超高压技术在食品化工中的重要应用

孙蓓 朱中原 王龙刚(.江苏省徐州医药高等职业学校，江苏 徐州 000；.江苏联益生物科技有限公司，江苏 淮安 700)

0 引言

食品行业的发展离不开杀菌技术的支持，为了提升食品在包装中的安全性和保质期，促使其在销售过程中持久保持可靠状态，众多食品化工企业始终在研究灭菌保质的技术。高温蒸煮、瞬时超高温、巴氏杀菌等技术在肉制品、乳制品等食品加工的过程中得到了广泛应用，可以有效实现对食品中细菌的灭活处理。然而，高温在灭杀食品中细菌的同时也导致其中的一些热敏性的营养成分流失，导致食品价值受到影响。超高压这一技术可以在不加热、不添加防腐剂的情况下将各类对人体有害以及对食品保质期有害的微生物消灭，对食品行业的发展具有积极意义。

1 超高压技术概述

超高压技术当前在石油化工、材料制造、静压处理、粉末冶金、地球物理等众多领域中得到了广泛应用，本文主要针对其在食品化工领域中的发展应用情况展开分析。在利用超高压技术对食品进行加工处理的过程中，操作人员通常会将食品于容器中密封，在常温或温度稍高的情况下(低于60℃)设置油或水等液体传压介质，并为介质施加100至1000MPa的压力，使得各类有害的微生物在超高压力的作用下失去活性，实现食品加工的目的。

超高压技术作为一项新技术在食品化工领域中得到了广泛应用，其工作过程中不会对食品加热也不会将防腐剂等影响食品安全的化学试剂加入到食品之中，通过高压实现对细菌等微生物细胞状态的破坏，起到灭菌的效果，实现对食品安全的保护并提升食品的保质期。同时，超高压技术在应用过程中不会导致食品所处的环境温度产生较大的变化，可以确保食品中各类营养成分，尤其是对温度较为敏感的营养成分不会在这一过程中出现共价键被破坏的情况，从而实现对食品色香味以及营养功能效果的良好保存[1]。操作简单、工艺安全、环保的超高压技术在食品化工行业中具有较为宽广的前景和发展潜力，无论是方便密封的价格还是水果蔬菜的处理，又或者是乳制品、肉制品的价格，超高压技术都得到了良好应用，为食品行业创造了更多效益。

2 超高压在食品化工加工技术中的发展状况

超高压技术当前在世界范围内都得到了研究应用，各国针对其开展了不同方向和程度的研究。其中，美国首先研发了这一技术，日本在超高压技术的基础上研发了将其应用于食品加工、食品销售领域，而国内尚未在食品化工领域将超高压技术发展至成熟阶段。在当前的技术研究过程中，国内主要的超高压技术及设备研发单位主要是包头科发，其发展效率受限于国外设备的超高价格，在利用超高压设备加工产品的过程中必然需要考虑设备价格拉高的产品制造成本，对于这一技术的市场化应用产生了一定影响。为此，相关企业或单位需要积极开展超高压技术市场化应用的研究，推进相关技术和设备的产业化发展[2]。

近年来，以包头科发为首的一系列企业结合国内外研究成果，自主研发了一系列的实验加工设备，为超高压设备及相关技术的产业化发展积累了较多经验，在食品行业创新改进、超高压设备成本降低等发挥出重要作用。在食品化工行业之中，超高压技术的研发和应用相当于一次技术革命，是一项极具社会价值的技术，也是当前社会中的尖端技术和热点技术。在食品安全领域，经过超高压处理过的食品可以避免经受有害微生物的污染，可以在色香味及功能效果不受影响的情况下保持长久的可靠性，实现了对食品安全的可靠保证。

3 超高压技术在食品化工中的应用分析

3.1 超高压技术在乳制品中的应用

结合当前市场销售情况，乳制品主要以液态奶为主，市场通用的灭除液态奶细菌的方式主要有巴氏灭菌以及瞬时超高温灭菌两种类型。然而，上述两种灭菌方式的应用对促使液态奶中一些重要的蛋白质(乳铁蛋白、免疫球蛋白等)无法维持原有的功能效果，还会在处理过程中导致糠氨酸以及乳果糖等一系列的AGEs产物出现，对液态奶等乳制品的营养价值和功能效果产生不利影响。相对而言，不需要对乳制品进行高温处理的超高压技术可以有效避免乳铁蛋白等对温度较为敏感的蛋白质功能效果减弱。相关研究表明，经过瞬时超高温处理的生乳会含有比处理之前的牛乳更高的糠氨酸，增长幅度可达70倍左右，牛奶的品质效果明显降低。

当前在乳制品制作过程中，超高压技术应用的关键在于通过实验研究对技术和设备进行改进，从而提升灭杀乳制品中各类细菌等微生物的效果，确保乳制品具有较高的品质。相关研究表明，菌落在超高压的作用下死亡的概率可达97%，而且超高压对于压敏性的大肠菌群具有更良好的应用效果，相关菌群会在400MPa压力的作用下实现99%的致死效果；在不同的压力数值下，菌群的数量变化情况有所不同，当为乳制品施加200MPa至300MPa的压力时，菌群的芽孢活性可能会在过程中被激活，进而出现进行数量增加这种影响处理效果的情况，而依靠正交试验发现在55℃施加600MPa压力20min的情况下，灭菌的效果最佳；大肠杆菌具有加强的压力敏感性，企业在乳制品加工过程中可以在200MPa的压力作用20min使其失去活性，实现食品加工标准的要求；对于伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等可能引发人体疾病的耐高压细菌，企业需要将压力设置到600MPa以上方可将这些病菌灭活，确保乳制品的安全性。

乳制品在超市货架上停留的时间与其保质期有关，而保质期则与致病菌存在较大的关联。一般而言，乳制品主要具有低温以及常温两种产品类型，其中前者的保存期限相对较短，往往不会超过一个月；而后者则可以保存半年到一年时间。常温乳制品需要在进入市场之前得到商业无菌相关标准，确保其可以在长久保存的情况下维持质量的可靠性。然而，超高压技术在市场化应用的过程中难以对一部分致病细菌进行灭活处理，导致其发展受到阻碍。当前市场化应用的经由超高压技术处理的乳制品主要有澳大利亚一企业生产的牛奶，这款牛奶具有0.051g/mL的脂肪以及0.039g/mL的蛋白质，可以在1～4℃的低温环境中存放5d。

牛奶等乳制品的品质主要与产品内部脂肪以及蛋白质的比例存在较大的关联，而蛋白质这一物质主要由耐热性良好的酪蛋白和耐热性较差的乳清蛋白(乳球蛋白及乳白蛋白)组成，两种的比例分别为80%和20%。相关研究成果表明，食品内部的蛋白质会在超高压的作用下出现共价键断裂的情况，受到影响的共价键主要为三级结构和四级结构，而一级结构和二级结构则不受影响。由此可以发现，牛奶中的蛋白质会在超高压的作用下出现酪蛋白直径降低，溶解性增强的情况。脂肪在牛奶中的作用主要是提升牛奶的乳香味，其在牛奶中的存在形式为4μm左右直径的球状脂肪微粒，在超高压技术的作用下，脂肪微粒会在过程中保持外膜的稳定性，并使直径维持在与生乳颗粒相近的状态。

3.2 超高压技术在果蔬产品中的应用

当前美国以及日本等发达国家已经利用超高压技术实现了果汁、果酱等果蔬产品的商业化生产。相关研究成果表明，经过超高压灭菌处理的果蔬产品可以保留比热加工产品更多的维生素C，保留比率超过了95%；其中，番茄汁在400MPa压力下作用15min可以保留93.6%左右的维生素C以及95.4%左右的番茄红素；梨汁中含有的多酚氧化酶活性会在压力的作用下升高，而随着压力的增加，活性增加至顶点的多酚氧化酶将会出现活性降低的趋势，最终在500MPa压力的重要性维持73%中的酶活性；土豆制品会在500MPa压力的作用下出现脂肪氧化酶失活的情况，确保其在加工和储存的过程中不会产生较多不良风味；此外，超高压还会对果蔬食品中的叶绿素含量以及胡萝卜素含量等产生影响，起到良好的处理效果[3]。

果蔬食品的保质期及食品安全是超高压技术应用过程中需要重点关注的内容。相关研究表明，pH值3.79的苹果汁会在400MPa的压力处理15min之后，在4℃度的环境中保存7d时间；而pH值6.59的胡萝卜汁在经受400MPa的压力处理45min之后，仅能在4℃的环境中保持3d时间；由此可以发现，酸性的食品在超高压技术的应用过程中可以取得更好的应用效果。

3.3 超高压技术在肉制品中的应用

受限于肉制品色泽变化的复杂性，当前超高压技术在肉制品色泽的处理方面尚未得出具体的理论研究成果，但是部分人员研究发现，猪肉制作的糜凝胶色度会在压力的作用下降低，而其亮度则会在压力的作用下增加；鳙鱼的色度也会在超高压处理之后出现降低的情况。消费者在购买海鲜等肉制品的过程中，通常会更加关注食品的色泽，而色泽鲜艳程度相对热加工技术较差的超高压技术，往往会对肉制品的销售产生不利影响。肉的嫩度是影响肉制品品质效果的重要因素，嫩度的大小与肌肉蛋白内部分子间的作用力存在一定关联，而相互间的剪切作用力越低则嫩度越高。例如，将400MPa的压力施加于绵羊肉并维持10min，羊肉的肌肉组织受到较大影响，其中的肌肉纤维出现降解和断裂等情况，导致嫩度明显提升。此外，超高压技术还可以有效提升肉制品的保质期并避免产生较多的不良风味。

4 结语

相对于传统的防腐剂、热加工等处理技术，超高压技术以其维持食品营养状态、低碳环保等优势特点在食品化工领域中具有了较高的发展前景，然而受限于技术设备的超高价格，这一技术难以在市场中得到比热加工技术更加广泛的应用。为此，相关企业和单位需要持续加强对相关材料和设备的研发，促使超高压技术在乳制品、肉制品、果蔬等食品化工领域中得到更广泛的应用。