水产品保鲜技术(诚毅)--第四章 高压保鲜技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,水 产 品 保 鲜 技 术,郝 更 新,haogengxin,9/13/2024,1,第四章高压保鲜技术,第一节 高压以及高压的产生,现代食品保藏技术不外乎热、冷、辐照等物理手段，但加热会破坏食品原有的色、香、味，而低温又会造成汁液流失，或者说某些原料不宜于低温。辐照更是仅适合一小部分食品。能否找到一个既对食品色、香、味损害少，又适合大多数食品及水产品的保解技术呢,?,这一直是人们关注的问题。,9/13/2024,2,采用高压技术就符合上述这些要求。食品经高压处理后会保持其原有的颜色、气味、滋味，只是外观和质地会略有改变，同时还能杀死食品中的微生物，并使酶失活。,1990,年，经高压处理的食品,果酱，第一次摆在了商品柜台上。直至今口已有数种食品用高压技术生产出来，达到了长期保鲜的目的。,9/13/2024,3,最早的高压技术是应用在生产陶瓷、合金等领域。,1899,年，美国化学家,Bert Hite,首先报道了,450MPa,的高压能延长牛奶的保藏期。但此后在很长一段时间内无人问津。,1988,年在日本京都召开了“食品加工技术中压力的应用”专题讨论会。此后，利用高压技术对食品加工以及水产品加工的研究与生产开始多起来。,目前日本、德国、法国等国家已经研制出或将要生产出高压处理过的食品。,我国已能自行设计研制高压处理设备，并且对应用于食品方面的研究也有报道。,高压一般是指,100MPa,以上的压力。,高压,9/13/2024,4,高压产生的装置一般是采用液体压缩装置，液压又分为,泵加压式,和,活塞加压式,，如图所示。,9/13/2024,5,第二节高压对食品的影响,高压食品加工技术,就是利用,100MPa,以上的压力在常温或较低温度下，使食品中的酶、蛋白质和淀粉等生物大分子改变活性、变性或糊化，而食品天然味道、风味和营养价值不受影响或很少影响，并能产生一些新的质构特点的一种加工方法。同时，它还能在较低温度下达到杀菌目的。,9/13/2024,6,一、高压对蛋白质的影响,把一个鲜鸡蛋放在一个密闭的耐压容器内，逐步把压力升高到数百兆帕,(,MPa,),，出现的现象是鸡蛋壳破碎，而液体卵白和卵黄没有被压破，只是其直径减少了几个毫米，体积缩小了百分之十几，卵白和卵黄同煮熟的鸡蛋那样凝固了。但与加热凝固的鸡蛋相比蛋黄颜色鲜艳，口味仍是生鸡蛋味，质地也有所不同。两者蛋白质消化率没有明显差异。,9/13/2024,7,加压使蛋白质凝固，引起蛋白质变性。但这种变性的机理与加热不同。,加热,是,使蛋白质分子运动得更加激烈,，造成非共价键解离，疏水性基团外移，分子空间构象发生变化而变性。,当蛋白质受到外部巨大,压力,时，这种压力首先,作用在水分子上,，由于压力使体系体积减小，所以也影响到了氢键、疏水键和离子键。由于水分子的分子间距减小，在蛋白质的氨基酸支链周围配位的水分子的位置就发生了变化，从而导致了蛋白质三、四级结构变化，即变性、凝固。这个过程中共价键未受到影响。,1987,年,Weber,指出由疏水作用维持的四级结构对压力非常敏感。,9/13/2024,8,酶也是蛋白质，高压处理食品时的压力和升压速率对酶的活力有直接的影响。,例如在对水产品甲壳类动物高压处理时，会使其中的蛋白酶、酪氨酸酶等失活，减缓了酶促褐变及降解反应。,但压力过低时，如,100,200MPa,，反而会增强某些酶的活力，例如可增强苹果中的多酚氧化酶活力，加速褐变反应。当压力大于,400MPa,以上时，所有酶的活力都会丧失。,9/13/2024,9,二、高压对淀粉及糖类的影响,9/13/2024,10,三、高压对脂质的影响,对脂质的形态而言，在常温下加压到,100,200,MPa,，液体的油基本上变成了固体，但在压力解除以后固体仍能恢复到原状。,高压对脂质的氧化有一定的影响。,9/13/2024,11,图加压处理后沙丁鱼,碎肉,在贮藏中,POV,的变化,图 贮藏中沙丁,鱼油,POV,的变化,9/13/2024,12,表,加压处理后贮藏过程中,(5,）过氧化值的变化,压力,不同贮藏时间,(5,),过氧化值,/,mmol,氧,kg,-1,0,天,3,天,6,天,9,天,空白对照组（常压）,1.00,1.22,1.10,1.07,100MPa,，,30min,1.00,1.02,1.01,0.90,200MPa,，,30min,1.00,1.09,0.93,0.90,300MPa,，,30min,1.00,0.98,0.86,0.88,400MPa,，,30min,1.00,0.98,0.76,0.74,观测了磷脂、甘油三酸酯、甾醇化合物、游离脂肪酸五种组分的变化。结果表明高压可以使酶失活，尤其是从游离脂肪酸的含量来看，,300,400MPa,是一个分界线。,9/13/2024,13,四、高压对质地的影响,蛋清,蛋黄,粘度,凝胶强度,NSI,、温度、压力关系,氮溶解指数,(NSI),是指在,3,氯化钠溶液中可溶解的蛋白质的值，与未加压处理的蛋白质的值之比 。,上述实验表明，压力大小及温度对凝胶性质有较强的影响。,9/13/2024,14,加压鱼糕与传统的加热鱼糕相比，有透明感，且弹性极大。所以加压处理可望成为新的鱼糜凝胶化的加工技术。,9/13/2024,15,Shimada,等报道，在常温或低温下对多种食品如鱼类肉类、水果、果汁、调味品类高压加工的研究显示，高压对食品的原有风味没有影响。但食品的颜色在高压下有可能改变，类胡萝卜素、叶绿素、花青素对高压具有抵抗力，而肌红蛋白对压力则较为敏感，新鲜肉在,300MPa,以上压力下便失去原有的光泽。美拉德反应在高压下的反应速率降低，但多酚褐变反而加快。,五、高压对食品感官特性和营养特性的影响,9/13/2024,16,高压处理一般有助于食品营养特性的提高，如胡萝卜和西红柿经,600MPa,、,20min,处理后变得柔软而富有弹性，西红柿的细胞壁和细胞膜受到损伤，因而其胡萝卜素的吸收可能提高，牛肉经高压处理后，肉质变得松软可口。,9/13/2024,17,第三节高压杀菌,将食品物料包装密封后，置于,200MPa,装置中加压处理，可使细菌灭活。这是因为高压导致了微生物的,形态结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜,发生了多方面的变化，从而影响微生物原有的生理活动机能，使原有功能被破坏或发生了不可逆变化。,9/13/2024,18,表,微生物受高压影响情况,微,生,物,条,件,结,果,压力,/,MPa,时间,/min,金黄色葡萄球菌,290,10,全部死亡,大肠杆菌,290,10,全部死亡,芽孢杆菌,290,10,全部死亡,链球菌,193.5,10,一半死亡,霍乱弧菌,193.5,720,全部死亡,醇酒酵母,574,5,全部死亡,9/13/2024,19,图中列出了鲤鱼色糜经加压处理后细菌总数的变化情况，发现,350MPa,左右总菌数减少很快，达到,500MPa,时，杀菌效果特好。加压时间对细菌的影响与热力杀菌时相似。,9/13/2024,20,高压致死微生物的机制有以下几点：,(1),高压对细胞形态有所影响,多数微生物在解除,400MPa,压力后会返回正常形状重新开始运动，但是经过,500MPa,处理后则不易存活。,(2),高压对生物化学反应有影响,加压有利于促进反应平衡向减小体积的方向进行,压力对酶的影响，也抑制了微生物的生化反应。,9/13/2024,21,高压致死微生物的机制有以下几点：,(3),高压对微生物遗传基因也有影响,遗传物质,DNA,螺旋结构大部分取决于氢键，压力上升时利于形成氢键，所以,DNA,比蛋白质的耐压性大，即使压力达到,1000MPa,也不会发生变化。但问题是,DNA,的复制与转录等是靠酶来完成的，高压下酶的失活造成了遗传的中断，使微生物不会正常生长与繁殖。,(4),高压可造成微生物细胞壁机械损伤，对细胞膜通透性也有影响。,原因是构成细胞膜的蛋白质发生变性，磷脂分子的构象也受到了影响。,9/13/2024,22,第四节高压技术在水产品保鲜中的应用,利用高压可以达到杀菌、灭酶和改善水产品品质等目的，从目前对高压技术的研究来看，在低温范围内的高压处理已成为高压处理技术研究的一个重要方向。,9/13/2024,23,一、高压速冻,速冻,是采用快速降温以越过最大冰晶生成带，使组织内只能生成细小冰晶，这是降低冷冻应力、提高冻品质量的关键。,但冻结不可能瞬间完成。,针对这一问题，有学者提出“,压力移变冻结法,”（,pressure-shift freezing method,，,PSF,），即根据,高压冰点下降的原理,和,压力传递可瞬间完成的原理,进行的。,9/13/2024,24,高压速冻的过程：,由于加压使水的冻结点降低，此时水产品的温度下降到常压下溶液（水）的冻结点下而不会冻结，当温度达到预定的冻结温度时，迅速释放压力，水产品内部的水分瞬间进入过冷状态而迅速产生大量的极细微的冰晶核，进而形成大量细小而均匀的冰结晶，避免了冻品组织的破坏和变性，真正实现了速冻。,9/13/2024,25,二、高压解冻,高压解冻可以被认为是高压冻结过程的逆过程。通过加压使冻结食品中的冰结晶融化，然后再提高融化后食品的温度（即提供适当的融化潜热），使食品的温度达到常压时的冻结点之上，释放压力，完成解冻过程。,9/13/2024,26,优点,1,：快。,狩野征明试验了,200MPa,和,120MPa,下冰块解冻的情况，发现,200MPa,下的解冻时间比,120MPa,下的快将近,1,倍。但要注意，这并不是意味着高压解冻时压力愈高愈好。如前所述，只有一定的压力条件才能达到解冻的目的，而且要使压力卸去后食品中的水分不再冻结，必须在加压时给食品提供所需的解冻潜热。,9/13/2024,27,优点,2,：,将冷冻品在高压下解冻，冻品中的冰晶瞬间就会液化，减小了冰晶对细胞的损伤，从而使汁液的流失量也下降。,9/13/2024,28,图,高压解冻时金枪鱼渗出液体量,表,高压解冻,(15min),过程中金枪鱼肉甲基化率的变化,处理压力,/,MPa,0.1,50,100,150,300,500,甲基化率,/%,37.7,32.8,42.0,40.8,73.1,73.7,9/13/2024,29,三、低温高压下的不冻冷藏,在常压下进行冻藏会使水产品组织内形成冰晶，引起组织的破坏，造成汁液流失，蛋白质失水过多而变性严重等，在高压条件下这个问题可以得到有效的解决。,E,9/13/2024,30,过程：,不冻结贮藏过程中水产品始终是处在压力容器中，降温前首先将欲贮藏的水产品加压，然后在保持压力的情况下对其进行冷却，直至所需的贮藏温度。贮藏结束时必须是先升温，然后再卸压。,9/13/2024,31,采用高压技术产生的高压速冻、高压解冻和不冻冷藏三者结合，可使水产食品的冷冻保藏进入一个全新的时代，高压技术将为水产食品的冷冻开辟一条新的途径，这样既可以保持产品的质地、风味和营养价值，又有抑菌作用。,9/13/2024,32,9/13/2024,33,