運(yùn)用高壓技術(shù)讓食品加工過(guò)程更加高效

金澤林

一、高壓電場(chǎng)技術(shù)

作為非熱加工處理技術(shù)的一種，高壓電場(chǎng)技術(shù)在處理過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生熱性效應(yīng)，因此更多的被應(yīng)用在熱敏性食品的加工方面。在食品加工過(guò)程中，加熱與制冷兩個(gè)過(guò)程中會(huì)包含產(chǎn)品和空氣間的能量傳遞，需要較高的風(fēng)量與風(fēng)速以及專屬的環(huán)境溫度，同時(shí)也需要大量的能源，而高壓電場(chǎng)技術(shù)可以在低能耗的情形下將熱量傳遞的性能提高，大大縮減加工處理的時(shí)間，從而減少生產(chǎn)成本。同時(shí)，高壓電場(chǎng)技術(shù)還具備工作效率較高、污染全無(wú)、不會(huì)影響到食品品質(zhì)等優(yōu)勢(shì)，可用于給食物殺菌、干燥食品物料、提高食品的生物活性等。

1.對(duì)食品組分的影響。①脂質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，高壓電場(chǎng)技術(shù)會(huì)引發(fā)脂肪酸或油脂發(fā)生改變，對(duì)脂質(zhì)的氧化也會(huì)產(chǎn)生影響。例如在利用高壓脈沖電場(chǎng)處理花生油時(shí)，經(jīng)其處理過(guò)后的油脂在保存時(shí)期的氧化速率和酸敗產(chǎn)物都在降低；當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度在40KV/cm以上時(shí)，更利于留存脂質(zhì)中的不飽和脂肪酸與營(yíng)養(yǎng)成分。但因?yàn)橹|(zhì)氧化過(guò)程復(fù)雜性較高，高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)其的影響尚待深入研究。②蛋白質(zhì)。高壓電場(chǎng)技術(shù)可以對(duì)蛋白質(zhì)基因團(tuán)間的靜電作用造成影響，繼而將蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能完全改變，但不會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)的整體造成明顯影響。某研究學(xué)者利用高壓脈沖電場(chǎng)技術(shù)預(yù)處理油菜籽時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)處理后的油菜籽蛋白在持水與乳化能力、溶解度、起泡性等方面的能力均有明顯提升，且蛋白質(zhì)的部分結(jié)構(gòu)被改變，主要是二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)。③其他成分。高壓電場(chǎng)技術(shù)會(huì)對(duì)食品中的碳水化合物、維生素等產(chǎn)生較大影響，比如某研究專家發(fā)現(xiàn)利用高壓脈沖電場(chǎng)技術(shù)處理脫脂牛乳時(shí)，牛乳中的乳糖數(shù)量不會(huì)被影響，而實(shí)驗(yàn)桃汁牛乳復(fù)合飲品時(shí)，其中的維生素穩(wěn)定性有明顯提高。

2.在食品加工中的應(yīng)用。①食品殺菌。高壓電場(chǎng)技術(shù)主要是利用高壓電穿透細(xì)胞膜使細(xì)胞膜崩解而死亡的機(jī)理進(jìn)行殺菌，一般應(yīng)用于液體或半固體食品的滅菌保鮮，比如牛乳與果汁混合的復(fù)合性飲品。研究發(fā)現(xiàn)，在利用高壓電場(chǎng)技術(shù)對(duì)牛乳與果汁混合的飲品殺菌時(shí)，溫度、電場(chǎng)強(qiáng)度、脈沖數(shù)都會(huì)對(duì)殺菌效果造成影響。比如藍(lán)莓汁，在電場(chǎng)強(qiáng)度與處理時(shí)間逐漸增加后，脈沖電場(chǎng)對(duì)藍(lán)莓汁中存在的大腸桿菌的消滅效果也在逐漸加強(qiáng)，而藍(lán)莓汁的色澤、味道及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值并未受到影響。②物料干燥。常規(guī)的食品物料干燥包括空氣干燥與冷凍干燥，效果均會(huì)受到空氣流速與空氣濕度的影響，但空氣流速的增加是有限制的，食品若長(zhǎng)期在高溫環(huán)境中暴露也會(huì)質(zhì)變，且增加空氣濕度與流速也會(huì)增加能耗，增高成本。而高壓電場(chǎng)技術(shù)能夠借助不均勻的高壓電場(chǎng)產(chǎn)生的離子風(fēng)沖擊物料表面，使物料表面與內(nèi)部的蒸發(fā)和移動(dòng)加快，繼而加快物料的干燥速度，同時(shí)也能保持物料的色澤與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。此外，相關(guān)專家研究證實(shí)，在不同的電場(chǎng)條件下，干燥速度和效率會(huì)有較大差異。③輔助食品冷凍。常規(guī)的冷凍方式容易形成大體積的冰晶、損傷食品的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，且凍結(jié)速度和效率都比較差，易導(dǎo)致食品品質(zhì)下降。高壓電場(chǎng)技術(shù)能夠減少冷凍時(shí)間和冰晶尺寸，更大程度上維持食品品質(zhì)，目前主要應(yīng)用于肉類的輔助冷凍。④輔助食品解凍。傳統(tǒng)的空氣解凍與水解凍都會(huì)使食品的營(yíng)養(yǎng)成分下降或造成一定的污染等，而高壓電場(chǎng)技術(shù)能夠以高速、低能耗的方式解凍食品，且營(yíng)養(yǎng)成分不會(huì)下降很多，最大程度上維持食品的新鮮度，目前主要應(yīng)用于肉類和蔬菜類的解凍。⑤輔助提取食品的生物活性物質(zhì)。高壓電場(chǎng)技術(shù)可以利用細(xì)胞膜穿孔理論，將在細(xì)胞質(zhì)中提取生物分子的傳質(zhì)過(guò)程加強(qiáng)，繼而輔助提取生物活性物質(zhì)。比如在利用高壓電場(chǎng)技術(shù)進(jìn)行水果榨汁實(shí)驗(yàn)時(shí)，水果中對(duì)人體有益的多酚有所增加。

二、高壓均質(zhì)技術(shù)

高壓均質(zhì)是一種適合用于流體物料的連續(xù)化非熱加工技術(shù)，其在處理物料時(shí)，會(huì)讓物料先達(dá)到預(yù)設(shè)壓力，再經(jīng)過(guò)均質(zhì)閥處理后從出料口流出。在高壓均質(zhì)過(guò)程中，物料會(huì)以高速被均質(zhì)閥縫隙進(jìn)行劇烈的剪切、碰撞、加熱等多種反應(yīng)，進(jìn)而被加工成非常細(xì)微穩(wěn)定的液態(tài)。比如牛乳、果汁、飲料等液態(tài)食品均可以利用高壓均質(zhì)技術(shù)，提升其感官品質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)吸收率。而在均質(zhì)機(jī)的技術(shù)、設(shè)備更新后出現(xiàn)的超高壓均質(zhì)技術(shù)，可以有效滅殺微生物類、菌類，最大限度地保留食品原有品質(zhì)，更受到人們的喜愛(ài)，拓展了在蛋白改性及多糖改性方面的應(yīng)用。

高壓均質(zhì)技術(shù)在食品加工中的作用主要是抑制微生物、改性蛋白質(zhì)及改性多糖。①抑制微生物。高壓均質(zhì)技術(shù)可以有效抑制革蘭氏菌、大腸桿菌、霉菌、酵母菌、芽孢的生長(zhǎng)，其中革蘭氏陰性菌比起革蘭氏陽(yáng)性菌更容易被消滅；大腸桿菌非常容易被消滅；霉菌與酵母菌的耐高壓能力在革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌之間；芽孢則需要加高均質(zhì)閥溫度來(lái)提升滅殺效果。②改性蛋白質(zhì)。高壓均質(zhì)技術(shù)可以利用機(jī)械作用使蛋白質(zhì)的粒徑不斷縮小至亞微米級(jí)范圍，在溶解性增加的同時(shí)降解性不發(fā)生改變，而且蛋白質(zhì)溶液的粘度也不會(huì)因?yàn)楦邏壕|(zhì)作用發(fā)生變化。③改性多糖。多糖聚合物在經(jīng)高壓均質(zhì)技術(shù)處理后，分子量會(huì)出現(xiàn)減少，溶液的流動(dòng)性增高，更顯示出牛頓流體特征。高壓均質(zhì)會(huì)使其內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)改變，在機(jī)械作用下讓脂質(zhì)微粒嵌入殼聚糖基質(zhì)中并與之緊密結(jié)合，在壓力逐漸增加的同時(shí)，會(huì)使其彈性系數(shù)下降、機(jī)械強(qiáng)度增加。

三、動(dòng)態(tài)高壓微射流技術(shù)

動(dòng)態(tài)微射流技術(shù)是高壓均質(zhì)技術(shù)的衍生技術(shù)，集傳輸、混合、超微粉碎、加壓、增溫、膨化等操作于一體，經(jīng)過(guò)高頻振蕩、高速碰撞、瞬時(shí)壓降及氣穴作用等改性物料，更多用于生產(chǎn)比價(jià)穩(wěn)定的乳狀液。

動(dòng)態(tài)微射流技術(shù)主要應(yīng)用在改變食品的多糖結(jié)構(gòu)上，可以先行打斷較長(zhǎng)的分子鏈條，讓多糖降解；繼而改變微粒的力度與分子聚集狀態(tài)，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；這樣一來(lái)，多糖結(jié)構(gòu)中的理化性質(zhì)與生物活性也會(huì)被改變。但動(dòng)態(tài)微射流技術(shù)目前剛開始應(yīng)用在多糖提取與結(jié)構(gòu)改善上，尚無(wú)深入研究，仍需更進(jìn)一步研發(fā)。（通訊作者 金太花）？