超高压在蔬菜加工中的应用.doc

超高压在蔬菜加工中的应用赵俊芳1，高愿军2，吴广辉2（1漯河市食品工业学校，河南460000；2郑州轻工业大学食品与生物工程学院，河南450002） 摘 要：介绍了超高压加工的基本原理和特点，分析了蔬菜加工中超高压技术对产品感官特性、酶及微生物的影响，并对超高压技术在蔬菜加工中的应用前景做了展望。关键词：超高压；蔬菜加工；应用Application of High Pressure Technology in Vegetable ProcessingZHAO Jun-fang1, GAO Yuan-jun2，WUGuang-hui2(1Luohe School of Food Industry, Henan 4600001，China；2College of Food and Biology Engineering, Zhengzhou University of Light Industry，Henan 450002，China)Abstract：This paper introduces the basic principles and processing characteristics of ultra-high pressure technology. The sensory characteristics, enzyme effect and the impact of microorganisms in the UHP treated vegetable products were analyzed. And the UHP application prospect in vegetable processing was summary here. Key words：ultra-high pressure technology；vegetable processing；application超高压技术（Ultra High Pressure ,UHP）是21世纪食品加工技术领域的一次革命。超高压能破坏食品高分子的氢键、离子键、盐键，对共价键影响小。经超高压处理的食品基本能保持原有的色泽、香气和维生素等成分，符合现代食品“天然、营养、卫生、安全”的发展方向，满足消费者崇尚“天然、健康”食品的需求1。近年来，人们对食品新鲜度的要求越来越高，希望食品在加工过程中能保持原有的新鲜度，因此诞生了最少加工的理念，推动了对非热加工技术的研究与开发2。鲜切蔬菜超高压保鲜就是在常温或较低温度条件下，对鲜切蔬菜进行100 MPa以上的高压处理，能使营养成分得到很好的保持，并具有较长的贮藏期。美国、日本、法国等很多国家对该项技术都很重视，并在超高压蔬菜加工与保鲜方面做了大量研究工作，并取得了一定的研究成果，而我国在超高压蔬菜加工方面则刚刚起步。1 UHP加工的基本原理及特点UHP食品加工是在常温条件下，对食品原料施加1001 000 MPa的流体静压力。当食品原料受到高压作用时，在常压下达到的平衡（化学反应、相平衡以及分子结构等）因高压作用而发生新的变化，从而达到灭菌、物料改性和改变食品的某些理化反应速率的效果。但UHP只对非共价键产生影响，而共价键对UHP不敏感，故UHP仅影响到高分子成分，不影响小分子物质如维生素、色素、香料等。由于UHP可以使蛋白质变性、酶失活、微生物死亡而不破坏食品的营养成分、色泽及风味，可以达到食品灭菌、贮藏保鲜目的，甚至还可使食品的风味得到改良，改善食品组织结构或生成新型食品3，4。UHP处理基本上是一种物理过程,其主要特点:(1)瞬间压缩,作用均匀，灭菌效果迅速，操作安全且耗能低；(2)污染少；（3）更好地保持食品色、香、味及营养素；(4)通过组织变性而得到新型食品；(5)压力不同，作用性质不同。UHP食品加工设备按操作方式可分为间歇式、连续式两种。间歇式UHP加工系统适用于经过包装后食品的处理，操作过程是将产品装在耐压、无毒、柔韧并能传递压力的软包装内，然后放入UHP容器内并密封好；启动UHP泵，首先将容器内的空气排出，然后升高到所需的压力，并在此压力下保持一定的时间。缓慢打开控制UHP回路的阀门卸除压力，取出UHP加工后的产品。UHP容器的放置可以是垂直的、水平的或倾斜的。连续式UHP加工系统，按料液充填、升压、保压、降压、排液顺序循环运行处理。连续式UHP加工装置由多台UHP容器组成一个UHP加工系统，错开循环时间即可实现全系统连续生产，连续系统必须处理液体食品，例如果汁、奶、饮料等，处理后的液体从UHP加工装置经无菌排料口排到无菌中间贮藏罐内。2 UHP技术在蔬菜加工中的应用与UHP果酱、果汁、饮料、乳制品等相比，UHP蔬菜产品还比较少。目前，国外学者对UHP西红柿、马铃薯、胡萝卜等贮藏性能与组织结构变化进行了研究。2.1 UHP对蔬菜中酶的影响在蔬菜加工及贮藏过程中，由于酶的存在，常常会造成蔬菜品质劣化如变色、变味和变质等，所以灭酶对于蔬菜保鲜很重要。UHP可引起蛋白质变性，故可使酶受到不同程度的破坏。Arroyo（1996）通过对菠菜、番茄、莴苣等蔬菜的研究表明，400 MPa（30 min）可使耐热力很高的过氧化物酶（POD）失活。但是，单纯使用高压方法使酶完全失活比较困难，若结合温度等其他方法可以取得良好的效果。Cano（1997）指出，230 MPa高压条件下仅使POD 失活25%，而同样压力下结合35 加热可使其失活率达60%。研究表明，采用间歇重复式加压方法，同时结合温度的变化，可以取得较理想的灭酶效果 。韩永斌等（2005）研究发现，山药泥中多酚氧化酶(PPO)最适作用温度为35 。压力400 MPa、温度20 时，PPO活性有一个高峰值，当压力大于或小于400 MPa，PPO活性均明显减弱，600 MPa 时PPO活性最弱。曾庆梅等（2005）试验结果表明，(1)在处理温度40 、保压时间10 min及酶溶液pH 7.0 的条件下，压力对酶活力有显著影响；采用100 MPa 左右的低压处理时，酶活力会反常升高；大于400 MPa 处理时，酶活力下降趋势缓慢。(2)在处理压力500 MPa、保压时间10 min、酶溶液pH 7.0 条件下，在40 以下温度范围内，酶活力下降趋势缓慢；40 以上，酶活力随温度升高而迅速下降。2.2 UHP对蔬菜中微生物的影响UHP处理被认为是一种新的冷杀菌方式,可应用于食品保鲜5。不同的微生物对压力具有不同的抗性,微生物细胞存活率与所采用压力大小有直接关系,500700 MPa 能杀死细菌、酵母和霉菌的营养细胞,但微生物孢子具有更强的抗性6 。UHP处理可能会引起微生物形态、细胞膜、细胞壁、生物化学反应和遗传物质的改变7。细胞膜变化可能是压力引起微生物死亡最主要的原因之一8，高压对微生物有抑制或致死作用，通常各种微生物的耐压性强弱依次为革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌，而芽孢较营养细胞的耐压性高，一般耐高温的微生物耐高压的能力也较强。Arroyo等（1997）对莴苣和番茄的研究表明，300 MPa条件下可以导致各种微生物出现相当数量的死亡；革兰氏阴性菌和霉菌则需350 MPa 的压力；革兰氏阳性菌在400 MPa条件下尚不能完全被杀死。孢子性细菌耐压力很高，有的甚至可耐受1 000 MPa 以上的压力。不过，大量的研究证明，针对不同种类的细菌孢子，高压结合适宜的温度、水分活度及pH值，可以取得较理想的灭菌效果。Rovere等（1996）指出，所有的细菌孢子在1 000 MPa，5060 条件下可全部灭活。可见，UHP灭菌效果还是比较有效的。UHP处理后蔬菜中的微生物均有不同程度的失活，对于大多数微生物来讲，在300400 MPa压力条件下基本可以灭活。但压力并不能使细菌全部失活。大肠杆菌、酵母菌和霉菌对压力较敏感，在400 MPa 以上压力或保压时间在15 min 以上均无检出。2.3 UHP处理对蔬菜感官特性的影响蔬菜感官特性包括色、香、味、质地等指标。大量试验研究证明，绿色蔬菜经UHP处理后，其感官特性变化因蔬菜种类而异，少数蔬菜品种有轻微变化，多数变化较小或无变化。Arroyo（1997）研究指出，在350 MPa 或更高压力条件下，某些蔬菜外观如同熟化。莴苣、菠菜（300 MPa），番茄、花椰菜、芦笋、洋葱（350400 MPa）质地保持很好；只是番茄皮被部分剥掉。在蔬菜颜色方面，莴苣和菠菜（300 MPa），花椰菜（350 MPa）开始发生轻微褐变，而芦笋、番茄和洋葱颜色保持不变。上述各种蔬菜的风味、新鲜度均无变化。Prestamo（1998）对UHP处理后的菠菜与花椰菜上研究发现，菠菜微观结构变化较大，且叶子营养成分损失较严重，而花椰菜变化很小。Eshtiaghi（1994）对胡萝卜片及马铃薯块的研究表明，高压处理后样品的质地与原样几乎完全一样，也没有发现明显的颜色变化。可见，不同蔬菜品种对UHP的反应也存在差异。搞清感官特性变化机理，将是今后UHP蔬菜保鲜所要解决的关键性技术问题之一。肖丽霞等（2005）研究UHP处理绿竹笋结果表明，升压速度100 MPa/min ，最终压力500 MPa，压箱内温度2022 ，加压介质为油。升压后在 500 MPa压力下维持一定时间(8 min)，能起到冷杀菌的作用。徐树来（2003）研究发现，番茄组织对压力抵抗能力相对较弱，但在400 MPa 以下、保压时间低于20 min 的情况下，番茄细胞变化很小。而压力高于400 MPa、保压时间超过20 min 时，UHP处理使番茄组织遭到了一定程度的破坏。UHP加工对芹菜组织的影响很小，即便是在600 MPa，保压时间长达25 min时，芹菜纤维细胞横断面组织仍无影响，只是纵断面产生了一些变化。UHP处理对胡萝卜组织的影响很小，只有在压力超过600 MPa 时才对细胞产生一些影响，而延长保压时间对胡萝卜组织的影响也不显著。2.4 UHP处理对蔬菜营养成分及货架期的影响蔬菜经UHP处理可很好地保持产品营养及风味，这已在包括蔬菜在内的多种高压食品中获得验证。Estiaghi 等（1993）对UHP马铃薯块的研究表明，维生素的保存率大于90%。徐树来（2003）研究发现，番茄：工作压力500 MPa，保压时间5 min，或工作压力300 MPa，保压时间15 min。芹菜：工作压力400 MPa，保压时间15 min，或工作压力600 MPa，保压时间5 min，并于85 下漂烫2 min。胡萝卜：工作压力550 MPa，保压时间5 min，这些经UHP处理的蔬菜在常温下贮藏期可长达3个月。3 展 望