食品超高压技术

食品超高压技术

超高压灭菌技术
食品超高压技术(ultra—high pressure processing 简称UHP)是当前备受各国重视、广泛研究的一项食品高新技术,它可简称为高压技术(High pressure processing,简称HPP)或高静水压技术(High Hydrostatic process,简称HHP)。食品超高压杀菌,即将包装好的食品物料放入液体介质(通常是食用油、甘油、油与水的乳液)中,在100~1000MPa压力下处理一段时间使之达到灭菌要求。其基本原理就是利用压力对微生物的致死作用,主要通过破坏细胞膜、抑制酶的活性和影响DNA等遗传物质的复制来实现。
  • 中文名:食品超高压技术
  • 外文名:ultra—high pressure processing
  • 所属学科:生物学
  • 简称:UHP
  • 性质:灭菌技术

技术发展

而关于高静压在食品保藏中的应用研究最早是由Hite(1899)提出的,但他的工作成果并未受到大量重视此后的几十年间,绝大多数关于高压对完整细胞作用效果的研究报告,多将重点放在自然高压条件下的微生物身上从1895年到1965年,共有29种微生物被选作超高压杀菌的对象菌直到八十年代中后期,高压处理技术在食品中的应用才开始引人注目1986年,日本京都大学林力丸教授率先发表了用高静压处理食品的报告,引起日本食品工业界、学术界的高度重视目前,日本在该领域的研究仍处于世界领先地位成套的超高压处理设备业已面市欧洲亦在1992年10月于法国召开首次有关高压技术应用于食品工业的会议,欧共体随即贷款资助高压食品开发的多国联合研究计划美国快开门式灭菌锅食品最高学术权威组织IFT在专题报告中,将高压食品开发列入21世纪美国食品工程的主要研究项目。

加工原理

高压杀菌釜与高压杀菌

在加热杀菌中,有将高压杀菌釜杀菌食品称之为高压杀菌食品,实为误称。因为加热介质的较高温度与其体系较高压力密不可分,在加热杀菌中,只要体系压力在常规范围内,其杀菌机制实为“热致”而非“压致”。高压杀菌食品是先将食品原料充填到塑料等柔软的容器中,密封后再投入到高压装置中加压处理,在常温或较低温度下达到杀菌效果。

食品加压处理的可行性

食品物系是多成分的分散系,以水或油作为分散介质,它在物系中是连通的,故称为连续相。根据帕斯卡原理,压力在这些连续相内部的传递是均衡的、瞬时的。水等液体既是分散介质,又是压力的均衡传递介质。

食品加压处理的可行性,其关键在于采用如水之类液体作为传递压力的介质。如果水一旦变成了冰,它便失去了创造体系内部各点压力均衡的条件。在常温下,若给水施加高于1000MPa的压力,其状态便成为固态(VI状态的冰)。这一压力便是实施高压处理的压力上限。

蛋白质压力变性的原因

迄今为止还没有关于高压对蛋白质一级结构影响的报道。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的影响。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。蛋白质的高压变性起因于加压后溶液体积减少。高压下水和蛋白质等的结构都发生变化,水溶液整体体积减小。高压对液体的压缩作用,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。

水在高压下体积只被压缩14%,随之而发生的热量也很少。蛋白质、淀粉原来的构造破坏、发生变性,酶失去机能,细菌也被杀死。食品中氨基酸、维生素、香气成分在高压下不发生变化。高压可以引起细胞形状、细胞膜及细胞壁的结构和功能都发生了变化。当压力增加到405MPa时,酿酒酵母的细胞核结构和细胞质中的细胞器基本上已经变形;在506MPa下细胞核不能够再被识别;当压力得到405MPa时,核内物质从细胞中丢失;而当压力超过405MPa时;核内物质几乎完全丢失。

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