超高压灭菌技术助于保留功能成分活性

超高压灭菌技术助于保留功能成分活性

维生素、多不饱和脂肪酸、多肽等功能成分，具有很高的营养和保健价值，既是食品的固有 组分，也是在食品中经常应用的添加物。但在对食品杀菌过程中，由于长时间处于高温环境中，这些功能物质往往会遭受很大的破坏，而使其活陛下降。面对杀菌保鲜与功能成分活性降低的矛盾，应用什么妙招来应对呢?

日前，采访了从事功能食品杀菌保鲜技术研究的江苏大学食品与生物工程学院马永昆教授。马永昆教授认为，采用超高压技术对食品进行处理，既能达到杀菌保鲜的目的，又可有效保留食品的风味和营养功能成分，是一种理想的食品非热力杀菌技术。

目前采用的微波、高频电场和电磁场等食品杀菌技术，都存在较明显的热效应，即加工过程中温度的升高变化较明显。采用热力杀菌，会对功能食品的活性成分造成破坏，导致功能性作用的降低、产生不愉快的异味，有的甚至降解为无任何功能作用的成分。利用辐照方法处理食品，虽然温度的变化较小，但会发生辐照裂解反应，产生复杂的化学物质和辐照异味。而采用超高压技术杀菌保鲜，可以避免热力杀菌存在的缺陷。超高压处理是一种常温非热力灭菌技术，通过超高压设备来实现，压力可以高达800Mpa。在加工杀菌过程中，食品温度升高值很小，以400—600Mpa 的超高压力处理，在绝热条件下，食品的温度只升高10－12℃，因温度变化引起的热效应很小，发生化学反应的可能性极小。对酸性食品而言，用超高压杀菌处理的速度很快，一般在400—600Mpa 条件下，仅需8—15 分钟。

超高压能破坏高分子的氢键、离子键、盐键，对共价键影响小，尤其对食品中的小分子色素、 维生素、氨基酸、多肽、果酸、果糖、呈香物质和果蔬抗诱变活性成分等物质的破坏作用较小。 经超高压处理的功能食品能较好地保持功能因子的活性和产品的原味，符合现代功能食品“天然、 营养、卫生、安全”的发展方向。超高压技术在功能食品的开发和生产中，县有很大的潜力和价 值。

超高压对营养强化剂的作用

对维生素的影响 采用超高压技术，对添加含有大量维生素的液态功能食品，具有较好的保护作用。研究表明，果蔬中的维生素 c、维生素 A、维生素 B1、B2、维生素 E 和叶酸受压力的影响较小。经超高压处理的草莓酱，能保留 95%的维生素 C，维生素 C 的残留量是热力加工草莓酱的1.7 倍。经200—500Mpa处理的鲜榨橙汁，其维生素 C、维生素 B6、维生素 B1、B2、烟酸和 果酸、葡萄糖、蔗糖的含量，在实验压力水平上无明显差异。经200—500Mpa 处理的河套蜜瓜汁、 西瓜汁、橙汁、黄瓜汁、草莓汁的维生素 C 的平均保留率均达到95%以上。

对不饱和脂肪酸的影响

日本学者研究了超高压处理对沙丁鱼肉中脂类的影响。研究人员采用100—400Mpa、30分钟处理沙丁鱼脂类的萃取物，并将其贮藏在 5℃的环境中，结果发现，未经超高压处理的样品的游离脂肪酸的含量增加，而经超高压处理的样品的游离脂肪酸含量没有变化，原因是超高压处理可使脂氧合酶失活。

研究人员同时发现，碎沙丁鱼肉在高于300Mpa 的压力处理后再贮藏，会发生脂肪氧化，EPA、 DHA 的含量和比例发生了变化；而沙丁鱼的脂类提取物在同样条件下，则没有发生氧化反应。这就表明，经超高压处理后的鱼肉脂类氧化反应与鱼肉蛋白的变性有关。在无氧和常温条件下，采用超高压处理，可以使脂氧合酶完全失活，同时又不会导致不饱和脂肪酸发生变化。利用超高压处理不饱和脂肪酸含量高的食品，则能达到灭酶、杀菌而又同时借助新理念、新技术、新模式不破坏不饱和脂肪酸的目的，这样处理，将避免传统热力加工、辐照处理引起的不饱和脂肪酸氧化和降解反应。

超高压对功能性多肽和低聚糖的作用

研究表明，超高压处理对大分子蛋白质和淀粉有一定的改性作用。蛋白质经超高压处理后，其空间的三、四级结构发生变化，活性降低，其等电点、溶解性和对酸碱的缓冲性能都有变艺。淀粉溶液经超高压处理后，黏度和空间结构会有一定的变化。蛋白质酶解产物肽和 3－9 个单糖经 1，4 及 1，6－糖苷键低度聚合糖的结构受超高压的影响较小，原因是肽和多糖的结构一般呈线性，它们空间变形的伸缩性较小，其功能活性主要取决于它们的分子量大小、氨基酸与单糖的种类以及它们的排列顺序。

功能性活性多肽和低聚糖的液态产品都要进行杀菌和防腐处理，这些产品在灌装之后，通常采用热力杀菌和添加防腐剂的方法进行保鲜。但这种热力杀菌处理必然会引发 Maillard(美拉德) 反应，导致产品褐变以及氨基酸、多肽和低聚糖等功能成分的损失。同时，添加某些防腐剂的方法与功能食品的天然理念相违背。功能性多肽一般采用蛋白质酶解或微生物发酵的方法加工制造，其后续处理的两个关键技术问题是既要灭酶、灭菌，又要保持其活性不受破坏。利用超高压对食品进行灭酶、杀菌的工艺技术已经非常成熟，可以满足功能性多肽的生产要求。

乳酸链球菌素是由属于 N 血清型的某些乳酸链球菌产生的一种小肽，为一种高效、安全的生物型防腐剂。采用添加乳酸链球菌素和超高压方法，对功能食品进行杀菌防腐，是一种合理的技术。在应用乳酸链球菌素时，要注意 3 个方面的关键问题：一要防止蛋白酶对其酶解；二要防止乳酸链球菌素在加工过程中被降解；三要防止乳酸链球菌素在保藏过程中失活。采用热力、辐照方法处理，会在一定程度上破坏乳酸链球菌素的结构；而采用超高压处理，对大分子的蛋白酶有破坏作用，但对小分子的多肽则不会产生明显的破坏作用，能较好地保留添加到食品中的乳酸链球菌素的含量和活性。

超高压对功能性色素的作用在食品生产过程中，色素成分的保留率已经成为产品品质和营养功能性评价的一个重要指标。功能性色素如番茄红素、花青素、β－胡萝卜素和红曲等色素，在加工过程中，易受光、氧、辐照和热力的作用而发生降解，导致其稳定性和功能件降低，甚至产生一些异味成分，影响产品 的感官质量。采用超高压技术处理，食品中的功能性色素能够避免氧、光和热的作用，因而色素 的稳定性好、保留率和生物效价高。超高压处理能较大限度地保留食品中的功能色素成分，又能在不降低色素含量的情况下产生更多的同分异构体，从而改善色素的功能性和理化特性。

经超高压处理的番茄汁的色度值(a 值与 b 值)比用热力破碎加工的番茄汁更高，但这并不是由二者番茄红素含量的差别引起的，可能是由超高压处理导致番茄红素、番茄黄素等色素结构变化引起的。用超高压处理的草莓酱的色素保留率较高，其色度值(L－、a－)优于热力加工的草莓酱。膳食中80%－97%的番茄红素都是反式结构，而人体组织器官中的番茄红素主要是顺式结构。研究发现，顺式番茄红素更容易与胆酸混合乳化，而反式番茄红素在肠道内更容易形成结晶，前者的吸收率和生物效价比后者更高。加工处理能够增加番茄红素的顺式体含量和比例，如加热处理能增加顺式番茄红素的含量，一般不超过 10%；但加热处理的同时会使番茄红素发生降解，并产生番茄红素的氧化物，导致番茄红素的总含量降低。

实验发现，采用压力为 35—40MPa 的超临界萃取技术，能防止提取过程中番茄红素的降解和氧化分解反应的发生，并有一定程度的异构化作用。在用此法提取的番茄红素中，反式体占88%，顺式体占 12%。而鲜番茄中的番茄红素基本都是反式的。这就表明，高压可能对番茄红素结构的异构化有促进作用。另外它还可以增进细胞粘附和增殖在实际生产中，可在不降低番茄红素含量的情况下，采用超高压处理，来控制番茄红素或其产品中番茄红素顺反异构体的种类、含量和比例，达到提高番茄红素吸收率和生物效价的目的。

超高压对功能性鲜榨果蔬汁的作用

研究发现，经超高压处理后的草莓和葡萄仍具有适中的抗诱变活性。在 600MPa、50℃和800MPa、35℃条件下分别处理的番茄和甜菜的抗诱变活性降低；而胡萝卜、花椰菜、菠菜和韭葱的抗诱变活性成分对压力不敏感，但它们经过热力加工后，抗诱变能力会降低。

低温破壁、鲜榨番茄汁、胡萝卜汁、沙棘汁和枸杞汁经过超高压处理，能最大限度地保持其中的番茄红素、β－胡萝卜素、类黄根据调查机构SmithersPira的预测酮、多糖、不饱和脂肪酸及维生素等功能成分，同时，又能较好地保持其原汁原味，是目前最有可能实现用超高压法保鲜、工业化生产的功能性果蔬汁产品。

超高压在鲜蜂王浆贮藏保鲜中的应用

目前，王浆主要有冷冻和冷冻干燥两种保藏方法。冷冻干燥的王浆因受加工和贮藏条件的限制，其活性成分会有一定的损失。冷冻王浆能较好地保持活性成分，但解冻时需要一定的温度和时间，取用十分不便。而用超高压处理的王浆，其功能成分和易挥发成分不会受到明显的破坏，但一些大分子蛋白质和酶的活性可能会有一些损失。采用超高压处理的鲜王浆，可在 2—8℃条件下贮藏，以保证其功能成分和感官质量不发生变化。

超高压技术的安全性良好

超高压处理能够压缩微生物的细胞膜，导致细胞膜的破坏，使细胞内的 DNA、蛋白质、酶等物质的结构遭到破坏，从而达到使微生物和酶丧失活性的目的。超高压能破坏离子键、疏水键和氢键，而不会破坏共价键，这种特性会导致食品中大分子发生伸展现象，一旦解除施压状态，这些大分子就会重新折叠，分子间距会缩短，从而引起分子结构和食品质量的变化。采用超高压处理，可使食品中的大分子变性，而小分子成分如色素、维生素、香气物质等则基本不受压力影响。 超高压功能食品的卫生指标，要根据我国食品卫生的相关法规和标准进行确定。2002 年 1 月，美国 FDA 规定：鲜榨果蔬汁生产必须