食品超高壓技術

食品超高壓技術

超高壓滅菌技術
食品超高壓技術(ultra—high pressure processing 簡稱UHP)是當前備受各國重視、廣泛研究的一項食品高新技術,它可簡稱為高壓技術(High pressure processing,簡稱HPP)或高靜水壓技術(High Hydrostatic process,簡稱HHP)。食品超高壓殺菌,即将包裝好的食品物料放入液體介質(通常是食用油、甘油、油與水的乳液)中,在100~1000MPa壓力下處理一段時間使之達到滅菌要求。其基本原理就是利用壓力對微生物的緻死作用,主要通過破壞細胞膜、抑制酶的活性和影響DNA等遺傳物質的複制來實現。
  • 中文名:食品超高壓技術
  • 外文名:ultra—high pressure processing
  • 所屬學科:生物學
  • 簡稱:UHP
  • 性質:滅菌技術

技術發展

而關于高靜壓在食品保藏中的應用研究最早是由Hite(1899)提出的,但他的工作成果并未受到大量重視此後的幾十年間,絕大多數關于高壓對完整細胞作用效果的研究報告,多将重點放在自然高壓條件下的微生物身上從1895年到1965年,共有29種微生物被選作超高壓殺菌的對象菌直到八十年代中後期,高壓處理技術在食品中的應用才開始引人注目1986年,日本京都大學林力丸教授率先發表了用高靜壓處理食品的報告,引起日本食品工業界、學術界的高度重視目前,日本在該領域的研究仍處于世界領先地位成套的超高壓處理設備業已面市歐洲亦在1992年10月于法國召開首次有關高壓技術應用于食品工業的會議,歐共體随即貸款資助高壓食品開發的多國聯合研究計劃美國快開門式滅菌鍋食品最高學術權威組織IFT在專題報告中,将高壓食品開發列入21世紀美國食品工程的主要研究項目。

加工原理

高壓殺菌釜與高壓殺菌

在加熱殺菌中,有将高壓殺菌釜殺菌食品稱之為高壓殺菌食品,實為誤稱。因為加熱介質的較高溫度與其體系較高壓力密不可分,在加熱殺菌中,隻要體系壓力在常規範圍内,其殺菌機制實為“熱緻”而非“壓緻”。高壓殺菌食品是先将食品原料充填到塑料等柔軟的容器中,密封後再投入到高壓裝置中加壓處理,在常溫或較低溫度下達到殺菌效果。

食品加壓處理的可行性

食品物系是多成分的分散系,以水或油作為分散介質,它在物系中是連通的,故稱為連續相。根據帕斯卡原理,壓力在這些連續相内部的傳遞是均衡的、瞬時的。水等液體既是分散介質,又是壓力的均衡傳遞介質。

食品加壓處理的可行性,其關鍵在于采用如水之類液體作為傳遞壓力的介質。如果水一旦變成了冰,它便失去了創造體系内部各點壓力均衡的條件。在常溫下,若給水施加高于1000MPa的壓力,其狀态便成為固态(VI狀态的冰)。這一壓力便是實施高壓處理的壓力上限。

蛋白質壓力變性的原因

迄今為止還沒有關于高壓對蛋白質一級結構影響的報道。二級結構是由肽鍊内和肽鍊間的氫鍵維持,一般高壓有利于這一結構的穩定。三級結構是由于二級結構間相互作用而包接在一起形成球形,高壓對三級結構有較大的影響。一些三級結構的球狀蛋白體結合在一起形成四級結構,這一結構靠非共價鍵間的相互作用來維持,對壓力非常敏感。蛋白質的高壓變性起因于加壓後溶液體積減少。高壓下水和蛋白質等的結構都發生變化,水溶液整體體積減小。高壓對液體的壓縮作用,影響微生物原有的生理活動機能,甚至使原有功能破壞或發生不可逆變化。

水在高壓下體積隻被壓縮14%,随之而發生的熱量也很少。蛋白質、澱粉原來的構造破壞、發生變性,酶失去機能,細菌也被殺死。食品中氨基酸、維生素、香氣成分在高壓下不發生變化。高壓可以引起細胞形狀、細胞膜及細胞壁的結構和功能都發生了變化。當壓力增加到405MPa時,釀酒酵母的細胞核結構和細胞質中的細胞器基本上已經變形;在506MPa下細胞核不能夠再被識别;當壓力得到405MPa時,核内物質從細胞中丢失;而當壓力超過405MPa時;核内物質幾乎完全丢失。

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