第11章-超高压保藏ppt课件.ppt

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1、食品超高压保藏食品超高压保藏食品超高压保藏食品超高压保藏v 概念概念v 超高压保藏的原理超高压保藏的原理v 超高压技术处理食品的特点超高压技术处理食品的特点v 影响超高压杀菌的主要因素影响超高压杀菌的主要因素v 超高压对食品成分与品质的影响超高压对食品成分与品质的影响v 超高压保藏技术超高压保藏技术v 超高压食品的包装设计超高压食品的包装设计v 食品高压保藏设备食品高压保藏设备 食品超高压技术是指将软包装或散装的食品放入密封食品超高压技术是指将软包装或散装的食品放入密封的、高强度的施加压力容器中，以的、高强度的施加压力容器中，以水和矿物油水和矿物油作为传递作为传递压力的介质，施加高静压（压力的

2、介质，施加高静压（100-1000 MPa100-1000 MPa），在常温或），在常温或较低温度（低于较低温度（低于100100）下维持一定时间后，达到）下维持一定时间后，达到杀菌、杀菌、物料改性、产生新的组织结构、改变食品的品质和改变物料改性、产生新的组织结构、改变食品的品质和改变食品的某些物理化学反应速度食品的某些物理化学反应速度的一种加工方法。的一种加工方法。一、超高压保藏技术的概念一、超高压保藏技术的概念1.1.超高压保藏技术的基本原理超高压保藏技术的基本原理 液体（水）在超高压作用下被压缩，而受压食液体（水）在超高压作用下被压缩，而受压食品介质中的蛋白质、淀粉、酶等产生压力变性而被

3、压缩，品介质中的蛋白质、淀粉、酶等产生压力变性而被压缩，生物物质的高分子立体结构中非生物物质的高分子立体结构中非共价键结合部分共价键结合部分（氢键、（氢键、离子键和疏水键等相互作用），即物质结构发生变化，离子键和疏水键等相互作用），即物质结构发生变化，其结果是食品中的其结果是食品中的蛋白质蛋白质呈凝固状呈凝固状变性变性、淀粉淀粉呈胶凝状呈胶凝状糊化糊化、酶失活酶失活、微生物死亡微生物死亡，或使之产生一些，或使之产生一些新物料改新物料改性性和和改变改变物料某些理化物料某些理化反应速度反应速度，故可长期保存而不变，故可长期保存而不变质。质。 二、超高压保藏技术的原理二、超高压保藏技术的原理2.2.

4、超高压杀菌的原理超高压杀菌的原理（1 1）改变细胞形态）改变细胞形态 极高的流体静压会影响细胞的形态，包括细胞极高的流体静压会影响细胞的形态，包括细胞外形变长，胞壁脱离细胞质膜，无膜结构细胞壁变厚。外形变长，胞壁脱离细胞质膜，无膜结构细胞壁变厚。上述现象在一定压力下是可逆的，但当压力超过某一点上述现象在一定压力下是可逆的，但当压力超过某一点时，便不可逆地使细胞的形态发生变化。时，便不可逆地使细胞的形态发生变化。 （2 2）影响细胞生物化学反应）影响细胞生物化学反应 按照化学反应的基本原理，加压有利于促进反按照化学反应的基本原理，加压有利于促进反应朝向减小体积的方向进行，推迟了增大体积的化学反应

5、朝向减小体积的方向进行，推迟了增大体积的化学反应，由于许多生物化学反应都会产生体积上的改变，所应，由于许多生物化学反应都会产生体积上的改变，所以加压将对生物化学过程产生影响。以加压将对生物化学过程产生影响。 （3 3）影响细胞内酶活力）影响细胞内酶活力 高压还会引起主要酶系的失活，一般来讲压力超高压还会引起主要酶系的失活，一般来讲压力超过过300MPa300MPa对蛋白质的变性将是不可逆的，酶的高压失活对蛋白质的变性将是不可逆的，酶的高压失活的根本机制是：改变分子内部结构；活性部位上构的根本机制是：改变分子内部结构；活性部位上构象发生变化。象发生变化。 通过影响微生物体内的酶，进而会对微生物基

6、因通过影响微生物体内的酶，进而会对微生物基因机制产生影响，主要表现在由酶参与的机制产生影响，主要表现在由酶参与的DNADNA复制复制和和转录转录步骤会因压力过高而中断。步骤会因压力过高而中断。 （4 4）高压对细胞膜的影响）高压对细胞膜的影响 在高压下，细胞膜磷脂分子的横切面减小，细胞在高压下，细胞膜磷脂分子的横切面减小，细胞膜双层结构的体积随之降低，细胞膜的通透性将被改变膜双层结构的体积随之降低，细胞膜的通透性将被改变（5 5）高压对细胞壁的影响）高压对细胞壁的影响 20-40 MPa20-40 MPa的压力能使较大细胞的细胞壁因受应的压力能使较大细胞的细胞壁因受应力机械断裂而松解，力机械断

7、裂而松解，200MPa200MPa的压力下细胞壁遭到破坏。的压力下细胞壁遭到破坏。真核微生物一般比原核微生物对压力较为敏感。真核微生物一般比原核微生物对压力较为敏感。 1.1.营养成分受影响小营养成分受影响小 超高压处理的范围只对生物高分子物质立体结构超高压处理的范围只对生物高分子物质立体结构中非共价键结合产生影响，因此对食品中中非共价键结合产生影响，因此对食品中维生素维生素等营养等营养成分和成分和风味物质风味物质没有任何影响，最大限度地保持了其原没有任何影响，最大限度地保持了其原有的营养成分，并容易被人体消化吸收。有的营养成分，并容易被人体消化吸收。三、超高压技术处理食品的特点三、超高压技术

8、处理食品的特点2.2.产生新的组织结构，不会产生异味产生新的组织结构，不会产生异味 超高压处理可改变食品物质性质，改善食品高分超高压处理可改变食品物质性质，改善食品高分子物质的构象，获得新型物性的食品。子物质的构象，获得新型物性的食品。 超高压会消除传统的热加工引起共价键的形成超高压会消除传统的热加工引起共价键的形成或破坏所致的变色、发黄及加热过程出现的不愉快异味，或破坏所致的变色、发黄及加热过程出现的不愉快异味，如热臭等弊端如热臭等弊端 。3.3.利用超高压处理技术，原料的利用率高利用超高压处理技术，原料的利用率高 超高压处理过程是一个纯物理过程，瞬间压缩，超高压处理过程是一个纯物理过程，瞬

9、间压缩，作用均匀，操作安全卫生，无工业作用均匀，操作安全卫生，无工业“三废三废”，耗能低，耗能低，有利于生态环境的保护和可持续发展战略的推进。有利于生态环境的保护和可持续发展战略的推进。4.4.超高压食品加工技术适用范围广，具有很好的开发推超高压食品加工技术适用范围广，具有很好的开发推广前景广前景应用于：应用于：杀菌、植物蛋白的组织化、淀粉的糊化杀菌、植物蛋白的组织化、淀粉的糊化 肉类品质的改善、动物蛋白的变性处理、乳产品的加工肉类品质的改善、动物蛋白的变性处理、乳产品的加工处理、食品高压速冻、酒类的催陈处理、食品高压速冻、酒类的催陈1.1.压力大小和受压时间压力大小和受压时间 在一定范围内，

10、压力越高，灭菌效果越好。在相在一定范围内，压力越高，灭菌效果越好。在相同压力下，灭菌时间延长，灭菌效果也有一定程度的提同压力下，灭菌时间延长，灭菌效果也有一定程度的提高。高。四、影响超高压杀菌的主要因素四、影响超高压杀菌的主要因素2. 2. 施压方式施压方式 超高压灭菌方式有连续式、半连续式、间歇式。超高压灭菌方式有连续式、半连续式、间歇式。研究报道，同持续静压处理相比，研究报道，同持续静压处理相比，阶段性压力阶段性压力变化处理变化处理杀菌效果较好。杀菌效果较好。 对于易受芽孢菌污染的食物用超高压多次重复对于易受芽孢菌污染的食物用超高压多次重复短时处理，杀灭芽孢效果好短时处理，杀灭芽孢效果好

11、。3.3.微生物的种类微生物的种类 不同生长期的微生物对高压的反应不同。不同生长期的微生物对高压的反应不同。 处于指数生长期的微生物比处于静止生长期的微处于指数生长期的微生物比处于静止生长期的微生物对压力反应更敏感。生物对压力反应更敏感。 革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌对压力更具抗性。革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌对压力更具抗性。 孢子对压力的抵抗力则更强。孢子对压力的抵抗力则更强。 革兰氏阳性菌中的芽孢杆菌属（革兰氏阳性菌中的芽孢杆菌属（BacillusBacillus）和梭）和梭状芽孢杆菌属（状芽孢杆菌属（ClostridumClostridum）的芽孢最为耐压。）的芽孢最为耐压。 芽孢壳的结构极

12、其致密，使得芽孢类细菌具备了芽孢壳的结构极其致密，使得芽孢类细菌具备了抵抗高压的能力，杀灭芽孢需更高的压力并结合其它处抵抗高压的能力，杀灭芽孢需更高的压力并结合其它处理方式。理方式。4.4.温度温度 由于微生物对温度有敏感性，在低温或高温下，由于微生物对温度有敏感性，在低温或高温下，高压对微生物的影响加剧，因此，高压对微生物的影响加剧，因此，在低温或高温下对食在低温或高温下对食品进行高压处理具有较常温下处理更好的杀菌效果。品进行高压处理具有较常温下处理更好的杀菌效果。 大多数微生物在低温下耐压程度降低的原因：大多数微生物在低温下耐压程度降低的原因： 压力使得低温下细胞因冰晶析出而破裂程度压力使

13、得低温下细胞因冰晶析出而破裂程度加剧。加剧。 蛋白质在低温下高压敏感性提高，致使此条蛋白质在低温下高压敏感性提高，致使此条件下蛋白质更易变性，菌体细胞膜的结构也更易损伤。件下蛋白质更易变性，菌体细胞膜的结构也更易损伤。 低温下高压处理对保持食品品质，尤其是减少低温下高压处理对保持食品品质，尤其是减少热敏性成分的破坏较为有利。热敏性成分的破坏较为有利。在不同温度在不同温度压力组合下酵母菌死亡速率的等高线压力组合下酵母菌死亡速率的等高线 研究发现，除芽孢菌和金黄色葡萄球菌外，大多研究发现，除芽孢菌和金黄色葡萄球菌外，大多数的微生物在数的微生物在 -20-20以下的高压杀菌效果较以下的高压杀菌效果较

14、2020时好。时好。 适当提高温度对高压杀菌有促进作用。适当提高温度对高压杀菌有促进作用。 针对针对芽孢菌芽孢菌的高耐压性，就现阶段研究来看，结的高耐压性，就现阶段研究来看，结合温度处理则是一种十分有效的杀菌手段。合温度处理则是一种十分有效的杀菌手段。 5.pH5.pH pH pH是影响微生物在受压条件下生长的主要因素之是影响微生物在受压条件下生长的主要因素之一。一。 在受压条件下，培养基的在受压条件下，培养基的pHpH有可能发生变化，细有可能发生变化，细菌的最适菌的最适pHpH范围也变得较为狭窄。范围也变得较为狭窄。 酸性酸性条件下微生物的耐压性较差。条件下微生物的耐压性较差。 对酵母菌类而

15、言，采用超高压处理时对酵母菌类而言，采用超高压处理时pHpH值并不是值并不是重要的因素重要的因素6.6.水分活度（水分活度（AwAw） 水分活度（水分活度（AwAw）对灭菌效果影响也很大。低）对灭菌效果影响也很大。低AwAw产产生细胞收缩和对生长的抑制作用，从而使更多的细胞在生细胞收缩和对生长的抑制作用，从而使更多的细胞在压力中存活下来。压力中存活下来。 控制控制AwAw无疑对高压杀菌，尤其是固态和半固态无疑对高压杀菌，尤其是固态和半固态食品的保藏加工有重要意义。食品的保藏加工有重要意义。 7. 7. 食品本身的组成和添加物食品本身的组成和添加物 营养丰富环境中微生物的耐压性较强，营养丰富环境

16、中微生物的耐压性较强，蛋白质、蛋白质、碳水化合物、脂类和盐分对微生物具有缓冲保护作用，碳水化合物、脂类和盐分对微生物具有缓冲保护作用，而且这些营养物质加速了微生物的繁殖和自我修复功能。而且这些营养物质加速了微生物的繁殖和自我修复功能。 食品基质含有的食品基质含有的添加剂组分添加剂组分对超高压灭菌影响很对超高压灭菌影响很大，如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇等添加剂，将提高大，如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇等添加剂，将提高加压杀菌的效果。加压杀菌的效果。2.2.超高压对具体食品品质的影响超高压对具体食品品质的影响（1 1）果蔬原料）果蔬原料 高压处理后，果蔬风味、色泽与营养均保持较好。高压处理后，果蔬风

17、味、色泽与营养均保持较好。 脐橙、葡萄柚榨汁后其果汁经高压处理能有效脐橙、葡萄柚榨汁后其果汁经高压处理能有效地抑制苦味的产生。地抑制苦味的产生。 对加热后会失去特有色泽、芳香或产生褐变的对加热后会失去特有色泽、芳香或产生褐变的果汁最好也采用高压杀菌技术果汁最好也采用高压杀菌技术 。 超高压可对胡萝卜和大蒜品质进行保持和改善。超高压可对胡萝卜和大蒜品质进行保持和改善。 超高压可改善陈米的品质：超高压可改善陈米的品质： 陈米在陈米在2020吸水润湿后在吸水润湿后在5050300MPa300MPa处理处理10min10min，再按常规煮制成饭，其硬度下降、黏度上升、平衡值提再按常规煮制成饭，其硬度下

18、降、黏度上升、平衡值提高到新米范围，同时光泽和香气也得到改良。还可缩短高到新米范围，同时光泽和香气也得到改良。还可缩短煮制时间。煮制时间。（2 2）动物性原料）动物性原料高压处理用于肉的品质改善高压处理用于肉的品质改善 肉类等经高压处理能杀灭肉类细菌，不损坏维肉类等经高压处理能杀灭肉类细菌，不损坏维生素等营养成分及原风味，改善肉组织。生素等营养成分及原风味，改善肉组织。 高压嫩化机理高压嫩化机理 机械力作用使肌肉肌纤维内肌动蛋白和肌球蛋机械力作用使肌肉肌纤维内肌动蛋白和肌球蛋白的结合解离，肌纤维蛋白崩解和解离成小片段，造成白的结合解离，肌纤维蛋白崩解和解离成小片段，造成肌肉剪切力下降。肌肉剪切

19、力下降。 压力处理使肌肉中内源蛋白酶压力处理使肌肉中内源蛋白酶钙激活酶钙激活酶的的活性增加，加速肌肉蛋白水解，加快肌肉成熟所致。活性增加，加速肌肉蛋白水解，加快肌肉成熟所致。 改善鱼制品品质改善鱼制品品质 采用超高压技术生产鱼糕，在杀菌后其口感、风采用超高压技术生产鱼糕，在杀菌后其口感、风味都比较理想。味都比较理想。（3 3）淀粉质原料的品质改良）淀粉质原料的品质改良 通过高压处理，可使陈米的品质改良通过高压处理，可使陈米的品质改良 。还可缩。还可缩短煮制时间短煮制时间 （4 4）控制食品中酶反应和灭酶）控制食品中酶反应和灭酶 高压除了使酶失活外，还可以使某些在常压下受高压除了使酶失活外，还可

20、以使某些在常压下受到抑制的酶激活，提高一些酶的活性。到抑制的酶激活，提高一些酶的活性。 高压也可以加快某些在常压下反应缓慢甚至不进高压也可以加快某些在常压下反应缓慢甚至不进行的反应，现在较为成功的是果汁和生酒在保藏期控制行的反应，现在较为成功的是果汁和生酒在保藏期控制因酶而发生的混浊和品质恶化。因酶而发生的混浊和品质恶化。在不同高压条件下在不同高压条件下过氧化物酶过氧化物酶的活力变化：的活力变化： 压力在压力在350MPa350MPa以下的范围内，随着压力的提高，以下的范围内，随着压力的提高，酶活性逐渐下降，到酶活性逐渐下降，到350MPa350MPa时酶活力最低，但压力高于时酶活力最低，但压

21、力高于350MPa350MPa时，酶活力又有所回升。时，酶活力又有所回升。1.1.食品超高压的杀菌工艺食品超高压的杀菌工艺 （1 1）一般的超高压杀菌工艺）一般的超高压杀菌工艺 固态食品固态食品：将固态食品装在耐压、无毒、柔韧：将固态食品装在耐压、无毒、柔韧并能传递压力的软包装内，并进行真空密封包装，然后并能传递压力的软包装内，并进行真空密封包装，然后置于超高压容器中进行加压处理置于超高压容器中进行加压处理 超高压固态食品的关键处理工艺超高压固态食品的关键处理工艺是：升压是：升压保压保压卸压卸压 这种方式通常为不连续式这种方式通常为不连续式七、超高压保藏技术七、超高压保藏技术 液态食品液态食品

22、：果汁、奶和饮料等液态食品，可以直：果汁、奶和饮料等液态食品，可以直接以加工物料取代水等传压介质（压媒）实现进料卸料接以加工物料取代水等传压介质（压媒）实现进料卸料的连续化生产，但是必须附带设备预杀菌工艺的连续化生产，但是必须附带设备预杀菌工艺 液态食品超高压处理的核心工艺液态食品超高压处理的核心工艺：升压：升压动态动态保压保压卸压卸压 液态超高压食品的保压阶段极短液态超高压食品的保压阶段极短 实验室小规模高压处理实验室小规模高压处理一般可将果汁（果酱）一般可将果汁（果酱）脱气、密封包装后放于高压缸内，用油作介质进行实验脱气、密封包装后放于高压缸内，用油作介质进行实验 （2 2）分段循环间歇式

23、超高压处理工艺）分段循环间歇式超高压处理工艺 在低酸性食物中使用这种工艺可取得很好的杀菌在低酸性食物中使用这种工艺可取得很好的杀菌效果。效果。 对于易受芽孢菌污染的食物，采用超高压多次重对于易受芽孢菌污染的食物，采用超高压多次重复短时处理，芽孢死灭效果明显。复短时处理，芽孢死灭效果明显。 （3 3）脉冲超高压处理工艺）脉冲超高压处理工艺 脉冲超高压或者震动超高压处理比相当的间歇脉冲超高压或者震动超高压处理比相当的间歇式处理或者等时的连续式压力处理更为有效。式处理或者等时的连续式压力处理更为有效。 压力脉冲的形式对于杀菌效果十分关键。压力脉冲的形式对于杀菌效果十分关键。（4 4）超高压处理与其他

24、杀菌技术的结合）超高压处理与其他杀菌技术的结合 超高压处理可以和其他杀菌方式诸如热杀菌、超高压处理可以和其他杀菌方式诸如热杀菌、辐射、超声波、抑菌剂等联合使用而取得好的协同效果。辐射、超声波、抑菌剂等联合使用而取得好的协同效果。 （5 5）超高压杀菌工艺的关键控制因素）超高压杀菌工艺的关键控制因素 影响加工工艺的关键因素影响加工工艺的关键因素 关键因素有微生物类型、菌龄、食品组分、关键因素有微生物类型、菌龄、食品组分、pHpH和和水分活度、温度、压力大小等水分活度、温度、压力大小等 超高压处理效果的指示菌超高压处理效果的指示菌 2.2.高压速冻和不冻冷藏高压速冻和不冻冷藏 利用高压冰点下降和压

25、力瞬间传递的原理完成利用高压冰点下降和压力瞬间传递的原理完成食品物料的快速冷冻。食品物料的快速冷冻。 高压冻结时一般先将欲冻结的食品加压，达到高压冻结时一般先将欲冻结的食品加压，达到一定的压力后再降温。一定的压力后再降温。 实际处理过程中也可先将传压介质降低到所需实际处理过程中也可先将传压介质降低到所需的低温，然后放入欲冻结的食品，迅速加压。的低温，然后放入欲冻结的食品，迅速加压。（1 1）高压空气冻结）高压空气冻结 在自然对流条件下，用高压空气冷冻食品可有效在自然对流条件下，用高压空气冷冻食品可有效地提高冻结速度，缩短冷冻时间。地提高冻结速度，缩短冷冻时间。 加压冷冻可减少冷冻过程中食品的干

26、耗量加压冷冻可减少冷冻过程中食品的干耗量50%50%以以上。上。（2 2）压力移动冻结）压力移动冻结 把把高水分食品物料加压到高水分食品物料加压到200MPa200MPa，同时冷却到，同时冷却到- -2020，高水分食品物料中的水分在此温度下未发生冻结，高水分食品物料中的水分在此温度下未发生冻结 后后迅速消除压力降至常压迅速消除压力降至常压，此时，此时00成为冰点，成为冰点，而物料的温度远在冻结点温度以下，而物料的温度远在冻结点温度以下，-20-20的水呈极不的水呈极不稳定的过冷状态，进而水分瞬间在物料原来位置发生相稳定的过冷状态，进而水分瞬间在物料原来位置发生相态变化，产生大量极细微冰晶体且

27、均匀分布于冻品组织态变化，产生大量极细微冰晶体且均匀分布于冻品组织中。中。（3 3）高压解冻）高压解冻 通过高压使冻结食品中的冰结晶融化，然后再通过高压使冻结食品中的冰结晶融化，然后再提高融化的食品温度（即提供适当的融化潜热），使食提高融化的食品温度（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，可以在短时间内实品的温度达到常压时的冻结点之上，可以在短时间内实现均一的快速解冻，从而避免常压外部升温解冻时间长现均一的快速解冻，从而避免常压外部升温解冻时间长和受热不均匀而造成的营养损失和品质变劣的缺点。和受热不均匀而造成的营养损失和品质变劣的缺点。 从解冻条件上看，只有压力达到不冻结

28、区域的压从解冻条件上看，只有压力达到不冻结区域的压力、温度条件才能达到解冻的目的。力、温度条件才能达到解冻的目的。 0下不冻区下不冻区 高压条件下，冻藏食品的温度会下降。高压条件下，冻藏食品的温度会下降。 当压力达到恒定时，冻藏食品与传压介质之间的当压力达到恒定时，冻藏食品与传压介质之间的温度差以及此时食品的传热特性决定了解冻速率的快慢。温度差以及此时食品的传热特性决定了解冻速率的快慢。 压力升高会使冻藏食品与传压介质之间的压力升高会使冻藏食品与传压介质之间的温度差温度差增大增大，从而使解冻的速率加快。，从而使解冻的速率加快。 （4 4）低温高压下的不冻结储藏）低温高压下的不冻结储藏 利用低温

29、高压下水的冻结点下降，可以将高压利用低温高压下水的冻结点下降，可以将高压技术用于食品或生物制品的不冻结储藏技术用于食品或生物制品的不冻结储藏 。 低温高压下的不冻结储藏需要控制好压力和温低温高压下的不冻结储藏需要控制好压力和温度，使处在不冻结区域内。对储藏温度而言，在度，使处在不冻结区域内。对储藏温度而言，在0-0-209.9 MPa209.9 MPa范围内，储藏的温度愈低，所对应的压力就范围内，储藏的温度愈低，所对应的压力就愈高。愈高。 不冻结储藏过程中不冻结储藏过程中食品始终是处在压力容器中，食品始终是处在压力容器中，降温前首先将欲储藏的食品加压，然后在保持压力的情降温前首先将欲储藏的食品加压，然后在保持压力的情况下对食品进行冷却，直至所需的储藏温度。况下对食品进行冷却，直至所需的储藏温度。 储藏结束时储藏结束时必须是先升温，然后再降压。必须是先升温，然后再降压。 高压下只能用软材料包装高压下只能用软材料包装 在高压处理技术中，对包装材料不要求在高压处理技术中，对包装材料不要求其具有耐热性，但其气密性一定要好其具有耐热性，但其气密性一定要好 对包装材料的要求：对包装材料的要求： （1 1）能够传递压力）能够传递压力 （2 2）在高压下不被破坏）在高压下不被破坏 （3 3）能防止高压介质的渗入）能防止高压介质的渗入 八、超高压食品的包装设计八、超高压食品的包装设计