“壓力山大”的滅菌術(shù)

鐘凱

超高壓加工技術(shù)（UHPP）是當(dāng)前備受各國(guó)關(guān)注的一項(xiàng)食品加工技術(shù)，主要用于冷殺菌。早在19世紀(jì)末，科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超高壓的滅菌作用，但由于設(shè)備昂貴無(wú)法進(jìn)入消費(fèi)領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代，日本明治屋公司首先將其應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)，最早是加工果醬。當(dāng)時(shí)該技術(shù)引起了轟動(dòng)，被認(rèn)為是新世紀(jì)的食品技術(shù)。

超高壓滅菌的原理

一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓大約是0.1兆帕，超高壓滅菌的壓力一般是100～1000兆帕（即1000～10000個(gè)大氣壓），相當(dāng)于一個(gè)指甲蓋承受成噸的重量。地球最深的深淵是馬里亞納海溝，那里的壓力差不多是1100個(gè)大氣壓。

超高壓滅菌是以水或其他流體傳導(dǎo)壓力，在強(qiáng)大的壓力下，細(xì)菌的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。比如，大腸桿菌在40兆帕壓力下長(zhǎng)度會(huì)變長(zhǎng)5～10倍，導(dǎo)致細(xì)胞壁、細(xì)胞膜的通透性發(fā)生變化，最終會(huì)破裂死亡。超高壓還會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，破壞細(xì)菌體內(nèi)的生物酶，進(jìn)而破壞正常代謝功能以及DNA、核糖核酸（RNA）等遺傳物質(zhì)的復(fù)制，導(dǎo)致細(xì)菌的死亡。

超高壓的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)熱殺菌相比，超高壓技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。由于壓力傳導(dǎo)可以瞬間完成，且不受食物的形狀、大小限制，因此它高效、快速、殺菌效果均勻，可簡(jiǎn)化食品加工工藝。

食物常常在熱加工面前“黯然失色”，超高壓卻不破壞食物中的天然色素。熱殺菌工藝還會(huì)改變食物的香味成分，而超高壓處理則不會(huì)對(duì)食品的香味有影響。食物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，尤其是維生素類物質(zhì)，容易在熱殺菌過(guò)程中損失，而超高壓處理則較少破壞食物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，比如維生素C大約能保留95%左右。

超高壓處理能最大限度地保留食物的色澤、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)，這是它與超高溫滅菌（UHT）相比最大的優(yōu)勢(shì)。此外，超高壓處理的能耗更低，且沒(méi)有污染排放，更環(huán)保。

間歇式超高壓

在滅菌領(lǐng)域，最讓人頭疼的是芽孢細(xì)菌，比如枯草芽孢桿菌、肉毒芽孢桿菌等。這些細(xì)菌最大的特點(diǎn)是有兩種形態(tài)：一種是活躍的“營(yíng)養(yǎng)體”；一種是處于休眠狀態(tài)的“芽孢體”。真正難對(duì)付的是后者。研究發(fā)現(xiàn)，即使是1200兆帕的超高壓也未必能殺死芽孢。

不過(guò)芽孢也有弱點(diǎn)，比如先用一次超高壓處理，然后減壓，它們會(huì)以為“苦日子過(guò)去了”，于是變?yōu)榛钴S的“營(yíng)養(yǎng)體”，這時(shí)再次使用超高壓處理就能殺死它們了。分段式超高壓或脈沖式超高壓滅菌，就是這么來(lái)的。此外，超高壓保持一段時(shí)間后，通過(guò)瞬間減壓，也可以使細(xì)菌脹裂達(dá)到滅菌效果，這最適合液態(tài)飲料的處理。

食品滅菌應(yīng)用

超高壓滅菌技術(shù)最適合對(duì)果汁飲料、濃縮果汁和果醬等液體進(jìn)行滅菌。此外，該技術(shù)也在牡蠣、蝦、牛奶、水果和蔬菜的加工中得到研究和應(yīng)用。

以酸性果汁為例，引起腐敗變質(zhì)的常常是酵母、霉菌和部分腐敗細(xì)菌，而生命力頑強(qiáng)的芽孢細(xì)菌不喜歡酸性環(huán)境。在400 兆帕壓力下處理10分鐘，酸性果汁（pH<4）可到達(dá)商業(yè)無(wú)菌狀態(tài)，即使在室溫條件下存放數(shù)個(gè)月也無(wú)任何腐敗變質(zhì)現(xiàn)象。其他研究中，草莓汁、菠蘿汁、桑葚汁、荔枝汁、芒果汁、獼猴桃汁等，一般在300～500兆帕壓力下可以達(dá)到商業(yè)無(wú)菌標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)超高壓處理的果汁，其顏色、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)成分與未經(jīng)超高壓處理的新鮮果汁幾乎無(wú)任何差異。

滅菌以外的新應(yīng)用

超高壓技術(shù)還可用于食物的快速冷凍和解凍，通過(guò)改善冰晶形成的過(guò)程，可以避免食物口感變差。經(jīng)過(guò)超高壓處理的肉類會(huì)變得松軟可口，可以起到一定的嫩化作用。利用超高壓殺死生物酶也是它的一個(gè)應(yīng)用方向，很多食物的顏色變化是多酚氧化酶作怪，超高壓處理能極大地抑制這種酶的活性，讓食物的顏色在保存期內(nèi)更穩(wěn)定。

此外，超高壓可以改變蛋白質(zhì)和多糖的凝膠特性，在淀粉類、奶酪等食品中已經(jīng)有一些嘗試性研究。總之，超高壓技術(shù)的潛力還沒(méi)有完全被開發(fā)，期待未來(lái)會(huì)有更多的新進(jìn)展。

【責(zé)任編輯】張小萌