超高压灭菌技术
- 格式：docx
- 大小：109.06 KB
- 文档页数：8
下载文档原格式
合集下载
利用超高压灭菌技术提高食品的安全性
利用超高压灭菌技术提高食品的安全性随着现代科技的不断进步，人们对食品安全性的需求也越来越高。
而在食品安全领域，超高压灭菌技术成为了一种有力的手段。
它能有效地消灭食品中的病原菌和细菌，提高食品的安全性。
本文将探讨超高压灭菌技术在食品安全方面的应用。
首先，超高压灭菌技术是一种以高压为手段来灭菌的技术。
这种技术利用高压力对食品进行处理，能够瞬间破坏细菌的细胞结构，使其失去活性。
相比传统的热处理方法，超高压灭菌技术更加温和，不会导致食品的质量损失和营养成分的破坏。
因此，它逐渐成为食品加工业中的重要技术。
其次，超高压灭菌技术在提高食品安全性方面具有显著的效果。
食品中的病原菌和细菌是导致食源性疾病的主要原因之一。
而超高压灭菌技术能够有效地杀灭这些病原体，降低食源性疾病的发生率。
研究表明，超高压处理能够灭杀绝大部分常见的致病菌，如大肠杆菌、沙门氏菌等，对保鲜肉类、水产品、果蔬等食品的灭菌效果显著。
因此，利用超高压灭菌技术可以大大提高食品的安全性。
此外，超高压灭菌技术在食品加工和贮藏过程中也有广泛的应用。
食品加工过程中，为了达到更长的保质期和更好的品质，食品往往需要经过一系列的处理，如杀菌、高压灭菌等。
而超高压灭菌技术可以在不破坏食品的质量和味觉的基础上，完成对食品的杀菌处理。
此外，超高压灭菌技术还可以用于食品的贮藏过程中，延长食品的保质期。
研究表明，采用超高压灭菌技术处理过的食品，可以在保持食品的质量和口感的前提下，延长食品的保质期，减少食品的浪费。
然而，超高压灭菌技术也存在一些局限性和挑战。
首先，超高压灭菌设备的成本较高，需要投入较多的经费。
其次，超高压灭菌技术对食品的适应性有限。
虽然超高压灭菌技术适用于肉类、水产品和果蔬等多种食品，但对于一些有特殊结构或特殊成分的食品，灭菌效果可能不理想。
此外，超高压灭菌技术对食品的质量也存在一定的影响。
尽管相对于传统的热处理方法，超高压灭菌技术对食品的影响较小，但在一些特定情况下，仍可能引起食品的质量缺陷。
超高压杀菌技术原理
超高压杀菌技术原理介绍随着食品安全和保鲜要求的提高，杀菌技术也在不断发展。
超高压杀菌技术，作为一种新兴的杀菌方法，具有独特的优势。
本文将详细介绍超高压杀菌技术的原理及其应用。
超高压杀菌技术的概念超高压杀菌技术是指利用高于100兆帕斯卡（MPa）的压力对食品和饮料中的微生物进行杀灭的一种处理方法。
相比传统的热处理和化学处理，超高压杀菌技术以其较低的温度处理、能够保持食品原有品质和营养成分的优势，受到越来越多的关注。
原理超高压杀菌技术的原理基于高压对微生物组织的影响。
高压作用下，微生物细胞内的蛋白质和核酸会发生结构变化，从而破坏微生物的代谢功能和生物活性，达到杀灭微生物的目的。
超高压杀菌技术主要有以下几个方面的作用机制：1. 细胞壁破裂高压作用下，细胞壁会受到拉伸力的作用，导致其破裂，使细胞内容物暴露在外部环境中。
这会破坏微生物的完整性，导致微生物无法生存和繁殖。
2. 蛋白质变性高压能够使蛋白质发生变性，破坏蛋白质的原有结构和功能。
这会影响微生物的代谢过程和重要酶的活性，导致微生物死亡。
3. 核酸损伤高压作用下，核酸链会发生断裂和结构变化，从而影响微生物的基因表达和遗传信息的传递。
这对微生物的存活和繁殖都是致命的。
超高压杀菌技术可以同时利用以上多种机制对微生物进行杀灭，提高杀菌效果和保持食品品质。
应用超高压杀菌技术在食品工业中具有广泛的应用前景。
1. 瓶装果汁和饮料瓶装果汁和饮料中常含有大量微生物，使用超高压杀菌技术可以高效杀除这些微生物，延长产品的保质期。
2. 肉类制品肉类制品常常易受微生物污染，超高压杀菌技术可以有效杀灭肉类中的病菌和腐败菌，保持产品的卫生和品质。
3. 海产品超高压杀菌技术对海产品的杀菌非常有效，可以减少海产品中的微生物数量，延长其保鲜期限。
4. 乳制品乳制品中的细菌常会导致产品变质，超高压杀菌技术能够安全高效地去除细菌，保持乳制品的新鲜度和口感。
总结超高压杀菌技术是一种创新的杀菌方法，利用高压对微生物进行杀灭。
超高压杀菌
在超高压下，食品中的小分子（如 水分子）之间的距离要缩小而蛋白质等 大分子组成的物质还仍保持球状，这时 ，水分子等小分子就要产生渗透和填充 效果，进入并黏附在蛋白质等大分子基 团内的氨基酸周围，使蛋白质等的食品 中生物大分子链在加工压力下，由超高 压降为常压后被拉长，而导致其全部或 部分立体结构被破坏，这样便改变了蛋 白质的性质。
1. 对水的作用 高压下水的冰点会发生一些 改变，200MPa压力水的冰点为20℃左右。通过这种原理，即可 以将超高技术用于食品速冻，形 成很好的冰晶体结构。
2、对蛋白质的影响
蛋白质一般具有四级结构。一 级结构是由多肽链中的氨基酸顺序 决定。二级结构是由肽链内和肽链 间的氢键维持，一般高压有利于这 一结构的稳定。三级结构是由于二 级结构间相互作用而包接在一起形 成球形，高压对三级结构有较大影 响。一些三级结构的球状蛋白体结 合在一起形成四级结构，这一结构 靠非共价键间的相互作用来维持， 对压力非常敏感。
二、超高压杀菌的原理
高压处理食 品是先将食品原 料充填到塑料等 柔软的容器中， 密封后再投入到 有数百兆帕静水 压的高压装置中 加压处理。
食品领域利用高压处理和加工 主要是基于食品的主成分水的压 缩效果，即高压对液体的压缩作 用，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， 甚至使原有功能破坏或发生不可 逆变化。
7. 胶体和凝胶 胶体及凝胶一般由蛋白质或多 糖形成，因此高压对胶体及凝胶亦 具有较大影响。Okamota等报道， 在高压状态下，鸡蛋的蛋白可形成 一个强度较高但柔软的蛋白胶体。 迄今为止，还罕见关于高压下胶体 分子间的相互作用的报道。
8. 对维生素的影响 对果蔬原料在预定的压力时间条件下处理后发 现，还原型维生素C含量与其中所含的Fe3+和Cu2+ 有关： Fe3+对于维生素C的降解起着重要作用，在高压下 会更加明显；Cu2+的存在，在高压下会激活铜酶， 铜酶是维生素C降解的重要酶类之一。 此外，在高压作用下，氧化型维生素C可能会转 变为还原性维生素C；总体来说，高压处理对维生 素C的影响很小。
超高压灭菌技术在食品加工中的应用
超高压灭菌技术在食品加工中的应用随着现代生活水平的提高，对于食品的品质和安全性要求也越来越高。
而食品加工这一步骤中最关键的就是杀菌。
为了确保食品无菌无害，越来越多的企业开始采用超高压灭菌技术。
本文将从超高压灭菌技术的原理和应用，以及其在食品加工中的优势等方面讲述这项技术的重要性和应用。
一、超高压灭菌技术的原理和优势超高压灭菌技术是一种可以在常温下高效灭菌的技术。
其原理是通过电子泵将高压液体传递至灭菌仪器中，使菌落中的细胞体被击穿，达到灭菌的目的。
相比传统的高温、高压灭菌技术，超高压灭菌技术具有以下优势：1. 温度低：超高压灭菌技术可以在室温下完成灭菌，不需要加热，因此可保留食品中的营养物质和风味。
2. 灭菌时间短：相比传统灭菌技术，超高压灭菌技术只需要数分钟即可完成灭菌，不会造成过度处理，降低了能耗，同时提高了生产效率。
3. 原理清晰：基于高压会破坏细胞膜和DNA等细胞结构，从而灭绝微生物，使用超高压灭菌技术可以避免在食品中留下对人体有害的残留。
二、超高压灭菌技术在食品加工中的应用随着人们对生活质量和环境质量的要求越来越高，越来越多的企业开始应用超高压灭菌技术进行食品加工。
这里列举几类典型食品的加工实例。
1. 奶制品在奶制品加工原料的杀菌处理中，超高压灭菌技术可以被用于乳清和乳化剂的灭菌，从而提高生产效率，降低企业的运营成本和风险。
而且它可以保留乳制品中的风味和营养成分，不会破坏原有的蛋白质、脂肪和维生素等成分，同时不会在加工后对食品中留下残留物。
2. 肉类产品对于肉类加工配料的杀菌处理，超高压灭菌技术可以被用于肉末、香肠和腊肉等肉制品的生产过程中。
使用超高压灭菌技术可以有效降低加工中的细菌污染率，从而提高肉制品的质量和安全性。
3. 营养保健品在营养保健品的生产加工中，超高压灭菌技术可以被用于各种营养元素的添加过程中，例如奶粉、含有动物或植物油脂的营养补充剂等。
使用超高压灭菌技术可以保留食品中的营养成分，同时又可以确保产品的安全性和品质。
超高压灭菌技术
超高压灭菌技术在食品机械中的现状分析1、超高压灭菌技术的概念超高压灭菌技术（ultra—high pressure processing ）简称UHP，又称超高压技术（ultra-high pressure, UHP），高静压技术（high hydrostatic pressure , HHP），或高压食品加工技术（high pressure processing, HPP）。
食品超高压技术是指将软包装或散装的食品放入密封的、高强度的施加压力容器中，以水和矿物油作为传递压力的介质，施加高静压（100~1000 MPa），在常温或较低温度（低于100℃）下维持一定时间后，达到杀菌、物料改性、产生新的组织结构、改变食品的品质和改变食品的某些物理化学反应速度的一种加工方法。
2、超高灭菌设备的原理2．1 超高压灭菌技术的基本原理液体（水）在超高压作用下被压缩，而受压食品介质中的蛋白质、淀粉、酶等产生压力变性而被压缩，生物物质的高分子立体结构中非共价键结合部分（氢键、离子键和疏水键等相互作用），即物质结构发生变化，其结果是食品中的蛋白质呈凝固状变性、淀粉呈胶凝状糊化、酶失活、微生物死亡，或使之产生一些新物料改性和改变物料某些理化反应速度，故可长期保存而不变质（1）改变细胞形态极高的流体静压会影响细胞的形态，包括细胞外形变长，胞壁脱离细胞质膜，无膜结构细胞壁变厚。
上述现象在一定压力下是可逆的，但当压力超过某一点时，便不可逆地使细胞的形态发生变化（2）影响细胞生物化学反应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（3）影响细胞内酶活力高压还会引起主要酶系的失活，一般来讲压力超过300MPa对蛋白质的变性将是不可逆的，酶的高压失活的根本机制是：①改变分子内部结构；②活性部位上构象发生变化通过影响微生物体内的酶，进而会对微生物基因机制产生影响，主要表现在由酶参与的DNA复制和转录步骤会因压力过高而中断（4）高压对细胞膜的影响在高压下，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（5）高压对细胞壁的影响20~40 MPa的压力能使较大细胞的细胞壁因受应力机械断裂而松解，200MPa的压力下细胞壁遭到破坏。
超高压杀菌技术
三 超高压杀菌对食品品质的影响
传统热加工技术丌仅会杀死食品中的微生物， 对食品中的营养成分及风味物质也有非常大的 破坏作用，破坏程度主要取决亍热处理的温度 高低及时间长短。人们研究、开发新的食品加 工技术，是为了在保证食品安全的前提下，尽 可能地改善加工后食品的品质。迄今为止，绝 大多数兲亍超高压对食品品质的研究都是在中 等温度条件下迚行的。
6 超高压对食品质构的影响
高压及高温会引起细胞壁破裂，仍而使得物料结构变得 松散、皱缩。但是Leadley 等的研究证明，超高压虽然会 导致四季豆发生软化，但不热加工相比，软化程度较低。 四季豆被事先预热至86℃，700MPa、86℃处理物料两 次，每次2min，期间温度最高可升至117℃，两次加压中 途间隔1min，压力为大气压；热处理样品在121℃下加热 3min。四季豆经超高压处理后，硬度约为热处理的2 倍， 贮藏7个月后硬度仌然比热处理组高。
针对超高压灭菌已经取得的成果及存在的问题，我认
为以后的超高压灭菌研究将有以下几个主要趋势：
完善已有的灭菌模型戒开发新模型。
研究微生物细胞以及芽孢耐压机理。
设计制造可以快速加压、降压，快速迚料、出料的
新型设备。
设计制造可用亍液态物料加工的连续式设备。
提高设备本身的易用性、稳定性。
Thank you！
2 超高压与传统化学处理食品的比较.
超高压不传统化学处理食品相比较，优点在亍以下几个方面： a 丌需向食品中加入化学物质，克服化学试剂不微生物细胞内 物质作用生成的产物对人体产生丌良影响，也避免食物中残留 化学试剂对人体负面作用，保证食用安全； 综上所述，超高压杀菌技术无需加热、无化学添 b 化学试剂使用频繁，会使菌体产生抗性，杀菌效果减弱，而 加剂；压力作用迅速均匀；且在常温或低温下进 超高压灭菌为一次性杀菌，对菌体作用效果明显； c 超高压杀菌条件易亍控制，对外界环境影响较小，而化学试 行，口味和风味能得以保持；营养损失小，工艺 剂杀菌易受水分、温度、pH、有机环境等影响，作用效果变 简化，节约能源，无“三废”污染。 化幅度较大； d 超高压杀菌能更好地保持食品自然风味，甚至改善食品高分 子物质构象，如可作用亍肉类和水产品，提高肉制品嫩度和风 味。
食品加工超高压技术在肉制品加工中的应用
食品加工超高压技术在肉制品加工中的应用食品加工技术一直在不断发展和创新，为了提高食品的安全性和品质，人们不断寻求新的方法和技术。
在肉制品加工领域，超高压技术逐渐受到了人们的关注和应用。
本文将介绍食品加工超高压技术在肉制品加工中的应用，并深入探讨其优势和局限性。
一、超高压技术的基本原理超高压技术是利用高压物理效应对食品进行处理的一种技术。
通过增加食品的压力，达到改变食品内部结构的目的，从而达到灭菌、杀菌、保鲜和改善食品质量的效果。
超高压技术的基本原理是通过施加高于常压的压力，使食品中的细菌、酵母、霉菌等微生物失去生长和繁殖的能力，从而达到杀灭微生物的效果。
二、超高压技术在肉制品加工中的应用1. 杀菌灭菌：超高压技术可以同时杀灭食品中的各种细菌，包括致病菌、腐败菌和变质菌等。
在肉制品加工中，尤其是肉类制品，经过超高压处理后，可以有效地杀灭各种致病菌，提高产品的安全性。
2. 去除细菌毒素：在肉制品加工过程中，容易产生一些细菌毒素，对人体健康有害。
超高压技术可以破坏细菌产生毒素的结构，从而降低食品的毒性。
3. 保鲜延长保质期：超高压技术可以改变食品中的微生物、酶和食品组织的结构，抑制微生物的生长和食品的酸败，从而延长食品的保质期。
在肉制品加工中，超高压技术可以有效地保持肉制品的新鲜度和口感。
三、超高压技术的优势和局限性1. 优势(1) 快速高效：超高压技术处理时间短，处理效果好，能够在短时间内达到灭菌和去除细菌毒素的效果。
(2) 保留食品的营养成分：相较于传统的热处理方法，超高压技术能够更好地保留食品中的维生素、蛋白质和其他营养成分。
(3) 不改变食品的质地和口感：超高压技术在杀菌的同时，不会对食品的质地和口感产生明显影响。
2. 局限性(1) 适应性差：超高压技术对不同食品的适应性不一样，需要根据具体的食品类型和工艺参数进行优化。
(2) 能耗较高：相较于传统的食品加工方法，超高压技术需要消耗更多的能源。
超高压食品灭菌技术
超高压食品灭菌技术根据杀菌时温度不同，杀菌可分为热杀菌和冷杀菌。
其中冷杀菌又根据使用手段不同分为物理杀菌和化学杀菌。
冷杀菌中的物理杀菌是目前杀菌技术发展的趋势。
物理杀菌克服了热杀菌和化学杀菌的不足之处，是运用物理方法，如高压、场(包括电尝磁场)、电子、光等的单一作用或两种以上的共同作用，在低温或常温下达到杀菌的目的。
超高压技术是90年代由日本明治屋食品公司首创的杀菌方法，它是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中，经100Mpa(约为987个大气压)以上超高压处理一段时间，从而达到加工保藏食品的目的。
一超高压技术处理食品的特点：超高压技术进行食品加工具有的独特之处在于它不会使食品的温度升高，而只是作用于非共价键，共价键基本不被破坏，所以食品原有的色、香、味及营养成分影响较校在食品加工过程中，新鲜食品或发酵食品由于自身酶的存在，产生变色变味变质使其品质受到很大影响，这些酶为食品品质酶如过氧化氢酶、多酚氧化酶、果胶甲基质酶、脂肪氧化酶、纤维素酶等，通过超高压处理能够激活或灭活这些酶，有利于食品的品质。
超高压处理可防止微生物对食品的污染，延长食品的保藏时间，延长食品味道鲜美的时间。
二超高压技术与传统的加热处理食品比较优点在于：1.超高压处理不会使食品色、香、味等物理特性发生变化，不会产生异味，加压后食品仍保持原有的生鲜风味和营养成分，例如，经过超高压处理的草莓酱可保留95%的氨基酸，在口感和风味上明显超过加热处理的果酱。
2.超高压处理后，蛋白质的变性及淀粉的糊化状态与加热处理有所不同，从而获得新型物性的食品。
3.超高压处理可以保持食品的原有风味，为冷杀菌，这种食品可简单加热后食用，从而扩大半成品食品的市常4.超高压处理是液体介质短时间内等同压缩过程，从而使食品灭菌达到均匀、瞬时、高效，且比加热法耗能低，例如，日本三得利公司采用容器杀菌，啤酒液经高压处理可将99.99%大肠杆菌杀死。
三超高压技术与传统的化学处理食品(即添加防腐剂)比较优点在于：1.不需向食品中加入化学物质，克服了化学试剂与微生物细胞内物质作用生成的产物对人体产生的不良影响，也避免了食物中残留的化学试剂对人体的负面作用，保证了食用的安全。
超高压食品加工技术杀菌技术安全操作及保养规程
超高压食品加工技术杀菌技术安全操作及保养规程前言随着人们对食品安全要求不断提高，超高压食品加工技术越来越受到关注。
超高压技术是一种新型的杀菌技术，其杀菌效果显著，且不会破坏食品的营养成分和口感。
但是，超高压技术也存在一些潜在的安全隐患和操作风险，必须进行严格的操作规范和保养管理。
本文将对超高压食品加工技术进行详细介绍，并提供安全操作和保养规程，以确保工作人员的安全和产品的质量。
超高压食品加工技术超高压杀菌技术的原理超高压杀菌技术是利用高压力、高温度和高速度来破坏微生物的细胞壁和细胞膜，使细胞死亡的一种加工技术。
该技术采用高压力，通常在100-800兆帕（Mpa）之间，时间一般为几分钟到1小时，可以杀灭几乎所有的细菌、病毒、酵母和真菌，特别是挑战性较高的芽孢和厌氧菌。
超高压杀菌技术的优点与传统技术相比，超高压杀菌技术具有以下优点：1.杀菌效果显著。
可以杀灭几乎所有的微生物，可以保持食品的天然风味和色泽。
2.不会产生致癌物和致畸物。
3.不会破坏食品的营养成分和口感。
4.可以提高食品的保质期，延长货架寿命。
超高压杀菌技术的应用范围超高压杀菌技术目前主要应用于液态和半固态产品的加工，如果汁、酸奶、米糊等。
同时，该技术也被应用于肉制品、海鲜、蔬菜等食品的杀菌处理。
安全操作规程虽然超高压杀菌技术具有很好的杀菌效果，但过高的压力也会带来一定的危险。
因此，为了确保工作人员的安全和产品的质量，操作人员必须遵守以下安全操作规程。
个人防护1.在操作前，操作人员必须穿戴符合标准的个人防护用品，包括防护服、防静电鞋、手套等。
2.操作过程中，工作人员必须佩戴耳塞、口罩、护目镜等，避免超高压带来的噪音和压力伤害。
3.防止重复使用的材料或器材进行混用，避免交叉感染。
4.不要在裸露的皮肤上涂抹任何液体化学制品。
设备操作1.在操作前，必须严格按照设备操作手册的要求进行操作，以保证设备正常运行。
2.在操作过程中，必须严格按照操作步骤进行操作，不得擅自更改或调整设备。
超高压食品灭菌技术
超高压食品灭菌技术根据杀菌时温度不同，杀菌可分为热杀菌和冷杀菌。
其中冷杀菌又根据使用手段不同分为物理杀菌和化学杀菌。
冷杀菌中的物理杀菌是目前杀菌技术发展的趋势。
物理杀菌克服了热杀菌和化学杀菌的不足之处，是运用物理方法，如高压、场(包括电尝磁场)、电子、光等的单一作用或两种以上的共同作用，在低温或常温下达到杀菌的目的。
超高压技术是90年代由日本明治屋食品公司首创的杀菌方法，它是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中，经100Mpa(约为987个大气压)以上超高压处理一段时间，从而达到加工保藏食品的目的。
一超高压技术处理食品的特点：超高压技术进行食品加工具有的独特之处在于它不会使食品的温度升高，而只是作用于非共价键，共价键基本不被破坏，所以食品原有的色、香、味及营养成分影响较校在食品加工过程中，新鲜食品或发酵食品由于自身酶的存在，产生变色变味变质使其品质受到很大影响，这些酶为食品品质酶如过氧化氢酶、多酚氧化酶、果胶甲基质酶、脂肪氧化酶、纤维素酶等，通过超高压处理能够激活或灭活这些酶，有利于食品的品质。
超高压处理可防止微生物对食品的污染，延长食品的保藏时间，延长食品味道鲜美的时间。
二超高压技术与传统的加热处理食品比较优点在于：1.超高压处理不会使食品色、香、味等物理特性发生变化，不会产生异味，加压后食品仍保持原有的生鲜风味和营养成分，例如，经过超高压处理的草莓酱可保留95%的氨基酸，在口感和风味上明显超过加热处理的果酱。
2.超高压处理后，蛋白质的变性及淀粉的糊化状态与加热处理有所不同，从而获得新型物性的食品。
3.超高压处理可以保持食品的原有风味，为冷杀菌，这种食品可简单加热后食用，从而扩大半成品食品的市常4.超高压处理是液体介质短时间内等同压缩过程，从而使食品灭菌达到均匀、瞬时、高效，且比加热法耗能低，例如，日本三得利公司采用容器杀菌，啤酒液经高压处理可将99.99%大肠杆菌杀死。
三超高压技术与传统的化学处理食品(即添加防腐剂)比较优点在于：1.不需向食品中加入化学物质，克服了化学试剂与微生物细胞内物质作用生成的产物对人体产生的不良影响，也避免了食物中残留的化学试剂对人体的负面作用，保证了食用的安全。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
院系：生命科学学院专业：食品科学与工程班级：1107班姓名：李芳学号：2011114030729论文课题:超高压灭菌技术评分老师：分数：超高压灭菌技术摘要: 超高压杀菌技术是食品加工业中的一种高新技术, 具有广泛的应用前景。
本文介绍了超高压机理、杀菌影响因素以及超高压杀菌技术对食品营养成分的影响。
关键词：超高压、食品行业、灭菌。
前言超高压杀菌是指将密封于柔性容器内的食品置于压力系统中, 以水或其他液体作为传压介质, 采用100MPa 以上的压力处理食品,以达到杀菌、灭酶和改善食品功能特性的目的[1]。
目前, 超高压灭菌技术广泛的应用于含液体成分的固态食品或液态食品的杀菌, 如蔬菜、水果、奶类产品、肉类产品、酱油等的杀菌。
但目前存在的最大难题是超高压设备设计相当困难,以及超高压设备和大流量的高压泵系统制造费用非常昂贵等。
1、超高压杀菌技术的杀菌机理：微生物的热力致死是由于细胞膜结构变化、酶失活、蛋白质变性、DNA 损伤等主要原因引起的。
而超高压是破坏氢键之类弱结合键, 使基本物性变异,产生蛋白质的压力凝固及酶的失活, 以及使菌体内成分产生泄露和细胞膜破裂等多种菌体损伤[2]。
当蛋白质经高压处理后, 其离子键、疏水键会因体积的缩小而被切断,从而导致其立体结构崩溃, 蛋白质变性, 酶失活。
一般来说, 100MPa~300MPa 压力下引起的蛋白质变性是可逆的, 但当压力超过300MPa 时, 蛋白质变性是不可逆[3]。
2超高压杀菌的影响因素：一般, 影响超高压杀菌的主要因素有: 压力大小、加压时间、加压温度、pH、水分活度、食品成分、微生物生长阶段和微生物种类等。
2.1 压力大小和加压时间在一定范围内, 压力越高, 杀菌效果越好。
在相同的压力下, 杀菌时间越长, 杀菌效果也越好。
300MPa 以上的压力会使细菌、霉菌、酵母菌灭活, 病毒在较低的压力下就会失去活力。
非芽孢菌在300MPa ~600MPa 时就可全部致死, 芽孢菌在1000MPa 压力下仍可存活。
池元斌等人研究了超高压对鲜牛奶中细菌的影响, 鲜牛奶中细菌菌落尺寸取决于加工压力的高低以及加压时间的长短。
加压时间越长, 压力越大, 细菌菌落直径越小[4]2.2 加压温度温度是影响微生物生长代谢最重要的环境因素, 在低温或高温下, 超高压对微生物的影响加剧。
大多数微生物在低温下的耐压程度降低, 这主要是由于压力使得低温下细胞内因冰晶析出而破裂的程度加剧, 所以低温对超高压杀菌有促进作用[5]。
加压热杀菌可以减少加热时间或降低杀菌所需的温度;同时, 适当的中温也会减少加压所需的时间和强度。
因此, 在温度的协同作用下, 超高压杀菌效果可大大提高。
Havakawa 报道, 800MPa, 60min, 在60℃条件下可将嗜热芽孢杆菌的数量从106个/mL 降到102个/mL, 而在室温下同样的压力和时间, 菌落则不会发生变化。
2.3 pH在压力作用下, 介质的pH 会影响微生物的生长。
据报道, 一方面压力会改变介质的pH, 且逐渐缩小微生物生长的pH 范围。
另一方面, 在食品允许范围内, 改变介质pH, 使微生物生长环境劣化, 也会加速微生物的死亡速率使超高压杀菌时间缩短或降低所需压力[6]。
大肠杆菌在常压下, pH4.9 和pH10.0, 生长受到抑制; 在27.2MPa 下, pH5.8 和pH9.0, 生长受到抑制; 在34.0MPa 下, pH6.0 和pH8.7, 生长受到抑制。
2.4 水分活度水分活度(Aw)对高压杀菌效果影响也很大。
J.J.Rodriguez 通过研究证明了水分活度对杀菌效果有显著的影响作用, 其影响作用因压力大小而异, 当压力为414MPa 时, 水分活度从0.99 降至0.91, 杀菌作用减弱。
低水分活度产生细胞收缩和对生长的抑制作用, 从而使更多的细胞在压力中存活下来[7]。
因此水分活度大小对微生物抵抗压力非常关键, 对于固体与半固体食品的超高压杀菌, 应充分考虑水分活度的重要性。
2.5食品成分由于食品成分十分复杂, 因而对高压杀菌的影响情况也很复杂。
通常食品中富含高盐高糖时, 其杀菌速率会出现减慢趋势。
富含蛋白质、油脂的食品高压杀菌较困难, 但添加适量的脂肪酸酯、糖酯及乙醇后, 加压杀菌效果会增强在高压下, 食品的化学成分对杀菌效果有明显的影响。
蛋白质、碳水化合物和脂类对微生物具保护作用; 强化的培养基因富含可供细菌利用的氨基酸和维生素等营养物质, 从而对细菌在超高压下具有很好的保护作用[8]。
另外, 食品基质所含的添加剂组分对超高压灭菌也有很大的影响。
2.6微生物的种类和生长阶段超高压杀菌效果还与微生物的种类和生长阶段有关。
革兰氏阴性菌的细胞膜结构复杂且易受压力等环境条件的影响发生结构变化; 而革兰氏阳性菌的耐压性较强。
芽孢类细菌比非芽孢类细菌的耐压力强。
当压力超过100MPa 时, 许多非芽孢细菌都失去活性, 但芽孢细菌则可在高达1200MPa 下存活[9]。
因此, 杀灭芽孢细菌应需更高的压力, 并适当结合其他处理方式。
微生物在不同的生长阶段其对压力的耐受性不同。
研究表明, 微生物在生长期, 特别是对数生长期对压力很敏感。
4超高压灭菌对食品中营养成分的影响传统的加热杀菌法处理食品, 易造成食品中热敏性营养成分的破坏, 且会发生食品变褐和产生蒸煮味等, 而采用高压杀菌技术处理食品, 在灭菌的同时较好的保持了食品原有的色、香、味及营养成分。
高压对食品中营养成分的影响主要有以下几个方面。
4.1 对蛋白质的影响高压可使蛋白质结构中的氢键、离子键、疏水键等破坏, 使蛋白质变性。
许钟等人对鱼肉蛋白进行高压处理, 发现鱼肉蛋白质变性的压力比其他蛋白质低很多。
在300MPa~400MPa 压力下处理鱼糜可得具有高弹性、透明和具光泽的凝胶, 保持致密的组织性, 且放于低温下, 弹力会进一步增强[10]酶是蛋白质, 超高压处理对食品中各种酶的活性也有影响。
经超高压处理水产品中的蛋白酶、酪氨酸酶等失活, 可减缓酶促褐变和降解反应。
一般, 压力在350MPa 以下范围内, 随着压力的提高酶活逐渐下降, 但压力高于350MPa 时, 酶活又有所回升, 这种现象可能与酶分子内部结构和活性部位的构象有关[11]。
4.2 对淀粉和多糖的影响超高压可使淀粉改性。
常温下加压到400MPa~600MPa 可使淀粉酶糊化而呈透明的粘稠状物, 且吸水量也发生改变。
其原因是压力可使淀粉分子的长链断裂, 分子结构发生改变。
根据研究报道, 对蜜蜂进行高压杀菌处理, 结果发现在微生物致死的情况下, 对糖类几乎没有影响。
马成林等研究了玉米淀粉超高压糊化后的冻融稳定性和色泽变化, 并和热糊化淀粉的老化特性和色泽变化做了比较, 发现超高压处理完全糊化的淀粉冻融稳定性和色泽较好。
4.3 对油脂的影响油脂对压力耐受力较低, 常温下加压到100MPa~200MPa, 基本上变成固体, 但高压对油脂是可逆的。
压力解除后, 固体仍能恢复到原状。
Wong 利用拉曼(Roman) 红外光谱仪研究了很多种脂类状态的变化, 发现主要临界温度在压力每升高100MPa 时, 升温20℃, 且呈直线关系。
由此可见, 高压对脂类的影响是很明显的。
4.4 对食品中其他成分的影响高压对食品中风味物质、维生素、色素及各种小分子物质几乎没有影响, 因此可广泛适用于各类食品的生产。
5结论与展望随着科学技术的迅猛发展, 超高压技术已显示出了其在食品加工中的重要地位。
超高压杀菌技术有效的保持了食品原有的色、香、味和营养成分, 减少了化学添加剂的使用, 延长了食品保质期, 是21世纪的新型产品, 有着广阔市场和发展前景。
然而,由于超高压灭菌技术尚不完善, 对设备要求很高以及成本也很高, 目前, 市场上出现的超高压食品数量很有限, 仅用于一些高价值产品的生产。
随着对超高压杀菌技术的进一步研究和开发, 相信不久的将来此技术将广泛的应用于各种食品的生产加工。
参考文献:[1] 邓立,朱明.食品工业高新技术设备和工艺[M].北京:化学工业出版社,2006,136~141[2] 陈复生.食品超高压加工技术[M].北京:化学工业出版社,2005,150~151[3] 徐怀德,王云阳.食品杀菌新技术[M].北京:科学技术文献出社,2004,270~273.[4] 邱伟芬,江汉湖.食品超高压杀菌技术及其研究进展[J].食品科学,2001,22(5):81~84.[5] 林向阳,陈金海,等.超高压杀菌技术在食品中的应用[J].农产品加工,2005,30(1):9~12.[6] 殷涌光,刘静波,等.食品无菌加工技术与设备[M].北京:化学工业出版社,2005,132~145.[7] 励建荣,夏道宗.食品超高压杀菌技术[J].广州食品工业科技,2002,18(3):45~47.[8] 德力格尔桑. 静态高压处理食品时的生物学效应. 包头:2000 年全国首届高压食品簪高压技术应用论文集,2000,8~15.[9] 夏远景,薄纯智,等.超高压食品处理技术[J].食品与药品,2006,8(2):62~66.[10] 赵俊方,赵玉生.初探食品工业中的超高压灭菌技术[J].包装与食品机械,2006,24(5):27~30.[11] 余顺明,邓丹雯,等.食品杀菌新技术[M].北京:中国轻工业出版社,2004,107~147.。