超高壓技術(shù)介紹、應(yīng)用和工藝

1、超高壓技術(shù)介紹、應(yīng)用和工藝一、 超高壓技術(shù)的介紹二、超高壓技術(shù)的應(yīng)用 UHP在食品工業(yè)中的應(yīng)用 UHP對食品成分及品質(zhì)的影響三、超高壓食品的包裝設(shè)計和加工設(shè)備四、超高壓食品加工工藝五、超高壓技術(shù)進展存在的問題一、超高壓技術(shù)的介紹 食品超高壓技術(shù)是將包裝或無包裝的固態(tài)或液態(tài)食品置于1001000MPa的高壓和一定的溫度下處理一段時間，引起食品成分非共價鍵(氫鍵、離子鍵和疏水鍵等)的破壞或形成，使食品中的酶、蛋白質(zhì)、淀粉等生物高分子物質(zhì)分別失活、變性和糊化，并殺死食品中的細菌等微生物，從而達到食品滅菌、保藏和加工的目的。1、食品超高壓技術(shù)的定義2、超高壓技術(shù)的研究進展 美國化學(xué)家 Bert Hit

2、e使用超高壓技術(shù)殺滅牛奶中的微生物以增長其保質(zhì)期。1899年 1914年 美國物理學(xué)家 提出了在靜水壓下蛋白質(zhì)變性、凝固的報告。由于當(dāng)時高壓裝置制造技術(shù)和加工中食品的包裝材料尚未成熟，研究被迫中段1986年 日本京都大學(xué)林力丸率先開展高壓食品研究1990年 日本首次將超高壓產(chǎn)品果醬投放市場，其獨到風(fēng)味立即引起了發(fā)達國家政府、科研機構(gòu)及企業(yè)界的高度重視。1992年 在法國召開高壓食品專題研討會；1993年 法國、英國政府也開始資助高壓食品加工的研究，推出高壓殺菌鵝肝小面餅、橘子汁、切片火腿、牡蠣等。 我國也開展了食品高壓技術(shù)的研究, 并取得不少的成果。中國兵器工業(yè)集團公司五二研究所利用超高壓技術(shù)

3、研制成功了高壓西瓜、果肉汁、高壓菜花等果蔬新產(chǎn)品, 使產(chǎn)品在常溫下的包裝有效期達 6 個月以上。3、超高壓技術(shù)作用機理 3.1 對水的作用 高壓下水的冰點會發(fā)生一些改變，200MPa壓力水的冰點為-20左右。通過這種原理，即可以將超高壓技術(shù)用于食品速凍，形成很好的冰晶體結(jié)構(gòu)。 3.2 對蛋白質(zhì)的影響 在超高壓下，食品中的小分子(如水分子)之間的距離要縮小，而蛋白質(zhì)等大分子組成的物質(zhì)還仍保持球狀，這時水分子等小分子就要產(chǎn)生滲透和填充效果，進入并粘附在蛋白質(zhì)等大分子基團內(nèi)的氨基酸周圍，使蛋白質(zhì)等的食品中生物大分子鏈在加工壓力下，由超高壓降為常壓后被拉長，而導(dǎo)致其全部或部分立體結(jié)構(gòu)被破壞，這樣便改變

4、了蛋白質(zhì)的性質(zhì)(簡稱為“變性”)。 大多數(shù)細菌能夠在2030MPa下生長，能夠在高于4050MPa壓力下生長的微生物稱耐壓微生物。超高壓產(chǎn)生的極高的靜壓不僅會影響細胞的形態(tài)，還能破壞氫鍵之類弱結(jié)合鍵，使基本生物活性變異，產(chǎn)生蛋白質(zhì)的壓力凝固及酶的失活，使菌體內(nèi)成分產(chǎn)生泄漏和細胞膜破裂等多種菌體損傷。 其中細胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)靠氫鍵和疏水鍵來保持。在壓力作用下，蛋白質(zhì)在細胞膜內(nèi)發(fā)生變性，抑制了細胞生長所必需的氨基酸。高壓增加了細胞膜的通透性，使細胞成分流出，破壞了細胞的功能。3.3 對微生物的作用二、超高壓技術(shù)的應(yīng)用超高壓食品處理技術(shù)超高壓生物處理技術(shù)超高壓在石油化工、壓力容器

5、和木材的超強化處理技術(shù)中的應(yīng)用 包括病毒的滅活、中藥的提取、疫苗的制取、血漿及血液的病原菌、病毒殺滅和處理 可使石油化工管道、壓力容器抗疲勞壽命大幅度提高，使木材密度、硬度增高，將普通木材改性為高強度、高質(zhì)量的高檔木材。超高壓技術(shù)在食品中的應(yīng)用 超高壓殺菌屬于冷殺菌，主要作用方式是破壞氫鍵之類的弱結(jié)合鍵，使基本物性變異，產(chǎn)生蛋白質(zhì)的壓力凝固及酶失活，還能使菌體內(nèi)成分產(chǎn)生泄露和細胞膜破裂等多種菌體損傷。1、超高壓殺菌（1）改變細胞形態(tài) 極高的流體靜壓會影響細胞的形態(tài)，包括細胞外形變長，胞壁脫離細胞質(zhì)膜，無膜結(jié)構(gòu)細胞壁變厚。上述現(xiàn)象在一定壓力下是可逆的，但當(dāng)壓力超過某一點時，便不可逆地使細胞的形態(tài)

6、發(fā)生變化。1.1 超高壓殺菌原理（2）影響細胞生物化學(xué)反應(yīng) 按照化學(xué)反應(yīng)的基本原理，加壓有利于促進反應(yīng)朝向減小體積的方向進行，推遲了增大體積的化學(xué)反應(yīng)，由于許多生物化學(xué)反應(yīng)都會產(chǎn)生體積上的改變，所以加壓將對生物化學(xué)過程產(chǎn)生影響。（3）影響細胞內(nèi)酶活力 高壓使酶失活的根本機制是：改變分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)；活性部位上構(gòu)象發(fā)生變化。 通過影響微生物體內(nèi)的酶，進而會對微生物基因機制產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)在由酶參與的DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄步驟會因壓力過高而中斷。 一般來講壓力超過300MPa對蛋白質(zhì)的變性是不可逆的（4）高壓對細胞膜的影響 在高壓下，細胞膜磷脂分子的橫切面減小，細胞膜雙層結(jié)構(gòu)的體積隨之降低，細胞膜的通透性

7、將被改變。（5）高壓對細胞壁的影響 2040 MPa的壓力能使較大細胞的細胞壁因受力機械斷裂而松解，200MPa 的壓力下細胞壁遭到破壞。真核微生物一般比原核微生物對壓力較為敏感。1. 壓力大小和受壓時間 在一定范圍內(nèi)，壓力越高，滅菌效果越好。在相同壓力下，滅菌時間延長并不一定能提高滅菌效果。 （1）對于非芽孢菌，壓力達300600MPa就可以全部致死 （2）對于芽孢菌并非壓力越高越好，殺滅的有效途徑是促使孢子發(fā)芽（300MPa以下）然后配合高溫殺菌或其它協(xié)同殺菌作用；1.2 影響超高壓殺菌的主要因素1. 殺菌效果種間差異 不同微生物的耐壓性有差別，一般來說，各種微生物的耐壓性強弱一次為：革蘭

8、氏陽性菌革蘭氏陰性菌真菌。 處于指數(shù)生長期的微生物比處于靜止生長期的微生物對壓力反應(yīng)更敏感。. 溫度 由于微生物對溫度有敏感性，在低溫或高溫下，高壓對微生物的影響加劇，因此，在低溫或高溫下對食品進行高壓處理具有較常溫處理更好的殺菌效果。 研究發(fā)現(xiàn)，芽孢菌和金黃色葡萄球菌在100-400MPa下，其-20 的高壓殺菌效果較20時好。大多數(shù)微生物在低溫下耐壓程度降低的原因：壓力使得低溫下細胞因冰晶析出而破裂程度加劇蛋白質(zhì)在低溫下高壓敏感性提高，致使此條件下蛋白質(zhì)更易變性，菌體細胞膜的結(jié)構(gòu)也更易損傷 低溫下高壓處理對保持食品品質(zhì)，尤其是減少熱敏性成分的破壞較為有利。1.2.4 pH 在壓力作用下，

9、pH對微生物生長的影響表現(xiàn)在： 1）壓力會改變介質(zhì)的pH值，且逐漸縮小微生物生長的pH范圍； 2）在食品允許范圍內(nèi)，改變介質(zhì)pH，使微生物生長環(huán)境劣化，也會加速微生物的死亡速率，縮短高壓殺菌時間或降低所需壓力。1.2.5 水分活度（Aw） 水分活度（Aw）對滅菌效果影響也很大。低Aw產(chǎn)生細胞收縮和對生長的抑制作用，控制Aw無疑對高壓殺菌，尤其是固態(tài)和半固態(tài)食品的保藏加工有重要意義。1.2.6 食品本身的組成和添加物 營養(yǎng)豐富的環(huán)境中微生物的耐壓性較強，蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂類和鹽分對微生物具有緩沖保護作用，而且這些營養(yǎng)物質(zhì)加速了微生物的繁殖和自我修復(fù)功能。 食品基質(zhì)含有的添加劑組分對超高壓滅菌

10、影響很大，如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇等添加劑，將提高加壓殺菌的效果。 生產(chǎn)果醬中，采用高壓殺菌，不僅使果醬中的微生物致死，還可簡化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品品質(zhì)。這方面最成功的例子是日本明治屋食品公司，該公司采用高壓殺菌技術(shù)生產(chǎn)果醬，如草莓、獼猴桃和蘋果醬。他們采用在室溫下以400-600MPa的壓力對軟包裝密封果醬處 理10-30min，所得產(chǎn)品保持了新鮮水果的 口味、顏色和風(fēng)味。2、食品的品質(zhì)和風(fēng)味改良與新產(chǎn)品開發(fā) 根據(jù)高壓能改變食品物料的某些物性的原理，進行葡萄柚汁的去苦、增加蛋白質(zhì)食品的凝膠特性使肉類變得松軟可口；高壓還可以使食品中有害蛋白質(zhì)、一些酶和毒素失活，保證食品安全性，食品營養(yǎng)價值不

11、變。 超高壓可改變冰和脂類可塑性，利用熔點、冰點和沸點的變化，制造具有不同口感和感官特性的食品，如新型巧克力、冰淇淋等。2.1 高壓處理脫除熱臭味 高壓處理大豆蛋白提取液，一定條件下（500MPa、10min）蛋白變性，蛋白液黏度增加，穩(wěn)定性提高而乳化能力降低。增加壓力并長時間加壓(500MPa、30min)，蛋白液膠凝成豆腐，硬度大于常規(guī)生產(chǎn)方法生產(chǎn)的產(chǎn)品，且對豆腥味和皂體物的親和性提高，從而降低腥味和苦味。 2.2 高壓處理淀粉 通過高壓處理可以使淀粉變性，常溫下加壓到400500MPa時，可以使淀粉溶液變成不透明粘稠的糊狀物質(zhì)，同時還可以提高淀粉中淀粉酶消化性。 通過對大米的軟化加工，使

12、陳米的品質(zhì)改良，陳米在20吸水潤濕后在50300MPa處理10min，再按常規(guī)煮制成飯，其硬度下降、黏度上升、平衡值提高到新米范圍，同時光澤和香氣也得到改良，還可縮短煮制時間。2.3、高壓處理胡蘿卜 熱處理胡蘿卜時，果膠在pH5時可發(fā)生反式同分異構(gòu)現(xiàn)象，pH2時則會水解，而高壓處理則不分解； 熱處理后的胡蘿卜硬度低，而高壓則不改變硬度； 壓力大于200MPa，可增加斷裂應(yīng)力，高壓處理胡蘿卜的總果膠量與加熱3min相同，但隨壓力增加，高甲氧基果膠量減少，低甲氧基果膠量增加。2.4、高壓處理大蒜和茶 大蒜具有特殊氣味和營養(yǎng)及殺菌功能，蒜泥在冷藏狀態(tài)下一天就變綠，再過一段時間就會產(chǎn)生刺激性的臭味，不

13、能食用。高壓處理蒜泥，并在5下保存，開始時變成青綠色，香味減弱，但在冷藏中慢慢恢復(fù)，沒有刺激性氣味，原有的香味保留下來。故而對蒜泥高壓處理效果較好，可防止變色。 茶飲料加壓處理時，香氣成分雖稍有減少，但保持有香氣組成的總體平衡，茶中特有的新鮮、清香被保存，高壓處理是茶類飲品殺菌、保香的最適方法。2.5、高壓處理肉的嫩化 與常規(guī)加工方法相比，經(jīng)高壓處理后的肉制品在嫩度、風(fēng)味、色澤等方面均得到改善，同時也增加了保藏性。例如，對廉價質(zhì)粗的牛肉進行常溫250MPa處理，結(jié)果得到嫩化的牛肉制品。300MPa，10min處理雞肉和魚肉，結(jié)果得到類似于輕微烹任的組織狀態(tài)。 高壓嫩化機理 1）機械力作用使肌肉

14、肌纖維內(nèi)肌動蛋白和肌球蛋白的結(jié)合解離，肌纖維蛋白崩解和解離成小片段，造成肌肉剪切力下降。 2）壓力處理使肌肉中內(nèi)源蛋白酶鈣激活酶的活性增加，加速肌肉蛋白水解，加快肌肉成熟。2.6、制抗過敏奶粉 高壓可以選擇性除去乳清中的過敏原物質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)，在一定高壓下，乳清中的球蛋白可被嗜熱菌蛋白酶優(yōu)先分解，從而有選擇地除去-乳球蛋白，制備脫敏原乳清。包括-乳球蛋白、-乳白蛋白及酪蛋白中的-酪蛋白3、超高壓速凍和不凍冷藏 食品（如蔬菜、水果、豆腐）常壓冷凍儲藏時由于食品中水分在凍結(jié)時體積膨脹，造成組織細胞破損，解凍后食品中汁液流失，食品的冷凍損傷嚴重，給產(chǎn)品的風(fēng)味帶來很大的影響。 高壓凍結(jié)一般先將欲凍結(jié)的食

15、品加壓，達到一定的壓力后再降溫，實際處理過程中也可先將傳壓介質(zhì)降低到所需的低溫，然后放入欲凍結(jié)的食品，迅速加壓以縮短高壓維持的時間，并適于設(shè)備的連續(xù)使用。3.1. 高壓空氣凍結(jié) 在自然對流條件下，用高壓空氣冷凍食品可有效地提高凍結(jié)速度，縮短冷凍時間，如高壓凍結(jié)牛肉豬肉的凍結(jié)時間比常壓冷凍縮短約41-45%，黃瓜和桃縮短50%。 此外，加壓冷凍可減少冷凍過程中食品的干耗量50%以上。3.2. 壓力移動凍結(jié) 根據(jù)水在200 MPa壓力下其凍結(jié)點下降到-20以下的原理，把高水分食品物料加壓到200 MPa，同時冷卻到 -20 ，此溫度迅速消除壓力降至常壓，此時0成為冰點，而物料的溫度遠在凍結(jié)點溫度以

16、下，-20 的水呈極不穩(wěn)定的過冷狀態(tài)，進而水分瞬間在物料原來位置發(fā)生相態(tài)變化，產(chǎn)生大量極細微冰晶體且均勻分布于凍品組織中，使物料迅速、均勻的凍結(jié)。3.3 高壓解凍 通過高壓使凍結(jié)食品中的冰結(jié)晶融化，然后再提高融化的食品溫度，使食品的溫度達到常壓時的凍結(jié)點之上，可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)均一的快速解凍，從而避免常壓外部升溫解凍時間長和受熱不均勻而造成的營養(yǎng)損失和品質(zhì)變劣的缺點。 3.4. 低溫高壓下的不凍結(jié)儲藏 低溫高壓下的不凍結(jié)儲藏需要控制好壓力和溫度，使處在不凍結(jié)區(qū)域內(nèi)。在0-209.9 MPa 范圍內(nèi)，儲藏的溫度愈低，所對應(yīng)的壓力就愈高。 不凍結(jié)儲藏過程中食品始終是處在壓力容器中，降溫前首先將欲儲

17、藏的食品加壓，然后在保持壓力的情況下對食品進行冷卻，直至所需的儲藏溫度。 儲藏結(jié)束時必須是先升溫，然后再降壓。4、在水產(chǎn)品中的應(yīng)用 水產(chǎn)品的加工較為待殊，產(chǎn)品要求具有水產(chǎn)品原有的風(fēng)味、色澤、良好的口感與質(zhì)地。常規(guī)的加熱處理、干制處理均不能滿足要求。研究表明，高壓處理可保持水產(chǎn)品原有的新鮮風(fēng)味。例如在600MPa下處理10min，可使水產(chǎn)品中的酶完全失活，對甲殼類水產(chǎn)品，其外觀呈紅色，內(nèi)部為白色，并完全呈變性狀態(tài)，細菌量大大減少，卻仍保持原有生鮮味，這對喜生食水產(chǎn)制品的消費者來說極為重要。 高壓處理還可增大魚肉制品的凝膠性，將魚肉加1及3的食鹽搗潰，然后制成厚的塊狀，在l00-600MPa，0處

18、理10min，用流變儀測凝膠化強度，發(fā)現(xiàn)在400MPa下處理，魚糜的凝膠性最強。5、在肉制品加工方面的應(yīng)用 肉類等經(jīng)高壓處理能殺滅肉類細菌，包括大腸桿菌、沙門氏菌、葡萄球菌等，不損壞維生素等營養(yǎng)成分及原風(fēng)味，改善肉組織。 例如生豬肉經(jīng)400MPa或600MPa的作用，保持10min，處理后的生豬肉就可以食用。6、控制食品中酶反應(yīng)和滅酶 高壓除了使酶失活外，還可以使某些在常壓下受到抑制的酶激活，提高一些酶的活性。高壓也可以加快某些在常壓下反應(yīng)緩慢甚至不進行的反應(yīng)，現(xiàn)在較為成功的是果汁和生酒在保藏期控制因酶而發(fā)生的混濁和品質(zhì)惡化。7、在乳制品方面的應(yīng)用 7.1、高壓對干酪的影響 最佳處理壓力為30

19、0MPa、30min，可提高乳的凝固特性，增加鮮干酪蛋白質(zhì)含量和持水力，縮短凝固時間，提高變硬速度和硬度。 7.2、高壓對酸乳的影響 乳的酸凝結(jié)主要是酪蛋白分子間疏水基作用，高壓處理的牛乳，促進酪蛋白的分散、表面積增大，壓力在300MPa以上時，可防止包裝后酸乳的過度酸化而引起脫水收縮現(xiàn)象8、在烹調(diào)方面的應(yīng)用 加壓后的米用水煮大約5min，就和直接水煮20min的米粒一樣具有米香味。 高壓處理雞蛋，比熱凝膠軟而更富彈性，消化率相當(dāng)或較優(yōu)，維生素和氨基酸沒有損失，保留了雞蛋的自然風(fēng)味，沒有生成其他物質(zhì)，其色澤和未加壓前一樣鮮艷。9、用于保健食品的加工 保健食品一般含有較高的熱敏性營養(yǎng)保健成分，高

20、溫加工對這些營養(yǎng)成分的破壞及其明顯。采用超高壓技術(shù)可以大大縮短營養(yǎng)成分的提取時間，由于高壓下分子運動的加劇，可大大加快反應(yīng)速度，對提高產(chǎn)品收率也十分有效。同一種保健品，用超高壓技術(shù)加工，比熱加工營養(yǎng)成分提高30%。 采用超高壓滅菌處理綠茶，除保留其特有的爽口、清香風(fēng)味，有通透的色澤外，幾乎不會使品質(zhì)和功能有任何變化。 超高壓技術(shù)用于提取各種貴重原料，如從植物中提取香精，從竹葉中提取黃酮素，從茶葉中提取茶多酚等。超高壓對食品成分與品質(zhì)的影響1、超高壓對蛋白質(zhì)的影響 超高壓（700 MPa）對蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)無影響，有利于二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，但會破壞其三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。 超高壓迫使蛋白質(zhì)的原始結(jié)構(gòu)伸展

21、，分子從有序而緊密的構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序而松散的構(gòu)造，或發(fā)生變形，活性中心受到破壞，失去生物活性； 高壓破壞蛋白質(zhì)膠體溶液，使蛋白質(zhì)凝集，形成凝膠。 蛋白質(zhì)加熱變性時，在高溫條件下，蛋白質(zhì)分子混亂形成團狀結(jié)構(gòu)，造成凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不致密，不均勻，還可能使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞，形成大的空洞，從而形成粗糙的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進而影響其凝膠強度。 UHP條件產(chǎn)生的凝膠強度比熱凝膠要高，并且濃稠，柔滑，致密精細，彈性好，且能保持天然的色澤及香味。但蛋白質(zhì)溶液需達到一定的質(zhì)量分數(shù)才能形成凝膠，且隨溫度、壓力增高而增高。UHP對生成蛋白質(zhì)凝膠的影響 UHP對酶活性的影響主要是通過酶與底物的構(gòu)象和性質(zhì)而起作用，對酶促反應(yīng)可產(chǎn)生兩

22、種結(jié)果: 1）抑制：UHP對維持酶蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的次級鍵（鹽鍵，氫鍵、疏水鍵等）的破壞，導(dǎo)致酶活中心改變或喪失，而失活。2）促進：在較低壓力下酶活性的上升被認為是壓力產(chǎn)生的凝聚作用，完整的組織中酶與底物常常被隔離，而較低的壓力可破壞這種隔離，使酶與底物相接觸，加速酶促發(fā)應(yīng)。2、超高壓對食品中酶的影響 在常溫下把淀粉加壓到400-600MPa，并保持一定的作用時間后，淀粉顆粒將會： 溶脹分裂； 晶體結(jié)構(gòu)遭到某種程度的破壞； 內(nèi)部有序態(tài)分子間的氫鍵斷裂，分散成無序的狀態(tài)，即淀粉糊化為-淀粉。（三）超高壓對淀粉的影響 與熱處理相比，超高壓對淀粉的作用特點為： 1）高壓使淀粉粒膨脹卻不破裂； 2）超高

23、壓所致完全糊化的淀粉無老化現(xiàn)象，而超高壓所致的未完全糊化的淀粉有老化現(xiàn)象； 3）高壓處理可提高淀粉對淀粉酶的敏感性及膠凝溫度，從而提高淀粉的消化率 4）低于700 MPa的壓力時淀粉不會產(chǎn)生類似熱加工的變色。 高壓對脂類的影響是可逆的，室溫下呈液態(tài)的脂肪在高壓下（100-200MPa）基本可固化，發(fā)生相變結(jié)晶，促使更稠、更穩(wěn)定的脂類晶體形成，不過解壓后仍會復(fù)原，只是對油脂的氧化有一定的影響。 Aw在范圍時，UHP使油脂氧化速度加快。金屬離子可能有促進作用。Aw不在上述范圍，結(jié)果相反。且溫度對該氧化速度有影響。4、超高壓對脂類的影響 對果蔬原料在預(yù)定的壓力時間條件下處理后發(fā)現(xiàn)，還原型維生素C含量

24、與其中所含F(xiàn)e3+和Cu2+有關(guān)： Fe3+對于維生素C的降解起著重要作用，在高壓下會更加明顯；Cu2+的存在，在高壓下會激活銅酶，銅酶是維生素C降解的重要酶類之一。 此外，在高壓作用下，氧化型維生素C可能會轉(zhuǎn)變成還原型維生素C；總體來看，可以認為高壓處理對維生素C的影響很小。5、超高壓對維生素的影響 研究表明，在一般的加熱處理或熱力殺菌后，食品中維生素C的保留率不到40%，及時擠壓加工過程也只是有大約70%的維生素C被保留，而超高壓食品加工是在常溫或較低溫度下進行的，它對維生素C的保留率高達96%以上，從而將營養(yǎng)成分的損失程度降到了最低。 食品中的風(fēng)味物質(zhì)、色素及各種小分子物質(zhì)結(jié)合狀態(tài)為共價

25、鍵的形式，故而高壓處理過程對其幾乎沒有任何影響。 食品的黏度、均勻性及結(jié)構(gòu)等特性對高壓較為敏感，但這些變化往往是有益的。6、超高壓對風(fēng)味物質(zhì)、色素等的影響7、高壓對感官的影響 經(jīng)高壓處理后果汁果醬的風(fēng)味與營養(yǎng)物質(zhì)均保持較好。8、超高壓對化學(xué)反應(yīng)的影響 高壓使化學(xué)反應(yīng)向體積減小的方向移動，改變某些生化反應(yīng)的速度和平衡，使系統(tǒng)一些組分發(fā)生量變以致質(zhì)變，從而影響食品的品質(zhì)。小結(jié) 與傳統(tǒng)的加熱處理食品比較，優(yōu)點在于：1）營養(yǎng)成分受影響小超高壓處理的范圍只對生物高分子物質(zhì)立體結(jié)構(gòu)中非共價鍵結(jié)合產(chǎn)生影響，因此對食品中維生素等營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)沒有任何影響，最大限度地保持了其原有的營養(yǎng)成分，并容易被人體消化

26、吸收，同時超高壓殺菌為冷殺菌，這種食品可簡單加熱后食用，這一特點正好迎合了現(xiàn)代人類返璞歸真、崇尚自然、追求天然、低加工食品的消費心理。 對超高壓處理的豆?jié){凝膠特性的研究發(fā)現(xiàn)，高壓處理會使豆?jié){中蛋白質(zhì)顆粒解聚變小，從而更便于人體的消化吸收。 超高壓處理的草莓醬可保留95%的氨基酸，在口感和風(fēng)味上明顯超過加熱處理的果醬。 2）產(chǎn)生新的組織結(jié)構(gòu)，不會產(chǎn)生異味超高壓處理可改變食品物質(zhì)性質(zhì)，改善食品高分子物質(zhì)的構(gòu)象，獲得新型物性的食品，特別是蛋白質(zhì)的變性及淀粉的糊化狀態(tài)與加熱處理有所不同，從而獲得各種新的食品素材，如作用于肉類和水產(chǎn)品，提高了肉制品的嫩度和風(fēng)味；作用于原料乳，有利于干酪的成熟和干酪的最終

27、風(fēng)味，還可使干酪的產(chǎn)量增加。 超高壓會使食品組分間的美拉德反應(yīng)速度減緩，多酚反應(yīng)速度加快；而食品的黏度均勻性及結(jié)構(gòu)等特性變化較為敏感，這在很大程度上改變了食品的口感及感官特性，消除了傳統(tǒng)的熱加工引起共價鍵的形成或破壞所致的變色、發(fā)黃及加熱過程出現(xiàn)的不愉快異味，如熱臭等弊端。并且在人們加熱食用時，會獲得高質(zhì)量原有風(fēng)味的食物，從而可以獲取具有新物質(zhì)性質(zhì)的食品。 3）利用超高壓處理技術(shù)，原料的利用率高超高壓處理過程是一個純物理過程，液體介質(zhì)短時間內(nèi)等同壓縮，壓力可以在瞬間傳到食品的中心，壓力傳遞均勻，處理均一性好，從而使食品滅菌達到均勻、瞬時、高效，且比加熱法耗能低，運轉(zhuǎn)費用也低，操作安全衛(wèi)生，無工

28、業(yè)“三廢”，有利于生態(tài)環(huán)境的保護和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進。 4）不需向食品中加入化學(xué)物質(zhì) 克服了化學(xué)試劑與微生物細胞內(nèi)物質(zhì)作用生成的產(chǎn)物對人體產(chǎn)生的不良影響，也避免了食物中殘留的化學(xué)試劑對人體的負面作用，保證了食用的安全。此外化學(xué)試劑使用頻繁，會使菌體產(chǎn)生抗性，殺菌效果減弱，而超高壓滅菌為一次性殺菌，對菌體作用效果明顯； 5）超高壓殺菌條件易于控制 外界環(huán)境的影響較小，而化學(xué)試劑殺菌易受水分、溫度、pH值、有機環(huán)境等的影響，作用效果變化幅度較大； 6）經(jīng)過超高壓處理的食品無“回生”現(xiàn)象 以食品中的淀粉為例，傳統(tǒng)的熱加工或蒸煮加工方法，處理后的谷物淀粉經(jīng)糊化后，在保存期內(nèi)，會慢慢失水，淀粉分子間會

29、重新形成氫鍵而相互結(jié)合在一起，由糊化后的無序分子排布轉(zhuǎn)臺重新變?yōu)橛行虻姆肿优挪紶顟B(tài)，即-淀粉化（即俗稱的“回生”現(xiàn)象） 超高壓處理后的食品中的淀粉屬于壓致糊化，不存在熱致糊化后的老化、“回生”現(xiàn)象。與此同時，食品中的其他組分的分子在經(jīng)一定的高壓作用之后，也同樣會發(fā)生一些不可逆的變化。 7）超高壓食品加工技術(shù)適用范圍廣，具有很好的開發(fā)推廣前景 超高壓技術(shù)不僅被應(yīng)用于各種食品的殺菌，而且在植物蛋白的組織化、淀粉的糊化、肉類品質(zhì)的改善、動物蛋白的變性處理、乳產(chǎn)品的加工處理以及發(fā)酵工業(yè)中酒類的催陳等領(lǐng)域均已有了成功而廣泛的應(yīng)用，并以其獨特的領(lǐng)先優(yōu)勢在食品各領(lǐng)域中保持了良好的發(fā)展勢頭。三、超高壓食品的包

30、裝設(shè)計 高壓下只能用軟材料包裝，在高壓處理技術(shù)中，對包裝材料不要求其具有耐熱性，但其氣密性一定要好。 對包裝材料的要求：（1）能夠傳遞壓力（2）在高壓下不被破壞（3）能防止高壓介質(zhì)的滲入螺旋式玻璃瓶聚酯瓶馬口鐵罐復(fù)合蒸煮袋超高壓技術(shù)加工設(shè)備加壓設(shè)備高壓容器超高壓裝置的主要部分是超高壓容器和加壓裝置（高壓泵和增壓器等），其次是一些輔助設(shè)施，包括加熱或冷卻系統(tǒng)、監(jiān)測和控制系統(tǒng)及物料的輸入輸出裝置等。（1）超高壓處理設(shè)備應(yīng)能產(chǎn)生并承受要求的超高壓（100-1000 MPa），保證安全性，有較長的使用壽命，循環(huán)載荷次數(shù)多；（2）設(shè)備的衛(wèi)生條件要求較高，和食品接觸的部分應(yīng)用不銹鋼，傳壓介質(zhì)最好采用水；（

31、3）設(shè)備有一定的處理能力，生產(chǎn)附加時間短，效率高；（4）設(shè)備應(yīng)價格便宜，操作費用低超高壓處理設(shè)備的特點和要求： 超高壓容器 超高壓容器通常為圓筒形，高壓容器內(nèi)介質(zhì)（壓媒）一般為飲用水，最理想的介質(zhì)為黏度不能太高的油，一般以變壓器油與煤油按3:1比例混合，既有一定黏度，對機器有用潤滑作用，否則對活塞的磨損比較大。 用于對食品等物料的處理時，傳壓介質(zhì)可用水，當(dāng)超高壓設(shè)備的壓力為100-600MPa時，一般可用水作為傳壓介質(zhì)；但當(dāng)壓力超過600MPa以上時，一般宜采用油性傳壓介質(zhì)。 加壓裝置 加壓裝置主要指超高壓泵和增壓器，超高壓泵一般為電動液壓泵，由柱塞泵、控制閥、油箱、電機和儀表等組合成的一個獨

32、立的液壓動力裝置。 增壓器為傳壓和增壓的裝置，它通過低壓大直徑活塞驅(qū)動高壓小直徑活塞，將壓力（強）提高。有些超高壓泵系統(tǒng)本身就帶有增壓器。 加壓系統(tǒng)還包括管路、接頭、閥門和過濾器等超高壓處理設(shè)備的種類按照加壓方式分類1）內(nèi)部加壓式 靠高壓容器內(nèi)活塞直接壓縮壓媒產(chǎn)生高壓。 根據(jù)加壓缸與超高壓容器連接的形式又分為一體型和分體型，前者的加壓缸與超高壓容器連成一體，后者則分開，通過活塞相連，活塞兼具超高壓容器一端端頭的功能。 分體型內(nèi)部加壓式超高靜壓裝置的上部為超高壓容器，多用高強度不銹鋼制造。超高壓容器與加壓缸配合工作，在加壓缸中活塞向上運動的沖程中，活塞將容器中的介質(zhì)壓縮，產(chǎn)生超高壓，使物料受到超

33、高靜壓作用；在活塞向下運動的沖程中，減壓卸料。（2）外部加壓式 超高壓容器和加壓裝置分離，可用超加壓泵和增壓器產(chǎn)生高壓介質(zhì)，并通過高壓配管將高壓介質(zhì)送至超高壓容器。 按照處理過程和操作方式1）間歇式超高壓設(shè)備 大多數(shù)的超高壓設(shè)備為間歇式，可處理液態(tài)、固態(tài)和不同大小形狀的物料. 間歇式超高壓處理先將經(jīng)過包裝的物料裝進容器內(nèi)，然后將該容器放入超高壓容中，關(guān)閉容器在超高壓處理之前應(yīng)排除容器內(nèi)的空氣升壓到操作壓力，恒壓一定時間卸壓和取出物料超高壓處理包裝好的食品時，殘留的空氣一般不會影響微生物的殺菌動力學(xué)和殺菌效果，但殘留空氣會增加升壓時間2）半連續(xù)式超高壓設(shè)備(液態(tài)物料如果汁） 物料首先通過低壓食品泵泵入超高壓容器內(nèi)，高壓泵將高壓飲用水注入超高壓容器內(nèi)，推動自由活塞對物料進行