1、英東食品科學(xué)與工程學(xué)院英東食品科學(xué)與工程學(xué)院 精品資源共享課精品資源共享課專題專題6-食品非熱加工技術(shù)食品非熱加工技術(shù)基礎(chǔ)基礎(chǔ)主講教師：朱建華主講教師：朱建華 博士博士/副教授副教授2016-4-11 修訂修訂第一講食品超高壓加工技術(shù)食品超高壓加工技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 食品超高壓加工技術(shù)食品超高壓加工技術(shù)概概述述第二節(jié)第二節(jié) UHP對(duì)食品中微生物的影響及對(duì)食品中微生物的影響及UHP殺菌殺菌第三節(jié)第三節(jié) 超高壓技術(shù)加工設(shè)備超高壓技術(shù)加工設(shè)備內(nèi)容提要內(nèi)容提要一、一、超高壓食品研發(fā)史超高壓食品研發(fā)史二、二、超高壓基本概念超高壓基本概念三、三、超高壓加工處理食品的特點(diǎn)超高壓加工處理食品的特點(diǎn)四、四、超高壓

2、處理的原理超高壓處理的原理五、五、超高壓對(duì)食品成分與品質(zhì)的影響超高壓對(duì)食品成分與品質(zhì)的影響第一節(jié)第一節(jié) 食品超高壓加工技術(shù)食品超高壓加工技術(shù)概概述述食品超高壓加工技術(shù)概述一、超高壓食品研發(fā)史一、超高壓食品研發(fā)史1899年年，美國(guó)力學(xué)家，美國(guó)力學(xué)家Hite發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)450MPa下處理下處理 牛奶，可延長(zhǎng)保鮮期；牛奶，可延長(zhǎng)保鮮期；1914年年，美國(guó)物理學(xué)家，美國(guó)物理學(xué)家P.W.Biagman發(fā)現(xiàn)靜發(fā)現(xiàn)靜 水壓下蛋白質(zhì)變性和凝固；水壓下蛋白質(zhì)變性和凝固；1986年，年，日本京都大學(xué)林力丸率先開展高壓日本京都大學(xué)林力丸率先開展高壓 食品研究；食品研究；1991年，年，日本開始試銷高壓日本開始試銷高壓1

3、號(hào)食品號(hào)食品-果醬；果醬；1992年，年，在法國(guó)召開高壓食品專題研討會(huì)；在法國(guó)召開高壓食品專題研討會(huì)； 法國(guó)、英國(guó)政府也開始資助高壓食品加工的研究，法國(guó)、英國(guó)政府也開始資助高壓食品加工的研究，并于并于1993年底年底推出高壓殺菌鵝肝小面餅推出高壓殺菌鵝肝小面餅 ； 美國(guó)已將超高壓食品列為美國(guó)已將超高壓食品列為21世紀(jì)食品加工、包裝的世紀(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)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(guó)還處于起步、理論研究階段高壓技術(shù)在我國(guó)還處于起步、理論研究階段超高壓技術(shù)受到制約的原因超高壓技術(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)；、超

4、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；技術(shù)復(fù)雜；3、我國(guó)食品法規(guī)規(guī)定的是以熱加工為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)、我國(guó)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。目前有關(guān)超高壓科學(xué)的理論與理論體系尚不完善。二、超高壓基本概念二、超高壓基本概念1、基本概念、基本概念超高壓：超高壓： 指大于指大于100Mpa 100Mpa 的壓力。的壓力。 能承受超高壓的容器稱能承受超高壓的容器稱超高壓容器超高壓容器；把生產(chǎn)；把生產(chǎn)與維持超高壓的一系列技術(shù)稱與維持超高壓的一系列技術(shù)稱超高壓技術(shù)超高

5、壓技術(shù)。2.食品超高壓技術(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（力的媒介物，在靜高壓下（一般一般100-1000 Mpa）和一定的溫度下加工適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，引起食品成分非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（共價(jià)鍵（氫鍵、離子鍵、疏水作用氫鍵、離子鍵、疏水作用）的）的破環(huán)或形成破環(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，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、變性、糊化，并殺死食

6、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。而達(dá)到食品的滅菌、保藏、加工的目的。三、超高壓加工處理食品的特點(diǎn)三、超高壓加工處理食品的特點(diǎn)1）根據(jù)帕斯卡原理，超高壓加工食品將受到均一的處根據(jù)帕斯卡原理，超高壓加工食品將受到均一的處理，壓力傳遞速度快，不存在壓力梯度（熱加工不具理，壓力傳遞速度快，不存在壓力梯度（熱加工不具備此有點(diǎn)），其加工效果與食品的幾何尺寸、形狀、備此有點(diǎn)），其加工效果與食品的幾何尺寸、形狀、體積等無(wú)關(guān)。體積等無(wú)關(guān)。2）食品物系是多成分的分散系，以水或油作為分散介食品物系是多成分的分散系，以水或油作為分散介質(zhì)，它在物系中是連通的，故稱為連續(xù)相。質(zhì)，它在物系中是連通

7、的，故稱為連續(xù)相。3）水等液體既是）水等液體既是分散介質(zhì)分散介質(zhì)，又是壓力的，又是壓力的均衡傳遞介質(zhì)均衡傳遞介質(zhì)。超高壓處理食品的可行性超高壓處理食品的可行性超高壓處理食品的特點(diǎn)超高壓處理食品的特點(diǎn)1、營(yíng)養(yǎng)成分損失??；、營(yíng)養(yǎng)成分損失??；2、產(chǎn)生新的組織結(jié)構(gòu)，獲得新型食品；、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；、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；、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；、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)；、不需向食品中加入化學(xué)物質(zhì)；7、菌體不產(chǎn)生抗性

8、；、菌體不產(chǎn)生抗性；8、殺菌效果穩(wěn)定；、殺菌效果穩(wěn)定；9、改善食品質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味。、改善食品質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味。應(yīng)用于：應(yīng)用于： 各種食品的殺菌各種食品的殺菌 植物蛋白的組織化植物蛋白的組織化 淀粉的糊化淀粉的糊化 肉類品質(zhì)的改善肉類品質(zhì)的改善 動(dòng)物蛋白的變性處理動(dòng)物蛋白的變性處理 乳產(chǎn)品的加工處理乳產(chǎn)品的加工處理 食品高壓速凍食品高壓速凍 酒類的催陳酒類的催陳四、超高壓處理的原理四、超高壓處理的原理 液體（水）在超高壓作用下被壓縮，而受壓食液體（水）在超高壓作用下被壓縮，而受壓食品介質(zhì)中的品介質(zhì)中的蛋白質(zhì)、淀粉、酶蛋白質(zhì)、淀粉、酶等產(chǎn)生壓力變性而被等產(chǎn)生壓力變性而被壓縮，壓縮，生物物質(zhì)的高分子立體結(jié)構(gòu)中

9、非共價(jià)鍵結(jié)合生物物質(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)生變化部分發(fā)生變化，即物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其，其結(jié)果是食結(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、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)速度和改變物料某些理化反應(yīng)速度，故可長(zhǎng)期保存而不，故可長(zhǎng)期保存而不變質(zhì)。變質(zhì)。五、超高壓對(duì)食品成分五、超高壓對(duì)食品成分與品質(zhì)的影響與品質(zhì)的影響1.超高壓對(duì)食品基本成分的影響超高壓對(duì)食品基本成分的影響（1）超高壓對(duì)蛋白質(zhì)的影響）超高壓對(duì)蛋白質(zhì)的影響 壓力導(dǎo)致：鹽鍵及

10、至少部分疏水鍵的破壞壓力導(dǎo)致：鹽鍵及至少部分疏水鍵的破壞 氫鍵在某種程度上得到加強(qiáng)氫鍵在某種程度上得到加強(qiáng) 共價(jià)鍵的可壓縮性較小，對(duì)壓力的變共價(jià)鍵的可壓縮性較小，對(duì)壓力的變化不敏感化不敏感對(duì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的影響：對(duì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的影響：至今未見報(bào)道至今未見報(bào)道對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響：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）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），在非常高的壓力下下保持穩(wěn)定），在非常高的壓力下（700Mpa），），二二級(jí)結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，導(dǎo)致不可逆變性。級(jí)結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，導(dǎo)致不可逆變性。（2）-螺旋對(duì)壓力處理相對(duì)敏感，而螺旋對(duì)壓力處理相

11、對(duì)敏感，而-片層，片層，-轉(zhuǎn)角相對(duì)穩(wěn)轉(zhuǎn)角相對(duì)穩(wěn)定。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，）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(zhǎng)時(shí)間加壓影響更大。長(zhǎng)時(shí)間加壓影響更大。對(duì)三、四級(jí)結(jié)構(gòu)的影響：對(duì)三、四級(jí)結(jié)構(gòu)的影響：1）小于）小于150 Mpa時(shí)，有利于低聚體蛋白的離解，且通時(shí)，有利于低聚體蛋白的離解，且通常伴隨體積的減小。常伴隨體積的減小。2）高于）高于150-200 Mpa的壓力會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的伸展和離的壓力會(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。解的低聚體亞基的重新組合。3）在在200 Mpa以上的壓力，可觀察到三級(jí)結(jié)構(gòu)的顯著以上的壓力，可觀察到三級(jí)結(jié)

12、構(gòu)的顯著變化變化 超高壓（超高壓（700 MPa）對(duì)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)無(wú)影）對(duì)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)無(wú)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)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)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(wú)序而松散的構(gòu)造，或發(fā)生序而緊密的構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)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；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，形高壓破壞蛋白質(zhì)膠體溶液，使蛋白質(zhì)凝集，形成凝膠。成凝膠。UHP對(duì)生成蛋白質(zhì)凝膠的影響對(duì)生成蛋白質(zhì)凝膠的影響 蛋白

13、質(zhì)加熱變性時(shí)，在蛋白質(zhì)加熱變性時(shí)，在高溫條件下，蛋白質(zhì)分高溫條件下，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，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)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。度。 UHP條件產(chǎn)生的凝膠強(qiáng)度比熱凝膠要高，并且條件產(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，且能保持天然的濃稠，柔滑，致密精細(xì)，彈性好，且能保持天然的色澤及香味色澤及香味 但蛋白質(zhì)溶液需達(dá)到一定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)才能形成但蛋白質(zhì)溶液需達(dá)到一定

14、的質(zhì)量分?jǐn)?shù)才能形成凝膠，且隨溫度，壓力增高而增高凝膠，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：應(yīng)用于食品加工處理和保藏的范圍： 通過(guò)解鏈和聚合對(duì)質(zhì)地和結(jié)構(gòu)的重組通過(guò)解鏈和聚合對(duì)質(zhì)地和結(jié)構(gòu)的重組 通過(guò)解鏈、離解或蛋白質(zhì)水解提高肉的嫩度通過(guò)解鏈、離解或蛋白質(zhì)水解提高肉的嫩度 通過(guò)解鏈鈍化毒物和酶通過(guò)解鏈鈍化毒物和酶 通過(guò)解鏈增加蛋白質(zhì)食品對(duì)蛋白酶的敏感度，通過(guò)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(guò)敏性提高可消化性和降低過(guò)敏性 通過(guò)解鏈增加蛋白質(zhì)結(jié)合特種配基的能力，增通過(guò)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、加分子表面疏水

15、特性，能夠結(jié)合風(fēng)味物質(zhì)、色素、維生素、無(wú)機(jī)化合物和鹽等維生素、無(wú)機(jī)化合物和鹽等（2）超高壓對(duì)食品中酶的影響）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、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)致了酶的失活了酶的失活 在在100200 MPa的壓力下酶的失活是可逆的，的壓力下酶的失活是可逆的，壓力達(dá)到壓力達(dá)到350 MPa以上時(shí)，會(huì)使酶產(chǎn)生永久性的不以上時(shí)，會(huì)使酶產(chǎn)生永久性的不可逆失活可逆失活 UHP對(duì)酶

16、活性的影響主要是通過(guò)酶與底物的構(gòu)象和對(duì)酶活性的影響主要是通過(guò)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)生性質(zhì)而起作用，對(duì)酶促反應(yīng)可產(chǎn)生兩種結(jié)果兩種結(jié)果: 1）抑制）抑制：UHP對(duì)維持酶蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵對(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（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。改變或喪失，而失活。 2）促進(jìn)）促進(jìn)：在較低壓力下酶活性的上升被認(rèn)為是壓：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，使酶與底物隔離，而較低的

17、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)。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(guò)這個(gè)壓力時(shí)（在特定時(shí)間內(nèi)）就不會(huì)失活，當(dāng)超過(guò)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可以改善酶的失活（3）超高壓對(duì)淀粉的影響）超高壓對(duì)淀粉的影響 在常溫

18、下把淀粉加壓到在常溫下把淀粉加壓到400600MPa，并保持并保持一定的作用時(shí)間后，淀粉顆粒將會(huì)：一定的作用時(shí)間后，淀粉顆粒將會(huì)： 溶脹分裂；溶脹分裂； 晶體結(jié)構(gòu)遭到某種程度的破壞；晶體結(jié)構(gòu)遭到某種程度的破壞； 內(nèi)部有序態(tài)分子間的氫鍵斷裂，分散成無(wú)序內(nèi)部有序態(tài)分子間的氫鍵斷裂，分散成無(wú)序的狀態(tài)，即淀粉糊化為的狀態(tài)，即淀粉糊化為-淀粉淀粉 與熱處理相比，超高壓對(duì)淀粉的作用特點(diǎn)為：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；）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(wú)老化現(xiàn)象，而）超高壓所致完全糊化的淀粉無(wú)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)

19、象；超高壓所致的未完全糊化的淀粉有老化現(xiàn)象； 3）低于）低于700 MPa的壓力時(shí)淀粉不會(huì)產(chǎn)生類似熱的壓力時(shí)淀粉不會(huì)產(chǎn)生類似熱加工的變色。加工的變色。超高壓可改善陳米的品質(zhì)：超高壓可改善陳米的品質(zhì)： 陳米在陳米在20吸水潤(rùn)濕后在吸水潤(rùn)濕后在50300MPa處理處理10min，再按常規(guī)煮制成飯，其硬度下降、黏度上，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)間到改良。還可縮短煮制時(shí)間（4）超高壓對(duì)脂類的影響）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)的高壓對(duì)脂類的影響是可逆的，室

20、溫下呈液態(tài)的脂肪在高壓下（脂肪在高壓下（100200MPa）基本可固化。）基本可固化。 發(fā)生發(fā)生相變結(jié)晶，促使更稠、更穩(wěn)定的脂類晶體相變結(jié)晶，促使更稠、更穩(wěn)定的脂類晶體形成形成；不過(guò)解壓后仍會(huì)復(fù)原。；不過(guò)解壓后仍會(huì)復(fù)原。UHP對(duì)油脂氧化的影響：對(duì)油脂氧化的影響：（1）Aw在在0.400.55范圍時(shí)，范圍時(shí)，UHP使油脂氧化速度使油脂氧化速度加快。金屬離子可能有促進(jìn)作用。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)該氧化不在上述范圍，結(jié)果相反。且溫度對(duì)該氧化速度有影響。速度有影響。（5）超高壓對(duì)維生素的影響）超高壓對(duì)維生素的影響 一般情況下，還原型維生素一般情況下，

21、還原型維生素C含量經(jīng)高壓處理含量經(jīng)高壓處理后出現(xiàn)了下降和上升兩種情況后出現(xiàn)了下降和上升兩種情況 Fe3+對(duì)于維生素對(duì)于維生素C的降解起著重要作用，在高的降解起著重要作用，在高壓下會(huì)更加明顯壓下會(huì)更加明顯 Cu2+的存在，在高壓下會(huì)激活銅酶，銅酶是維的存在，在高壓下會(huì)激活銅酶，銅酶是維生素生素C降解的重要酶類之一降解的重要酶類之一 在高壓作用下，氧化型維生素在高壓作用下，氧化型維生素C可能會(huì)轉(zhuǎn)變成可能會(huì)轉(zhuǎn)變成還原型維生素還原型維生素C 總體來(lái)看，無(wú)論上升還是下降，其幅度都很小總體來(lái)看，無(wú)論上升還是下降，其幅度都很小，可以認(rèn)為，可以認(rèn)為高壓處理對(duì)維生素高壓處理對(duì)維生素C的影響很小的影響很小（6）高

22、壓對(duì)風(fēng)味物質(zhì)、色素等的影響）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(guò)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(guò)程對(duì)其幾乎沒有任何影響程對(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敏感，但這些變化往往是有益的2.超高壓對(duì)具體食品品質(zhì)的影響超高壓對(duì)具體食品品質(zhì)的影響（1）果蔬原料）果蔬原料 高壓處理后，果蔬風(fēng)味、色澤與營(yíng)養(yǎng)均保高壓處理后，果蔬風(fēng)味、色澤與營(yíng)養(yǎng)均保持較好持較好 臍橙、葡萄柚榨汁后其果汁

23、經(jīng)高壓處理能有效臍橙、葡萄柚榨汁后其果汁經(jīng)高壓處理能有效地抑制苦味的產(chǎn)生地抑制苦味的產(chǎn)生 對(duì)加熱后會(huì)失去特有色澤、芳香或產(chǎn)生褐變的對(duì)加熱后會(huì)失去特有色澤、芳香或產(chǎn)生褐變的果汁最好也采用高壓殺菌技術(shù)果汁最好也采用高壓殺菌技術(shù) 超高壓可對(duì)胡蘿卜和大蒜品質(zhì)進(jìn)行保持和改善超高壓可對(duì)胡蘿卜和大蒜品質(zhì)進(jìn)行保持和改善（2）動(dòng)物性原料）動(dòng)物性原料高壓處理用于肉的品質(zhì)改善高壓處理用于肉的品質(zhì)改善 肉類等經(jīng)高壓處理能殺滅肉類細(xì)菌，不損壞維肉類等經(jīng)高壓處理能殺滅肉類細(xì)菌，不損壞維生素等營(yíng)養(yǎng)成分及原風(fēng)味，改善肉組織生素等營(yíng)養(yǎng)成分及原風(fēng)味，改善肉組織 高壓嫩化機(jī)理高壓嫩化機(jī)理 機(jī)械力作用使肌肉肌纖維內(nèi)肌動(dòng)蛋白和肌球蛋機(jī)

24、械力作用使肌肉肌纖維內(nèi)肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白的結(jié)合解離，肌纖維蛋白崩解和解離成小片段，白的結(jié)合解離，肌纖維蛋白崩解和解離成小片段，造成肌肉剪切力下降造成肌肉剪切力下降 壓力處理使肌肉中內(nèi)源蛋白酶壓力處理使肌肉中內(nèi)源蛋白酶鈣激活酶的鈣激活酶的活性增加，加速肌肉蛋白水解，加快肌肉成熟?；钚栽黾?，加速肌肉蛋白水解，加快肌肉成熟。改善魚制品品質(zhì)改善魚制品品質(zhì) 采用超高壓技術(shù)生產(chǎn)魚糕，在殺菌后其口感、采用超高壓技術(shù)生產(chǎn)魚糕，在殺菌后其口感、風(fēng)味都比較理想風(fēng)味都比較理想（3）淀粉質(zhì)原料的品質(zhì)改良）淀粉質(zhì)原料的品質(zhì)改良 通過(guò)高壓處理，可使陳米的品質(zhì)改良。還可縮通過(guò)高壓處理，可使陳米的品質(zhì)改良。還可縮短煮制時(shí)間短

25、煮制時(shí)間（4）控制食品中酶反應(yīng)和滅酶）控制食品中酶反應(yīng)和滅酶 高壓除了使酶失活外，還可以使某些在常壓下高壓除了使酶失活外，還可以使某些在常壓下受到抑制的酶激活，提高一些酶的活性受到抑制的酶激活，提高一些酶的活性 高壓也可以加快某些在常壓下反應(yīng)緩慢甚至不高壓也可以加快某些在常壓下反應(yīng)緩慢甚至不進(jìn)行的反應(yīng)。進(jìn)行的反應(yīng)。 在不同高壓條件下在不同高壓條件下過(guò)氧化物酶過(guò)氧化物酶的活力變化：的活力變化： 壓力在壓力在350MPa以下的范圍內(nèi)，隨著壓力的提高以下的范圍內(nèi)，隨著壓力的提高，酶活性逐漸下降，到，酶活性逐漸下降，到350MPa時(shí)酶活力最低，但時(shí)酶活力最低，但壓力高于壓力高于350MPa時(shí)，酶活力又

26、有所回升時(shí)，酶活力又有所回升第二節(jié)第二節(jié) UHP對(duì)食品中微生物對(duì)食品中微生物的影響及的影響及UHP殺菌殺菌 一、一、超高壓殺菌的原理超高壓殺菌的原理二、二、 UHP殺菌影響因素殺菌影響因素三、三、食品超高壓的殺菌工藝食品超高壓的殺菌工藝 高壓殺菌：就是將食品物料以某種方式包裝以后，高壓殺菌：就是將食品物料以某種方式包裝以后， 置于高壓（置于高壓（200MPa以上以上）裝置中加壓）裝置中加壓 處理，使之達(dá)到滅菌要求的目的。處理，使之達(dá)到滅菌要求的目的。 一、超高壓殺菌的原理一、超高壓殺菌的原理基本原理：基本原理： 高壓導(dǎo)致微生物的高壓導(dǎo)致微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生物化學(xué)反應(yīng)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、生物化學(xué)反應(yīng)、基

27、因機(jī)制以及細(xì)胞壁膜基因機(jī)制以及細(xì)胞壁膜發(fā)生多方面的變化，從而影發(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。壞或發(fā)生不可逆變化。（1）改變細(xì)胞形態(tài)）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(zhǎng)，胞壁脫離細(xì)胞質(zhì)膜，無(wú)膜結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁變外形變長(zhǎng)，胞壁脫離細(xì)胞質(zhì)膜，無(wú)膜結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁變厚。厚。（2）影響細(xì)胞生物化學(xué)反應(yīng)）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應(yīng)

28、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(guò)程產(chǎn)生影響。改變，所以加壓將對(duì)生物化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生影響。（3）影響細(xì)胞內(nèi)酶活力）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(lái)講壓力高壓還會(huì)引起主要酶系的失活，一般來(lái)講壓力超過(guò)超過(guò)300MPa對(duì)蛋白質(zhì)的變性將是不可逆的，酶的對(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：高壓失活的根本機(jī)制是： 改變分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)；改變分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)； 活性部位上構(gòu)象發(fā)生變化通過(guò)影響微生物體內(nèi)的活性部位上構(gòu)象發(fā)生變化通過(guò)影響微生物體內(nèi)的酶，進(jìn)而會(huì)對(duì)微生

29、物基因機(jī)制產(chǎn)生影響。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）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)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。被改變。（5）高壓對(duì)細(xì)胞壁的影響）高壓對(duì)細(xì)胞壁的影響 2040 MPa的壓力能使較大細(xì)胞的細(xì)胞壁因受的壓力能使較大細(xì)胞的細(xì)胞壁因受應(yīng)力機(jī)械斷裂而松解，應(yīng)力機(jī)械斷裂而松解，200MPa的壓力下細(xì)胞壁遭的壓力下細(xì)胞壁遭到破壞。到破壞。 真核微生物一般比原核微生物對(duì)壓力較為敏感。真核微生物一般比原核微生物對(duì)壓力較為敏感。（6）

30、 UHP對(duì)微生物遺傳過(guò)程的影響對(duì)微生物遺傳過(guò)程的影響 a、核酸耐受高壓遠(yuǎn)超過(guò)蛋白質(zhì)、核酸耐受高壓遠(yuǎn)超過(guò)蛋白質(zhì) b、雖、雖DNA在高壓下穩(wěn)定，但在高壓下穩(wěn)定，但DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄有復(fù)制和轉(zhuǎn)錄有關(guān)的酶在高壓下易失活關(guān)的酶在高壓下易失活 c、超高壓直接作用于生物合成過(guò)程、超高壓直接作用于生物合成過(guò)程二、二、 UHP殺菌影響因素殺菌影響因素1、壓力大小和加壓時(shí)間、加壓方式、壓力大小和加壓時(shí)間、加壓方式（1）對(duì)于）對(duì)于非芽孢菌非芽孢菌，壓力達(dá)，壓力達(dá)300600MPa就可以全部致死，就可以全部致死，且在此范圍壓力越高殺菌效果越好，相同壓力下，殺菌時(shí)間且在此范圍壓力越高殺菌效果越好，相同壓力下，殺菌時(shí)間延長(zhǎng)

31、，殺菌效果也有一定程度提高；延長(zhǎng)，殺菌效果也有一定程度提高；（2）對(duì)于）對(duì)于芽孢菌芽孢菌并非壓力越高越好，殺滅的有效途徑是促并非壓力越高越好，殺滅的有效途徑是促使孢子發(fā)芽（使孢子發(fā)芽（300MPa以下）然后配合高溫殺菌或其它協(xié)同以下）然后配合高溫殺菌或其它協(xié)同殺菌作用；殺菌作用；（3）間歇式處理好于等壓連續(xù)處理（尤其對(duì)芽孢）間歇式處理好于等壓連續(xù)處理（尤其對(duì)芽孢）（4）酵母菌，霉菌酵母菌，霉菌的耐壓性的耐壓性G陰細(xì)菌陰細(xì)菌 G陽(yáng)細(xì)菌陽(yáng)細(xì)菌2、溫度、溫度 超高壓在低溫和較高溫度下殺菌效果均比常溫好。超高壓在低溫和較高溫度下殺菌效果均比常溫好。 大多數(shù)微生物在低溫下的耐壓程度降低，主要是由于大多數(shù)

32、微生物在低溫下的耐壓程度降低，主要是由于壓力使得低溫下細(xì)胞內(nèi)因冰晶析出而破裂的程度加劇，所壓力使得低溫下細(xì)胞內(nèi)因冰晶析出而破裂的程度加劇，所以低溫對(duì)高壓殺菌有促進(jìn)作用。以低溫對(duì)高壓殺菌有促進(jìn)作用。 對(duì)一定濃度糖液在不同溫度下進(jìn)行高壓殺菌，在同樣對(duì)一定濃度糖液在不同溫度下進(jìn)行高壓殺菌，在同樣的壓力下，殺死同等數(shù)量的細(xì)菌，溫度高的所需殺菌時(shí)間的壓力下，殺死同等數(shù)量的細(xì)菌，溫度高的所需殺菌時(shí)間短。短。3、pH值值 在壓力作用下，在壓力作用下， pH對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響表現(xiàn)在對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響表現(xiàn)在： a、壓力會(huì)改變介質(zhì)的、壓力會(huì)改變介質(zhì)的pH值，且逐漸縮小微生物值，且逐漸縮小微生物生長(zhǎng)的生長(zhǎng)的pH值范

33、圍；值范圍； b、在食品允許范圍內(nèi)，改變介質(zhì)、在食品允許范圍內(nèi)，改變介質(zhì)pH，使微生物，使微生物生長(zhǎng)環(huán)境劣化，也會(huì)加速微生物的死亡速率，縮短生長(zhǎng)環(huán)境劣化，也會(huì)加速微生物的死亡速率，縮短高壓殺菌時(shí)間或降低所需壓力。高壓殺菌時(shí)間或降低所需壓力。4、有機(jī)酸對(duì)微生物耐壓性的影響、有機(jī)酸對(duì)微生物耐壓性的影響 相同濃度，有機(jī)酸的種類不同，對(duì)加壓殺菌效果影相同濃度，有機(jī)酸的種類不同，對(duì)加壓殺菌效果影響不大，醋酸殺菌效果略強(qiáng)于乳酸和檸檬酸。響不大，醋酸殺菌效果略強(qiáng)于乳酸和檸檬酸。5、Aw 對(duì)酵母細(xì)胞，對(duì)酵母細(xì)胞，Aw0.94,室溫，室溫，400MPa處理處理15min致致死作用會(huì)受到抑制，失活不足死作用會(huì)受到

34、抑制，失活不足2個(gè)數(shù)量級(jí)，個(gè)數(shù)量級(jí)，Aw100傳壓介質(zhì)：飲用水傳壓介質(zhì)：飲用水1.一般的超高壓殺菌工藝一般的超高壓殺菌工藝固態(tài)食品固態(tài)食品：將固態(tài)食品裝在耐壓、無(wú)毒、柔韌并能傳將固態(tài)食品裝在耐壓、無(wú)毒、柔韌并能傳 遞壓力的軟包裝內(nèi)，并進(jìn)行真空密封包遞壓力的軟包裝內(nèi)，并進(jìn)行真空密封包 裝，然后置于超高壓容器中進(jìn)行加壓處理。裝，然后置于超高壓容器中進(jìn)行加壓處理。 超高壓固態(tài)食品的關(guān)鍵處理工藝是：超高壓固態(tài)食品的關(guān)鍵處理工藝是：升壓升壓保壓保壓卸卸壓壓 這種方式通常為不連續(xù)式這種方式通常為不連續(xù)式液態(tài)食品液態(tài)食品：果汁、奶和飲料等液態(tài)食品，可以直接以果汁、奶和飲料等液態(tài)食品，可以直接以 加工物料取代

35、水等傳壓介質(zhì)（壓媒）實(shí)現(xiàn)加工物料取代水等傳壓介質(zhì)（壓媒）實(shí)現(xiàn) 進(jìn)料卸料的連續(xù)化生產(chǎn)，但是必須附帶設(shè)進(jìn)料卸料的連續(xù)化生產(chǎn)，但是必須附帶設(shè) 備預(yù)殺菌工藝。備預(yù)殺菌工藝。 液態(tài)食品超高壓處理的核心工藝：液態(tài)食品超高壓處理的核心工藝： 升壓升壓動(dòng)態(tài)保壓動(dòng)態(tài)保壓卸壓卸壓 液態(tài)超高壓食品的保壓階段極短液態(tài)超高壓食品的保壓階段極短 實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模高壓處理實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模高壓處理一般可將果汁（果醬）脫氣一般可將果汁（果醬）脫氣、密封包裝后放于高壓缸內(nèi)，用油作介質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、密封包裝后放于高壓缸內(nèi)，用油作介質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。日本果汁工藝示例2. 分段循環(huán)間歇式超高壓處理工藝分段循環(huán)間歇式超高壓處理工藝 在低酸性食物中使用這種

36、工藝可取得很好的殺在低酸性食物中使用這種工藝可取得很好的殺菌效果；菌效果； 對(duì)于易受芽孢菌污染的食物，采用超高壓多次對(duì)于易受芽孢菌污染的食物，采用超高壓多次重復(fù)短時(shí)處理，芽孢殺滅效果明顯。重復(fù)短時(shí)處理，芽孢殺滅效果明顯。 低酸性食品：指內(nèi)容物達(dá)平衡后，其低酸性食品：指內(nèi)容物達(dá)平衡后，其pH值值4.6及及Aw 0.85的非酒精性飲料及罐頭食品的非酒精性飲料及罐頭食品。3. 超高壓處理與其他殺菌技術(shù)的結(jié)合超高壓處理與其他殺菌技術(shù)的結(jié)合 超高壓處理可以和其他殺菌方式諸如熱超高壓處理可以和其他殺菌方式諸如熱殺菌、輻射、超聲波、抑菌劑等聯(lián)合使用而殺菌、輻射、超聲波、抑菌劑等聯(lián)合使用而取得好的協(xié)同效果。取

37、得好的協(xié)同效果。4. 超高壓殺菌工藝的關(guān)鍵控制因素超高壓殺菌工藝的關(guān)鍵控制因素影響加工工藝的關(guān)鍵因素影響加工工藝的關(guān)鍵因素 關(guān)鍵因素有關(guān)鍵因素有微生物類型、菌齡、食品組分、微生物類型、菌齡、食品組分、pH和水分活度、溫度、壓力大小和水分活度、溫度、壓力大小等等超高壓處理效果的指示菌超高壓處理效果的指示菌5、超高壓食品的包裝設(shè)計(jì)、超高壓食品的包裝設(shè)計(jì)超高壓食品的包裝設(shè)計(jì)超高壓食品的包裝設(shè)計(jì) 高壓下只能用軟材料包裝高壓下只能用軟材料包裝 在高壓處理技術(shù)中，對(duì)包裝材料不要求其具有在高壓處理技術(shù)中，對(duì)包裝材料不要求其具有耐熱性，但其耐熱性，但其氣密性一定要好氣密性一定要好對(duì)包裝材料的要求：對(duì)包裝材料的

38、要求： （1）能夠傳遞壓力）能夠傳遞壓力 （2）在高壓下不被破壞）在高壓下不被破壞 （3）能防止高壓介質(zhì)的滲入）能防止高壓介質(zhì)的滲入第三節(jié)第三節(jié) 超高壓技術(shù)加工設(shè)備超高壓技術(shù)加工設(shè)備超高壓處理設(shè)備的特點(diǎn)和要求超高壓處理設(shè)備的特點(diǎn)和要求 超高壓裝置的主要部分是超高壓容器和加壓裝超高壓裝置的主要部分是超高壓容器和加壓裝置（高壓泵和增壓器等），其次是一些輔助設(shè)施，置（高壓泵和增壓器等），其次是一些輔助設(shè)施，包括加熱或冷卻系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)及物料的輸包括加熱或冷卻系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)及物料的輸入輸出裝置等。入輸出裝置等。加壓裝置加壓裝置 （1）超高壓處理設(shè)備應(yīng)能產(chǎn)生并承受要求的超高）超高壓處理設(shè)備應(yīng)能產(chǎn)生并承受要求的超高壓（壓（1001000 MPa），保證安全性，有較長(zhǎng)的使），保證安全性，有較長(zhǎng)的使用壽命，循環(huán)載荷次數(shù)多；用壽命，循環(huán)載荷次數(shù)多； （2）設(shè)備的衛(wèi)生條件要求較高，和食品接觸的部）設(shè)備的衛(wèi)生條件要求較高，和食品接觸的部分應(yīng)用不銹鋼，傳壓介質(zhì)最好采用水；分應(yīng)用不銹鋼，傳壓介質(zhì)最好采用水； （3）設(shè)備有一定的處理能力，生產(chǎn)附加時(shí)間短，）設(shè)備有一定的處理能力，生產(chǎn)附加時(shí)間短，效率高；效率高； （