超高压技术实用教案

1、一、 超高压技术的介绍二、超高压技术的应用 UHP在食品工业中的应用 UHP对食品成分及品质的影响三、超高压食品的包装设计(shj)和加工设备四、超高压食品加工工艺五、超高压技术进展存在的问题第1页/共93页第一页，共94页。一、超高压技术(jsh)的介绍第2页/共93页第二页，共94页。 食品超高压技术是将包装或无包装的固态或液态食品置于1001000MPa的高压和一定的温度下处理一段时间，引起食品成分非共价键(氢键、离子键和疏水键等)的破坏(phui)或形成，使食品中的酶、蛋白质、淀粉等生物高分子物质分别失活、变性和糊化，并杀死食品中的细菌等微生物，从而达到食品灭菌、保藏和加工的目的。1、

2、食品(shpn)超高压技术的定义第3页/共93页第三页，共94页。2、超高压技术(jsh)的研究进展 美国化学家美国化学家 Bert Hite Bert Hite使用超高压技术使用超高压技术(jsh)(jsh)杀灭牛奶中的微生物以增长其保质杀灭牛奶中的微生物以增长其保质期。期。1899年 1914年 美国物理学家美国物理学家 P.W.Briagman P.W.Briagman 提出了在静水压提出了在静水压下蛋白质变性、凝固的报告。由于当时高压装下蛋白质变性、凝固的报告。由于当时高压装置制造技术和加工置制造技术和加工(ji gng)(ji gng)中食品的包装中食品的包装材料尚未成熟，研究被迫中

3、段材料尚未成熟，研究被迫中段1986年 日本京都大学林力丸率先开展高压食品研究日本京都大学林力丸率先开展高压食品研究第4页/共93页第四页，共94页。1990年 日本首次将超高压产品果酱投放市场，其独到风味立即引起了发达国家政府、科研机构及企业界的高度重视。1992年 在法国召开高压食品专题研讨会；1993年 法国、英国政府也开始资助(zzh)高压食品加工的研究，推出高压杀菌鹅肝小面饼、橘子汁、切片火腿、牡蛎等。第5页/共93页第五页，共94页。 我国也开展了食品高压技术的研究, 并取得不少的成果。中国兵器工业集团公司五二研究所利用超高压技术研制成功了高压西瓜、果肉汁、高压菜花等果蔬新产品(c

4、hnpn), 使产品(chnpn)在常温下的包装有效期达 6 个月以上。第6页/共93页第六页，共94页。3、超高压技术(jsh)作用机理 3.1 对水的作用(zuyng) 高压下水的冰点会发生一些改变，200MPa压力水的冰点为-20左右(zuyu)。通过这种原理，即可以将超高压技术用于食品速冻，形成很好的冰晶体结构。第7页/共93页第七页，共94页。 3.2 对蛋白质的影响 在超高压下，食品中的小分子(如水分子)之间的距离要缩小，而蛋白质等大分子组成的物质还仍保持球状，这时水分子等小分子就要产生渗透和填充效果，进入并粘附在蛋白质等大分子基团内的氨基酸周围，使蛋白质等的食品中生物大分子链在加

5、工压力下，由超高压降为常压后被拉长，而导致其全部或部分立体结构被破坏，这样便改变(gibin)了蛋白质的性质(简称为“变性”)。第8页/共93页第八页，共94页。 大多数细菌能够在2030MPa下生长，能够在高于4050MPa压力下生长的微生物称耐压微生物。超高压产生的极高的静压不仅会影响细胞的形态，还能破坏氢键之类弱结合键，使基本生物活性变异，产生蛋白质的压力凝固及酶的失活，使菌体内成分产生泄漏和细胞膜破裂等多种菌体损伤(snshng)。 其中细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，其结构靠氢键和疏水键来保持。在压力作用下，蛋白质在细胞膜内发生变性，抑制了细胞生长所必需的氨基酸。高压增加了细胞膜的通

6、透性，使细胞成分流出，破坏了细胞的功能。3.3 对微生物的作用(zuyng)第9页/共93页第九页，共94页。二、超高压技术(jsh)的应用超高压食品处理超高压食品处理(chl)(chl)技术技术超高压生物处理超高压生物处理(chl)(chl)技术技术超高压在石油化工、压力容器和木材的超强化处理超高压在石油化工、压力容器和木材的超强化处理(chl)(chl)技术中的应用技术中的应用 包括病毒包括病毒(bngd)(bngd)的灭活、中药的的灭活、中药的提取、疫苗的制取、血浆及血液的病原菌提取、疫苗的制取、血浆及血液的病原菌、病毒、病毒(bngd)(bngd)杀灭和处理杀灭和处理 可使石油化工管道

7、、压力容器抗疲劳寿命大幅度提高可使石油化工管道、压力容器抗疲劳寿命大幅度提高，使木材密度、硬度增高，将普通木材改性为高强度、，使木材密度、硬度增高，将普通木材改性为高强度、高质量的高档木材。高质量的高档木材。第10页/共93页第十页，共94页。超高压技术在食品(shpn)中的应用第11页/共93页第十一页，共94页。 超高压杀菌属于冷杀菌，主要作用方式是破超高压杀菌属于冷杀菌，主要作用方式是破坏氢键之类的弱结合键，使基本物性变异，产生坏氢键之类的弱结合键，使基本物性变异，产生(chnshng)(chnshng)蛋白质的压力凝固及酶失活，还能蛋白质的压力凝固及酶失活，还能使菌体内成分产生使菌体内

8、成分产生(chnshng)(chnshng)泄露和细胞膜破泄露和细胞膜破裂等多种菌体损伤。裂等多种菌体损伤。1、超高压杀菌(sh jn)第12页/共93页第十二页，共94页。（1 1）改变细胞形态）改变细胞形态 极高的流体静压会影响细胞的形态，包括细极高的流体静压会影响细胞的形态，包括细胞外形变长，胞壁脱离胞外形变长，胞壁脱离(tul)(tul)细胞质膜，无膜细胞质膜，无膜结构细胞壁变厚。上述现象在一定压力下是可逆的，结构细胞壁变厚。上述现象在一定压力下是可逆的，但当压力超过某一点时，便不可逆地使细胞的形态但当压力超过某一点时，便不可逆地使细胞的形态发生变化。发生变化。1.1 超高压杀菌超高压

9、杀菌(sh jn)原理原理第13页/共93页第十三页，共94页。（2 2）影响细胞生物化学反应）影响细胞生物化学反应 按照化学反应的基本原理，加压有利于促按照化学反应的基本原理，加压有利于促进反应朝向减小体积的方向进行进反应朝向减小体积的方向进行(jnxng)(jnxng)，推迟了增大体积的化学反应，由于许多生物化推迟了增大体积的化学反应，由于许多生物化学反应都会产生体积上的改变，所以加压将对学反应都会产生体积上的改变，所以加压将对生物化学过程产生影响。生物化学过程产生影响。第14页/共93页第十四页，共94页。（3 3）影响细胞内酶活力）影响细胞内酶活力 高压使酶失活的根本机制是：改变分子高

10、压使酶失活的根本机制是：改变分子内部结构；活性部位上构象发生变化。内部结构；活性部位上构象发生变化。 通过影响微生物体内的酶，进而会对微生通过影响微生物体内的酶，进而会对微生物基因机制产生物基因机制产生(chnshng)(chnshng)影响，主要表现影响，主要表现在由酶参与的在由酶参与的DNADNA复制和转录步骤会因压力过高复制和转录步骤会因压力过高而中断。而中断。 一般来讲压力一般来讲压力(yl)(yl)超过超过300MPa300MPa对蛋白质的变性是不可逆的对蛋白质的变性是不可逆的第15页/共93页第十五页，共94页。（4 4）高压对细胞膜的影响）高压对细胞膜的影响 在高压下，细胞膜磷脂

11、分子的横切面减小，细胞膜双层结构的体积随之降低在高压下，细胞膜磷脂分子的横切面减小，细胞膜双层结构的体积随之降低(jingd)(jingd)，细胞膜的通透性将被改变。，细胞膜的通透性将被改变。（5 5）高压对细胞壁的影响）高压对细胞壁的影响 20 2040 MPa40 MPa的压力能使较大细胞的细胞壁因受力机械断裂而松解，的压力能使较大细胞的细胞壁因受力机械断裂而松解，200MPa 200MPa 的压力下细胞壁遭到破坏。真核微生物一般比原核微生物对压力较为敏感。的压力下细胞壁遭到破坏。真核微生物一般比原核微生物对压力较为敏感。第16页/共93页第十六页，共94页。1.2.1 1.2.1 压力大

12、小和受压时间压力大小和受压时间 在一定范围内，压力越高，灭菌效果越好。在相同压力下，灭菌时间延长在一定范围内，压力越高，灭菌效果越好。在相同压力下，灭菌时间延长并不一定能提高灭菌效果。并不一定能提高灭菌效果。 （1 1）对于非芽孢菌，压力达）对于非芽孢菌，压力达300600MPa300600MPa就可以全部致死就可以全部致死 （2 2）对于芽孢菌并非压力越高越好，杀灭的有效途径是促使孢子发芽）对于芽孢菌并非压力越高越好，杀灭的有效途径是促使孢子发芽(f (f y)y)（300MPa300MPa以下）然后配合高温杀菌或其它协同杀菌作用；以下）然后配合高温杀菌或其它协同杀菌作用；1.2 1.2 影

13、响超高压杀菌影响超高压杀菌(sh jn)(sh jn)的的主要因素主要因素第17页/共93页第十七页，共94页。1.2.2 1.2.2 杀菌效果种间差异杀菌效果种间差异 不同微生物的耐压性有差别，一般来说，各种微生物的耐压性强弱不同微生物的耐压性有差别，一般来说，各种微生物的耐压性强弱(qin (qin ru)ru)一次为：革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌真菌。一次为：革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌真菌。 处于指数生长期的微生物比处于静止生长期的微生物对压力反应更敏感。处于指数生长期的微生物比处于静止生长期的微生物对压力反应更敏感。第18页/共93页第十八页，共94页。1.2.3. 1.2.3. 温度温度

14、由于微生物对温度有敏感性，在低温或高由于微生物对温度有敏感性，在低温或高温下，高压对微生物的影响加剧，因此，在低温下，高压对微生物的影响加剧，因此，在低温或高温下对食品进行高压处理具有较常温温或高温下对食品进行高压处理具有较常温(chngwn)(chngwn)处理更好的杀菌效果。处理更好的杀菌效果。 研究发现，芽孢菌和金黄色葡研究发现，芽孢菌和金黄色葡萄球菌萄球菌(qijn)(qijn)在在100-400MPa100-400MPa下，其下，其-20 -20 的高压杀菌效果较的高压杀菌效果较2020时好。时好。第19页/共93页第十九页，共94页。大多数微生物在低温下大多数微生物在低温下耐压程度

15、降低耐压程度降低(jingd)的原因：的原因：压力(yl)使得低温下细胞因冰晶析出而破裂程度加剧蛋白质在低温下高压敏感性提高，致使此条件下蛋白质更易变性，菌体细胞膜的结构也更易损伤 低温下高压处理对保持食品品质，尤其是减少热敏性成分的破坏较为有利。第20页/共93页第二十页，共94页。1.2.4 pH 在压力作用下，在压力作用下， pH对微生物生长的影响表现在：对微生物生长的影响表现在： 1）压力会改变介质的）压力会改变介质的pH值，且逐渐缩小微生物值，且逐渐缩小微生物生长的生长的pH范围；范围； 2）在食品）在食品(shpn)允许范围内，改变介质允许范围内，改变介质pH，使微生物生长环境劣化

16、，也会加速微生物的死亡速使微生物生长环境劣化，也会加速微生物的死亡速率，缩短高压杀菌时间或降低所需压力。率，缩短高压杀菌时间或降低所需压力。第21页/共93页第二十一页，共94页。1.2.5 1.2.5 水分活度（水分活度（AwAw） 水分活度（水分活度（AwAw）对灭菌效果影响也很大。低）对灭菌效果影响也很大。低AwAw产生细胞收缩和对生长产生细胞收缩和对生长(shngzhng)(shngzhng)的抑制作的抑制作用，控制用，控制AwAw无疑对高压杀菌，尤其是固态和半固态无疑对高压杀菌，尤其是固态和半固态食品的保藏加工有重要意义。食品的保藏加工有重要意义。第22页/共93页第二十二页，共94

17、页。1.2.6 1.2.6 食品本身的组成和添加物食品本身的组成和添加物 营养丰富的环境中微生物的耐压性较强，蛋营养丰富的环境中微生物的耐压性较强，蛋白质、碳水化合物、脂类和盐分对微生物具有缓冲白质、碳水化合物、脂类和盐分对微生物具有缓冲保护作用，而且这些营养物质加速了微生物的繁殖保护作用，而且这些营养物质加速了微生物的繁殖和自我修复功能。和自我修复功能。 食品基质含有食品基质含有(hn yu)(hn yu)的添加剂组分对超高的添加剂组分对超高压灭菌影响很大，如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇压灭菌影响很大，如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇等添加剂，将提高加压杀菌的效果。等添加剂，将提高加压杀菌的效果。

18、第23页/共93页第二十三页，共94页。 生产果酱中，采用高压杀菌，不仅使果酱中的微生物致死，还可简化生生产果酱中，采用高压杀菌，不仅使果酱中的微生物致死，还可简化生产工艺，提高产品品质。这方面最成功的例子是日本明治屋食品公司，该公司采产工艺，提高产品品质。这方面最成功的例子是日本明治屋食品公司，该公司采用高压杀菌技术生产果酱，如草莓、猕猴桃和苹果酱。他们采用在室温下以用高压杀菌技术生产果酱，如草莓、猕猴桃和苹果酱。他们采用在室温下以400-600MPa400-600MPa的压力对软包装密封果酱处的压力对软包装密封果酱处 理理10-30min10-30min，所得产品保持，所得产品保持(boc

19、h)(boch)了新鲜水果的了新鲜水果的 口味、颜色和风味。口味、颜色和风味。第24页/共93页第二十四页，共94页。2、食品(shpn)的品质和风味改良与新产品开发 根据高压能改变食品物料的某些物性的原理，进行葡萄柚汁的去苦、增根据高压能改变食品物料的某些物性的原理，进行葡萄柚汁的去苦、增加蛋白质食品的凝胶特性使肉类变得松软可口；高压还可以使食品中有害蛋白质、加蛋白质食品的凝胶特性使肉类变得松软可口；高压还可以使食品中有害蛋白质、一些酶和毒素失活，保证食品安全性，食品营养价值不变。一些酶和毒素失活，保证食品安全性，食品营养价值不变。 超高压可改变冰和脂类可塑性，利用熔点、冰点和沸点的变化，制

20、造具超高压可改变冰和脂类可塑性，利用熔点、冰点和沸点的变化，制造具有不同口感和感官有不同口感和感官(gngun)特性的食品，如新型巧克力、冰淇淋等。特性的食品，如新型巧克力、冰淇淋等。第25页/共93页第二十五页，共94页。2.1 2.1 高压处理脱除热臭味高压处理脱除热臭味 高压处理大豆蛋白提取液，一定条件下高压处理大豆蛋白提取液，一定条件下（500MPa500MPa、10min10min）蛋白变性，蛋白液黏度）蛋白变性，蛋白液黏度(nind)(nind)增加，稳定性提高而乳化能力降低。增加，稳定性提高而乳化能力降低。增加压力并长时间加压增加压力并长时间加压(500MPa(500MPa、30

21、min)30min)，蛋白，蛋白液胶凝成豆腐，硬度大于常规生产方法生产的产液胶凝成豆腐，硬度大于常规生产方法生产的产品，且对豆腥味和皂体物的亲和性提高，从而降品，且对豆腥味和皂体物的亲和性提高，从而降低腥味和苦味。低腥味和苦味。第26页/共93页第二十六页，共94页。 2.2 2.2 高压处理淀粉高压处理淀粉 通过高压处理可以使淀粉变性，常温下加压到通过高压处理可以使淀粉变性，常温下加压到400400500MPa500MPa时，可以使淀时，可以使淀粉溶液变成不透明粘稠粉溶液变成不透明粘稠(zhn chu)(zhn chu)的糊状物质，同时还可以提高淀粉中淀粉的糊状物质，同时还可以提高淀粉中淀粉

22、酶消化性。酶消化性。 通过对大米的软化加工，使陈米的品质改良，陈米在通过对大米的软化加工，使陈米的品质改良，陈米在2020吸水润湿后在吸水润湿后在5050300MPa300MPa处理处理10min10min，再按常规煮制成饭，其硬度下降、黏度上升、平衡值提，再按常规煮制成饭，其硬度下降、黏度上升、平衡值提高到新米范围，同时光泽和香气也得到改良，还可缩短煮制时间。高到新米范围，同时光泽和香气也得到改良，还可缩短煮制时间。第27页/共93页第二十七页，共94页。2.32.3、高压处理胡萝卜、高压处理胡萝卜 热处理胡萝卜时，果胶在热处理胡萝卜时，果胶在pHpH5 5时可发生反式同分异构现象，时可发生

23、反式同分异构现象，pHpH2 2时则会时则会水解，而高压处理则不分解；水解，而高压处理则不分解； 热处理后的胡萝卜硬度低，而高压则不改变热处理后的胡萝卜硬度低，而高压则不改变(gibin)(gibin)硬度；硬度； 压力大于压力大于200MPa200MPa，可增加断裂应力，高压处理胡萝卜的总果胶量与加热，可增加断裂应力，高压处理胡萝卜的总果胶量与加热3min3min相同，但随压力增加，高甲氧基果胶量减少，低甲氧基果胶量增加。相同，但随压力增加，高甲氧基果胶量减少，低甲氧基果胶量增加。第28页/共93页第二十八页，共94页。2.42.4、高压处理大蒜和茶、高压处理大蒜和茶 大蒜具有特殊气味和营养

24、大蒜具有特殊气味和营养(yngyng)(yngyng)及杀菌功能，蒜泥在冷藏状态下一及杀菌功能，蒜泥在冷藏状态下一天就变绿，再过一段时间就会产生刺激性的臭味，不能食用。高压处理蒜泥，并天就变绿，再过一段时间就会产生刺激性的臭味，不能食用。高压处理蒜泥，并在在55下保存，开始时变成青绿色，香味减弱，但在冷藏中慢慢恢复，没有刺激下保存，开始时变成青绿色，香味减弱，但在冷藏中慢慢恢复，没有刺激性气味，原有的香味保留下来。故而对蒜泥高压处理效果较好，可防止变色。性气味，原有的香味保留下来。故而对蒜泥高压处理效果较好，可防止变色。第29页/共93页第二十九页，共94页。 茶饮料加压处理茶饮料加压处理(c

25、hl)时，香气成分虽稍有减少，但保持有香气组成的总时，香气成分虽稍有减少，但保持有香气组成的总体平衡，茶中特有的新鲜、清香被保存，高压处理体平衡，茶中特有的新鲜、清香被保存，高压处理(chl)是茶类饮品杀菌、保是茶类饮品杀菌、保香的最适方法。香的最适方法。第30页/共93页第三十页，共94页。2.52.5、高压处理肉的嫩化、高压处理肉的嫩化 与常规加工方法相比，经高压处理后的肉制品在嫩度、风味、色泽等方面与常规加工方法相比，经高压处理后的肉制品在嫩度、风味、色泽等方面均得到改善，同时也增加了保藏均得到改善，同时也增加了保藏(bocng)(bocng)性。例如，对廉价质粗的牛肉进行性。例如，对廉

26、价质粗的牛肉进行常温常温250MPa250MPa处理，结果得到嫩化的牛肉制品。处理，结果得到嫩化的牛肉制品。300MPa300MPa，10min10min处理鸡肉和鱼肉，处理鸡肉和鱼肉，结果得到类似于轻微烹任的组织状态。结果得到类似于轻微烹任的组织状态。第31页/共93页第三十一页，共94页。 高压嫩化机理高压嫩化机理 1 1）机械力作用使肌肉肌纤维内肌动）机械力作用使肌肉肌纤维内肌动蛋白和肌球蛋白的结合解离，肌纤维蛋白蛋白和肌球蛋白的结合解离，肌纤维蛋白崩解和解离成小片段，造成肌肉剪切力下崩解和解离成小片段，造成肌肉剪切力下降。降。 2 2）压力处理使肌肉中内源蛋白酶）压力处理使肌肉中内源蛋

27、白酶钙激活酶的活性增加，加速钙激活酶的活性增加，加速(ji s)(ji s)肌肉蛋白水解，加快肌肉成熟。肌肉蛋白水解，加快肌肉成熟。第32页/共93页第三十二页，共94页。2.62.6、制抗过敏奶粉、制抗过敏奶粉 高压可以选择性除去乳清中的过敏原物质，研究发现，在一定高压下，乳高压可以选择性除去乳清中的过敏原物质，研究发现，在一定高压下，乳清中的球蛋白可被嗜热菌蛋白酶优先分解清中的球蛋白可被嗜热菌蛋白酶优先分解(fnji)(fnji)，从而有选择地除去，从而有选择地除去-乳乳球蛋白，制备脱敏原乳清。球蛋白，制备脱敏原乳清。包括-乳球蛋白、-乳白(r bi)蛋白及酪蛋白中的-酪蛋白第33页/共9

28、3页第三十三页，共94页。3、超高压速冻(s dn)和不冻冷藏 食品（如蔬菜、水果、豆腐）常压冷冻储藏时由于食品中水食品（如蔬菜、水果、豆腐）常压冷冻储藏时由于食品中水分在冻结时体积膨胀，造成组织细胞破损，解冻后食品中汁液流分在冻结时体积膨胀，造成组织细胞破损，解冻后食品中汁液流失，食品的冷冻损伤严重，给产品的风味带来很大的影响。失，食品的冷冻损伤严重，给产品的风味带来很大的影响。 高压冻结一般先将欲冻结的食品加压，达到高压冻结一般先将欲冻结的食品加压，达到(d do)(d do)一定一定的压力后再降温，实际处理过程中也可先将传压介质降低到所需的压力后再降温，实际处理过程中也可先将传压介质降低

29、到所需的低温，然后放入欲冻结的食品，迅速加压以缩短高压维持的时的低温，然后放入欲冻结的食品，迅速加压以缩短高压维持的时间，并适于设备的连续使用。间，并适于设备的连续使用。第34页/共93页第三十四页，共94页。3.1. 3.1. 高压空气冻结高压空气冻结 在自然对流条件下，用高压空气冷冻食品可有效地提高冻结速度，缩短冷在自然对流条件下，用高压空气冷冻食品可有效地提高冻结速度，缩短冷冻时间，如高压冻结牛肉猪肉的冻结时间比常压冷冻缩短约冻时间，如高压冻结牛肉猪肉的冻结时间比常压冷冻缩短约41-45%41-45%，黄瓜和桃，黄瓜和桃缩短缩短50%50%。 此外，加压冷冻可减少冷冻过程此外，加压冷冻可

30、减少冷冻过程(guchng)(guchng)中食品的干耗量中食品的干耗量50%50%以上。以上。第35页/共93页第三十五页，共94页。3.2. 3.2. 压力移动冻结压力移动冻结 根据水在根据水在200 MPa200 MPa压力下其冻结点下降到压力下其冻结点下降到-20-20以下的原理，把高水分食以下的原理，把高水分食品物料加压到品物料加压到200 MPa200 MPa，同时冷却到，同时冷却到 -20 -20 ，此温度迅速消除压力降至常压，此时，此温度迅速消除压力降至常压，此时00成为冰点，而物料的温度远成为冰点，而物料的温度远在冻结点温度以下，在冻结点温度以下，-20 -20 的水呈极不稳

31、定的过冷状态，进而水分瞬间在物料的水呈极不稳定的过冷状态，进而水分瞬间在物料原来位置发生相态变化，产生大量极细微原来位置发生相态变化，产生大量极细微(xwi)(xwi)冰晶体且均匀分布于冻品组冰晶体且均匀分布于冻品组织中，使物料迅速、均匀的冻结。织中，使物料迅速、均匀的冻结。第36页/共93页第三十六页，共94页。3.3 3.3 高压解冻高压解冻 通过高压使冻结食品通过高压使冻结食品(shpn)(shpn)中的冰结晶融化，然后再提高融化的食品中的冰结晶融化，然后再提高融化的食品(shpn)(shpn)温度，使食品温度，使食品(shpn)(shpn)的温度达到常压时的冻结点之上，可以在的温度达到

32、常压时的冻结点之上，可以在短时间内实现均一的快速解冻，从而避免常压外部升温解冻时间长和受热不均匀短时间内实现均一的快速解冻，从而避免常压外部升温解冻时间长和受热不均匀而造成的营养损失和品质变劣的缺点。而造成的营养损失和品质变劣的缺点。第37页/共93页第三十七页，共94页。 3.4. 3.4. 低温高压下的不冻结储藏低温高压下的不冻结储藏 低温高压下的不冻结储藏需要控制好压力和温度，使处在不冻结区域内。在低温高压下的不冻结储藏需要控制好压力和温度，使处在不冻结区域内。在0-209.9 MPa 0-209.9 MPa 范围内，储藏的温度愈低，所对应的压力就愈高。范围内，储藏的温度愈低，所对应的压

33、力就愈高。 不冻结储藏过程中食品始终是处在压力容器中，降温前首先将欲储藏的食品不冻结储藏过程中食品始终是处在压力容器中，降温前首先将欲储藏的食品加压，然后在保持压力的情况下对食品进行冷却加压，然后在保持压力的情况下对食品进行冷却(lngqu)(lngqu)，直至所需的储藏温，直至所需的储藏温度。度。 储藏结束时必须是先升温，然后再降压。储藏结束时必须是先升温，然后再降压。第38页/共93页第三十八页，共94页。4 4、在水产品中的应用(yngyng)(yngyng) 水产品的加工较为待殊，产品要求具有水产品的加工较为待殊，产品要求具有(jyu)(jyu)水产品原有的风味、色水产品原有的风味、色

34、泽、良好的口感与质地。常规的加热处理、干制处理均不能满足要求。研究表明，泽、良好的口感与质地。常规的加热处理、干制处理均不能满足要求。研究表明，高压处理可保持水产品原有的新鲜风味。例如在高压处理可保持水产品原有的新鲜风味。例如在600MPa600MPa下处理下处理10min10min，可使水产，可使水产品中的酶完全失活，对甲壳类水产品，其外观呈红色，内部为白色，并完全呈变品中的酶完全失活，对甲壳类水产品，其外观呈红色，内部为白色，并完全呈变性状态，细菌量大大减少，却仍保持原有生鲜味，这对喜生食水产制品的消费者性状态，细菌量大大减少，却仍保持原有生鲜味，这对喜生食水产制品的消费者来说极为重要。来

35、说极为重要。第39页/共93页第三十九页，共94页。 高压处理还可增大鱼肉制品的凝胶性，高压处理还可增大鱼肉制品的凝胶性，将鱼肉加将鱼肉加1 1及及3 3的食盐捣溃，然后制成的食盐捣溃，然后制成2.5cm2.5cm厚的块状，在厚的块状，在l00-600MPal00-600MPa，00处理处理10min10min，用，用流变仪测凝胶化强度流变仪测凝胶化强度(qingd)(qingd)，发现在，发现在400MPa400MPa下处理，鱼糜的凝胶性最强。下处理，鱼糜的凝胶性最强。第40页/共93页第四十页，共94页。5、在肉制品加工方面(fngmin)的应用 肉类等经高压处理能杀灭肉类细菌，包括大肠杆

36、菌、沙门氏菌、葡萄球菌肉类等经高压处理能杀灭肉类细菌，包括大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄球菌等，不损坏维生素等营养成分及原风味，改善肉组织。等，不损坏维生素等营养成分及原风味，改善肉组织。 例如生猪肉经例如生猪肉经400MPa400MPa或或600MPa600MPa的作用，保持的作用，保持(boch)10min(boch)10min，处理后的，处理后的生猪肉就可以食用。生猪肉就可以食用。第41页/共93页第四十一页，共94页。6、控制(kngzh)食品中酶反应和灭酶 高压(goy)除了使酶失活外，还可以使某些在常压下受到抑制的酶激活，提高一些酶的活性。高压(goy)也可以加快某些在常压下反应缓慢甚至

37、不进行的反应，现在较为成功的是果汁和生酒在保藏期控制因酶而发生的混浊和品质恶化。第42页/共93页第四十二页，共94页。7、在乳制品方面(fngmin)的应用 7.1 7.1、高压对干酪的影响、高压对干酪的影响 最佳处理压力为最佳处理压力为300MPa300MPa、30min30min，可提高乳的凝固特性，增加鲜干酪蛋白，可提高乳的凝固特性，增加鲜干酪蛋白质含量和持水力质含量和持水力(shul)(shul)，缩短凝固时间，提高变硬速度和硬度。，缩短凝固时间，提高变硬速度和硬度。 7.2 7.2、高压对酸乳的影响、高压对酸乳的影响 乳的酸凝结主要是酪蛋白分子间疏水基作用，高压处理的牛乳，促进酪蛋

38、乳的酸凝结主要是酪蛋白分子间疏水基作用，高压处理的牛乳，促进酪蛋白的分散、表面积增大，压力在白的分散、表面积增大，压力在300MPa300MPa以上时，可防止包装后酸乳的过度酸化以上时，可防止包装后酸乳的过度酸化而引起脱水收缩现象而引起脱水收缩现象第43页/共93页第四十三页，共94页。8、在烹调(pngtio)方面的应用 加压后的米用水煮大约加压后的米用水煮大约5min5min，就和直接，就和直接(zhji)(zhji)水煮水煮20min20min的米粒一样的米粒一样具有米香味。具有米香味。 高压处理鸡蛋，比热凝胶软而更富弹性，消化率相当或较优，维生素和氨高压处理鸡蛋，比热凝胶软而更富弹性，

39、消化率相当或较优，维生素和氨基酸没有损失，保留了鸡蛋的自然风味，没有生成其他物质，其色泽和未加压前基酸没有损失，保留了鸡蛋的自然风味，没有生成其他物质，其色泽和未加压前一样鲜艳。一样鲜艳。第44页/共93页第四十四页，共94页。9、用于保健食品的加工(ji gng) 保健食品一般含有较高的热敏性营养保健成分，高温加工对这些营养成分保健食品一般含有较高的热敏性营养保健成分，高温加工对这些营养成分的破坏及其明显。采用超高压技术可以大大缩短营养成分的提取时间，由于高压的破坏及其明显。采用超高压技术可以大大缩短营养成分的提取时间，由于高压下分子运动的加剧，可大大加快反应速度，对提高产品收率下分子运动的

40、加剧，可大大加快反应速度，对提高产品收率(shu l)(shu l)也十分也十分有效。同一种保健品，用超高压技术加工，比热加工营养成分提高有效。同一种保健品，用超高压技术加工，比热加工营养成分提高30%30%。第45页/共93页第四十五页，共94页。 采用超高压灭菌处理采用超高压灭菌处理(chl)绿茶，除保留其特有的爽口、清香风味，有绿茶，除保留其特有的爽口、清香风味，有通透的色泽外，几乎不会使品质和功能有任何变化。通透的色泽外，几乎不会使品质和功能有任何变化。 超高压技术用于提取各种贵重原料，如从植物中提取香精，从竹叶中提取超高压技术用于提取各种贵重原料，如从植物中提取香精，从竹叶中提取黄酮

41、素，从茶叶中提取茶多酚等。黄酮素，从茶叶中提取茶多酚等。第46页/共93页第四十六页，共94页。超高压对食品成分(chng fn)与品质的影响第47页/共93页第四十七页，共94页。1、超高压对蛋白质的影响(yngxing) 超高压（700 MPa）对蛋白质一级结构无影响，有利于二级结构的稳定，但会破坏其三级结构和四级结构。 超高压迫使蛋白质的原始结构伸展，分子(fnz)从有序而紧密的构造转变为无序而松散的构造，或发生变形，活性中心受到破坏，失去生物活性； 高压破坏蛋白质胶体溶液，使蛋白质凝集，形成凝胶。第48页/共93页第四十八页，共94页。 蛋白质加热变性时，在高温条件下，蛋白质分子混乱形

42、成团状结构，蛋白质加热变性时，在高温条件下，蛋白质分子混乱形成团状结构，造成凝胶网状结构不致密，不均匀，还可能使网络结构受到破坏，形成大的空造成凝胶网状结构不致密，不均匀，还可能使网络结构受到破坏，形成大的空洞，从而形成粗糙的网络结构，进而影响其凝胶强度。洞，从而形成粗糙的网络结构，进而影响其凝胶强度。 UHP UHP条件产生的凝胶强度比热凝胶要高，并且浓稠，柔滑，致密精细，条件产生的凝胶强度比热凝胶要高，并且浓稠，柔滑，致密精细，弹性好，且能保持天然的色泽及香味。但蛋白质溶液需达到一定的质量分数才弹性好，且能保持天然的色泽及香味。但蛋白质溶液需达到一定的质量分数才能形成凝胶，且随温度能形成凝

43、胶，且随温度(wnd)(wnd)、压力增高而增高。、压力增高而增高。UHP对生成(shn chn)蛋白质凝胶的影响第49页/共93页第四十九页，共94页。 UHP对酶活性的影响主要是通过酶与底物的构象和性质而起作用，对酶促反应(fnyng)可产生两种结果: 1）抑制：UHP对维持酶蛋白质空间结构的次级键（盐键，氢键、疏水键等）的破坏，导致酶活中心改变或丧失，而失活。2）促进：在较低压力下酶活性的上升被认为是压力产生的凝聚作用，完整的组织中酶与底物常常被隔离，而较低的压力可破坏这种隔离，使酶与底物相接触，加速酶促发应。2、超高压对食品(shpn)中酶的影响第50页/共93页第五十页，共94页。

44、在常温下把淀粉加压到在常温下把淀粉加压到400-600MPa400-600MPa，并保持一定的作用时间后，淀粉颗，并保持一定的作用时间后，淀粉颗粒将会：粒将会： 溶胀分裂；溶胀分裂； 晶体结构遭到某种程度的破坏；晶体结构遭到某种程度的破坏； 内部有序态分子间的氢键断裂，分散内部有序态分子间的氢键断裂，分散(fnsn)(fnsn)成无序的状态，即淀粉成无序的状态，即淀粉糊化为糊化为-淀粉。淀粉。（三）超高压对淀粉(dinfn)的影响第51页/共93页第五十一页，共94页。 与热处理相比，超高压对淀粉的作用特点为：与热处理相比，超高压对淀粉的作用特点为： 1 1）高压使淀粉粒膨胀却不破裂；）高压使

45、淀粉粒膨胀却不破裂； 2 2）超高压所致完全糊化的淀粉无老化现象）超高压所致完全糊化的淀粉无老化现象(xinxing)(xinxing)，而超高压所致的，而超高压所致的未完全糊化的淀粉有老化现象未完全糊化的淀粉有老化现象(xinxing)(xinxing)； 3 3）高压处理可提高淀粉对淀粉酶的敏感性及胶凝温度，从而提高淀粉的消化）高压处理可提高淀粉对淀粉酶的敏感性及胶凝温度，从而提高淀粉的消化率率 4 4）低于）低于700 MPa700 MPa的压力时淀粉不会产生类似热加工的变色。的压力时淀粉不会产生类似热加工的变色。第52页/共93页第五十二页，共94页。 高压对脂类的影响(yngxing

46、)是可逆的，室温下呈液态的脂肪在高压下（100-200MPa）基本可固化，发生相变结晶，促使更稠、更稳定的脂类晶体形成，不过解压后仍会复原，只是对油脂的氧化有一定的影响(yngxing)。 Aw在0.400.55范围时，UHP使油脂氧化速度加快。金属离子可能有促进作用。Aw不在上述范围，结果相反。且温度对该氧化速度有影响(yngxing)。4、超高压对脂类的影响(yngxing)第53页/共93页第五十三页，共94页。 对果蔬原料在预定的压力时间条件下处理后发现，还原型维生素对果蔬原料在预定的压力时间条件下处理后发现，还原型维生素C C含量与其中所含含量与其中所含Fe3+Fe3+和和Cu2+C

47、u2+有关：有关： Fe3+ Fe3+对于维生素对于维生素C C的降解的降解(jin(jin ji) ji)起着重要作用，在高压下会更加明显；起着重要作用，在高压下会更加明显；Cu2+Cu2+的存在，的存在，在高压下会激活铜酶，铜酶是维生素在高压下会激活铜酶，铜酶是维生素C C降解降解(jin(jin ji) ji)的重要酶类之一。的重要酶类之一。 此外，在高压作用下，氧化型维生素此外，在高压作用下，氧化型维生素C C可能会转变成还原型维生素可能会转变成还原型维生素C C；总体来看，可以认为高压；总体来看，可以认为高压处理对维生素处理对维生素C C的影响很小。的影响很小。5、超高压对维生素的影

48、响(yngxing)第54页/共93页第五十四页，共94页。 研究表明，在一般的加热研究表明，在一般的加热(ji r)(ji r)处理或热力杀菌后，食品中维生素处理或热力杀菌后，食品中维生素C C的的保留率不到保留率不到40%40%，及时挤压加工过程也只是有大约，及时挤压加工过程也只是有大约70%70%的维生素的维生素C C被保留，而超高被保留，而超高压食品加工是在常温或较低温度下进行的，它对维生素压食品加工是在常温或较低温度下进行的，它对维生素C C的保留率高达的保留率高达96%96%以上，以上，从而将营养成分的损失程度降到了最低。从而将营养成分的损失程度降到了最低。第55页/共93页第五十

49、五页，共94页。 食品中的风味物质、色素及各种小分子物质结合状态为共价键的形式，故而高压处理过程对其几乎没有任何影响。 食品的黏度、均匀性及结构等特性对高压较为敏感(mngn)，但这些变化往往是有益的。6、超高压对风味物质、色素(s s)等的影响第56页/共93页第五十六页，共94页。7、高压对感官(gngun)的影响 经高压处理后果汁果酱经高压处理后果汁果酱(gujing)的风味的风味与营养物质均保持较好。与营养物质均保持较好。第57页/共93页第五十七页，共94页。8、超高压对化学反应(huxu fnyng)的影响 高压使化学反应向体积减小的方向移动，高压使化学反应向体积减小的方向移动，改

50、变某些生化反应的速度改变某些生化反应的速度(sd)和平衡，使系统和平衡，使系统一些组分发生量变以致质变，从而影响食品的品一些组分发生量变以致质变，从而影响食品的品质。质。第58页/共93页第五十八页，共94页。小结(xioji) 与 传 统 的 加 热 处 理 食 品 比 较 ， 优 点 在 于 ：与 传 统 的 加 热 处 理 食 品 比 较 ， 优 点 在 于 ：1 1 ） 营 养 成 分 受 影 响 小） 营 养 成 分 受 影 响 小 超 高 压 处 理 的 范 围 只 对 生 物 高 分 子 物 质 立 体 结 构 中 非 共 价 键 结 合 产 生 影 响 ， 因 此 对 食 品

51、中 维 生 素 等 营 养 成 分 和 风 味 物 质 没 有 任 何 影 响 ， 最 大 限 度 地 保 持 了 其 原 有 的 营 养 成 分 ， 并 容 易 被 人 体 消 化 吸 收 ， 同 时 超 高 压 杀 菌 为 冷 杀 菌 ， 这 种 食 品 可 简 单 加 热 后 食 用 ， 这 一 特 点 正 好 迎 合 超 高 压 处 理 的 范 围 只 对 生 物 高 分 子 物 质 立 体 结 构 中 非 共 价 键 结 合 产 生 影 响 ， 因 此 对 食 品 中 维 生 素 等 营 养 成 分 和 风 味 物 质 没 有 任 何 影 响 ， 最 大 限 度 地 保 持 了 其

52、原 有 的 营 养 成 分 ， 并 容 易 被 人 体 消 化 吸 收 ， 同 时 超 高 压 杀 菌 为 冷 杀 菌 ， 这 种 食 品 可 简 单 加 热 后 食 用 ， 这 一 特 点 正 好 迎 合 ( y n g h )( y n g h ) 了 现 代 人 类了 现 代 人 类返 璞 归 真 、 崇 尚 自 然 、 追 求 天 然 、 低 加 工 食 品 的 消 费 心 理 。返 璞 归 真 、 崇 尚 自 然 、 追 求 天 然 、 低 加 工 食 品 的 消 费 心 理 。第59页/共93页第五十九页，共94页。 对超高压处理的豆浆凝胶特性的研究发现，对超高压处理的豆浆凝胶特性

53、的研究发现，高压处理会使豆浆中蛋白质颗粒解聚变小，从而高压处理会使豆浆中蛋白质颗粒解聚变小，从而更便于人体的消化吸收。更便于人体的消化吸收。 超高压处理的草莓酱可保留超高压处理的草莓酱可保留95%95%的氨基酸，的氨基酸，在口感和风味上明显超过加热在口感和风味上明显超过加热(ji r)(ji r)处理的处理的果酱。果酱。第60页/共93页第六十页，共94页。 2 2）产生新的组织结构，不会产生异味）产生新的组织结构，不会产生异味超高压处理可改变食品物质性质，改善超高压处理可改变食品物质性质，改善(gishn)(gishn)食品高分子物质的构象，食品高分子物质的构象，获得新型物性的食品，特别是蛋

54、白质的变性及淀粉的糊化状态与加热处理有所不获得新型物性的食品，特别是蛋白质的变性及淀粉的糊化状态与加热处理有所不同，从而获得各种新的食品素材，如作用于肉类和水产品，提高了肉制品的嫩度同，从而获得各种新的食品素材，如作用于肉类和水产品，提高了肉制品的嫩度和风味；作用于原料乳，有利于干酪的成熟和干酪的最终风味，还可使干酪的产和风味；作用于原料乳，有利于干酪的成熟和干酪的最终风味，还可使干酪的产量增加。量增加。 第61页/共93页第六十一页，共94页。 超高压会使食品组分间的美拉德反应速度减缓，多酚反应速度加快；而食超高压会使食品组分间的美拉德反应速度减缓，多酚反应速度加快；而食品的黏度均匀性及结构

55、等特性变化较为敏感，这在很大程度上改变了食品的口感品的黏度均匀性及结构等特性变化较为敏感，这在很大程度上改变了食品的口感及感官特性，消除了传统的热加工引起共价键的形成或破坏所致的变色、发黄及及感官特性，消除了传统的热加工引起共价键的形成或破坏所致的变色、发黄及加热过程出现的不愉快异味，如热臭等弊端。并且在人们加热过程出现的不愉快异味，如热臭等弊端。并且在人们(rn men)(rn men)加热食用加热食用时，会获得高质量原有风味的食物，从而可以获取具有新物质性质的食品。时，会获得高质量原有风味的食物，从而可以获取具有新物质性质的食品。第62页/共93页第六十二页，共94页。 3 3）利用超高压

56、处理技术，原料的利用率高）利用超高压处理技术，原料的利用率高超高压处理过程是一个纯物理过程，液体介质短时间内等同压缩，压力可以超高压处理过程是一个纯物理过程，液体介质短时间内等同压缩，压力可以(ky)(ky)在瞬间传到食品的中心，压力传递均匀，处理均一性好，从而使食品在瞬间传到食品的中心，压力传递均匀，处理均一性好，从而使食品灭菌达到均匀、瞬时、高效，且比加热法耗能低，运转费用也低，操作安全卫生，灭菌达到均匀、瞬时、高效，且比加热法耗能低，运转费用也低，操作安全卫生，无工业无工业“三废三废”，有利于生态环境的保护和可持续发展战略的推进。，有利于生态环境的保护和可持续发展战略的推进。第63页/共

57、93页第六十三页，共94页。 4 4）不需向食品中加入化学物质）不需向食品中加入化学物质 克服了化学试剂与微生物细胞克服了化学试剂与微生物细胞(xbo)(xbo)内物质作用生成的产物对人体产生内物质作用生成的产物对人体产生的不良影响，也避免了食物中残留的化学试剂对人体的负面作用，保证了食用的的不良影响，也避免了食物中残留的化学试剂对人体的负面作用，保证了食用的安全。此外化学试剂使用频繁，会使菌体产生抗性，杀菌效果减弱，而超高压灭安全。此外化学试剂使用频繁，会使菌体产生抗性，杀菌效果减弱，而超高压灭菌为一次性杀菌，对菌体作用效果明显；菌为一次性杀菌，对菌体作用效果明显；第64页/共93页第六十四

58、页，共94页。 5 5）超高压杀菌条件易于控制）超高压杀菌条件易于控制 外界环境外界环境(hunjng)(hunjng)的影响较小，而化学试剂杀菌易受水分、的影响较小，而化学试剂杀菌易受水分、温度、温度、pHpH值、有机环境值、有机环境(hunjng)(hunjng)等的影响，作用效果变化幅度较等的影响，作用效果变化幅度较大；大； 第65页/共93页第六十五页，共94页。6 6）经过超高压处理的食品无）经过超高压处理的食品无“回生回生”现象现象 以食品中的淀粉为例，传统的热加工或蒸煮加工方法，处理后的谷物淀粉以食品中的淀粉为例，传统的热加工或蒸煮加工方法，处理后的谷物淀粉经糊化后，在保存期内，

59、会慢慢失水，淀粉分子间会重新形成氢键经糊化后，在保存期内，会慢慢失水，淀粉分子间会重新形成氢键(qn(qn jin)jin)而相互结合在一起，由糊化后的无序分子排布转台重新变为有序的分子而相互结合在一起，由糊化后的无序分子排布转台重新变为有序的分子排布状态，即排布状态，即-淀粉淀粉化（即俗称的化（即俗称的“回生回生”现象）现象）第66页/共93页第六十六页，共94页。 超高压处理后的食品中的淀粉属于压致糊化，不存在热致糊化后的老化、超高压处理后的食品中的淀粉属于压致糊化，不存在热致糊化后的老化、“回生回生”现象。与此同时，食品中的其他组分的分子在经一定的高压作用之后，现象。与此同时，食品中的其

60、他组分的分子在经一定的高压作用之后，也同样会发生也同样会发生(fshng)(fshng)一些不可逆的变化。一些不可逆的变化。第67页/共93页第六十七页，共94页。 7 7）超高压食品加工技术适用范围广，具有很好的开发推广前景）超高压食品加工技术适用范围广，具有很好的开发推广前景 超高压技术不仅被应用于各种食品的杀菌，而且在植物蛋白的组织化、淀超高压技术不仅被应用于各种食品的杀菌，而且在植物蛋白的组织化、淀粉的糊化、肉类品质的改善、动物蛋白的变性处理、乳产品的加工处理以及发酵粉的糊化、肉类品质的改善、动物蛋白的变性处理、乳产品的加工处理以及发酵工业工业(gngy)(gngy)中酒类的催陈等领域