超高压灭菌技术的特点与优势：冷杀菌、高效节能、食品安全保障

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    01.超高压灭菌技术的特点

    一、超高压灭菌与加热灭菌的区别

    超高压处理属于冷灭菌工艺，能保持食品色、香、味等物理特性，保质期长；超高压处理可以改善生物聚合物的结构，调整食品质地；超高压处理是一种用液体介质进行的短期处理。内部等效压缩过程使食品灭菌均匀、瞬时、高效，且比加热方式消耗更少的能量。但加热灭菌不具备超高压灭菌的这些优点。

    2、超高压技术与传统化学加工食品的比较

    超高压灭菌技术不需要在食品中添加化学物质，克服了化学试剂与微生物细胞内物质相互作用产生的产品对人体的不良影响。也避免了食品中残留的化学试剂对人体的负面影响，从而保证了食用安全。

    超高压灭菌条件容易控制，外界环境对其影响较小，而化学试剂灭菌易受水分、温度、pH值、有机环境等影响，效果变化较大。

    超高压灭菌可以更好地保持食品的天然风味，甚至可以改善食品聚合物的构象。作用于肉类、水产品，提高肉制品的嫩度和风味；它作用于原料奶，有利于奶酪的成熟。而且奶酪的最终风味还可以增加奶酪的产量，而化学试剂则没有这个效果。

    频繁使用化学试剂会使细菌产生耐药性，削弱杀菌效果。超高压灭菌是一次性灭菌，对细菌有显着的效果。

    02.影响超高压灭菌的主要因素

    超高压灭菌实施过程中，有很多数量需要相关工作人员仔细控制，以避免由于这些因素的影响导致灭菌过程失败。影响特高压灭菌的数量有很多，每个数量都应该恰到好处。

    1、压力的影响

    一般来说，压力越大、加压时间越长，灭菌效果越好。但在实际操作中，为了保证食品的食用价值和营养价值，该技术的加压时间和加压时间必须一定。在一定的限制下，最好对食品进行恰到好处的灭菌，不影响食品的质地，防止因压力过大、加压时间过长而降低食品的口感和营养价值。

    以生肉为例。如果灭菌过程中对生肉的压力过长或过高，就会影响肉的口感。然而，压力的使用不能过度限制。一些实验表明，只有在超高压下才能杀死食物上的所有大肠杆菌。因此，在超高压灭菌过程中，最好施加尽可能大的压力。压力。

    2、温度的影响

    除了压力对灭菌影响很大之外，温度也是一个很大的影响因素。在压力作用下，温度对灭菌效果影响很大。实验表明，压力和温度联合灭菌的效果比单独加压灭菌的效果要好得多。 压力、20℃温度与、50℃相同。 ℃的温度杀菌效果是一样的。这样，压力和温度相辅相成，可以使两者达到良好的平衡，从而使灭菌效果更好、更显着。

    表1 影响超高压灭菌效果的因素

    03.超高压灭菌设备的市场应用

    食品超高压灭菌保鲜设备的主要部分是超高压容器和增压装置（高压泵和增压器等），其次是一些辅助设施。主体部分分为立式和卧式两种。实验设备多为立式，生产设备多为卧式。

    要求设备具备以下技术特点：一是必须能够产生并承受所需的超高压（~），保证安全，使用寿命长，能承受大量的循环载荷。 ;其次，设备的卫生条件要求比较高，与食品接触的部件应采用优质不锈钢制成，压力传输介质为纯水；第三，设备生产时间短，效率高，运行成本低。

    1、国外食品超高压技术及装备现状

    日本是超高压灭菌技术发展较快的国家。三菱重工已经向市场供应实验和生产设备，设备型号为MFE系列。美国、英国、西班牙、法国和瑞典也已将超高压设备商业化，但这些设备价格相对昂贵，影响了该技术和设备的推广和使用。

    目前能够实现商业化的特高压设备公司主要有美国Avure公司、英国公司、西班牙公司、阿尔斯通（法国）、美国 （Inc）、日本神户制钢所（Kobe Steel） ）。 ）公司、荷兰Stock Food and Dairy（&Dairy Sys-tems BV）公司、瑞典ABB公司和德国Uhde公司等。

   

    其中，生产采用的是美国和西班牙公司的设备，其他公司则侧重于实验。西班牙NC公司是欧洲最大的超高压设备制造商。生产的设备中，最大单缸规格为、420L，容器结构均为缠绕式。美国Avure公司的超高压设备也是缠绕气瓶，最大的设备有600兆帕、525升和400兆帕、687升。

    2、国内食品超高压技术及装备现状

    目前国内超高压灭菌设备相关企业主要有山西三水银河科技有限公司、天津华泰森苗生物工程技术有限公司、包头科发高压科技有限公司、北京苏源中天等。科技有限公司和温州贝诺机械有限公司等。其相关产品的技术性能包括工作压力600兆帕、填充率60%以上、一个循环时间小于8分钟，产能约3000公斤/小时。这五家公司中，天津华泰森苗生物工程技术有限公司以开发实验产品为主，其他几家公司则开发生产设备并已全部实现商业化生产。

    04.超高压灭菌技术在食品行业的应用

    1、超高压灭菌技术在肉类加工中的应用

    (一)超高压灭菌技术的灭菌效果

    肉类是一种非常受欢迎的烹饪食品。无论是红肉还是白肉，肉类都含有丰富的营养成分。超高压技术专注于肉类加工作业，主要以杀菌、嫩化为主。

    超高压灭菌技术是一种相对温和的提高食品安全的手段。可用于防止熟肉制品的二次污染，如：烤鸡、香肠、火腿、里脊肉、发酵香肠、腌制肉制品等。还有生肉等。它实现灭菌的方法一方面是破坏其物理结构，杀死微生物。另一方面，邱伟芬等人认为，灭菌原理是压力影响DNA等遗传物质的复制，从而影响微生物的一系列生理活动（抑制酶活性），最终导致死亡。 。

    肖华志等人通过研究发现，超高压技术可以有效消除生猪肉中的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌。其中，加压处理20分钟时杀菌效果最佳。

    付玉英等人还以猪肉为载体，证明超高压灭菌技术对细菌有抑制作用。结果显示，革兰氏阴性菌和酵母菌在600兆帕左右的压力下基本无法生存。当压力增至600兆帕时，革兰氏阴性菌只有阳性菌才会致命；如果是孢子型细菌，则需要更大的压力。

    但段旭昌等人通过研究发现，革兰氏阳性菌的生存能力极强，灭菌后仍有大量残留。

    此外，等人。相信超高压灭菌技术可以作为化学防腐剂的替代品，例如添加到食品中的乳酸。

    (二)超高压灭菌技术的其他功能

    除了灭菌应用外，超高压技术还可用于嫩化、改变肌肉胶凝、改变肉质和颜色。研究发现，经过压力处理后，肉的鲜红颜色减弱或加深，肉质整体变浅。决定肉颜色深浅的​​关键物质是肌红蛋白含量。肉的颜色会随着肌红蛋白和氧合肌红蛋白比例的变化而变化。高压可以改善肉色，但必须在合适的范围内。

    马汉军等.研究发现，随着压力的增大，亮度L*值增大，色度a*值减小。在嫩度方面，1973年首次提出牛肉在高压下嫩度会增加。

    常海军通过实验证明，超高压会导致牛半腱肌的剪切力逐渐减小。当超高压处理时间达到20分钟时，嫩化效果最显着。

    白艳红得出的结论和上面是一样的，不同的是，她的测试原料是牛肉和羊肉。

    2、超高压技术在果蔬产品中的应用

    超高压技术在果蔬产品加工中具有巨大优势。目前，日本、美国等国家已将超高压果酱、果汁产品商品化投放市场。徐秀菊等.对罐装华来柿进行了200～的超高压处理。结果表明，维生素C的保留率可达95%以上，远高于常规热加工食品加工技术。

    目前市场上销售的番茄汁因热处理而损失了维生素C。赵斌等.将番茄汁在400兆帕下加工15分钟，维生素C保留率约为93.6%，番茄红素保留率约为95.4%。

    曾庆梅等.研究了不同程度的超高压对梨汁多酚氧化活性的影响。结果表明，随着压力的增加，梨汁多酚的氧化活性呈现先升高后降低的趋势。当压力为500 MPa时，多酚氧化活性下降至73%。

    研究发现，马铃薯中的脂氧合酶随着压力的升高先升高后降低，在的压力下即可完全失去活性。脂氧合酶的失活会抑制食品加工和储存过程中的脂肪氧化。减少不良味道的形成。

   

    一般认为，蔬菜加工过程中，叶绿素的降解是颜色退化的根本原因。何以文等.系统研究了不同保压压力、时间和温度下猕猴桃汁中叶绿素的保留率。结果表明，叶绿素的保留与保压呈正相关。当压力达到以上时，叶绿素的保留率可达76%以上。 ，这可能与引起颜色变化的酶反应失活有关。

    刘星辰等.比较了超高压（600 MPa/10 min）和高温短时灭菌（110 ℃/8.6 s）在胡萝卜汁加工中的优缺点。两种方法均能降低总胡萝卜素含量，但超高压处理的胡萝卜素总量高于高温短时灭菌，且在总酚保留率和总酚保留率方面优于高温短时灭菌。减少褐变。

    超高压技术对果蔬产品保质期的影响是果蔬加工企业关注的焦点，主要关注产品的微生物安全性和储存时间。

    蒋斌等.分别研究了超高压处理对鲜榨苹果汁和鲜榨胡萝卜汁的影响。苹果汁经高压处理15分钟后，可在4℃保存7天；鲜榨胡萝卜汁在400兆帕、45摄氏度的条件下可保存7天。超高压处理后，储存特性较差，4℃下只能储存3天。这可能与两者的pH值有关。苹果汁的pH值为3.79，胡萝卜汁的pH值为6.59，表明超高压技术在酸性果蔬产品中具有更大的优势。

    3、超高压灭菌技术在水产品中的应用

    (一)超高压灭菌技术对水产品的灭菌效果

    延长水产品的保质期是扩大销售的必要基础，超高压技术在水产品上的应用也为该行业的发展提供了更多可能性。超高压灭菌技术最早应用于水产品，他对金枪鱼的处理参数是450兆帕、15分钟。但处理未达到商业无菌标准，因此储存和运输仍需冷藏。

    卡里姆等人。采用该技术处理鲱鱼（15分钟，7℃），保质期延长13天；

    埃尔坎等人。对红鲣鱼进行处理（、5分钟、4℃），保质期延长3天；

    奥贾格等人。经过处理的鲑鱼（300 MPa，10 分钟）并使用明胶木质素薄膜，可将 7°C 下的保质期延长 13 天。根据大量数据得出的结论是，当超高压达到及以上时，常温水产品中的大部分微生物都会被杀死；相反，超高压在3分钟以下时，时间短于3分钟，对微生物基本没有影响。

    (2)超高压灭菌技术在水产品脱壳中的应用

    经过超高压灭菌技术处理的水产品容易脱壳。与传统的操作方式相比，有效提高了工作效率，提高了生产率，减少了工作时间，节省了劳动力。是目前最流行的脱壳方法之一。 ，也是唯一适合工业化、高效脱壳的技术。经过超高压技术处理后，贝类的三级结构发生变化，其粘附蛋白变性，导致贝壳肉等贝壳肉直接脱落。

    王敏用该技术加工贻贝（2分钟），贻贝已完全脱壳，壳肉完整，品质优良。当条件改变时（5分钟），发现贝壳肉的质地特性发生显着变化，咀嚼性、弹性和硬度得到改善。

    贾英等人通过实验得出结论，虾脱壳在350-8分钟的条件下效果最佳。与传统脱壳技术相比，加工时间和成品率大大提高，加工后的颜色亮丽得令人震惊。 ，颜色嫩白，持水效果好。可见，超高压技术在水产品应用中具有巨大的发展前景。

    尽管超高压灭菌保鲜技术在实际应用中还存在一些不足，但其在食品加工中的优势仍然是其他技术无法替代的。随着超高压技术的进一步发展、研究和应用，其成本将不断降低，连续生产的问题将逐步得到解决，其在食品工业中的应用将更加广泛。

    引用信息：

    [1] 胡静，王蒙，周文丽，沉梦琪，岭楠。超高压技术在食品工业中的应用[J].中国乳业，2020（08）：63-66。 DOI：10.16172/ki..2020.08.017。

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    [5] 索冠文，周春丽*，苏伟，胡雪岩。超高压在水果、蔬菜、肉类、乳制品保鲜中的应用。 《食品工业》2021年第42卷第6期。