“壓力山大”的滅菌術

鐘凱

超高壓加工技術（UHPP）是當前備受各國關注的一項食品加工技術，主要用于冷殺菌。早在19世紀末，科學家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超高壓的滅菌作用，但由于設備昂貴無法進入消費領域。20世紀90年代，日本明治屋公司首先將其應用于產(chǎn)品生產(chǎn)，最早是加工果醬。當時該技術引起了轟動，被認為是新世紀的食品技術。

超高壓滅菌的原理

一標準大氣壓大約是0.1兆帕，超高壓滅菌的壓力一般是100～1000兆帕（即1000～10000個大氣壓），相當于一個指甲蓋承受成噸的重量。地球最深的深淵是馬里亞納海溝，那里的壓力差不多是1100個大氣壓。

超高壓滅菌是以水或其他流體傳導壓力，在強大的壓力下，細菌的微觀結(jié)構會發(fā)生變化。比如，大腸桿菌在40兆帕壓力下長度會變長5～10倍，導致細胞壁、細胞膜的通透性發(fā)生變化，最終會破裂死亡。超高壓還會導致蛋白質(zhì)結(jié)構的變化，破壞細菌體內(nèi)的生物酶，進而破壞正常代謝功能以及DNA、核糖核酸（RNA）等遺傳物質(zhì)的復制，導致細菌的死亡。

超高壓的優(yōu)點

與傳統(tǒng)熱殺菌相比，超高壓技術有很多優(yōu)點。由于壓力傳導可以瞬間完成，且不受食物的形狀、大小限制，因此它高效、快速、殺菌效果均勻，可簡化食品加工工藝。

食物常常在熱加工面前“黯然失色”，超高壓卻不破壞食物中的天然色素。熱殺菌工藝還會改變食物的香味成分，而超高壓處理則不會對食品的香味有影響。食物中的營養(yǎng)物質(zhì)，尤其是維生素類物質(zhì)，容易在熱殺菌過程中損失，而超高壓處理則較少破壞食物的營養(yǎng)物質(zhì)，比如維生素C大約能保留95%左右。

超高壓處理能最大限度地保留食物的色澤、風味和營養(yǎng)，這是它與超高溫滅菌（UHT）相比最大的優(yōu)勢。此外，超高壓處理的能耗更低，且沒有污染排放，更環(huán)保。

間歇式超高壓

在滅菌領域，最讓人頭疼的是芽孢細菌，比如枯草芽孢桿菌、肉毒芽孢桿菌等。這些細菌最大的特點是有兩種形態(tài)：一種是活躍的“營養(yǎng)體”；一種是處于休眠狀態(tài)的“芽孢體”。真正難對付的是后者。研究發(fā)現(xiàn)，即使是1200兆帕的超高壓也未必能殺死芽孢。

不過芽孢也有弱點，比如先用一次超高壓處理，然后減壓，它們會以為“苦日子過去了”，于是變?yōu)榛钴S的“營養(yǎng)體”，這時再次使用超高壓處理就能殺死它們了。分段式超高壓或脈沖式超高壓滅菌，就是這么來的。此外，超高壓保持一段時間后，通過瞬間減壓，也可以使細菌脹裂達到滅菌效果，這最適合液態(tài)飲料的處理。

食品滅菌應用

超高壓滅菌技術最適合對果汁飲料、濃縮果汁和果醬等液體進行滅菌。此外，該技術也在牡蠣、蝦、牛奶、水果和蔬菜的加工中得到研究和應用。

以酸性果汁為例，引起腐敗變質(zhì)的常常是酵母、霉菌和部分腐敗細菌，而生命力頑強的芽孢細菌不喜歡酸性環(huán)境。在400 兆帕壓力下處理10分鐘，酸性果汁（pH<4）可到達商業(yè)無菌狀態(tài)，即使在室溫條件下存放數(shù)個月也無任何腐敗變質(zhì)現(xiàn)象。其他研究中，草莓汁、菠蘿汁、桑葚汁、荔枝汁、芒果汁、獼猴桃汁等，一般在300～500兆帕壓力下可以達到商業(yè)無菌標準。經(jīng)超高壓處理的果汁，其顏色、風味、營養(yǎng)成分與未經(jīng)超高壓處理的新鮮果汁幾乎無任何差異。

滅菌以外的新應用

超高壓技術還可用于食物的快速冷凍和解凍，通過改善冰晶形成的過程，可以避免食物口感變差。經(jīng)過超高壓處理的肉類會變得松軟可口，可以起到一定的嫩化作用。利用超高壓殺死生物酶也是它的一個應用方向，很多食物的顏色變化是多酚氧化酶作怪，超高壓處理能極大地抑制這種酶的活性，讓食物的顏色在保存期內(nèi)更穩(wěn)定。

此外，超高壓可以改變蛋白質(zhì)和多糖的凝膠特性，在淀粉類、奶酪等食品中已經(jīng)有一些嘗試性研究?？傊?，超高壓技術的潛力還沒有完全被開發(fā)，期待未來會有更多的新進展。

【責任編輯】張小萌