高壓脈沖電場技術(shù)對(duì)液體食品品質(zhì)的影響研究進(jìn)展

鄭人偉，肖洪，劉士健，*，楊秦，王錦云，葉揚(yáng)

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院/重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400715；2.北京正博和源科技有限公司，北京102400；3.北京正博和源科技有限公司重慶分公司，重慶400716）

高壓脈沖電場技術(shù)對(duì)液體食品品質(zhì)的影響研究進(jìn)展

鄭人偉1，肖洪2，3，劉士健1，*，楊秦1，王錦云1，葉揚(yáng)1

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院/重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400715；2.北京正博和源科技有限公司，北京102400；3.北京正博和源科技有限公司重慶分公司，重慶400716）

高壓脈沖電場技術(shù)是國際上最為先進(jìn)的食品非熱加工技術(shù)之一，具有效率高、處理溫度低、對(duì)食品的色澤，風(fēng)味和營養(yǎng)成分保存效果好、能耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)。文章介紹高壓脈沖電場技術(shù)的殺菌機(jī)理，影響其殺菌效果的主要因素，對(duì)液體食品品質(zhì)的影響以及對(duì)高壓脈沖電場技術(shù)應(yīng)用前景的展望。

高壓脈沖電場；液體食品；食品品質(zhì)

隨著人們生活水平的不斷提高，由于現(xiàn)在食品工業(yè)上傳統(tǒng)的熱殺菌技術(shù)如蒸煮，高溫高壓，巴氏滅菌等技術(shù)對(duì)食品的營養(yǎng)成分和感官性狀的不良影響較大，越來越難以滿足人們對(duì)食品質(zhì)量的要求。非熱加工技術(shù)能在保證食品安全的同時(shí)更大限度地維持食品的新鮮度，降低殺菌過程對(duì)食品感官品質(zhì)的影響，因而近年來國際食品加工界掀起了研究非熱加工技術(shù)在食品工業(yè)上應(yīng)用的熱潮。

高壓脈沖電場（High voltage pulsed electric fields，HPEF）技術(shù)是目前世界上最具有工業(yè)化應(yīng)用前景的非熱加工技術(shù)之一，具有低能耗、殺菌徹底、處理快速、無輻射污染、對(duì)食品的感官性狀和營養(yǎng)成分影響較小等特點(diǎn)，但HPEF設(shè)備造價(jià)高昂，且目前技術(shù)應(yīng)用不十分成熟，另一方面，由于HPEF對(duì)冷鮮肉類的整體殺菌效果仍存在爭議和食品處理的可操作性和安全性等問題，當(dāng)前對(duì)HPEF的研究應(yīng)用主要集中于液體食品加工上，不僅在液體食品的殺菌，鈍酶應(yīng)用方面進(jìn)行了研究，同時(shí)在提高果汁的出汁率，酒類催陳[1]，農(nóng)藥殘留降解[2]等方面取得了一系列的研究成果。目前發(fā)達(dá)國家對(duì)HPEF裝置設(shè)備的研究已經(jīng)可以建立起準(zhǔn)工業(yè)化生產(chǎn)線。本文對(duì)HPEF的殺菌機(jī)理，影響其殺菌效果的主要因素以及對(duì)液體食品品質(zhì)的影響作一概述，并對(duì)HPEF的應(yīng)用前景作出展望。

1 HPEF的殺菌機(jī)理

至今為止，國內(nèi)外已經(jīng)對(duì)HPEF加工機(jī)理進(jìn)行了近50年的研究，對(duì)于HPEF殺菌機(jī)理的假說主要有電崩解理論、電穿孔理論、臭氧效應(yīng)、電解產(chǎn)物效應(yīng)和粘彈極性形成模型等，其中電崩解理論和電穿孔理論最為廣大學(xué)者所接受，并且在主要應(yīng)用于食品殺菌的同時(shí)，還在胞內(nèi)物質(zhì)提取，提高果汁出汁率等方面有所應(yīng)用[3-4]。

1.1 電崩解理論

微生物的細(xì)胞可以看作是一個(gè)注滿電介質(zhì)的電容器，外加電場可以使細(xì)胞膜上的跨膜電位差增大，隨著電場的增強(qiáng)，此電位差也會(huì)增大，導(dǎo)致細(xì)胞膜厚度減小，而在達(dá)到臨界崩解電位差時(shí)，細(xì)胞膜就會(huì)開始破裂穿孔，而在電位差作用下的小范圍的細(xì)胞膜破裂是可逆的。如果作用時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜大面積不可逆破裂而致死微生物細(xì)胞[5]。也有研究認(rèn)為細(xì)胞膜的電崩解導(dǎo)致的細(xì)胞膜破裂是造成膜穿孔的基礎(chǔ)[6]。

1.2 電穿孔理論

HPEF作用于微生物細(xì)胞膜會(huì)改變脂肪分子的結(jié)構(gòu)，增大部分蛋白質(zhì)通道的開度，并使細(xì)胞膜收縮形成小孔，HPEF所產(chǎn)生的電穿孔效應(yīng)具有累積效應(yīng)，并且隨著電場強(qiáng)度和脈沖寬度的增加而增加，可使細(xì)胞膜形成大量小孔，破壞細(xì)胞膜的半透膜性質(zhì)，進(jìn)而小分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，胞內(nèi)物質(zhì)外流，導(dǎo)致微生物死亡，起到殺菌作用[7]。

1.3 臭氧效應(yīng)

HPEF作用下液體介質(zhì)會(huì)電解產(chǎn)生臭氧，而臭氧能有效殺滅食品中的微生物。該理論有其獨(dú)到之處，但不夠完善，不被大多數(shù)學(xué)者所接受[8]。

1.4 電解產(chǎn)物效應(yīng)

HPEF處理裝置電極附近介質(zhì)中的電解質(zhì)會(huì)發(fā)生電離，產(chǎn)生活躍的陰陽離子，這些離子會(huì)與細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸等結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)生命物質(zhì)變性[9]。

1.5 粘彈極性形成模型

在強(qiáng)烈電場作用下，微生物的細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生劇烈振蕩，同時(shí)介質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生等離子體并且等離子體會(huì)急劇膨脹，產(chǎn)生劇烈的沖擊波，沖擊波超過細(xì)胞膜的彈性極限而使微生物細(xì)胞破碎[10]。

2 影響HPEF殺菌效果的主要因素

2.1 微生物的特性

微生物的特性主要指微生物的種類，細(xì)胞面積、形狀和生長周期。不同種類的微生物對(duì)HPEF處理的敏感性一般不同，所以針對(duì)不同的微生物處理的條件也不同；微生物細(xì)胞面積、形狀決定了如細(xì)胞膜臨界電崩解電位差等參數(shù)，是影響微生物對(duì)HPEF敏感性的微觀表現(xiàn)；處于不同生長周期的微生物細(xì)胞對(duì)HPEF的抗性不同，故而對(duì)HPEF的處理效果有重要影響[11]。

2.2 食品的特性

食品的特性主要包括液體食品的電導(dǎo)率，水分活度，pH值和處理介質(zhì)的成分。其中液體食品的電導(dǎo)率影響HPEF的處理強(qiáng)度，而水分活度，pH和處理介質(zhì)的成分主要決定了微生物的生長環(huán)境，影響了微生物細(xì)胞對(duì)HPEF處理的抗性[11]。

2.3 處理技術(shù)參數(shù)

電場強(qiáng)度，處理時(shí)間，脈沖波形、寬度、頻率和能量，處理溫度等是HPEF殺菌系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)。其中電場強(qiáng)度和處理時(shí)間是影響HPEF殺菌效果的關(guān)鍵因素，隨著電場強(qiáng)度的增加和作用時(shí)間的增長，殺菌效果明顯增強(qiáng)[12-13]。而選擇合適的脈沖參數(shù)能獲得更好的殺菌效果，同時(shí)其他工藝條件相同的條件下，殺菌效果隨溫度升高而升高[14]。HPEF的各項(xiàng)工藝參數(shù)不僅對(duì)殺菌效果有巨大影響，還影響著食品加工的成本。

2.4 與其他技術(shù)結(jié)合應(yīng)用

HPEF可以與其他技術(shù)結(jié)合使用以獲得更好的殺菌效果。如采用HPEF與脈沖強(qiáng)光（High intensity light pulses，HILP）殺菌技術(shù)相結(jié)合處理蘋果汁，最多可以使微生物總數(shù)降低6.22個(gè)對(duì)數(shù)，殺菌效果較兩種技術(shù)單獨(dú)使用更好，且HPEF與HILP結(jié)合處理果汁能保持果汁的色澤，較好地保留果汁中的花青素[15-16]。將HPEF技術(shù)與冷凍濃縮技術(shù)相結(jié)合的HPEF集成冷凍濃縮技術(shù)能提供低溫環(huán)境，抑制HPEF處理后存在的亞致死微生物，同時(shí)避免HPEF處理過程中的產(chǎn)熱對(duì)食品造成的影響[17]。

將不同的食品加工技術(shù)相結(jié)合可以彌補(bǔ)各自的不足，將HPEF與不同的食品加工技術(shù)相結(jié)合，能夠優(yōu)化HPEF處理的效果，使HPEF在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用更進(jìn)一步。

3 HPEF處理對(duì)液體食品品質(zhì)的影響

3.1 HPEF處理對(duì)微生物的影響

目前研究者們對(duì)HPEF已經(jīng)進(jìn)行了比較深入的研究，尤其是對(duì)殺菌的應(yīng)用研究，研究發(fā)現(xiàn)HPEF對(duì)大腸桿菌的致死作用是由于HPEF對(duì)微生物細(xì)胞的損傷積累所致，即HPEF處理后會(huì)對(duì)細(xì)胞造成亞致死性損傷，這也與電崩解理論中微生物細(xì)胞膜的可逆性破裂相印證，實(shí)驗(yàn)表明，HPEF處理可有效殺滅果蔬汁，牛奶和茶飲料中的多種微生物[18]。

研究HPEF對(duì)梨汁的殺菌效果發(fā)現(xiàn)，在一定條件下（200 Hz，30 kV/cm，10℃）處理時(shí)，梨汁中大腸桿菌和釀酒酵母總數(shù)分別下降了4.6、2.7個(gè)數(shù)量級(jí)，而在其它工藝條件一樣時(shí)，提高溫度協(xié)同處理（10℃上升到40℃）能使微生物的致死率提高1.0到2.0個(gè)數(shù)量級(jí)[19]。用HPEF處理藍(lán)莓汁，當(dāng)工藝參數(shù)為（30 kV/cm，60 μs）時(shí)，藍(lán)莓汁中的滅菌率在99%以上[20]。丁宏偉等[21]在進(jìn)行HPEF對(duì)牛奶的殺菌實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，影響HPEF處理對(duì)牛奶殺菌效果的因素按相關(guān)性從大到小依次為電場強(qiáng)度，溫度和脈沖數(shù)，且殺菌效果與這三個(gè)因素均呈正相關(guān)。應(yīng)用HPEF處理對(duì)普洱茶進(jìn)行殺菌時(shí)發(fā)現(xiàn)HPEF對(duì)霉菌的殺滅效果最差，具有良好的滅活選擇性[22]。采用HPEF處理草莓汁中的亞損傷細(xì)胞時(shí)，草莓汁中大腸桿菌受處理?xiàng)l件的影響較大，在（25 kV/cm，200 μs，10℃）的處理?xiàng)l件下，大腸桿菌亞致死對(duì)數(shù)值最高達(dá)到1.339，但釀酒酵母亞致死對(duì)數(shù)均低于0.4，亞致死細(xì)胞產(chǎn)生數(shù)目較大腸桿菌少[23]。HPEF用于石榴汁殺菌，在相同的工藝條件下，不同微生物對(duì)HPEF處理的敏感程度從大到小依次為大腸桿菌、酵母菌、霉菌，當(dāng)工藝條件為（35 kV/cm，100 Hz，200 μs，溫度≤18℃）時(shí)，大腸桿菌、酵母菌與霉菌總數(shù)分別下降3.62、2.34和0.74個(gè)數(shù)量級(jí)；而將頻率提高至333 Hz時(shí)，霉菌總數(shù)下降1.82個(gè)數(shù)量[24]。由此可見，HPEF處理對(duì)液體食品中的主要微生物如大腸桿菌和釀酒酵母等有較好的殺滅效果，且可以通過優(yōu)化工藝參數(shù)，在保證食品質(zhì)量的同時(shí)獲得更好的殺菌效果。

3.2 HPEF處理的鈍酶作用

食品中的酶尤其是果蔬中的酶對(duì)食品的貯藏屬性有重要影響，酶促褐變就是影響食品質(zhì)量的一個(gè)重要酶促反應(yīng)。HPEF處理可以使食品中的大多數(shù)酶鈍化，目前研究者已經(jīng)對(duì)HPEF鈍化酶的機(jī)理以及HPEF處理對(duì)酶結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了深入的研究。

應(yīng)用HPEF對(duì)鮮榨胡蘿卜汁品質(zhì)影響實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在一定條件下（40 kV/cm，800 μs）處理后，鮮榨胡蘿卜汁中POD和LOX的相對(duì)酶活性分別降至46.97%和23.22%，與經(jīng)過巴氏殺菌的數(shù)值相近，但后者處理過的胡蘿卜汁品質(zhì)明顯降低[25]。經(jīng)HPEF處理后的蘋果汁，其POD和PPO活性均會(huì)下降，且隨著場強(qiáng)的增加，酶活性下降越顯著，直到場強(qiáng)達(dá)到35 kV/cm，脈沖上升時(shí)間為2 μs時(shí)，POD和PPO完全失活[26]。用HPEF處理西瓜汁，發(fā)現(xiàn)西瓜汁中POD，PME和PG均發(fā)生鈍化[27]；同樣，HPEF處理對(duì)番茄汁中的POD酶也有鈍化作用[28]。更為深入的研究表明HPEF處理會(huì)使酶分子的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，場強(qiáng)為22 kV/cm時(shí)HPEF處理700 μs～800 μs可以改變牛乳中堿性磷酸酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)，使其蛋白質(zhì)分子展開和疏水基團(tuán)外露[29]。經(jīng)HPEF處理后，果膠酶酶活性顯著降低，而通過熒光光譜分析發(fā)現(xiàn)果膠酶熒光強(qiáng)度增強(qiáng)，表明HPEF處理可能引起果膠酶三級(jí)結(jié)構(gòu)破壞，改變酶構(gòu)象，使酶失去活性[30]。當(dāng)場強(qiáng)為24 kV/cm，作用時(shí)間為320 μs處理時(shí)時(shí)，PPO活性降低69%，當(dāng)作用時(shí)間為962 μs時(shí)，LOX活性降低88%，且通過圓二色譜分析二者的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)二者的二級(jí)結(jié)構(gòu)均發(fā)生了改變[31]。HPEF對(duì)PG的活性影響時(shí)得知經(jīng)過HPEF處理，PG酶二級(jí)結(jié)構(gòu)改變，α折疊結(jié)構(gòu)減少，當(dāng)處理?xiàng)l件作用達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，PG酶蛋白凝聚，酶失活[32]。因此上述研究表明，HPEF可以鈍化果蔬汁中PE，PPO，POD，LOX等多種酶活性，推測可能是HPEF處理通過破壞酶的空間結(jié)構(gòu)來使酶活性降低或失去活性，以達(dá)到延緩食品的腐敗變質(zhì)，保持食品的感官品質(zhì)，延長貨架期的效果。

3.3 HPEF處理對(duì)液體食品營養(yǎng)物質(zhì)的影響

3.3.1 對(duì)蛋白質(zhì)成分的影響

HPEF處理對(duì)食品中營養(yǎng)成分的損害較其他熱處理方式較小，但對(duì)蛋白質(zhì)成分仍有一定影響，因?yàn)镠PEF處理會(huì)改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，同時(shí)使游離氨基酸的含量上升，但從蛋白質(zhì)變性比例上來看對(duì)蛋白質(zhì)的整體影響仍不顯著。

HPEF處理破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的機(jī)理不難理解，在有外加電場的情況下，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的帶電基團(tuán)會(huì)受到電場力的作用，從而破壞蛋白質(zhì)基團(tuán)間的靜電平衡和帶電基團(tuán)的定位，使蛋白質(zhì)的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)受到破壞，同時(shí)電場的作用也會(huì)破壞食品中蛋白質(zhì)之外的其他帶電成分的原有分布，對(duì)蛋白質(zhì)造成影響。進(jìn)行HPEF對(duì)牛奶殺菌試驗(yàn)時(shí)可知，一組處理?xiàng)l件為場強(qiáng)70 kV/cm，脈沖數(shù)10，70℃下處理70 s；另一組為70℃下處理70 s，未經(jīng)電場處理，兩組處理過的牛奶蛋白質(zhì)變性程度分別為4.9%和4.6%，即經(jīng)HPEF處理的一組比較對(duì)照組，蛋白質(zhì)變性程度增加了0.3%[21]。同樣用HPEF處理牛奶，在使微生物總數(shù)減少5.3個(gè)數(shù)量級(jí)的作用強(qiáng)度下，HPEF對(duì)牛奶免疫球蛋白的活性和結(jié)構(gòu)的影響不顯著[33]。探究HPEF對(duì)乳鐵蛋白結(jié)合鐵能力的影響試驗(yàn)表明，乳鐵蛋白的鐵結(jié)合能力大體隨電場強(qiáng)度、處理時(shí)間和脈沖寬度增加而降低，但在一定的處理參數(shù)下，乳鐵蛋白與鐵的結(jié)合能力達(dá)到對(duì)照樣的3.8倍，即HPEF處理會(huì)對(duì)生物活性蛋白的功能性質(zhì)產(chǎn)生正面或負(fù)面的影響，選擇合適的工藝參數(shù)，有望提高其生物活性[34]。由此可見，HPEF處理對(duì)蛋白質(zhì)有一定影響，但不顯著，且可以通過改變處理?xiàng)l件或者與其他處理方式協(xié)同作用，在達(dá)到預(yù)期處理效果的前提下減少對(duì)蛋白質(zhì)的影響，而且HPEF處理對(duì)某些蛋白質(zhì)功能性質(zhì)的影響具有雙面性，有望據(jù)此開發(fā)出HPEF新的應(yīng)用方向。

3.3.2 對(duì)脂質(zhì)組分的影響

HPEF處理對(duì)食品中脂質(zhì)影響的作用機(jī)理比較特殊，因?yàn)镠PEF處理過程中會(huì)發(fā)生電極的電化學(xué)腐蝕，在HPEF處理食品的過程中，少量的鐵、鉻、鎳等金屬會(huì)從電極釋放到食品中，這決定了食品會(huì)在處理過程中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生自由基、活性氧等從而引發(fā)脂質(zhì)等的氧化，生成復(fù)雜的氧化產(chǎn)物[35-36]。因此，HPEF處理過程中脂質(zhì)發(fā)生的變化開始受到研究者的關(guān)注

HPEF處理過程中脂質(zhì)的變化主要包括脂肪酸和油脂等的變化。Garde-Cerdán等[37]發(fā)現(xiàn)HPEF處理會(huì)引起葡萄汁中脂肪酸總量的減少，其中月桂酸的變化最為為明顯。HPEF處理后蘋果脂肪含量降低，推測是由于細(xì)胞膜破裂導(dǎo)致膜滲漏，膜脂質(zhì)過氧化加快，脂質(zhì)含量降低[38]。HPEF處理花生油會(huì)導(dǎo)致一定程度的脂質(zhì)氧化，過氧化值升高以及不飽和脂肪酸含量下降，但經(jīng)電場處理的花生油較未經(jīng)電場處理的對(duì)照樣在貯藏期間累積的酸敗產(chǎn)物少，脂肪酸成分變化小，且只有處理電場強(qiáng)度大于50 kV/cm時(shí)，才會(huì)使油脂的品質(zhì)發(fā)生明顯下降[39]。HPEF處理對(duì)油酸發(fā)現(xiàn)，油酸的過氧化值隨著HPEF處理強(qiáng)度和貯藏時(shí)間的增加顯著增大，HPEF處理后，油脂酸價(jià)變化不明顯，羰基值在一周后迅速升高，碘價(jià)在貯藏2 d后有下降趨勢，總體表明HPEF處理對(duì)油酸的氧化進(jìn)程產(chǎn)生了影響[40]。HPEF處理對(duì)食品油脂組分的影響比較復(fù)雜，不同于油脂的正常氧化進(jìn)程，對(duì)油脂的品質(zhì)影響無法一言而斷好壞，還有待研究者進(jìn)行更多的研究和探討。

3.3.3 對(duì)其他營養(yǎng)組分的影響

當(dāng)前關(guān)于HPEF處理對(duì)碳水化合物的影響的研究較少。經(jīng)HPEF處理的蘋果碳水化合物含量較未處理的蘋果高，推測是HPEF處理使細(xì)胞的呼吸氧化進(jìn)程和葡萄糖氧化酶活性受到抑制[38]。HPEF處理對(duì)葡萄汁中的還原糖含量幾乎無影響[37]。使用場強(qiáng)為25 kV/cm HPEF處理脫脂牛乳時(shí)，結(jié)果顯示牛乳中乳糖含量未發(fā)生明顯變化[41]。也有研究表明HPEF處理過的玉米淀粉分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變和重排，更容易發(fā)生糊化[42]?？梢奌PEF處理對(duì)碳水化合物沒有明顯的不良影響。

也有研究表明，HPEF處理后食品中VC僅有少量損失，且能延緩食品中VC的降解，提高貯藏期間類胡蘿卜素和黃酮類物質(zhì)含量[20，43-45]。Elez-Martínez等[43]發(fā)現(xiàn)場強(qiáng)35 kV/cm HPEF處理后橙汁中VC的保留率在87%以上；在通過HPEF處理牛乳和橙汁時(shí)發(fā)現(xiàn)場強(qiáng)為40 kV/cm HPEF處理后樣品中的維生素可保留90%以上[44]；HPEF對(duì)胡蘿卜汁品質(zhì)的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)場強(qiáng)為11.11 kV/cm進(jìn)行處理時(shí)時(shí)，VC保留率高達(dá)97.8%[45]；而經(jīng)HPEF處理的藍(lán)莓汁在4℃下貯藏30天后，花青素和VC的保留率均在80%以上[20]。因此可見HPEF處理不會(huì)對(duì)液體食品中的活性成分造成顯著影響，且有利于活性成分在貯藏期間的保留率。

3.4 HPEF處理對(duì)液體食品風(fēng)味成分的影響

目前國內(nèi)外對(duì)HPEF的研究發(fā)現(xiàn)，HPEF處理食品不僅能有效保持食品的營養(yǎng)成分和感官性質(zhì)，甚至對(duì)某些食品的風(fēng)味有積極作用，現(xiàn)在對(duì)HPEF酒類催陳的作用已有一定的研究。

對(duì)比鮮牛乳、UHT滅菌乳和HPEF處理乳（35 kV/ cm，400 μs，200 Hz），得知HPEF處理較UHT處理對(duì)牛乳中風(fēng)味物質(zhì)影響較小，同時(shí)產(chǎn)生更少的與蒸煮味相關(guān)的含硫化合物[46]。對(duì)梨汁的殺菌時(shí)發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)熱處理相比，HPEF處理對(duì)梨汁中風(fēng)味物質(zhì)影響較小[19]。在場強(qiáng)35 kV/cm，750 μs的條件下處理橙汁，橙汁中類胡蘿卜素和黃酮類物質(zhì)有所提高，總酸含量變化不大[47]。HPEF集成冷凍濃縮比真空蒸發(fā)濃縮更能保留茶湯的香氣成分[48]。用HPEF處理葡萄酒時(shí)發(fā)現(xiàn)，葡萄酒中的雜醇油含量下降，總酸、總酯和苯乙醇的含量上升，原花色素的變化趨勢基本符合自然陳釀的效果，整體來說陳香明顯增加[1，49]。白酒經(jīng)HPEF處理后，總醇總酸含量都有所增加，陳香更加明顯，辛辣味減少，口感綿軟，貯存一年的白酒經(jīng)HPEF處理后可達(dá)到與陳釀6年白酒相近的效果[50]。以上研究均表明，HPEF處理對(duì)食品的風(fēng)味物質(zhì)基本無影響，而且在酒類催陳方面有著較為廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)也需要進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)探究。

3.5 HPEF處理對(duì)食品安全性的影響

3.5.1 HPEF處理降解農(nóng)藥殘留的作用

當(dāng)前農(nóng)藥殘留已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)危及食品安全的難題之一，由于農(nóng)作物病害和蟲害抗藥性增強(qiáng)超過了新型農(nóng)藥的研發(fā)速度，農(nóng)藥的過量使用已然不可避免。使用HPEF處理蘋果汁，發(fā)現(xiàn)PEF處理能顯著降解蘋果汁中殘留的甲胺磷和毒死蜱，并且降解作用與電場強(qiáng)度和脈沖數(shù)呈正相關(guān)[2]。用HPEF對(duì)紅葡萄酒中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的降解作用時(shí)表明，HPEF處理對(duì)敵敵畏有一定降解作用[51]。經(jīng)HPEF處理后，豆?jié){中甲胺磷、甲拌磷、樂果，二嗪磷、馬拉硫磷和毒死蜱均有不同程度的降解[11]。目前的研究結(jié)果雖然證實(shí)了HPEF處理對(duì)農(nóng)藥殘留有一定降解作用，但對(duì)于具體的降解機(jī)制，最佳降解條件和降解動(dòng)態(tài)等內(nèi)容仍需進(jìn)一步的研究。

3.5.2 減少食品添加劑的使用

HPEF處理食品能減少食品添加劑的使用，一方面是通過保持食品的色澤而減少護(hù)色劑和保鮮劑等的使用，主要是應(yīng)用在綠色蔬菜的護(hù)色保鮮，一定強(qiáng)度的HPEF處理添加了75 mg/kg葡萄糖酸鋅的新鮮菠菜汁，可使菠菜汁較長時(shí)間保持綠色；另一方面HPEF處理食品能對(duì)食品的風(fēng)味有一定影響，如使蛋白質(zhì)降解為氨基酸增加鮮味，對(duì)于酒類的催陳也表明HPEF對(duì)食品風(fēng)味有特殊作用[52]；此外，通過HPEF處理高蛋白的液態(tài)食品，可避免蛋白質(zhì)沉淀的產(chǎn)生，如應(yīng)用HPEF進(jìn)行過一定處理的醬油可放置6個(gè)月無沉淀產(chǎn)生[53]。因此通過HPEF對(duì)某些食品進(jìn)行處理，可減少或避免食品中相關(guān)食品添加劑的使用。

4 展望

目前，國內(nèi)外的研究者們已經(jīng)對(duì)HPEF在食品加工方面的應(yīng)用進(jìn)行廣泛的研究，一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)HPEF技術(shù)應(yīng)用向工業(yè)化的過渡，但HPEF處理對(duì)食品造成的影響仍有不明確的地方，如HPEF處理對(duì)脂肪酸和油脂的影響研究還不夠精確，食品成分是否會(huì)在HPEF處理會(huì)產(chǎn)生新的有害物質(zhì)，HPEF處理是否會(huì)對(duì)遺傳物質(zhì)造成改變也尚不明確，同時(shí)加工過程中由于電極腐蝕造成食品污染的問題也需要得到解決，這些問題都是限制HPEF技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。

雖然現(xiàn)在HPEF技術(shù)尚未成熟，但可以預(yù)見其在食品加工應(yīng)用方面的廣闊前景。無論是殺菌鈍酶還是酒類催陳和農(nóng)藥殘留降解，都是HPEF技術(shù)極具潛力的應(yīng)用領(lǐng)域。在國內(nèi)外研究者們的共同努力之下，相信實(shí)現(xiàn)HPEF的工業(yè)化應(yīng)用為時(shí)不遠(yuǎn)。

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Effect of High Voltage Pulsed Electric Field on the Quality of Liquid Food

ZHENG Ren-wei1，XIAO Hong2，3，LIU Shi-jian1，*，YANG Qin1，WANG Jin-yun1，YE Yang1
（1.Chongqing Key Lab of Agricultural Product Processing/College of Food Science，Southwest University，Chongqing 400715，China；2.Beijing Zhengboheyuan Technology Co.，Ltd.，Beijing 102400，China；3.Beijing Zhengboheyuan Technology Co.，Ltd.Chongqing Branch，Chongqing 400716，China）

High voltage pulse electric field is one of the most advanced nonthermal food technologies，with a series of attractive advantages：high efficiency，low treatment temperature，good preservation effect for the color，flavor and nutrients of original food and low energy consumption.Sterilization mechanism of high voltage pulsed electric field，the main factors affecting its bactericidal effect and the influence on the liquid food quality have been introduced in this paper，and its application prospect on food quality has been also summarized.

high voltage pulse electric field；liquid food；food quality

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.12.048

2016-08-20

鄭人偉（1993—），男（漢），本科，食品質(zhì)量與安全專業(yè)。

*通信作者：劉士?。?977—），男，講師，博士，研究方向：畜產(chǎn)品科學(xué)。