食品非熱加工技術(shù)研究進展

摘 要：為滿足消費者日益增長的對食品質(zhì)量的消費需求，食品工業(yè)致力于采用溫和的方法加工食品，而與熱加工相比，食品非熱加工技術(shù)可在有效殺菌與鈍化酶的同時較好地保持食品原有營養(yǎng)物質(zhì)與活性物質(zhì)，因此近年來頗受歡迎。本文介紹了超高壓處理、超聲處理、冷等離子體、脈沖強光技術(shù)等非熱加工技術(shù)研究進展，以期為食品非熱加工技術(shù)的進一步發(fā)展提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：非熱加工技術(shù)；超高壓處理；超聲處理；冷等離子體；脈沖強光技術(shù)

Research Progress in Non-Thermal Processing Technology of Food

WANG Meng

（Jiangsu College of Tourism， Yangzhou 225000， China）

Abstract： In order to meet the growing consumer demand for food quality， the food industry is committed to using mild methods to process food. Compared with hot processing， non-thermal processing technology can effectively passivate enzymes and sterilization while maintaining the original nutrition and active substances of food， making it popular in recent years. This article introduces the research progress of non-thermal processing technologies such as high pressure processing， ultrasonic treatment， acold plasma and pulsed light technology， in order to provide theoretical basis for the further development of non-thermal processing technologies in food.

Keywords： non-thermal processing technology; high pressure processing; ultrasound treatment; cold plasma; pulsed light technology

食品加工是延長食品保質(zhì)期的重要方法。傳統(tǒng)的延長保質(zhì)期的食品加工方法有干燥、腌制、發(fā)酵等。食品加工的最初目的是延長保質(zhì)期，而當今的技術(shù)不僅著眼于食品的安全性和保質(zhì)期，而且注重產(chǎn)品的質(zhì)量。傳統(tǒng)食品加工技術(shù)的局限性包括營養(yǎng)物質(zhì)的損失，顏色、質(zhì)地、味道的變化，形成異味和有毒化合物，氧化以及消費者接受度低等[1]。消費者也越來越意識到食品營養(yǎng)與品質(zhì)的重要性，因此開發(fā)可持續(xù)、低能耗、環(huán)保并能保證食品營養(yǎng)與品質(zhì)的加工技術(shù)是食品研究人員面臨的主要挑戰(zhàn)。超高壓技術(shù)、超聲技術(shù)、低溫等離子體、脈沖強光技術(shù)等非熱加工技術(shù)正越來越受關(guān)注。

1 超高壓技術(shù)

食品超高壓（High Pressure Processing，HPP）處理是一種通過對整個食品進行快速、均勻加壓以達到對食品殺菌、保藏以及改性等目的的食品加工方法。與其他處理方式相比，超高壓處理的優(yōu)點主要為加工過程污染較少、營養(yǎng)物質(zhì)損失較少、風味保持度較高等。在超高壓過程中，產(chǎn)品被預(yù)先包裝在能夠承受高壓的包裝材料中（真空包裝或柔性包裝塑料瓶），并放置在充滿水的密封加壓室中。在設(shè)定的時間段內(nèi)施加靜水壓力（通常為400～600 MPa），使食品的內(nèi)部和表面承受均勻的壓力[2]。

1.1 超高壓殺菌

食品超高壓殺菌技術(shù)是以壓力作為能量因子，利用高壓使液泡破裂，進而影響細胞的形態(tài)。超高壓已用于蔬菜、水果、牛奶、肉類、家禽、魚類、飲料等食品的殺菌。與革蘭氏陽性菌和球菌相比，革蘭氏陰性菌和桿狀菌對HPP更敏感。將HPP用于牛奶、水果、奶昔和椰子水等不同食品中時，保質(zhì)期可分別延長7 d、26 d、45 d和120 d（儲存溫度為4 ℃）[3]。

1.2 超高壓鈍酶

酶可加速氧化、褐變和成熟，導(dǎo)致食品風味、顏色和質(zhì)地的喪失。研究表明HPP可有效降低酶活。HPP處理（在25 ℃下600 MPa持續(xù)5 min或30 min）椰子和秘魯胡蘿卜等塊莖提取物和果泥可使其過氧化物酶（Peroxidase，POD）、多酚氧化酶（Polyphenolic Oxidase，PPO）失活55%～98%，而不影響其色澤。研究發(fā)現(xiàn)HPP處理降低了混合水果和蔬菜奶昔中果膠甲酯酶（Pectinesterase，PME）的活性，并且POD和PPO分別減少85%、31%～45%和10%[4]。

1.3 超高壓對揮發(fā)性化合物的影響

食品的風味物質(zhì)對熱加工較為敏感。研究表明HPP處理水果奶昔（在350 MPa和450 MPa下）并不會改變風味，而熱處理樣品則會由于揮發(fā)性化合物的熱降解而產(chǎn)生異味。此外，HPP處理的干腌火腿可保留更高的總游離氨基酸和揮發(fā)性化合物含量[5]。

2 超聲技術(shù)

超聲波（Ultasound，US）是一種使用18 kHz以上的聲波處理食品的新型非熱技術(shù)。在US處理過程中，聲波通過食物基質(zhì)傳播，引起加熱、結(jié)構(gòu)變化和振蕩等。US根據(jù)頻率范圍可分為低功率與高功率超聲，低功率超聲已被用于食品的成分分析、檢測和質(zhì)量控制，而高功率超聲可用于改變食品的物理與化學性質(zhì)。多項研究表明，超聲在一些干燥技術(shù)方面顯示出明顯的強化作用。超聲現(xiàn)已被用于滅活微生物和酶，延長保質(zhì)期，肉的嫩化，加速提取、干燥、冷凍、結(jié)晶、過濾和乳化過程等[6]。研究發(fā)現(xiàn)25 kHz、128 W的超聲處理干制發(fā)酵香腸可提升發(fā)酵香腸中微生物的發(fā)酵性能，改善發(fā)酵香腸的適口性和風味；超聲處理已經(jīng)應(yīng)用在發(fā)酵蘋果汁、桑葚汁等發(fā)酵果汁的生產(chǎn)中，可以顯著改變發(fā)酵果汁的理化特性，尤其是影響可揮發(fā)性物質(zhì)的種類和產(chǎn)量，使發(fā)酵果汁口感豐富，同時具有更高的感官評價[7]。

3 冷等離子體技術(shù)

等離子體是一種中性電離氣體，由光子、電子、正負離子、原子、激發(fā)和非激發(fā)分子等粒子組成，是不同于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的物質(zhì)“第四態(tài)”。等離子體可以分為熱等離子體和冷等離子體（Cold Plasma，CP），冷等離子體因中性離子溫度低于電子溫度而得名。氣體成分、等離子體反應(yīng)器設(shè)計和結(jié)構(gòu)、等離子體能量、頻率、脈沖形式和輸入能量的持續(xù)時間等為決定CP工藝效率的重要因素。

3.1 冷等離子體對微生物的影響

CP可用于食品滅菌處理，具有殺菌快、無化學殘留等優(yōu)點。將冷等離子體應(yīng)用于肉類、果蔬類、谷類、禽蛋等食品，均取得了良好的殺菌效果[8]。RANA等研究表明，密封包裝的草莓果實經(jīng)過CP處理后在25 ℃和4 ℃下的保質(zhì)期可分別延長5 d和9 d，而未經(jīng)處理的草莓則在2 d內(nèi)變質(zhì)。此外，研究表明等離子體（500 Hz，10 min）處理太平洋白蝦可使其保質(zhì)期延長4 d，可使鮮切甜瓜微生物生長受到抑制，也可使無花果樣品的保質(zhì)期延長[9-10]。

3.2 冷等離子體對酶的影響

鮮切果蔬中POD、PPO、PME等內(nèi)源酶活性較高，會對其營養(yǎng)及感官品質(zhì)造成不良影響。已有研究表明，等離子體處理能夠使鮮切果蔬中的過氧化物酶、多酚氧化酶、果膠甲酯酶等多種內(nèi)源酶鈍化失活，并抑制鮮切果蔬的酶促褐變。如鮮切蘋果經(jīng)等離子體處理后，PPO活性與對照組相比分別降低了12%、32%、58%左右；采用CP處理蘋果汁，可使其PPO滅活，殘余活性分別為16%和27.6%[11]。

3.3 冷等離子體對食品理化性質(zhì)的影響

消費者在選購食品時十分注重食品的理化性質(zhì)，而CP的研究正是集中在提高和保持食品質(zhì)量上。研究表明，采用CP處理蘋果汁可改善渾濁程度，與此同時酚類含量提高了64%～69%。MAHNOT等研究發(fā)現(xiàn)，與對照樣品相比，CP處理的胡蘿卜pH值、質(zhì)地、顏色和總類胡蘿卜素的變化最小；CP可保留益生元橙汁中的顏色、pH值、酚類含量和抗氧化活性以及低聚糖含量。此外，經(jīng)等離子體處理并于25 ℃貯藏72 h后的鮮切獼猴桃的色澤和質(zhì)地均無明顯變化[11-12]。

4 脈沖強光技術(shù)

脈沖強光（Pulse Light，PL）一詞于1996年由美國食品藥品監(jiān)督管理局首次用于食品加工，是一種使用波長范圍為180～1 100 nm的高強度光脈沖在短時間內(nèi)進行食品滅菌的新型非熱食品加工技術(shù)。PL將惰性氣體燈管和瞬時放電的脈沖工程技術(shù)相結(jié)合，利用高強度脈沖光能量滅活食品及其接觸表面的微生物。PL的優(yōu)點為高效、無殘留，可在較短的時間內(nèi)殺菌，并在不影響其特性的情況下延長食品保質(zhì)期。

大量研究表明PL可用于水果、蔬菜、肉類、魚類、牛奶及其產(chǎn)品的滅菌。丁紫璇等[13]研究表明PL可顯著抑制冰鮮雞表面菌落總數(shù)與大腸菌群數(shù)的增長，有效減緩pH值、揮發(fā)性鹽基氮含量和生物胺含量的升高，并可將冰鮮雞貨架期從3 d延長到6 d。研究表明，對牛排進行PL處理可以降低微生物代謝產(chǎn)生的少數(shù)化合物的水平，同時增加一些揮發(fā)性化合物的含量，如己醛、2-庚烯醛、2-辛烯醛、2，4-二烯醛、3-辛烯-2-酮和檸檬烯，結(jié)果表明PL可在對食品質(zhì)量影響程度最小的前提下提高微生物安全性，在肉類工業(yè)中頗具潛力。CONTIGIANI等[14]研究表明，采用PL處理草莓可減少其真菌腐爛的情況發(fā)生。經(jīng)過PL處理后的果汁，其氧化還原酶的活性分別被滅活50%和42%[15]?；旌纤嬃辖?jīng)PL處理后，PPO和POD分別失活41%和51%[16]。

5 結(jié)語

超高壓技術(shù)、超聲技術(shù)、低溫等離子體、脈沖強光等新型非熱加工技術(shù)能在較好地保持食品營養(yǎng)物質(zhì)及感官品質(zhì)的前提下進行有效滅菌、鈍酶，在一定程度上延長了其貨架期。鑒于此優(yōu)點，非熱加工技術(shù)已被用作熱處理的替代方案。未來這些非熱加工技術(shù)的研究應(yīng)側(cè)重于可擴展性，并擴大其在食品行業(yè)的應(yīng)用范圍?？傊鲜龇菬峒庸ぜ夹g(shù)都具有較好的發(fā)展前景，可在保證質(zhì)量的前提下作為商業(yè)使用。

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作者簡介：王萌（1995—），女，達斡爾族，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，助教。研究方向：食品科學與工程。