隨著人們生活水平的提高和保健意識的增強，要求食品企業不僅要保證食品的安全性和穩定性，而且還要盡量保持其原有營養成分和新鮮度。而傳統的熱力殺菌技術對一些產品特別是熱敏性產品的色、香、味、功能性及營養成分等具有破壞作用，經過熱加工的新鮮產品失去了其原有的新鮮度，甚至還產生異味，影響產品質量。果蔬及其加工制品作為一類熱敏性食品，應用超高壓殺菌技術具有獨特的價值。
一、超高壓殺菌的概念
殺菌是果汁飲料生產中的關鍵技術。傳統的殺菌方法是采用加熱殺菌的方法來殺滅飲料及食品中的微生物，從而延長食品的保質期。但是這種殺菌方法存在一定的缺陷；加熱殺菌的溫度太低會因為殺菌不足而導致產品的腐敗變質，從而降低產品的貨架壽命；加熱殺菌的溫度過高，導至果汁飲料中的營養成分受到大量的破壞，從而造成風味劣變、產生熱臭、造成產品的質量下降。因此，尋找一種能夠保持果汁飲料天然風味和全營養素的冷殺菌方法，一直是世界各國食品業追求的目標。近幾年來，日本東京大學的科研人員研究出了一種最新的不加熱殺菌技術——超高壓殺菌技術。
超高壓殺菌技術，就是在密閉得容器內，用水作為介質對軟包裝果汁施以400—600MPa的壓力，在這種強壓下，能殺死果汁中幾乎所有的細菌和酵母菌。這種超高壓殺菌處理過的果汁，可充分保持水果原有的色、香、味和營養成份。從而延長產品的保質期因此成為當前食品加工新技術研究與開發的熱點。近年來國內外眾多的研究者對超高壓在果蔬汁加工中的應用進行了研究，以評價超高壓殺菌技術在保持果蔬汁新鮮度和營養價值以及提高產品微生物安全性和穩定性等方面的作用。由此可見，超高壓殺菌技術在果汁飲料殺菌及其它食品加工方面的應用，將成為21世紀最有前途的殺菌方法。
二、超高壓殺菌的原理
超高壓食品是在密封的容器中，用水作介質對食品施加數百兆帕的壓力，使食品中的蛋白質、淀粉等大分子物質結構發生變化，其結果是蛋白變性、淀粉湖化、酶失活、微生物死亡。超高壓技術進行食品加工具有的獨特之處在于它不會使食品的溫度升高，而只是作用于非共價鍵，共價鍵基本不被破壞，所以食品原有的色、香、味及營養成分影響較小。通過超高壓處理能夠激活或滅活這些酶，有利于食品的品質。
超高壓會導致某些高分子物質的空間結構變化。例如：在加熱殺菌時，蛋白質在強熱作用下分子激烈運動導致共價結合的破壞或新結合的生成，破壞了蛋白質的一級結構，使基本物性變異。而超高壓只引發氫鍵之類弱結合的變化，對營養物質的小分子共價健影響很小或不影響，使分子空間結構變化而無損基本物性。也就是說超高壓可在保留食品原有生鮮風味和營養，不產生異味的情況下使蛋白質、淀粉之類高分子物質形成不同于熱法所產生的凝膠或固形物，進而導致菌體死亡。
被列為二十一世紀十大尖端科技之一的超高壓冷殺菌生物處理技術，不僅是一次工業革命，更是一次食品保鮮和生物醫藥發展的革命，它將對食品、生物工藝學產生巨大的影響。
三、超高壓鮮榨果汁的應用
柑桔類果汁的加壓實驗表明,在300～400 MPa 下保存10 min ,果汁中易生長的酵母、霉菌及一般細菌(如乳酸菌) 全部死亡。部分耐壓細菌的殘留菌數降至1/ 1 000 以下。殘留菌類主要是芽孢菌及孢子,如地衣菌屬、仙影拳菌屬和多粘菌屬等,這些耐壓菌加壓至600 MPa 時仍不會死亡,由于芽孢菌類在pH < 4 的介質中均不能生長,對柑桔汁來說不存在芽孢菌腐敗的問題,所以柑桔汁及pH < 4 的果汁和果醬,超高壓殺菌的使用已實用化。
1、對果汁中細菌的作用
在400—600MPa的壓力下，處理細菌的懸液，然后用原子吸收分光光度計測定其中的Zn、Fe、Mg、Ca、K等金屬離子。結果表明，所有細菌的菌體內細胞成分都有滲出現象，高壓處理過的菌體礦物質的含量比沒有處理的菌液高10倍，其中Fe、Mg的滲出現象最多，達到21—27倍。這說明菌體細胞膜受到嚴重的損傷。
含有芽孢的細菌有較高的耐壓性，研究認為，芽孢菌滲出的礦物質和類似RNA的物質的量很小。但是在60℃以上的加熱和超高壓的配合下，可以完全殺滅芽孢菌，使果汁達到商業無菌。
超高壓對一般細菌的影響
2、對果汁中霉菌和酵母菌的作用
在300—400MPa加壓10分鐘，果汁中易生長的酵母菌和霉菌類完全滅活，其原因除蛋白質變形外，還有細胞膜被壓成許多小碎片和原生質等一起變成糊狀，這種不可逆的變化使霉菌和酵母菌無法修復而造成死亡。
超高壓對酵母和霉菌的影響
對超高壓處理過的汁液，用UV—160A型分光光度計在260nm條件下測定菌體類似RNA的物質，其結果和沒經過超高壓處理的樣品相比，其滲出的類似RNA的物質增大約10～20倍。
實驗研究表明，超高壓殺菌殺滅微生物的順序是：酵母菌—霉菌—細菌—含芽孢的細菌。
3、對營養成分的影響
超高壓殺菌技術是先將含水固態食品原料配好以后，充填到柔軟空包裝袋中密封，再投入到數千靜水壓的超高壓殺菌器中加壓處理；而流體果汁等不需包裝直接充入高壓釜中冷殺菌。在靜水壓下，食品向自身體積減小的方向變化，即形成生物體高分子立體結構的氫鍵結合、離子結合、疏水結合等非共有反應。其結果是生命活動停止、蛋白質變性、淀粉糊化、酶失去活性，微生物菌體別破壞而死亡；與此相反，形成蛋白質的氨基酸的縮氨結合是共有結合，在數千大氣壓下其結構不發生變化；同樣食品中的維生素、香氣成分等低分子化合物，也具有共有結合，在高壓下也不發生變化。
近年日本、美國等采用超高壓加工技術對熱敏性果蔬汁的香氣進行了研究。500MPa 處理的番茄汁其正己醛、3— 順—己烯醛含量明顯增加，并產生了脂肪氧化的酸敗氣味。草莓經200～400 MPa 處理能較好地保持其香氣，且200 MPa、20min 和500 MPa、20min 處理的草莓香氣成分與未超高壓處理的草莓香氣成分無顯著的差異。鮮桃經超高壓處理后，發現桃內的苯甲醛含量增加，γ—癸內酯的含量變化不大。金皇后瓜汁超高壓處理對其香氣成分有影響，但感官評價差異不顯著。草莓、香蕉、蘋果、菠蘿和橙子等水果典型香氣模擬體系的酯類經超高壓處理后有一定影響。鮮榨果蔬汁的色澤、香氣受超高壓果蔬汁中殘留酶的影響較大。超高壓可使食品中的酶，如過氧化氫酶、多酚氧合酶、果膠甲基質酶、脂肪氧合酶、纖維素酶等激活或失活，并影響食品的品質。研究表明，新鮮橙汁中的甲基酯酶在室溫條件下經200～400 MPa的壓力處理可被完全滅活，600 MPa 壓力處理能使橙汁中的甲基酯酶不可逆失活99％，葡萄、草莓、杏和蘋果的PPO對壓力敏感，并發現超高壓雖然有鈍化酶的作用，但效果不如熱力加工法。通過評定超高壓處理果蔬汁殘留酶的活性及其在冷藏過程中對產品色澤、香氣的影響，可合理地制定每種產品殘留酶活性的指標，以控制產品的質量。
四、超高壓鮮榨果汁的前景
食品超高壓殺菌技術是二十一世紀食品加工技術領域的一次革命。超高壓能破壞高分子的氫鍵、離子鍵、鹽鍵，對共價鍵影響小，經超高壓殺菌處理的食品能基本保持其原有的色澤、香氣和維生素等成分。超高壓食品能保持其“原汁、原味”的特性，符合現代食品“天然、營養、衛生、安全”的發展方向，能滿足消費者崇尚“天然、健康”食品的需求。)1992年日本利用超高壓加工桃醬、草莓醬和酸性果汁獲得成功。1998 年墨西哥AVOMEX公司利用FlowInternationalCorporation制造的超高壓設備實現了鮮榨油梨汁的商業化生產。在歐洲市場上也陸續出現了具有特色的超高壓食品，如果醬、蘋果汁和橙汁等。食品超高壓加工技術具有獨特的優勢和商業化應用潛力。
隨著國民經濟的飛速發展和人民生活水平的不斷提高,人們越來越重視食品營養與自身健康。對于飲料,人們不再只要求生津止渴,而是迫切需求飲料的多樣化、方便化、營養化、功能化。超高壓果蔬汁含有豐富的碳水化合物(主要是葡萄糖和果糖) 、氨基酸、維生素和礦物質等多種易為人體吸收的營養物質。
果蔬汁除了可生津止渴外,還具有以下功能:
(1) 是人體重要的能量來源;
(2) 由于它的低脂肪特點,對高脂肪疾病有一定的輔助治療作用;
(3) 是維生素的供給源,每人只要日飲200～300 ml 果蔬汁,就可以補充人體所必需的全部或大部分維生素;
(4) 含有豐富的礦物質,是人體新陳代謝必不可少的物質;
(5) 果蔬汁含有豐富的檸檬酸、蘋果酸、酒石酸等有機酸,具有重要的營養生理作用;
(6) 有些果蔬品種,富含美容、減肥、降血壓、降血糖、增強免疫力等特殊功效因子。
因此,果蔬飲料以其營養性和功能性日益倍受消費者的青睞。超高壓果蔬汁不僅在美國市場熱銷，而且發展事態波及全球。目前,超高壓果蔬汁的發展在全球方興未艾，美國和日本已成為超高壓果蔬汁的主銷市場。而在中國還尚屬罕見。因此，超高壓果蔬汁的研制與開發將有廣闊的市場前景。
多年來我國果汁飲料市場上，仍以濃縮果汁還原勾兌為主，而經一定比例稀釋還原的濃宿果汁只能作為低端市場的消費品種。因為濃宿果汁在濃宿時要對鮮果脫水，而很多營養物是溶于水的，因而脫水損耗了大量營養；而銷售時再加水勾兌還原，色香味仍需調味劑和色素進行調制，已經失去了純天然的屬性。這不僅損壞健康，違背自然規律，而且是對食品資源的嚴重浪費。
我國市場上，濃縮還原勾兌的果汁飲料品種，除了比例10%的低檔產品外，還有過度產品30%比例和100%的中檔產品，這種梯度的延伸正等待著高檔超高壓鮮榨果汁的到來，以完善由低檔到高檔的梯度形成。
隨著中國人的收入提高和保健知識深入千家萬戶，不少人對超高壓鮮榨果汁的需求期待已久。而隨著現代人們肉食的增加，人體的熱量大幅增加，胖子增多，過去的寒性體質普遍被熱性體質所代替，因而對于時下普遍注意健美身材的消費者而言，涼性補陰的果汁的需求量亦會大幅增加。特別是超高壓鮮榨果汁方便人們出差、旅游、開車、辦公時隨時隨地食用，將替代和改變自古以來食用水果的習俗和麻煩，這對于促進人們經常性地補益果汁營養起到了不可替代的作用，食用人群無疑將會不斷擴大。
需特別強調的是：國內龐大的中產階級就是超高壓鮮榨果汁的消費的中堅，而前衛的年青人歷來就是新事物的追求者和參與者；加上星級飯店、高級會所、單位團購需求，將是幾百億元的市場蛋糕。
有理由相信：回歸自然，享受新鮮、營養、方便、安全的鮮榨果汁，不但是大多數人的理想追求，同樣也是相當一部分人群的現實需求。
