超高压技术在果蔬加工中大有可为

廖小军

食品加工过程中面临的质量安全问题主要包括色泽、香气、滋味、质构、营养、功能和安全七个变化。长期以来，热杀菌技术因为经济有效、能够保证食品安全而广泛应用于食品加工中，但是热杀菌会导致食品的颜色变化、香气破坏、滋味改变、营养损失、质构变化、功能降低等质量变化，使产品失去原有的新鲜度、营养与功能。随着人们消费意识的增强和生活水平的提高，传统的食品热加工方法已经不能充分满足人们对食品高品质的要求。因此，提高加工食品的品质，有效防止食品加工过程中质量安全的七个变化，满足消费者对高品质食品日益增长的消费需求，是食品加工领域的重要课题。与传统热杀菌技术相比，非热加工技术具有杀菌温度低、能较好的保留食品原有的品质、对环境污染小等优点，引起了研究者的广泛关注。高静压技术(high hydrostatic pressure，HHP)，又称高压加工技术(highpressure processing，HPP)或超高压技术(ultra-high pressure，UHP)，作为装备、工艺与理论日益成熟的非热加工技术，商业化应用脚步不断加快。

1，高静压技术商业应用

HHP技术在美国、日本、德国、法国、澳大利亚等国家得到了稳定的发展，其中日本是将HHP技术最早进行商业应用的国家。20世纪90年代，日本明治公司首先实现了HHP技术在果酱中的加工生产，成功开启了HHP商业化应用之门，使高压成为一种可行的商业加工手段。2000年，日本成功地推出了采用HHP技术加工的方便米饭，该高压米饭方便、口感好，且充分地保留米粒原有的营养成分，当年9月进入市场后第一年的销售额就达到了13亿日元，2005年达到23亿日元。目前高静压加工的米饭已经是日本最热销的HHP食品，已成为HHP技术产业化最为成功的标志。此外，HHP技术还广泛应用于水果制品和奶制品。在美国将HHP技术成功应用于商业生产的是艾沃梅克斯(Avomex)公司，1996年，该公司安装了第一台25L间歇式HHP设备，生产的鳄梨产品主要供应给当地墨西哥式餐厅，之后短时间内市场需求迅速增大，Avomex又相继安装了一台25L和50L的HHP设备：1999年，Avomex公司安装了半连续式HHP设备，2000年安装了215L的间歇式设备。目前除HHP技术生产的鳄梨酱外，由于消费者对具有新鲜品质食品的强烈需要，Avomex公司相继推出了HHP生产的胡萝卜汁、苹果汁、蒜泥，以及芒果酱等其它一些热带水果加工制品；截至2007年，Avomex公司已有14台HHP设备，总处理量达到3200L以上。另外，美国的荷美尔食品公司(Hormel Foods)、卡夫食品公司(Kraft Foods)、裴顿公司(Perdue)、福斯特农场有限公司(Forster Farms)和沃尔什农场公司(Wellshire Farms)都已将HHP技术成功应用于肉制品加工，主要生产即食产品和最小加工产品。在欧洲，西班牙埃斯普纳(Espfina)公司使用HHP设备生产火腿肠，法国保乐利加(Pernod Ricard)公司生产系列果蔬汁。同时，在海鲜类产品的加工中，HHP技术在便于脱壳的同时还可以改善产品品质和延长货架期，具有十分广阔的商业化前景。据不完全统计，目前全球已有56个公司使用高静压技术加工食品，HHP加工的食品超过20万吨，产值超过20亿美元。

2，高静压技术设备

HHP设备主要为间歇式设备，按批次加工方式进行，食品包装后放入处理室中进行高压处理：半连续式的HHP设备则是采用多台高压设备进行并联以达到连续式生产的目的。升压过程有直接升压和间接升压两种方式，直接升压是通过活塞将压力传给高压容器中的介质，而间接升压是通过高压泵将压力传给高压容器中的介质。由于油在食品加工中容易造成污染且不易清洗，因而食品加工中的HHP设备中主要以水作为传压介质。按高压容器摆放方式分，HHP设备结构有卧式和立式两种。目前大型HHP设备以卧式结构为主，小型实验用机以立式结构居多。而对于卧式结构HHP设备，根据框架与高压容器的相对运动关系，不同设备公司有不同设计，框架固定、高压容器移动和框架移动、高压容器固定两种设计都存在。HHP设备的核心技术是处理釜和增压器。针对食品加工商对HHP设备的处理量和生产量的要求，制造商已经着力提高设备的生产效率，主要包括处理室的容积、包装自动化、装卸自动化和更高功率的增压器，已经实现一个加压泵为多个处理釜加压。多处理釜的设计能够提高HHP处理的效率和降低成本，当一个处理室在保压时，另一个处理室可以通过同一个加压泵进行加压，这种巧妙的设计能够提高加压泵的工作效率。西班牙NCHyperbaric公司和美国Avure公司是目前世界领先的两大高压设备生产商，其中NC Hyperbaric公司生产的大型设备处理釜容积可达420L，最高处理压力600MPa，Avure公司的设备最大体积可达687L，处理压力为300MPa。商业化HHP设备根据容积、自动化程度不同售价在35万到1750万元不等。将操作成本和设备折旧费包括在内，HHP处理食品的成本大概是4～10美分／磅，比热处理的成本高，但相差不大。随着HHP设备的生产效率逐渐提高，产品价格也会随之降低，优质的HHP产品必将吸引更多的消费者。国外高压设备的研究开发较早，目前能够生产实验室研究用或生产用的HHP设备的公司主要有美国Avure Technologies公司、Elmhurst Research公司，英国Stansted公司，西班牙NC Hyperbaric公司，法国Alstom公司，日本Kobelco公司、Mitsubishi公司、Ishikawajima-harima公司，荷兰Stork Food&Dairy Systems B.v.公司，瑞典ABB公司和德国Uhde等。其中美国Avure Technologies公司生产的设备最大容积为687L，西班牙NC Hyperbaric公司生产的设备最大容积为600L。我国HHP设备的研究开发起步较晚，目前具备HHP设备生产能力的公司有2～3家左右，其中以包头科发高压科技有限责任公司为主，近年来我国高压设备开发能力提升较快，单体容积已经达到近300L，最大设备达到800L。图l是1990年以后世界各地安装HHP设备的情况，到2008年共有124台，其中美洲7l台、欧洲26台、亚洲22台(不包括中国、日本)以及大洋洲5台。目前，估计我国已有高压设备(包括实验机和生产机)60～70台、日本已有120左右。图2是投入到不同产品商业化生产的HHP设备占HHP总设备数的比例，其中80％的设备是在2000年以后安装的，表明了HHP技术在食品加工中的应用

在这之后开始迅猛发展，用于蔬菜和肉制品加工的HHP设备最多，分别占总比的36％和31％。

3，高静压食品安全

美国、日本、加拿大、法国、西班牙等国家的高静压加工食品销售已有多年，表明高压静食品是安全的。现以美国为例，就高静压食品的安全性进行介绍。HHP技术对致病菌的杀菌效果可达到降低5个对数的要求，能够满足2001年1月美国食品药品管理局(FDA)公布的《果汁HACCP》的相关规定。在不添加防腐剂的情况下HHP技术可延长果蔬汁的保质期，不仅保证了果蔬汁的安全，而且保持了果蔬汁原有的色泽、风味、营养等品质。因此，HHP技术可应用于果蔬汁的巴氏杀菌。随着食品安全意识的提高，消费者对即食肉制品不含有防腐剂的要求越来越高。2004年8月，美国农业部食品安全检验局(USDA-FSIS)批准了HHP技术应用于即食食品如熟食肉制品，该申请由Avure Technologies公司提出。HHP技术作为一种包装后干预杀菌方法，在压力达到600MPa的条件下，可有效杀死食品中的致病菌和腐败菌，从而消除了熟食肉制品中单增李斯特菌的污染，保证了食品安全，同时保持了食品原有感官品质和营养物质，满足消费者的上述要求。2008年7月，USDA-FSIS又批准了ElmhurstResearch Inc，提出的HHP技术应用于食品加工的申请。HHP技术在食品加工应用方面的一个重大突破是作为低酸食品商业杀菌的新工艺。2009年2月，美国FDA批准了压力辅助热杀菌工艺(PATS，pressureassisted thermal sterilization)可用于低酸食品杀菌。PATS技术将温度和高压结合，消除了与食品安全风险相关的肉毒杆菌(Clostridium botulinum)及其毒素。与传统高温杀菌工艺相比，PATS技术能大幅缩短杀菌时间，提高了低酸食品品质。该技术的成功开发历时7年、耗资数百万美元，已通过了美国国家食品安全与技术中心(NCFST)和美国DUSTfDual UseScience and Technology联盟成员严格的验证程序和安全评估。从美国HHP食品的相关法规来看，HHP食品是安全的。

HHP技术在我国商业化应用相对滞后，但近年来我国在HHP技术方面的研究取得了较大进步，HHP装备研制开发获得了成功，为国内HHP技术的应用研究提供了硬件装备，推动了国内HHP技术的应用与研究。HHP技术应用于食品工业以其工艺简单、操作安全、节约能源、绿色环保的优越性，将具有极大的发展潜力和广阔的应用前景。果蔬热敏性强，高静压技术在果蔬加工中可以发挥重要作用，不仅可以杀菌保证其安全，也可以避免高温杀菌导致产品的品质劣变，可广泛用于果汁、蔬菜汁、果蔬罐头、发酵制品、腌制品等。例如，利用高静压技术可以防止泡椒等发酵制品的软烂、皮肉分离，果蔬降低腌制品的含盐量，提高果蔬罐头脆度等。