食品加工新技術(shù)

食品加工新技術(shù)一、超高溫瞬時(shí)殺菌（UHT）UltraHighTemperatureProcessing:習(xí)慣上，把加熱溫度為135~150℃，加熱時(shí)間為2~8s，加熱后產(chǎn)品達(dá)到商業(yè)無菌要求的殺菌過程稱為UHT滅菌。滅菌后的產(chǎn)品應(yīng)在無菌狀態(tài)下灌裝于無菌包裝容器中，以使產(chǎn)品能夠在非冷藏條件下進(jìn)行儲(chǔ)存、運(yùn)輸和銷售。UHT技術(shù)的發(fā)展史UHT殺菌法于1956年在英國首創(chuàng)；UHT殺菌裝置由荷蘭的斯托克（Stork）公司在20世紀(jì)50年代初率先研制。20世紀(jì)60年代初，無菌灌裝技術(shù)獲得成功，與UHT技術(shù)相結(jié)合，從而發(fā)展了滅菌乳生產(chǎn)工藝。20世紀(jì)80年代后，UHT技術(shù)得到了更大的發(fā)展。UHT殺菌法的特點(diǎn)高溫、瞬時(shí)：135-150℃，2-8s；物料品質(zhì)變化不大：物理、化學(xué)變化小，外觀、風(fēng)味、營養(yǎng)成分等無明顯變化；同無菌包裝相結(jié)合；保質(zhì)期相對(duì)較長（1-6個(gè)月），可在常溫下貯藏、銷售和流通，攜帶方便UHT殺菌對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響牛乳UHT殺菌與高壓釜式熱殺菌的品質(zhì)比較不同的熱處理對(duì)牛奶中營養(yǎng)成分的影響：常見的UHT產(chǎn)品

新鮮及再制液體奶

濃縮乳

稀奶油

風(fēng)味乳飲料

發(fā)酵乳制品(酸奶，酪乳等）

乳清飲料

冰淇淋混合料甜食（蛋奶沙司和布?。?/p>

蛋白飲料●豆乳飲料●嬰兒食品●果蔬汁●飲料，如茶、咖啡●以植物油脂為基料料的頂端料（加蛋糕）和奶油●湯類●沙司●果菜泥類●佐料類●營養(yǎng)液類UHT生產(chǎn)既要考慮滅菌效果，同時(shí)也要考慮到化學(xué)效果，如酶的失活及營養(yǎng)素的破壞；要達(dá)到殺菌要求，同時(shí)食品不受到熱損害，其技術(shù)關(guān)鍵是快速加熱和快速冷卻；怎么使物料的溫度達(dá)到135~150℃？怎么控制殺菌時(shí)間在2~8s?盤管式超高溫瞬時(shí)滅菌機(jī)二、食品超高壓加工技術(shù)1概述2超高壓對(duì)食品中各種成分的影響3超高壓對(duì)食品中微生物的影響與超高壓殺菌1899年，美國力學(xué)家Hite發(fā)現(xiàn)450MPa下處理牛奶，可延長保鮮期；1914年，美國物理學(xué)家P.W.Biagman發(fā)現(xiàn)靜水壓下蛋白質(zhì)變性和凝固；1986年，日本京都大學(xué)林力丸率先開展高壓食品研究；1991年，日本開始試銷高壓1號(hào)食品－果醬；1992年，在法國召開高壓食品專題研討會(huì)；法國、英國政府也開始資助高壓食品加工的研究，并于1993年底推出高壓殺菌鵝肝小面餅；美國已將超高壓食品列為21世紀(jì)食品加工、包裝的主要研究項(xiàng)目，并已有小規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；高壓技術(shù)在我國還處于起步、理論研究階段超高壓技術(shù)受到制約的原因1、超高壓食品加工技術(shù)是一種昂貴的技術(shù)；2、技術(shù)復(fù)雜；3、我國食品法規(guī)規(guī)定的是以熱加工為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，這就制約了以壓力為基礎(chǔ)的食品的推廣；4、目前有關(guān)超高壓科學(xué)的理論與理論體系尚不完善?；靖拍畛邏海褐复笥?00Mpa的壓力。能承受超高壓的容器稱超高壓容器；把生產(chǎn)與維持超高壓的一系列技術(shù)稱超高壓技術(shù)。食品超高壓技術(shù)：是將食品及食品原料包裝后密封于超高壓容器中，以水或其他流體介質(zhì)作為傳遞壓力的媒介物，在靜高壓下（一般100-1000Mpa）和一定的溫度下加工適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，引起食品成分非共價(jià)鍵（氫鍵、離子鍵、疏水作用）的破環(huán)或形成，使食品中的酶、蛋白質(zhì)、淀粉等高分子物質(zhì)失活、變性、糊化，并殺死食品中的細(xì)菌等微生物，從而達(dá)到食品的滅菌、保藏、加工的目的。超高壓處理食品的特點(diǎn)1、營養(yǎng)成分損失??；2、產(chǎn)生新的組織結(jié)構(gòu)，獲得新型食品；3、超高壓殺菌可以保持食品原有的風(fēng)味；4、利用超高壓處理技術(shù)，原料的利用率高；5、滅菌均勻、高效、瞬時(shí)，耗能低；6、不需向食品中加入化學(xué)物質(zhì)；7、菌體不產(chǎn)生抗性；8、殺菌效果穩(wěn)定；9、改善食品質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味。應(yīng)用于：各種食品的殺菌植物蛋白的組織化淀粉的糊化肉類品質(zhì)的改善動(dòng)物蛋白的變性處理乳產(chǎn)品的加工處理食品高壓速凍酒類的催陳……超高壓處理的原理

液體（水）在超高壓作用下被壓縮，而受壓食品介質(zhì)中的蛋白質(zhì)、淀粉、酶等產(chǎn)生壓力變性而被壓縮，生物物質(zhì)的高分子立體結(jié)構(gòu)中非共價(jià)鍵結(jié)合部分發(fā)生變化，即物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其結(jié)果是食品中的蛋白質(zhì)呈凝固狀變性、淀粉呈膠凝狀糊化、酶失活、微生物死亡，或使之產(chǎn)生一些新物料改性和改變物料某些理化反應(yīng)速度，故可長期保存而不變質(zhì)。超高壓對(duì)食品成分與品質(zhì)的影響1.超高壓對(duì)食品基本成分的影響（1）超高壓對(duì)蛋白質(zhì)的影響壓力導(dǎo)致：①鹽鍵及至少部分疏水鍵的破壞②氫鍵在某種程度上得到加強(qiáng)③共價(jià)鍵的可壓縮性較小，對(duì)壓力的變化不敏感對(duì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的影響：至今未見報(bào)道對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響：（1）較低壓力下二級(jí)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。（例：羧肽酶抑制劑400Mpa下保持穩(wěn)定），在非常高的壓力下（>700Mpa），二級(jí)結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，導(dǎo)致不可逆變性。（2）α-螺旋對(duì)壓力處理相對(duì)敏感，而β-片層，β-轉(zhuǎn)角相對(duì)穩(wěn)定。（3）二級(jí)結(jié)構(gòu)的改變除取決于壓力強(qiáng)度，還取決于加壓時(shí)間，長時(shí)間加壓影響更大。對(duì)三、四級(jí)結(jié)構(gòu)的影響：1）小于150Mpa時(shí)，有利于低聚體蛋白的離解，且通常伴隨體積的減小。2）高于150-200Mpa的壓力會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的伸展和離解的低聚體亞基的重新組合。3）在200Mpa以上的壓力，可觀察到三級(jí)結(jié)構(gòu)的顯著變化

超高壓（＜700MPa）對(duì)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)無影響，有利于二級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，但會(huì)破壞其三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)超高壓迫使蛋白質(zhì)的原始結(jié)構(gòu)伸展，分子從有序而緊密的構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序而松散的構(gòu)造，或發(fā)生變形，活性中心受到破壞，失去生物活性；高壓破壞蛋白質(zhì)膠體溶液，使蛋白質(zhì)凝集，形成凝膠。UHP對(duì)生成蛋白質(zhì)凝膠的影響蛋白質(zhì)加熱變性時(shí)，在高溫條件下，蛋白質(zhì)分子混亂形成團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，造成凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不致密，不均勻，還可能使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞，形成大的空洞，從而形成粗糙的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其凝膠強(qiáng)度。

UHP條件產(chǎn)生的凝膠強(qiáng)度比熱凝膠要高，并且濃稠，柔滑，致密精細(xì)，彈性好，且能保持天然的色澤及香味但蛋白質(zhì)溶液需達(dá)到一定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)才能形成凝膠，且隨溫度，壓力增高而增高應(yīng)用于食品加工處理和保藏的范圍：

①通過解鏈和聚合對(duì)質(zhì)地和結(jié)構(gòu)的重組②通過解鏈、離解或蛋白質(zhì)水解提高肉的嫩度③通過解鏈鈍化毒物和酶④通過解鏈增加蛋白質(zhì)食品對(duì)蛋白酶的敏感度，提高可消化性和降低過敏性⑤通過解鏈增加蛋白質(zhì)結(jié)合特種配基的能力，增加分子表面疏水特性，能夠結(jié)合風(fēng)味物質(zhì)、色素、維生素、無機(jī)化合物和鹽等（2）超高壓對(duì)食品中酶的影響

酶受到高壓作用后，維持其空間結(jié)構(gòu)的鹽鍵、氫鍵、疏水鍵等遭到破壞，從而使肽鍵分子伸展成不規(guī)則的線形多肽，使其活性部位不復(fù)存在，導(dǎo)致了酶的失活在100~200MPa的壓力下酶的失活是可逆的，壓力達(dá)到350MPa以上時(shí)，會(huì)使酶產(chǎn)生永久性的不可逆失活UHP對(duì)酶活性的影響主要是通過酶與底物的構(gòu)象和性質(zhì)而起作用，對(duì)酶促反應(yīng)可產(chǎn)生兩種結(jié)果:1）抑制：UHP對(duì)維持酶蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵（鹽鍵，氫鍵、疏水鍵等）的破壞，導(dǎo)致酶活中心改變或喪失，而失活。2）促進(jìn)：在較低壓力下酶活性的上升被認(rèn)為是壓力產(chǎn)生的凝聚作用，完整的組織中酶與底物常常被隔離，而較低的壓力可破壞這種隔離，使酶與底物相接觸，加速酶促發(fā)應(yīng)。

每種酶都存在最低失活壓力，低于這個(gè)壓力酶就不會(huì)失活，當(dāng)超過這個(gè)壓力時(shí)（在特定時(shí)間內(nèi)）酶的失活速度會(huì)加速，直到完全失活對(duì)于一些酶又存在一個(gè)最高壓力，高于此壓力并不會(huì)導(dǎo)致酶的額外失活在相等的處理時(shí)間下，應(yīng)用循環(huán)脈沖壓力處理可以改善酶的失活（3）超高壓對(duì)淀粉的影響

在常溫下把淀粉加壓到400~600MPa，并保持一定的作用時(shí)間后，淀粉顆粒將會(huì)：

①溶脹分裂；②晶體結(jié)構(gòu)遭到某種程度的破壞；③內(nèi)部有序態(tài)分子間的氫鍵斷裂，分散成無序的狀態(tài)，即淀粉糊化為α-淀粉與熱處理相比，超高壓對(duì)淀粉的作用特點(diǎn)為：

1）高壓使淀粉粒膨脹卻不破裂；

2）超高壓所致完全糊化的淀粉無老化現(xiàn)象，而超高壓所致的未完全糊化的淀粉有老化現(xiàn)象；

3）低于700MPa的壓力時(shí)淀粉不會(huì)產(chǎn)生類似熱加工的變色。超高壓可改善陳米的品質(zhì)：陳米在20℃吸水潤濕后在50～300MPa處理10min，再按常規(guī)煮制成飯，其硬度下降、黏度上升、平衡值提高到新米范圍，同時(shí)光澤和香氣也得到改良。還可縮短煮制時(shí)間（4）超高壓對(duì)脂類的影響

高壓對(duì)脂類的影響是可逆的，室溫下呈液態(tài)的脂肪在高壓下（100~200MPa）基本可固化。發(fā)生相變結(jié)晶，促使更稠、更穩(wěn)定的脂類晶體形成；不過解壓后仍會(huì)復(fù)原。UHP對(duì)油脂氧化的影響：（1）Aw在0.40—0.55范圍時(shí)，UHP使油脂氧化速度加快。金屬離子可能有促進(jìn)作用。（2）Aw不在上述范圍，結(jié)果相反。且溫度對(duì)該氧化速度有影響。（5）超高壓對(duì)維生素的影響一般情況下，還原型維生素C含量經(jīng)高壓處理后出現(xiàn)了下降和上升兩種情況

Fe3+對(duì)于維生素C的降解起著重要作用，在高壓下會(huì)更加明顯

Cu2+的存在，在高壓下會(huì)激活銅酶，銅酶是維生素C降解的重要酶類之一

在高壓作用下，氧化型維生素C可能會(huì)轉(zhuǎn)變成還原型維生素C

總體來看，無論上升還是下降，其幅度都很小，可以認(rèn)為高壓處理對(duì)維生素C的影響很?。?）高壓對(duì)風(fēng)味物質(zhì)、色素等的影響

食品中的風(fēng)味物質(zhì)、維生素、色素及各種小分子物質(zhì)結(jié)合狀態(tài)為共價(jià)鍵的形式，故而高壓處理過程對(duì)其幾乎沒有任何影響食品的黏度、均勻性及結(jié)構(gòu)等特性對(duì)高壓較為敏感，但這些變化往往是有益的UHP對(duì)食品中微生物的影響及UHP殺菌高壓殺菌：就是將食品物料以某種方式包裝以后，置于高壓（200MPa以上）裝置中加壓處理，使之達(dá)到滅菌要求的目的。

一、超高壓殺菌的原理基本原理：高壓導(dǎo)致微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生物化學(xué)反應(yīng)、基因機(jī)制以及細(xì)胞壁膜發(fā)生多方面的變化，從而影響微生物原有的生理活動(dòng)機(jī)能，甚至使原有功能破壞或發(fā)生不可逆變化。（1）改變細(xì)胞形態(tài)極高的流體靜壓會(huì)影響細(xì)胞的形態(tài)，包括細(xì)胞外形變長，胞壁脫離細(xì)胞質(zhì)膜，無膜結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁變厚。（2）影響細(xì)胞生物化學(xué)反應(yīng)按照化學(xué)反應(yīng)的基本原理，加壓有利于促進(jìn)反應(yīng)朝向減小體積的方向進(jìn)行，推遲了增大體積的化學(xué)反應(yīng)，由于許多生物化學(xué)反應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生體積上的改變，所以加壓將對(duì)生物化學(xué)過程產(chǎn)生影響。（3）影響細(xì)胞內(nèi)酶活力高壓還會(huì)引起主要酶系的失活，一般來講壓力超過300MPa對(duì)蛋白質(zhì)的變性將是不可逆的，酶的高壓失活的根本機(jī)制是：①改變分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)；②活性部位上構(gòu)象發(fā)生變化通過影響微生物體內(nèi)的酶，進(jìn)而會(huì)對(duì)微生物基因機(jī)制產(chǎn)生影響。（4）高壓對(duì)細(xì)胞膜的影響

在高壓下，細(xì)胞膜磷脂分子的橫切面減小，細(xì)胞膜雙層結(jié)構(gòu)的體積隨之降低，細(xì)胞膜的通透性將被改變。（5）高壓對(duì)細(xì)胞壁的影響

20~40MPa的壓力能使較大細(xì)胞的細(xì)胞壁因受應(yīng)力機(jī)械斷裂而松解，200MPa的壓力下細(xì)胞壁遭到破壞。

真核微生物一般比原核微生物對(duì)壓力較為敏感。（6）

UHP對(duì)微生物遺傳過程的影響

a、核酸耐受高壓遠(yuǎn)超過蛋白質(zhì)

b、雖DNA在高壓下穩(wěn)定，但DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄有關(guān)的酶在高壓下易失活

c、超高壓直接作用于生物合成過程系統(tǒng)研究了超高壓處理對(duì)茶鮮葉的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、多酚氧化酶活性、葉綠素及主要化學(xué)成分的影響；對(duì)超高壓技術(shù)在綠茶加工中的應(yīng)用進(jìn)行了研究；對(duì)超高壓技術(shù)在紅茶加工中的應(yīng)用進(jìn)行了研究超高壓處理可使茶鮮葉細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，細(xì)胞形態(tài)潰縮明顯，出現(xiàn)細(xì)胞液溶出，多酚氧化酶活性顯著下降，茶多酚和游離氨基酸的含量比對(duì)照提高；超高壓處理茶鮮葉能夠改善成品綠茶的感官品質(zhì)；超高壓處理后紅碎茶芳香型醇類、酯類、醛類物質(zhì)的含量增加，而部分烷類物質(zhì)含量顯著下降高壓二氧化碳?xì)⒕趸?，常溫常壓下無色、無味、無毒，其臨界溫度為31.0℃，臨界壓力為7.36MPa，超過此壓力和溫度時(shí)，稱為超臨界CO2流體。超臨界CO2流體具有氣體的低粘度、高擴(kuò)散性和液體的高密度特性，對(duì)許多物質(zhì)有較強(qiáng)溶解能力，且其溶解能力對(duì)溫度和壓力變化敏感，易于調(diào)節(jié)。高壓二氧化碳?xì)⒕邏憾趸迹╤ighpressurecarbondioxide,HPCD）技術(shù)是將食品置于密封的處理釜中，給予高壓二氧化碳處理（壓強(qiáng)不大于100MPa），形成高壓、高酸環(huán)境，在一定的溫度和壓強(qiáng)下對(duì)食品進(jìn)行處理，從而殺死微生物和鈍化酶，使食品得以長期貯藏。高壓二氧化碳?xì)⒕夹g(shù)在壓力低于100MPa、在較低的溫度下，通過酸化(化學(xué)作用)、脹破力(機(jī)械作用)和其它作用機(jī)制殺滅微生物，同時(shí)使食品中的酶、蛋白質(zhì)等生物大分子失活達(dá)到滅菌保鮮目的。同時(shí)食品原有的味道、風(fēng)味物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)不受或很少受影響、耗能低、不產(chǎn)生其他的副產(chǎn)物的一種加工方法。1951年Fraser首次發(fā)現(xiàn)高壓CO2能鈍化細(xì)菌細(xì)胞；1967年King和Nagel也發(fā)現(xiàn)接近大氣壓強(qiáng)的壓力下二氧化碳能抑制細(xì)菌生長；2003年在佛羅里達(dá)州的SunOrchard公司安裝了