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硕士学位论文
超高压食品处理技术实验研究
ExPerimentalStudyontheHighPressureTreatmentofFood
大连理工大学
DalinaUnivesrityofTeehnology独创性说明
作者郑重声明:本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工
作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，
论文中不包含其他人己经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理
工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志
对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
作者抓卿华日“:〕峭峪以.从大连理工大学硕士学位论文
摘要
超高压食品杀菌技术是近年来兴起的一种新技术，也被称为冷杀菌技术。不仅其技
术本身在材料、化工、生物、医学等领域得到了广泛关注，而且推动了相关的超高压装
置的研究与制造，并为食品行业新产品的开发展现了广阔的前景。
由于超高压食品处理技术兴起的时间不长，针对该技术的研究还处于起步阶段。国
内一些学者在这个领域开展了一些工作，主要集中在超高压灭活细菌，但是还存在一些
问题。首先，在实验设备方面，多为直接购买工业成品。这些设备并非为科研工作设计，
造价高昂，并不适合国内大多实验室使用。其次，超高压食品实验研究方面数据缺乏，
处理的食品数量少，灭活的细菌种类单一，缺乏系统的超高压细菌灭活实验研究和相关
的实验数据。
本文自主设计了一套超高压处理装置。装置本着加工方便，运行安全，操作简单，
可靠性好的设计理念。在常见的超高压装置基础上进行了一些改动。使得装置造价低，
操作方便。大量的实验证明，装置的性能良好，操作安全，能满足实验室的实验要求。
本文针对4种细菌(大肠杆菌，产气杆菌，枯草芽抱杆菌，谷氨酸杆菌)和3种食
品(鸡蛋，猪肉，黄花鱼)进行了实验研究。细菌灭活实验研究部分，考察了压力、处
理时间、pH值、升压速率对细菌致死率的影响，分析了细菌致死率随着操作条件的变
化而变化的趋势。食品实验研究部分，考察了食品中微生物的变化情况和超高压处理对
食品保鲜时间的影响。
研究结果表明，对细菌灭活影响最显著的2个因素是压力和处理时间。革兰氏阳性
菌的抗压性比革兰氏阴性菌更强。经过超高压处理的细菌活性变差，细菌繁殖周期变长。
食品中的细菌的抗压性比纯细菌悬浊液中更强。当压力达到sooMPa、时间超过2m0ni
时
，食品中细菌的致死率能达到99.9%以上，达到国家的卫生食用标准。经过超高压处
理的鸡蛋保鲜时间明显增长。
关键词:超商压;杀菌;食品;活性张胜勇超高压食品实验研究
EPxerimentalSutdyontheHighPressuerTreatmentofFood
AbsrtaCt
HihgPresusresterilizationtechnologyofofod15anwetedniologydveelPodenireenet
years，whihc15alsoealldeeoldsterilizationtechnology.Theteehnologyhasa创比aetdegreat
attnetionsinmnayfieldssuhcasmaterials，ehmeieals，biology，mdeieine，nadPormotdehte
sutdynadmnuaafet’UreofhtehihgPressureqeuiPmnet.ItalsoshowsawidePorsPeetofrhte
newofodPorduetion.
BeeuaseofrelativeshorttimeofrhtedeveloPmentofhtehihgPressuerrteatlnnet
teehnologyofofod，hteresearchwokronhteteehnologyatearlystage.Somedomestie
seinetistshavesutdidehtetechnolo，gybuthteriwokraremalulyofucsdeonhtehihgPressuer
sterilizationofhtebaeteria.TheerexistsomeProblmesasofllows:Fisrtly，htexePerimnetal
equiPmnet15notdesingdeofrscinetifieexPerimnetsnaduqitexePnesive.Soecndly，hte
exPerimentaldataofhihgPressureofodareseldom，nadhteofodsnadbacteriasinvolvdein
htesutdyaerlimited.
AhihgPerssureqeuiPment15desingdenadsettdePuinhtisPpaer.TheocnePetofhte
desing15ocneentratdeonmnauafc加的ngeasily，ru刊mngsaeflynadoPeratnigocnvneieneely.
SomeimPorvmeentsonhtetraditionalhihgPressuerqeuiPmentaremdaeinodrertordeuee
hteeost.TheimPorvdeqeuiPmnet15Porvdetobeofgoodocnditionnadpeorfmrnaee.Itena
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Fourkindsofbaeterias(E一ocil，CI.Per衍ngnes，BaeillussubtilisnadC.glutmaimuc)朋dhrteekindsofofods(egg，Pokr，fish)arexePenrnnetallysutdidenihtisPPaer.TherelationshiP
ofhtebacteriamortalitywihthteoPerationPerssuer，oPerationtime，PHofhtebaeterianad
htePerssurerisingarteaersutdide廿riouhgbacteriaexPeriments.Thertnedofbacteria
mortility15exmaindeunderdiff比enioPeartingocnditions.Theeffieestofbacteria
ehaareteristiesnadhtehihgPerssurePorecssnigonhteshelftimeofhteofod15sutddedriouhg
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PressurenadoPerationtime.G+bacteria15morestbalehtnahteG一bacteriaunderhihg
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of300MPawihthteoPerationtimeofZ伽nrin，nadhtishaserahcdehtenationalhealhtsstLndard.
TheeggsertatdeinhtehihgPressuerarebaleotke即rfeshofralongertime.
KeyWords:hihgPressure;setri】七ation;ofod;activiyt
II人连理「大学硕十学位论文
目录
摘要.........................................................................................................……，...............……l
Abstract................................................................................................................................……11
1弓}言...........................................
.............................................................................一1-
2文献综述........................................................................................................................一3-
2.1超高压食品技术概述................................···.·················································一3-2.1.1超高压食品处理技术........................................···································一3-2.1.2超高压杀菌技术原理................................···········································一3-2.1.3超高压杀菌技术特点..............................................................................一5-
2.1.4超高压食品技术应用.................................································，·········一7-.22超高压杀菌技术进展.............................................·······································一11-.23超高压食品处理装置.................................··.···············································一13-.23.1超高压装置概况....................................................................·....··········一13-
.23.2超高压装置结构...........................................·······································一15-.24本章小结............................................................................................................一18-
参考文献..........................................................................................................................一19-
3实验设备与实验方法......................................................··········································一22-3.1超高压处理装置设计...............................................·····································一22-3.1.1各国设计规范..............................................................................·········一22-
3.1.2增压器的设计..............................................................................·········一24-
3.2实验设备...........................................................................................................一26-
3.3实验方法...........................................................................................................一29-
3.3.1超高压处理...........................................................................................一29-
3.3.2微生物检测..................................................................................·········一29-
3.4本章小节............................................
...............................................................一32-
参考文献..........................................................................................................................一33-
4细菌在超高压下的灭活实验研究..............................................................................一34-
4.1引言...................................................................................................................一34-
4.2革兰氏阴性菌在超高压下的灭活实验研究...................................................一34-
4.2.1大肠杆菌在超高压下的灭活实验研究.................................................一34-
4..22产气杆菌在超高压下的灭活实验研究.................................................一38-
.43革兰氏阳性菌在超高压下的灭活实验研究....................................................一42-张胜勇超高压食品实验研究
.43.1枯草芽饱杆菌在超高压下的灭活实验研究.........................................一42-
.4.32谷氨酸棒杆菌在超高压下的灭活实验研究.........................................一46-
.44细菌超高压处理后的活性研究.......................................................................一50-
.44.1实验设备................................................................................................一50-
.4.42实验原理................................................................................................一51-
.4.43实验方法................................................................................................一52-
.4.44结果与讨论............................................................................................一52-
.45革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌的耐压性比较.............................................……。55-
4.6本章小结..............................……，..…，...........................................................……”一56-
参考文献..........................................................................................................................一57-
5食品超高压处理实验研究..........................................................................................一58-
5.1液体蛋的超高压处理......................................................................................……。58-
5.1.1材料与方法..........................................................................................……。59-
5.1.2结果与讨论............................................................................................一59-
5.1.3超高压处理对鸡蛋保鲜时间的影响....................................................一62-
5.2猪肉的超高压处理............................................................................................一70-
.52.1材料与方法.......................................................
......................................一71-
.4.22结果与讨论.............................................................................................一71-
5.3鱼肉的超高压处理...........................................................................................一74-
5.3.1材料与方法............................................................................................一74-
5..32结果与讨论............................................................................................一74-
5.4本章小结............................................................................................................一76-
参考文献..........................................................................................................................一76-
结论................................................................................................................................一78-
附录Al水的压缩性测定实验.......................................................................................一79-
附录A2超高压釜设备图...............................................................................................一81-
附录A3菌落计数规则...................................................................................................一82。
攻读硕士学位期间发表学术论文情况..........................................................................一83-
致谢...................................................................……，................................................一84-
大连理工大学学位论文版权使用授权书......................................................................一85-大连理工大学硕士研究生学位论文
1己!二兰.
1JI不〕
随着社会经济的发展和科学技术的进步，食品学家们不断的探索着可能使天然食品
的原有营养物质以及色、香、味减少的食品处理手段。超高压杀菌技术正是随着这一探
索出现的新型杀菌技术。食品超高压杀菌技术，就是将食品密封于超高压容器中(常以
水或其它流体介质作为传递压力的媒介物)在looMPa~1000MPa压力下作用一段时间
后使之达到灭菌要求。
超高压食品杀菌技术是近年来兴起的一种新技术，也称冷杀菌技术。不仅其技术本
身得到各界的广泛关注，而且还推动了相关的超高压装置的研究与制造。并为食品行业
新产品的开发展现了广阔的前景，目前在材料、化工、生物、医学等领域得到了广泛关
注。
传统的杀菌方法是热处理。热处理技术能满足人们的一般要求，但对于一些特殊
的要求却不适用，主要存在这些缺点:加热处理使食品化学成分发生重大变化;加热
处理破坏了食品原有的天然风味;加热处理严重损害了食品的营养价值;加热处理所
带来了高能耗和严重的环境污
染问题。
研究表明，超高压杀菌技术拥有一些热处理技术不具备的优点:超高压处理可以在
保持食品原有风味条件下杀菌，这种食品可再经简单加热后食用，从而扩大食品的用途;
压力处理可以同热处理组合进行，使食品处理过程多样化，能开发出各种未来新食品及
其处理工艺;
由于超高压技术兴起的时间不是很长，尤其是得到广泛认同的时间更短，目前国内
针对该技术的研究还处于实验研究阶段，且主要集中在超高压灭活细菌和超高压灭活酶
上。虽然，国内外己有许多学者对此进行了大量的实验研究，但超高压操作条件与处理
对象之间的比较准确的关系尚未建立。
要在超高压食品杀菌技术中取得进展，找到最佳操作条件、实现超高压食品的工业
化应用的目的，必须针对各种不同的食品进行大量的实验研究。在超高压食品杀菌中，
处理压力和处理时间是影响细菌致死率的关键因素，因此对这两个主要的因素进行重点
研究有助于找出操作条件与细菌致死率的关系，从而确定超高压杀菌技术最佳操作条
件。
本文将对细菌和食品进行超高压实验研究，设计相关实验方法，期望获得超高压杀
菌技术更进一步的认识。根据相关文献，本文通过单因素法和正交法对实验数据进行处
理，分析。通过实验研究，在超高压操作参数和细菌的致死率之间建立起关系，以便更
好的指导进一步的实验。大连理工大学硕士研究生学位论文
本论文的主要内容如下:
(1)通过对细菌的实验研究，分析操作条件与细菌致死率的关系，找出影响细菌致
死率的主要因素;
(2)通过实验数据分析比较革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌的耐压性的特点;
(3)通过对食品(鸡蛋，猪肉，小黄花鱼)的研究，分析超高压操作条件与食品中
的细菌致死率的关系，找出灭杀细菌的最佳操作参数;
(4)通过实验观察鸡蛋的保鲜时间，分析超高压处理技术对鸡蛋的保鲜时间的影响。大连理工大学硕士研究生学位论文
2文献综述
2.1超高压食品技术概述
2.1.1超高压食品处理技术
超高压食品处理技术，就是利用looMPa以上的压力，在常温或较低温度下，使食
品中的酶、蛋白质和淀粉等生物大分子改变活性、变性或糊化，同时杀死细菌等微生物
以达到灭菌的过程，而食品的天然风味和营养价值等不受影响的一种食品处理方法川。
它是在20世纪80年代随着现代超高压物理学的诞生而发展起来的一种新型食品处理技
术121。其优点为:超高压食品处理技术可实现杀菌均匀、瞬时、高效。酶失去活性，形
成蛋白质的氨基酸构造不发生变化，原物质的维生素、色素、香味成分等低分子化合物
不发生变化及产生异臭物等，保持其原有性质，蛋白质、淀粉类物质超高压处理后可获
得新特性的食品，延长食品的保藏时间等[3]。
2.1.2超高压杀菌技术原理
超高压杀菌的基本原理就是压力对微生物的致死作用，超高压导致微生物的形态结
构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜发生多方面的变化，从而影响微生物原有的
生理活动机能，甚至使微生物原有功能破坏或发生不可逆变化[4]。我们知道，微生物的
热力致死是由于细胞膜构造变化(损伤)、酶的失活、蛋白质的变性、DNA直接和间接的
损伤等主要原因而引起[5]。而超高压能破坏蛋白质氢键、二硫键和离子键的结合，蛋白
质一级结构遭受破坏，使其基本物性发生变异，产生蛋白质的压力凝固及酶的失活[61;
超高压还能使菌体内的成分产生泄漏和细胞膜破裂等多种菌体损伤。所以，超高压在常
温下具有致死微生物，使蛋白质、淀粉等物质产生压力凝固，同时在静态压力下向自身
体积减小的方向变化，即形成生物体高分子物质的核酸、多糖类、脂肪等立体构造的氢
键结合、离子结合、疏水结合等非共有结合发生变化，从而导致蛋白质、淀粉原来的构
造被破坏而发生变性，细胞核膜被破坏，酶失去活性和功能，生命活动停止。这是一个
物理过程，与传统的热处理完全不同，几百兆帕的压力不会使食品温度有明显的升高，
食品物料在液体介质中体积被压缩、形成的生物高分子立体结构的氢键、离子键和疏水
键等非共价键即发生变化，结果使蛋白质、淀粉等发生变性，酶失去活性，细菌等微生
物被杀死。在此过程中，超高压对形成蛋白质等高分子物质及维生素、色素和风味物质
等低分子化合物的共价键无任何影响，从而使食品保持其原有的营养价值、色泽和天然
风味，且没有异臭甚至各种毒性物质产生闭。大连理工大学硕士研究生学位论文
根据Lehcateliesl〕定律，外部超高压会使受压系统的体积减小，即战(△v=生成
物的体积一反应物的体积)，反之亦然成立。因此，食品的加压处理过程会使食品成
分中发生的理化反应向着最大压缩状态的方向进行，反应速度常数K的增加或减小则
取决于反应的“活性体积”A(v=反应复合物体积一反应物体积)是正还是负。以水为例，
当水溶液被压缩时，压缩能量E=2/sxP‘C‘气(其中P为外部压力:C为溶液的压缩常
数;气为体积的初试值)。在压力为400MPa下，1升水的压缩能量为192KJ，这与一
升水从20’C升至25OC时所吸收的2.09KJ的热量大致相当。再根据帕斯卡定律，外加
在液体上的压力可以瞬时以同样的大小不同的方向传递到系统的各个
部分，故而如果在
外部对液体系统施以超高压的话，将会改变液态物质的某些物理性质。仍旧以水为例，
对其从外部施以超高压，当压力达到ZooMPa时，水的凝固点将降至一20‘C;把室温下
的水加压至50OMPa，将会使其体积减少19%;30’C的水经快速加压至400MPa时将会
产生12’C的温度升高。
在食品工业上，超高压杀菌技术的应用就是利用压力对微生物的致死作用这一原
理，使超高压处理后的食品得以安全长期保存。具体如下[91:
()l超高压对细胞形态的影响
极高的流体静压会直接影响细胞的内部形态。比如细胞内的气体空泡在压达到
.06MPa下会破裂。上述现象在一定压力下是可逆的，但当压力超过某一点时，便不再
可逆了。
(2)超高压对细胞生物化学反应的影响
按照化学反应的基本原理，加压有利于促进反应朝向减小体积的方向进行，推迟了
增大体积的化学反应，由于许多生物化学反应都会产生体积上的改变，所以加压将对生
物化学过程产生影响。另外，超高压还会引起主要酶系的失活，一般来讲压力超过
300MPa时，对蛋白质的变性将是不可逆的，酶的压致失活的根本机制是:
①改变分子内部结构;
②活性部位上构象发生变化。
此外超高压还会对微生物基因机制产生影响，主要表现在酶中介的DNA复制和转
录步骤会因压力过高而中断。
(3)超高压的杀菌效果
研究发现，酵母菌、霉菌的耐压性比革兰氏阴性菌的耐压性要低，而革兰氏阴性菌
耐压性又比革兰氏阳性菌的耐压性要低。病毒一般在很高的压力下才能灭活。芽抱相对
比较耐压，尤其是革兰氏阳性菌中的芽抱杆菌属和梭状芽抱杆菌属的芽抱最为耐压。对大连理工大学硕士研究生学位论文
一般微生物的营养细胞，通常只需室温、45OMPa以下的压力，而杀死芽抱则要相应提
高压力和压力处理时间或结合其他处理方式才能实现。
影响微生物的耐压性还与其化学组分和食品组成有关。研究发现，细菌在蛋白质和
盐分浓度高时，其耐压性高，并随营养成分丰富耐压性有增高的趋势(如大肠杆菌和葡
萄球菌随着食盐浓度上升其杀菌效果下降)。一般来说，蛋白质和油脂含量高的食品杀
菌效果差。加压的压力越高，则需加压处理的时间就越短。加压的时间越长，则处理的
效果越好。
2.1.3超高压杀菌技术特点
在当今的食品处理领域，热处理处于食品处理的核心技术，是一种自古以来根据
经验而确定的处理技术，特别是近130年的研究和发展，已经确立了雄厚的科学理论
基础和成熟的处理技术基础，当前的食品处理、食品卫生法规、食品处理设备设计都
是以热处理技术为基础的
，但是热处理技术并不是食品处理最好最完美的处理技术，
食品在进行热处理时由于受高热的影响会产生许多重大的缺陷，归纳起来主要有以下
几方面[，0]:
①加热处理使食品化学成分发生重大变化;
②加热处理破坏食品原有天然风味;
③加热处理严重损害食品的营养价值;
④加热处理带来高能耗和严重的环境污染问题。
这些缺陷在社会进步和科技发展的今天，正日益成为社会所关注的焦点，对食品
处理的前景构成了越来越严重的威胁。为此，世界各国科学家都在努力寻求比热处理
更为可靠、先进的处理技术，如“电流技术”、“超声波技术”、“微波技术”等，但均因受
各种条件的限制，目前仍看不到实用的前景。与传统的热处理方法相比，超高压处理
技术可实现杀菌均匀、瞬时、高效。酶失去活性，蛋白质中的氨基酸构造不发生变化，
使原物质的维生素、色素、香味成分等低分子化合物不会发生变化及产生异臭物等，
保持其原有性质，蛋白质、淀粉类物质超高压处理后可获得新特性的食品，延长食品
的保藏时间。
表2.1是超高压法与加热法的比较(见下页)。大连理工大学硕士研究生学位论文
表2.1超高压法与加热法的比较
Tba.2.1ComParisnobewteenmhetdesofhihgP钱绍s切陷幼dheatnigrteamtnet
性质加热法超高压法
本质不同
分子加剧运动、破坏弱键，使蛋
白质、淀粉等生物高分子物质变
性，同时也破坏共价键，使色素
维生素等低分子物质发生变化
食品成分变化蛋白质变性、淀粉糊化
操作过程
处理过程变化
操作安全，灭菌效果好
既有化学变化又有物理变化
形成生物高分子立体结构的氢键、
离子键等非共价键发生变化，而共
价键不发生变化，即小分子物质不
被破坏。
蛋白质也变性、淀粉也糊化.但与
加热法不同，可以获得新物性的食
品。
灭菌均匀，比加热法能耗[l’】低
物理过程，有利于生态环境保护
另外，相比于传统的食品热处理处理工艺，超高压食品处理技术还有着其独具特色
的优点。
①经超高压处理的食品，最大程度地保持了其原有的营养成分，并容易被人体消
化吸收。
传统的加热方式，甚至是高温短时的挤压膨化过程，均伴随有一个食品在较高温度
下受热的过程，都会对食品中的营养成分有不同程度的破坏。Muelne~和H抑er曾经
报告称，在一般的加热处理或热力杀菌后，食品中维生素C的保留率不到40%，即使挤
压处理过程也只是有大约70%的维生素C被保留。而超高压食品处理是在常温或较低温
度下进行的，它对维生素C的保留率可高达%%以上，从而将营养成分的损失程度降到
了最低。
此外，李
汁生等人〔’2]通过对超高压处理的豆浆凝胶特性的研究发现，超高压处理会
使豆浆中蛋白质颗粒解聚变小，从而更便于人体的消化吸收。
②经过超高压处理的食品无“回生”现象，杀菌效果良好，便于长期保存。
以食品中的淀粉为例，传统的热处理或蒸煮处理方法处理后的谷物食品中糊化后的
淀粉，在保存期内，会慢慢失水，淀粉分子之间会重新形成氢键而相互结合在一起，由
糊化后的无序分子排布状态重新变为有序的分子排布状态，即a一淀粉p化(即俗称的“回
生”现象)。而超高压处理后的食品中的淀粉属于压致糊化，不存在热致糊化后的老化、“回
生”现象。与此同时，食品中的其他组分的分子在经一定的超高压作用之后，也同样会
发生一些不可逆的变化。
超高压处理杀菌效果已完全被食品业界所肯定。大连理工大学硕士研究生学位论文
③超高压处理食品在最大程度地保持其原有营养成分不变的同时，感官特性有了较
大的改善。
超高压会使食品组分间的美拉德反应速度减缓，多酚反应速度加快，而食品的粘度
均匀性及结构等特性变化较为敏感，这将在很大程度上改变食品的口感及感官特性，消
除传统的热处理工艺所带来的变色发黄及热臭性等弊端。并且当人们食用前在加热时，
会获得高质量原有风味的食物。该特点也是超高压技术最突出的优势所在。
④超高压食品处理技术适用范围广，具有很好的开发推广前景。
超高压处理技术不仅被应用于各种食品的杀菌，而且在植物蛋白的组织化、淀粉的
糊化、肉类品质的改善、动物蛋白的变性处理、乳产品的处理以及发酵工业中酒类的催
陈等领域均已有了成功而广泛的应用，并以其独特的领先优势在食品各领域中保持了良
好的发展势头。
⑤超高压处理技术原料的利用率高，无三废产生。
超高压处理过程是一个纯物理过程，瞬间压缩，作用均匀，操作安全、耗能低，有
利于生态环境的保护和可持续发展战略的推进「’3]。该过程从原料到产品的生产周期短，
生产工艺简洁，污染机会相对减少，产品的卫生水平高。
此外，超高压处理后的食品物料的各种理化指标将不同于其他处理方法处理的食
品，从而可以期待获取具有新物性的食品。
2.1.4超高压食品技术应用
()l超高压对蛋白质和酶的影响
生物学的研究表明[’4]:在蛋白质的四级结构中，二级结构是由肤链内和肤链间的氢
键来维持的，而超高压的作用有利于氢键的形成。故而超高压对蛋白质一级结构无影响，
有利于二级结构的稳定，但会破坏其三级和四级结构，迫使蛋白质的原始结构伸展，从
而
导致蛋白质的变性，使其可消化性变好。酶也是蛋白质的一种，但其压致失活的根本
机制在于超高压将改变分子的内部结构并使其活性部位上的构象发生变化。酶受到超高
压作用后，维持其空间结构的盐键、氢键、疏水键等遭到破坏，从而使肤键分子伸展成
不规则的线形多肤，则其活性部位不复存在，导致了酶的失活。并且，一般来讲，只有
处理压力达到350MPa以上时，才会使酶产生永久性的不可逆失活，否则在压力撤除之
后会有酶的再生现象发生。
此外，值得注意的是超高压固然对一些酶的活性起到了抑制作用，但对某些酶却起
到了相反的激活作用。
(2)超高压对淀粉的影响大连理工大学硕士研究生学位论文
在常温下把淀粉加压到400MPa~600MPa，并保持一定的作用时间后，淀粉颗粒将
会溶胀分裂，内部有序态分子间的氢键断裂，分散成无序的状态，即淀粉糊化为a一淀
粉，并呈不透明的粘稠糊状物。研究还发现，超高压所致完全糊化的淀粉无老化现象，
而超高压所致的未完全糊化的淀粉有老化现象，且低于70OMPa的压力不足以使淀粉产
生类似热处理的变色。
(3)超高压对脂类、风味物质、维生素、色素等的影响
研究发现，超高压处理后，豆浆中的脂肪球将会增大，从而豆浆的粘度降低。但陈
迎、杨巧等指出〔’5]，脂类的耐压能力较低，通常looMpa~ZooMpa即基本使其固化，
不过解压后其仍会复原，只是对油脂的氧化有一定的影响。如前所述食品中的风味物质、
维生素、色素及各种小分子物质结合状态为共价键的形式，故而超高压处理过程对其几
乎没有任何影响。
(4)超高压对食品微生物的影响
超高压将对食品中微生物的活性产生很大的影响，这正是超高压技术广泛应用于杀
菌的重要原因。食品中存在大量的细菌、霉菌、酵母菌等微生物，其中有些微生物会导
致食品的腐坏、变质或引起食物中毒。chong发现〔’6]，在超高压下，细胞膜磷脂分子的
横切面减小，细胞膜双层结构的体积随之降低，细胞膜的通透性将被改变。超高压杀菌
正是通过超高压破坏其细胞膜，抑制酶的活性和DNA等遗传物质的复制来实现的。影
响超高压杀菌的主要因素有压力的大小及处理时间、温度、pH值、食品成分等。林立
丸等人〔’7〕在1993年曾对受压压力及受压时间的组合做出相关假设，陈祥奎、陈迎春等
〔7]也对各因素的影响作用作了较为深入的研究。
用超高压来阻止食品中腐败微生物和病原微生物的存活，首次是由Hiet等人【’“]提
出的。Hiet用超高压技术处理乳和肉制品时发现，用68OMPa的压力，室温处理10min，
可将乳中的微生物
数目减少105一106数量级;用540MPa，52’c处理60而n的肉制品
在保藏3个星期后仍无细菌繁殖生长。
大量的研究文献报道，在400MPa~sooMPa下室温处理1伽肚ni~13n0rni，存在于
成熟水果中的微生物(如酵母、乳酸杆菌)要比蔬菜中的微生物对压力的作用更敏感。
在多数情况下，芽抱类菌都可能存在，但在水果中这类菌在低pH值情况下是失活的。
在牛奶中，在压力68OMPa下室温处理1伽叭in，其中的微生物群数量可由1丁ecns/ml
降到。，一。’eells/ml。Timson等人[’9]在研究超高压处理乳中的微生物时，发现520淤a，
23’C处理40sec一83mni，可将乳中的微生物几乎全部灭活，同时将存活的菌体经分离、
鉴定为芽抱菌。
(5)研究与应用实例大连理工大学硕士研究生学位论文
①液体食品的超高压杀菌
有人对柑桔类果汁(pH值为2.5一3.7)经100MPa一600MPa、5min一10min的超
高压灭菌试验，结果是一般细菌和酵母、霉菌数目均随着压力加大而减少，直至酵母、
霉菌完全被杀死，但仍有部分枯草杆菌之类因形成耐压性很强的抱子而残留下来;如果
加压至600Mpa，再结合适当加温(47OC~57‘C)则可实现完全灭菌;处理后，果汁风
味和组成均未见变化。
可见，对于pH值小于.40的酸性食品，酵母、霉菌和乳酸菌是其变质腐烂的主要
微生物，而芽抱在此条件下受到抑制难以繁殖，因此采用超高压灭菌最适宜。一般采用
400MPa，10min为宜。
②陈米品质改良
米是以淀粉为主的食物，淀粉质膜中，新米胚乳细胞壁和淀粉质膜柔软，煮制过程
中被破坏，淀粉充分糊化部分流出至米粒表面，使米饭柔软而有粘性、口感好。而存放
1年以上的陈米由于其细胞壁与细胞壁膜已经坚固地结合在一起，抑制了煮制过程中淀
粉粒子的膨润和糊化。建议改进陈米品质的处理方法:将陈米在20’C吸水润湿后，在
100MPa~300MPa的超高压下处理10nrin，再按常规煮制，其硬度下降、粘度上升、
平衡值提高到新米范围，同时光泽和香气也得到改善，具有新鲜米饭的口味。此外，经
超高压处理还可缩短煮制时间。
③超高压对液体蛋的实验研究
Ponce等[0z〕研究了在不同压力、温度和变压时间组合下，液体蛋中大肠杆菌的耐压
能力。实验表明，50OC时的液体蛋中大肠杆菌的耐压能力最差，这时的压力与变压时
间组合为400MP/a15分钟或450MP/a10分钟。20’C和一15OC时的耐压能力要比50’C
时强。在相同温度下，增加压力和变压时间，大肠杆菌的存活率会减小。
Ponce等121]还研究了加入乳链菌肤对液体蛋超高压灭菌效果的影响。在450
MP班o’C/5分钟的处理条件下，加入sm幼的乳链菌肤，对液体蛋中的大肠杆菌失活
效果明显加强(半
对数坐标上致使曲线中残存菌数下降了5个ofgl。单位)。经这样处
理的液体蛋，在4’C下存放了一个月，仍未检测到大肠杆菌。
Lee等[22]对超高压处理液体蛋时蛋白质的凝结进行了流变学研究。在压力为looMPa
和150MPa、温度在5‘C和25’C下，受压时间直到1小时，也没有出现蛋白质的凝结。
当温度上升至45’C时，压力为looMPa和15OMPa下都出现了蛋白质的凝结。在保持
温度不变的情况下增加压力，蛋白质的凝结速率会加快，开始凝结时的受压时间会缩短。
在400Mp留25’C和Z0sMp叭5’c条件下，蛋白质的凝结几乎瞬时完成123]。大连理工大学硕士研究生学位论文
Ahmde等[24〕对超高压下液体全蛋、蛋白和蛋黄进行了流变性能研究，得出了与Lee
等基本一致的结论。
④超高压对生鲜肉类寄生虫杀灭效应的研究
有人对肉类中寄生虫进行了超高压研究。结果表明，麦穗鱼在200MPa~300MPa
时，猪肉在200MPa时肉色变白，肉质细腻，肌肉纤维变粗、松散、断裂;鱼肉在300MPa
下17种氨基酸不降低，挥发性物质无明显改变，保持了肉品的营养和新鲜度;3OOMPa
下鱼肉的菌落总数显著减少，大肠菌群下降到小于30个八0m0g，达到了国家规定的食
用标准[25]。
实验证明肉类食品经过300MPa以上的超高压处理，不仅可杀死寄生虫和微生物，
而且保持了肉品的营养、新鲜度及生鲜风味。因此，可以直接作为一种食品烹调的手段，
开辟食品处理的新途径。
⑤超高压对明太鱼鱼粉的研究
以明太鱼鱼粉为原料，调制成磷酸缓冲液的悬浊液进行超高压实验，鱼粉中的微生
物在超高压处理初期急剧减少，后期逐渐趋于平缓126]。在300MPa一400MPa处理IOnrin
后，绝大部分微生物被杀死。其微生物的耐压能力由弱到强依次是:真菌、革兰氏阴性
菌、革兰氏阳性菌、芽抱。分离出各种耐压性不同的菌株培养，检验结果表明:加单细
胞杆菌属、金黄色葡萄球菌属、粪链球菌属和棒状杆菌属可耐的最大压力分别为
200MPa、300MPa、400MPa、600MPa。加压至700MPa仍不能实现完全杀菌，残留的
几乎都是细菌的芽抱。
把鱼粉中存在的细菌制成悬浊液超高压处理后，测定其向体外泄漏的无机盐，发现
所有菌株均产生泄漏，特别是Fe’+、Mg’十泄漏严重[27]。如金黄色葡萄球菌属经700MPa
处理后，Fe+2和峋’十的泄漏量分别增大21倍和14倍，假单细胞杆菌属和粪链球菌属
处理后，Mg’十的泄漏量分别增大11倍和20倍，棒状杆菌处理后，Fe+2的泄漏量高达
27倍。且从营养细胞中泄漏的Zn+2、Ca+2和K十等离子与没有处理相比，也增大11倍
和58倍。而核酸类物质以及糖的泄漏量均约增大10倍和20倍，特别是金黄色葡萄球
菌属
和棒状菌属的泄漏量更高，由此可推测细胞膜受到严重的损防，甚至破裂成许多个
碎片。大连理工大学硕士研究生学位论文
2.2超高压杀菌技术进展
超高压技术可追溯到18世纪，在18世纪末，Pekrins进行了一项试验，用来确定水
的可压缩系数。在这项试验中，他采用了一个火炮炮筒作为压力容器，试验时的压力达
到了200MPa。
在1869年到1894年期间，Amgaat和calietle进行了一系列的超高压技术的研究，
这些工作奠定了超高压技术的科学研究基础，他们所做试验的最超高压力是30OMPa。
1884年Ceerts，Rengar，Eishcer等人研究确认了超高压力下深海中有各种各样生存的
微生物。1887年GocolgesPring在研究早期地下矿物的形成过程中，所进行的试验压力
为600MPa。1899年，当时美国化学家BertHiet首次发现450MPa的超高压能延长牛奶
的保存期。1914年，美国物理学P.w.Bridmgna提出蛋白质在sooMPa下凝固，在700MPa
下变成硬的凝胶状[8z]。在1953年到1954年期间，由AsEA和GEc研制人造金刚石。
那时要研究制造出人造金刚石必须建立5000MPa的压力。而就目前来讲，S000MPa的
压力仍然是一个超出想象的压力值。19世纪后半叶，开发了能产生looMPa一300MPa
压力的水压机，并应到了科学领域中。1897年Buchne利用水压机加压处理的酵母压榨
液中发现了细胞内的物质，宣告了物理化学的开始。而开创现代超高压技术研究先河的
则是美国物理学家.Pw.Bridmgne，1906年对固体压缩性，熔化现象，力学性质，相变，
电阻变化等宏观物理行为的超高压效应进行系统研究。1912年Bridmgna报告了超高压
下的水的状态图，确立了超高压物理学，1914年报告了超高压力下的卵白的凝固现象。
这样，超高压力的研究，在物理学，物理化学厂海洋微生物之类的广泛领域中被推进并
发展起来。
超高压力下有关微生物的杀灭的研究是从19世纪末开始的。1895年由Roger最早
报道了超高压对微生物的作用。其后超高压技术在食品处理中得到了应用。1899年美
国化学家Hiet报告了450MPa的超高压处理能提高牛乳的保存性。到1914年超高压物
理学家Bridge发现了超高压会产生蛋白质的加压凝固和酶的失活，还能杀死生物及微
生物。同时报告了详细的讨论结果。Guress在1924再次在教科书中提到了Hiet关于
果汁和蔬菜制品中应用超高压杀菌技术的研究，并指出超高压技术将成为生产果汁的
新技术。1968年发生的Alvni号潜水艇的沉没事故，研究发现10个月后在1543米的
海底中的船内，乘员白天和夜晚食用过的夹肉面包，苹果几乎保持着原有状态，从此
人们才开始注视深海下超高压微生物的活性。但是由于当时工业用冰的生产和家庭
中
的冷藏技术的普及，此后70多年来这一技术一直未引起食品界的足够重视。1986年，
日本京都大学林立丸教授作了超高压食品研究的报告，引起了人们的重视，日本农水
省组织下由21个单位成立了“食品产业超高压利用技术研究组合”，对食品的超高压处大连理工大学硕士研究生学位论文
理技术进行有计划的研究与开发。1991年4月日本开始试售第一种“超高压食品，，一果酱，在世界引起轰动[29〕，“超高压食品”被誉为21世纪食品[30】，同年9月日本帕卡公
司也推出了加压杀菌釉子汁。但是，作为杀菌技术超高压处理再次被关注是到1986年
在东京大学通过林力丸的提倡并发表了《超高压处理的食品加工中的应用》，此后也
发表了很多研究报告。从1986年起日本每年定期召开有关超高压技术应用的年会。
1991年法国技术研究部也开始2项发展课题，一是超高压并结合温度对微生物、酶、
蛋白质、感官特性影响的研究[3’]，二是对超高压杀菌处理食品选择最佳工艺条件(温度、
压力、时间)的研究。1992年10月法国召开首次有关超高压技术应用于食品工业的国
际性会议。1993年底推出超高压杀菌鹅肝小面饼，这将是世界首次用超高压处理生产
出商业化的低酸性食品。1992年美国几家公司开始建立商业化的超高压杀菌设备。同
时美国食品最高学术权威组织在专题报告中将超高压杀菌技术作为90年代十六项重点
开发技术之一。1995年角田伸二指出日本已经用超高压杀菌相关的技术对乳制品、鸡
蛋、水产品、高粘性食品如蜂蜜等进行广泛的应用研究，并取得良好的成果与应用前
景。
目前日本在食品的超高压处理技术方面居国际领先地位，并且已拥有大量的食品
超高压处理实验机械和生产设备。超高压处理的食品在相继面世，主要用于果酱、桔
子汁及水果蔬菜的处理，己有商业化的产品，消费者反映良好。在美国及欧洲，许多
国家先后对超高压食品的原理、方法、技术细节及应用前景进行了广泛的研究，研究
的深度和广度不断扩大。美国已将超高压食品列为21世纪食品处理、包装的主要研究
项目。
在我国，2003年杭州商学院食品系与浙江大学合作研制超高压设备。最近，由天
津华泰森森生物工程技术有限公司与清华大学“智能技术与系统国家重点实验室”研制
成功“整体式超高压生物处理试验机”。包头科发新型高技术食品机械有限责任公司进行
了超高压柑橘汁、超高压果汁、超高压豆奶、超高压牛奶、超高压嫩化的牛羊肉等食
品的超高压灭菌保鲜试验。2000年8月，食品协会召开了“全国首届超高压食品应用研
讨会，，。
国家发展计划委员会《关于现代农业高技术示范工程年度工作重点的公告》特别
指出农副产品处理保鲜技术，国家将重点扶持名特优农产品的处理保鲜技术，提高农
产品附加值和国内外市场竞争力，使一些重点产品在满足市场需求的情况下逐步向多
层次、多样化的市场发展。大连理工大学硕士研究生学位论文
2.3超高压食品处理装置
2.3.1超高压装置概况
要实现超高压都离不开超高压容器，超高压容器己成为化学工业、石油化工、人
造水晶、合成金刚石、等静压处理、超高静液压挤压、粉末冶金、金属成型、食品保
鲜以及地球物理、地质力学研究十分重要的、不可缺少的工具[32】。
超高压容器通常在很高的压力下工作，其应力水平很高，而且往往伴随着高温，
有的工作介质还具有强烈的腐蚀性，工作条件十分的恶劣。使用时设备一旦发生破坏，
往往会酿成重大事故，造成巨大损失。
超高压容器主要是圆筒容器，其应力分布特点是:
①三个应力中周向应力氏最大;
②周向应力的分布又以内壁应力最大，而且沿壁厚分布很不均匀，随着直径K值
增大，不均匀的程度更秀严重，并且当操作压力大于或等于。，/万时，内壁不可避免
的将出现屈服。
根据这些应力特征，超高压筒容器在考虑如何降级操作时的应力水平时，便不能
单纯从增加厚度、提高材料的强度来考虑。而应该从结构形式来考虑，从结构上改变
它的应力分布。这是超高压容器设计的主要考虑之一[33】。
为了改善圆筒的应力分布，提高圆筒的承载能力，首先采取的办法是预应力法(预
应力圆筒)。即在容器操作以前先给圆筒产生一定的预应力，利用和工作应力相反的
预应力来消除工作应力。其具体的结构形式有:多层缩套、绕丝、绕带、套镶及自增
强等。这些结构中，多层缩套是最早采用的结构，它利用套合时层间的过盈来产生预
应力。最初用于炮筒的制造，后来应用到化工容器，如超高压釜、超高压压缩机的气
缸及贮气缸以及静液压挤压筒等。这种带过盈的套合，根据所需界面压力，按理论计
算套合过盈量。为确保过盈量，往往需要对圆筒截面进行精确加工。这对直径比较小
的容器还可以，对直径较大的容器便难做到。同时，这种带过盈的套合结构，在套合
过程中往往容易产生“咬死”，特别是对于较长容器。为了克服这一问题，提出了绕卷式
超高压容器[3’]。
绕卷式超高压容器是在内筒的外壁以一定的拉力缠绕多层的钢丝或钢带，或者绕
卷钢板，利用外层钢丝或钢带、钢板的弹性收缩使内壁产生压缩预应力。这种容器内
筒截面不需精加工
，制造比较灵活与简便。国外还出现了用预应力的绕带管来输送石
油、天然气的设备。大连理工大学硕士研究生学位论文
另一种预应力结构是自增强容器。这种容器预应力的产生是通过对圆筒施加足以
使内壁发生屈服的内压，使圆筒部分屈服，卸压后而产生的。由于筒的材料部分屈服
的塑性胀大，类似缩套的原理，能产生需要的预应力，并且避免了圆筒的加工和加热
套合等附加的工艺。自增强容器的主要优点是通过预应力可以使器壁应力分布比较均
匀，平均应力降低，又可使疲劳寿命提高。但单层容器的自增强，应力分布还是不够
均匀。七十年代以来，又有人提出自增强与多层容器相结合，自增强与缠绕容器相结
合的论点与设计方法。前者的优点是对一定强度要求可以更好的利用材料，减少层数。
后者通过内筒的塑性变形与外层缠绕层胀紧，可以使内筒及外层材料均有预应力。1975
年在英国召开的第二届超高压容器会议上，英国J.Rogna提出用双层或三层缩套自增
强来作为超高压聚乙烯管式反应器。1975年，美国Bxater.D.GooMhc用有预应力的
绕带管远距离输送石油天然气(需要很高的压头)，便是这种形式的应用。六十年代，
自增强技术随着理论研究与实验研究的配合，发展的很快，日本、美国、英国、意大
利等工业国家都先后研究与运用这个技术来设计制造超高压容器。至七十年代，自增
强技术己成为超高压容器设计的主要方面。
套箍式容器也是有预应力的超高压容器，即在单层或多层圆筒的外壁表面上套上
许多套箍，利用套箍本身的弹性收缩箍紧，或者通过对圆筒施加内压来胀紧。两种情
况都可以使筒壁产生预应力。法国B.V.S.公司用液压式内筒产生有塑性膨胀使与外箍
贴紧并提高强度，并以此来制造超高压管道，以输送石油与天然气。我国近年来也有
在超高压、石油化工、原子能等方面开始采用套箍式容器。
以上这些利用预应力的超高压容器都有一个共同的缺点，即筒壁温度超5000OC，
或者时间较长后，会产生应力松弛而丧失预应力的作用，为了解决这个问题而出现一
种液体支承式。
液体支承式又称为充液式或直接外压式。它也是一种为了改善圆筒应力分布，提
高圆筒强度的新型结构形式。这种形式是由B日口nan，Wlios与Skelotn提出的。容器有
数个同心圆筒构成，内筒内壁为超高压力的操作介质，中间夹套环隙注入可控液体，
利用夹套液体的压力，对内筒施加外压，来代替内筒的预应力(界面压力产生的应力)。
夹套的压力可以调节控制，不受时间与温度的影响。此外，直接对内筒加外压，还可
使内筒筒
壁垂直于径向平面的剪应力减至最小，使平均周向应力变成压缩应力，疲劳
强度将大大提高，裂纹的扩展变为稳定。因此这种形式的容器可用于1000MPa以上及
1000’C以上的操作。但这种结构也有其缺点，结构比较复杂，需要增加一套可控压力
系统，并且夹套压力要调节适当，否则会使内筒失稳。大连理工大学硕士研究生学位论文
为了同样的目的，另一种新型结构形式是剖分式圆筒。这种结构是基于这样的考
虑:圆筒壁上最大的应力是周向应力，而内壁表面的周向应力又为最大值，随着半径
向外移动，周向应力将减少，因而把圆筒分成两层或三层。应力最大的内层做成扇块
剖分式，扇形剖分块用抗压特别好的材料做成，块的接触面通过研磨，并垫上薄的垫
片，以防介质沿接触面泄漏。介质只与内表面接触。由于剖分层在周向是不连续的，
因而剖分块上并不发生周向应力。这样，最大的周向应力便消除了。整体外层的周向
应力是由于扇块的径向压力产生的，随着受力点半径的增大，周向应力将大为减少。
这种结构最大的优点是避开了内部表面的最大周向力，缺点是扇块加工要求高，而且
需用抗压性能特别好的材料，如碳化钨等。
还有一种是综合式，即内层采用扇块剖分式，中间用压力夹套，外层采取由预应
力的缩套配合。这种结构综合了各种类型的优点。据文献介绍这种形式能耐高温达
15000’C，超高压达.24万大气压。可用于粉末冶金及金属成型。
七十年代以来，瑞典ASEA公司和Carbox公司提出一种框架绕丝式容器的新型式。
它由工作圆筒与框架两部分组成，工作圆筒又由筒体与两块平板封头组成，平封头与
圆筒用“0”型密封环密封。圆筒两端有凸缘，凸缘间缠绕高强度扁钢丝。钢丝有拉伸
预应力。框架由两根立柱和两个半圆梁构成，半圆梁压在两个平封头上，立柱与半圆
梁也可用和上述同样规格的扁平钢丝在由拉伸预应力下绕制而成。因为在工作时可以
承受轴向力，因此，圆筒端盖可以不要螺栓联接。这种容器具有强度高，疲劳抗力好，
结构紧凑，重量轻，制造容易和使用安全等优点。操作压力达1200MPa，温度达
15O00OC，可用以粉末冶金及金属压力成型的静液压挤压过程。
我国超高压容器的研究始于50年代末，当时第一套超高压聚乙烯中试装置建立，
所有超高压管式和釜式反应器都是国内自行设计和制造的。60年代初，人造超高压釜
国产化初露头角，至90年代初，超高压釜制造能力已经达到500台/年以上，反应釜的
规格从沪20onun、沪25Onrm、沪28onun、护3oomm到沪40Onrm己形成一整套系列，其质
量也与国外产品不
相上下。
2.3.2超高压装置结构
目前国内外常见的超高压食品加工装置的主体部分，即其加压装置是由超高压容器
和压力发生器(又称加减压系统)两大部分组成[35]，超高压容器是整个装置的核心，它
承受的操作压力可高达数百甚至上千兆帕，对其技术要求也较高;压力发生器的加压方
式又分为外部加压式和内部加压式两种[36]。在容器内产生超高压有两种方式:大连理工大学硕士研究生学位论文
外部加压式，超高压泵与超高压容器分开设置，超高压压媒经配管送入容器产生超
高压，如图2.1所示[37]。
1一顶盖2一超高压容器3承压框架4一压媒槽
5一超高压泵6一换向阀7一油压泵8一油槽
图2.1外部加压式
Fig
.
2.1Extmealperssuergeneertion
内部加压式，超高压容器内活塞直接压缩压媒产生超高压，根据油压装置与超高压
容器的连接形式又可分为分体型和一体型，如图2.2所示[37]。
l一活塞顶盖2一超高压容器3承压框架4一油压缸
5一低压活塞6一换向阀7一油压泵8一油槽
图.22内部加压式
Fig
.
2
.
2nItemalPerssuergenaertion大连理工大学硕士研究生学位论文
一体型的油压装置与超高压容器经超高压活塞连成一体，如图2.3所示。
1一顶盖2一超高压容器3承压框架4一超高压活塞
5一油压缸6一换向阀7一油压泵8一油槽
图2.3体型加压方式
Fig.2.3nItegratedPressuergeneartion
另外还有一种实验室用超高压装置[38]，如图2.4所示:
1一上盖2一处理室3一超高压缸4一超高压活塞
5一低压活塞6一低压缸7一油压装置
图.24实验室用装置
Fig.2.4LaboraotyrequiPment
比较两种加压方式可知，内部加压式本体结构大，但不需要超高压泵和超高压配管，
整体性好，内部加压分体型可杜绝油对食品的污染，适用于较超高压力的小型试验装置大连理工大学硕士研究生学位论文
用。外部加压式本体结构小，昂贵的超高压容积利用率高，相对造价低，超高压容器为
静密封，填料寿命长密封性好，处理性好，更适用于大中型生产装置。
实验室用超高压设备一般体积较小。其加压方式是内部加压一体型，即油压装置推
动活塞，直接压缩超高压容器处理室内的压力介质或液体食品，故此实验装置可用于固、
液态食品的超高压处理，并且这种加压方式可以获得较高的处理压力，以满足各种实验
的压力要求。该装置所用传质介质为饮用水，与水接触的部分用高强度不锈钢制成;加
压过程、处理时间均由自动控制系统控制;处理室内的温度通过加热、冷却部件，可以
在一定的范围内自动调节，以便进行不同的压力温度组合实验。具有方便，易操作的特
点。
在超高压食品处理中大体可分为两种方式:
超高压静态处理方式(压力在300
MPa~700MPa)和超高压动态处理方式(压力在100MPa~360MPa)。超高压静态
处理方式，是将食品或微生物置于特定超高压处理的容器中，以水或其他液体作为加压
介质，加压到设定压力值时静态保持一定时间(10~30分钟)，从而获得处理后的超高
压食品或实现微生物杀菌的功能，由于受超高压容器体积大小和造价昂贵的限制，只能
适用于小批量固液体食品及微生物生产;超高压动态处理方式，是指将液态或液固混合
物食品或微生物直接加压到预定压力，然后通过超高压对撞发生装置，直接进行超高压
力释放，在发生装置中形成超高压射流对撞，从而把物质乳化破碎和超高压快速杀菌。
它的优点是，可以用比静压处理压力低得多的压力处理而获得相同的效果，能耗大大降
低，可以连续生产处理，实现产业化，适用于液态或液固混合物固体含量不超过35%的
物质处理，其处理工艺也比较简单。其不足是不能处理固体物料和粘稠不能流动的物料。
2.4本章小结
食品超高压处理技术是在20世纪80年代末才进入人们的视野，在90年代初第一
种超高压食品落户日本之后，迄今为止，该项技术已风靡全球，显示出其极强的生命力
和发展前景。从1986年日本的林立丸教授发表食品研究报告至今仅有十几年的时间，
该项技术无论在理论探索、产品开发还是在设备研制等方面均取得了众所瞩目的成果
[39]。超高压食品以其独特的风格，迎合了当代人类的消费需求和心理，迅速地占领了市场，
并拥有着极好的前景〔40]。
超高压技术在日本，美国等国家已取得相当大的进展，但是当前仍有许多待解决的
问题，其中最核心的问题是生产设备设计和研究。超高压装置笨重，基本建设费用又很
高。因反复加减压，超高压密封体易损坏。同时成本很高，因此目前仅限于高价值产品
的应用。其次，由于超高压下食物的体积会缩小，故只能用于软材料包装，同时针对超大连理工大学硕士研究生学位论文
高压处理技术的优点，如能保持食品原有的风味、色泽、营养价值等特点来设计和选用
具有特殊功能的包装材料也是非常重要的课题。再次，由于超高压杀菌技术是一门新
兴技术，在我国仍有相当多的课题，当前有待解决的问题是加强基础研究，开展超高压
对蛋白质、淀粉、脂肪等高分子物质，溶胶、蛋白凝胶[4ll等胶体物质影响的研究，测定
超高压与食品有关的特性常数脚〕等。
在食品领域，可利用超高压处理的食品种类繁多，既有液体食品，也有固体食品，
其中生鲜食品有蛋、肉、大豆蛋白、水果、香料、牛奶、天然果汁、