1200MPa的壓力下存活。革蘭氏陽性菌中的芽抱桿菌屬和梭狀芽抱桿菌屬的芽抱最為耐壓。芽孢殼的結構極其致密,使得芽抱類細菌具備了抵抗高壓的能力,殺滅芽抱需更高的壓力并結合其它處理方式。
超高壓殺菌技術在國內外已經日漸成熟,從在我國的應用來看,也從各個方面取得了進展。超高壓食品處理技術已歷經幾十年的發展,引起了人們的廣泛重視。超高壓技術具有傳統熱加工處理技術無法比擬的優勢。美國已將超高壓食品列為21世紀食品加工、包裝的主要研究項目,并正在逐步形成工業化。
由于
超高壓殺菌技術處理過的食品,沒有化學變化,故不產生副作用,食品的色、香、味均優于傳統方法加工的食品,殺菌效果也比食品烹煮和熱力殺菌更好,所以在世界各地頗受歡迎。在科學技術日新月異的時代,抓住機遇,加快超高壓技術的研究和應用,對我國參與國際競爭有著極為重要的意義。[三水河]超高壓技術經多年的大生產驗證,所生產的超高壓設備安全、穩定、可靠,深受行業內好評,未來,超高壓殺菌技術將越來越成熟,也將越來越多的應用于食品加工行業,為我國食品工業注入強大的活力,[三水河]超高壓技術也將助力食品加工行業,幫助我國食品加工行業又好又快的發展。