超高壓技術(shù)在水產(chǎn)加工中的應(yīng)用探討

□ 曾鳳仙 周道志 湛江國聯(lián)水產(chǎn)開發(fā)股份有限公司

水產(chǎn)品的營養(yǎng)價值十分豐富，是人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾澄飦碓粗?，特別是魚類，其體內(nèi)蛋白質(zhì)含量高，且不會引起人發(fā)胖，因而人們平時生活中對其有著較高的需求量和質(zhì)量要求。但是，如果加工方法不合理，就會使水產(chǎn)品的營養(yǎng)物質(zhì)大量流失，還可能使蛋白質(zhì)發(fā)生變質(zhì)，甚至產(chǎn)生影響人體健康、不利于人體吸收的毒素。美國物理學(xué)家Bridgman[1]于1914年時發(fā)現(xiàn)，超高壓技術(shù)能使酶失去活性，使蛋白質(zhì)凝固，還能殺死細菌，就此拉開了人類對超高壓技術(shù)的應(yīng)用研究。到了1986年，時任日本京都大學(xué)教授的林立丸則提出了在食品加工中應(yīng)用超高壓技術(shù)。通過數(shù)十年時間的發(fā)展，日本有關(guān)超高壓技術(shù)在食品加工領(lǐng)域的理論研究得到不斷完善，已然處在世界領(lǐng)先地位[2]。而我國關(guān)于超高壓技術(shù)的研究相對較晚，需要我們不斷積極探索。

1 超高壓技術(shù)與其工作原理簡述

超高壓技術(shù)最早是被用于牛奶的殺菌與延長貨架期，但由于受到設(shè)備制造等方面的限制，到了20世紀90年代，日本成功生產(chǎn)出了超高壓果醬之后，這一技術(shù)才得以迅猛發(fā)展。而我國超高壓技術(shù)起步較晚，絕大部分研究都是2000年之后的。超高壓處理的理論基礎(chǔ)，主要是Pascal原理和le Chatelier原理，在超高壓處理食品時，分子構(gòu)象改變和化學(xué)反應(yīng)平衡等都會向著體積減少的方向發(fā)展，而食品物料則會受到統(tǒng)一處理，無壓力梯度且速度快[3]。超高壓技術(shù)相較于傳統(tǒng)熱加工優(yōu)勢可謂明顯，如最少添加、時間短、均勻等，通常只會較少地影響到生物的維生素、揮發(fā)性物質(zhì)和共價鍵，僅會破壞維持生物大分子高級結(jié)構(gòu)的非共價鍵，并且其處理效果和物料大小、形狀沒有關(guān)系，是如今非熱加工技術(shù)中產(chǎn)業(yè)化程度最高的。伴隨當前超高壓技術(shù)“最小化加工”優(yōu)勢的凸顯，以及此項技術(shù)和設(shè)備在食品方面的快速發(fā)展，在水產(chǎn)品加工中超高壓技術(shù)的應(yīng)用范圍將進一步擴大。

2 超高壓技術(shù)在水產(chǎn)加工中的具體應(yīng)用

2.1 在魚類加工中的應(yīng)用

滅蟲、滅菌、滅酶與改良魚糜制品質(zhì)構(gòu)，是魚類加工中應(yīng)用超高壓技術(shù)的主要表現(xiàn)，此技術(shù)在魚鱗提膠、魚皮提膠上也發(fā)揮著輔助作用。根據(jù)相關(guān)研究顯示，將鮮鯉魚肉的魚漿作為原料，壓力100～500 MPa、溫度0 ℃、時間10 min進行處理，完成處理后保存于5 ℃的冷庫中。結(jié)果顯示，魚漿經(jīng)超過200 MPa高壓處理后，外觀呈現(xiàn)白濁化，喪失了ATPase活性，魚漿的K值與加壓處理前沒有差異[4]；而魚漿經(jīng)過超過350 MPa的高壓處理后，在冷藏中K值上升能見到變慢，且魚漿中的細菌繁殖顯著減緩，數(shù)量也明顯減少。這足以說明，魚糜借助超高壓進行滅菌是有效、可行的。

超高壓滅菌就是通過對菌體蛋白中的非共價鍵進行破壞，如離子鍵、二硫鍵、氫鍵等，破壞了蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)，進而使酶失去活性、蛋白質(zhì)凝固。超高壓還能使菌體內(nèi)的化學(xué)組出現(xiàn)外流等多種細胞損傷，造成菌體細胞膜破裂，還能對DNA等遺傳物質(zhì)的復(fù)制形成影響，從而殺死了微生物。Chung等人[5]使用高壓進行太平洋慧魚魚糜地制作，發(fā)現(xiàn)相較于傳統(tǒng)加熱定型的魚糜凝膠，張力值、強度與透明度都有所提升。用乙烯袋包裹慧魚糜，以水為介質(zhì)經(jīng)壓力400 MPa、時間10 min之后，所制成的魚糕彈性可提升50%，破斷強度可達到1 200 g，有著堅實的咀嚼感。

2.2 在貝類加工中的應(yīng)用

以牡蠣為例，在高壓之下，牡蠣能完成自然脫殼，而壓力的強度決定著脫殼的程度：在壓強241 MPa、時間2 min時，牡蠣能達到88%的脫殼率；在310 MPa壓強下進行瞬時處理，則能達到100%的脫殼率，但會一定影響到牡蠣的顏色與其他外觀特性。為了避免過高壓力造成的影響，應(yīng)選用合理的壓力，并輔以溫度一同協(xié)助，達到完全脫殼的效果。比如，在壓力80 MPa、時間5 min、溫度40℃下進行處理，也能獲得100%的脫殼率，且較少影響到牡蠣的外觀。牡蠣在壓力500 MPa、時間30 s的高壓處理下，不能有效降低副溶血弧菌含量，而在壓力205～345 MPa、時間2 min的處理下，既有助于S形霍亂菌的消除，又有助于牡蠣肉保持原有的質(zhì)構(gòu)與風(fēng)味,沒有經(jīng)過高壓處理的牡蠣能保存約13 d，但經(jīng)過高壓處理的在2℃下，則能保藏約40 d[6]。此外，王瑞等[7]將生鮮毛蚶作為原料，對不同時間、溫度、壓力下，生鮮毛蚶中微生物的存活率進行研究，最終確定生鮮毛蚶超高壓殺菌的工藝條件，即在壓力300～500 MPa、時間5～15 min、溫度20～40 ℃范圍內(nèi)，能夠有效殺滅生鮮毛蚶中的多種微生物。其最佳工藝則是壓力500 MPa、時間5 min、溫度在40 ℃。

2.3 在海參保藏中的應(yīng)用

海參體內(nèi)含有多種生理活性物質(zhì)，低脂肪、高蛋白，營養(yǎng)價值很高，是十分常見的一種水產(chǎn)品。以往采用傳統(tǒng)方法加工海參，只能夠?qū)⑵浼庸こ筛珊⒒蚴躯}漬海參，如此在一定程度上破壞了海參原有的營養(yǎng)價值，嚴重流失了海參的活性成分。而應(yīng)用超高壓技術(shù)進行海參的保藏，則能夠減少微生物數(shù)量，延長保質(zhì)期。在鄧記松[8]的實驗研究中，在250 MPa壓力下的海參實驗樣品，其微生物菌落總數(shù)，在5 d內(nèi)得到了較為良好的抑制，而在壓強達到300 MPa時，減緩微生物增殖的效果更為顯著。在有關(guān)海參自溶酶的實驗中，當壓強低于250 MPa，且時間＜15 min時，自溶酶不減少反而增加，而當將壓力提高至250 MPa，時間控制在15 min時，則有效降低了海參的自溶酶活性[9]。再從溫度上進行分析，在壓力為400 MPa、時間20 min下的海參自溶酶，伴隨溫度地提升，酶呈現(xiàn)增長趨勢，在溫度達到40 ℃時，其酶的活性便到達峰值，之后慢慢開始下降。從酶的活性變化來講，在60 ℃或是24 ℃時，抑制酶的效果最為良好。結(jié)合溫度、時間、壓力幾方面綜合情況而言，在壓力450～500 MPa、時間20 min、溫度為4 ℃的情況下，跟蹤監(jiān)測海參的自溶酶活性，20 d之內(nèi)酶活性處于最低狀態(tài)，變化最小。這就說明，通過上述條件在海參處理中應(yīng)用超高壓技術(shù)，能夠在海參營養(yǎng)含量不受影響的情況下，使還剩的保鮮期最多延長20 d。

2.4 在水產(chǎn)品冷凍及解凍中的應(yīng)用

現(xiàn)代水產(chǎn)與水產(chǎn)制品加工原料的主要保存方式之一，就是冷藏。而其中冷凍與解凍是其產(chǎn)后加工處理不可或缺的一環(huán)，對冷凍水產(chǎn)品最終的食用價值、品質(zhì)起到很大影響。

2.4.1 超高壓應(yīng)用于水產(chǎn)品快速冷凍

冷凍是水產(chǎn)品保存中最常見的手段，而冷凍水產(chǎn)品的品質(zhì)則受到冰晶大小和形成位置的直接影響。在傳統(tǒng)冷凍中，冷空氣傳導(dǎo)速率較慢，冰晶形成從表面向中心逐漸移動，冰晶大且不均勻，導(dǎo)致細胞破裂，進而給產(chǎn)品的風(fēng)味和品質(zhì)形成不利影響。而由于超高壓可創(chuàng)造超冷度的特點，在近年來成為了實現(xiàn)水產(chǎn)品快速高品質(zhì)冷度的潛在工具。壓力轉(zhuǎn)移凍結(jié)（PSF），是當前研究中比較多的模式，在這一過程中，水產(chǎn)品在200 MPa下進行冷卻，當達到略高于該壓力條件下的水冰點溫度（通常為-18℃）時，瞬間釋放壓力，這時水產(chǎn)品的相轉(zhuǎn)變溫度快速提升，進而迅速加大了相轉(zhuǎn)變溫度和水產(chǎn)品溫度的直接溫度差，即時生產(chǎn)大量細小且均勻的冰晶，實現(xiàn)了真正速凍，減少了因細胞組織破壞而出現(xiàn)的品質(zhì)變差[10]。

2.4.2 超高壓應(yīng)用于水產(chǎn)品快速解凍

壓力輔助解凍（PAT）可理解為PSF的逆過程，它通過提高冷凍品相轉(zhuǎn)變溫度和熱源間的溫度差，使熱源傳遞增加，進而達到快速解凍的目的。王國棟[11]對空氣、水解凍及超高壓，對-20 ℃蝦的解凍效果進行了對比研究，得出相較于傳統(tǒng)的水解凍與空氣解凍，在壓力100、150、200 MPa的條件下，PAT解凍時間縮短了34.3%、42.9%、51.4%，解凍時間縮短效果明顯。而在Schubring等[12]的研究中，黑線鱈、鮭魚、鱈魚等在壓力200 MPa、溫度13 ℃的條件下，與15 ℃水解凍時間相比較，縮短了約50%，且硬度增加，減少了汁液流失率。

3 結(jié)語

水產(chǎn)品是人類獲取所需營養(yǎng)的主要途徑，是生活中十分重要的食物之一，伴隨社會的不斷發(fā)展，人們對于水產(chǎn)品的質(zhì)量要求也會更高。但若仍采用傳統(tǒng)的水產(chǎn)品加工方法，則難以充分保存住水產(chǎn)的營養(yǎng)，甚至還可能破壞水產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。然而，在水產(chǎn)加工中有效應(yīng)用超高壓技術(shù)，則能改善這一情況。為此，在近幾年中超高壓技術(shù)在水產(chǎn)品的加工與保存中得到了越來越廣泛地應(yīng)用，但由于這一技術(shù)的設(shè)備成本較高，因而在今后的研究中，需將注意力投入到技術(shù)成本的縮減上，從而推動這一技術(shù)的良性發(fā)展。