超高壓技術在蛋白質食品加工中的應用

楊雯雯，郭志芳

（漯河職業技術學院，河南漯河 462002）

食品加工中，超高壓技術應用后，可以顯著改變食品本身的蛋白質特性，其分子構象會隨之發生變化，常見食品蛋白質變化包括吸油性變化、凝膠性變化、乳化性變化等。但是，目前部分食品加工機構在針對食品蛋白質進行處理時，對于超高壓技術的應用及操作卻仍舊存在不足，導致實際的蛋白質食品生產及加工品質受到影響。鑒于此，針對超高壓技術在蛋白質食品加工中的應用這一內容進行深入分析具有重要重要意義。

1 超高壓技術及其在蛋白質食品加工中應用優勢

超高壓技術的應用原理主要是將氣體積液體進行加壓處理，需加壓至超出100 MPa以上，目前，此項技術主要包括3種類型，分別是超高靜壓、超高壓水射流以及動態超高壓技術，在應用范圍方面，極為廣泛。在食品加工領域中，主要應用的技術類型是超高靜壓技術，最早于1914年，美國著名物理學家首次應用靜水壓技術進行了蛋白質凝固處理，并將靜水壓加高至700 MPa，形成了蛋白質凝膠報告[1]。該項技術研究至1986年，由日本學者提出了更為精確且專用于食品加工領域的超高壓加工技術。截至2020年末，全球范圍內已經建立近千家食品高壓處理廠家，年生產能力也初步超出百萬t。由此可見，在食品加工過程中，超高壓技術的應用范圍及發展趨勢的極具突出性。超高壓技術應用在蛋白質類食品加工時，其主要是在彈性容器內或是在無菌壓力系統中，配置專用的傳壓介質，一般以水或其他流體類介質為主[2]。隨后，在常溫或是低溫狀態下對食品進行加工處理，借助100 MPa以上的壓力使食品內的蛋白質實現活性改變。超高壓處理技術相比于傳統的蛋白質食品加工處理技術而言，可以實現食品滅酶及殺菌的效果，避免食品本身色香味流失；還可跳出壓力梯度的限制，提升傳壓速度，優化蛋白質食品加工處理效率。

2 超高壓技術在蛋白質食品加工中的應用

2.1 蛋白質食品乳化性加工中超高壓技術的應用

蛋白質之所以會呈現穩定的乳液狀，主要會受到多方面因素的影響，通過對表面吸附能力的發揮達到降低表面張力的效果，借助空間作用力以及靜電的影響，形成更具高粘彈性特征的保護膜。單純針對蛋白球而言，超高壓加工技術手段的使用，可以顯著對蛋白的乳化性產生影響，但缺點體現在對后續乳化的穩定性存在不利[3]。有學者在研究中發現，當針對大豆分離蛋白進行乳化活性指數處理時，超高壓技術的采納，可以顯著提升該指數參數，但穩定指數卻隨之出現下降情況。研究人員對原因展開分析，發現經超高壓處理下，蛋白質的實際伸展以及疏水基團被暴露在外，造成大豆分離蛋白的乳化特性隨之凸顯出來。此外，有研究中使用400 MPa進行中性條件下0.75%大豆蛋白超高壓處理，可以進一步對其7S組分的乳化穩定性加以提升。同時在堿性條件下，超高壓技術操作后，還會對大豆分離蛋白質的粒徑減小以及蛋白質吸附量減少產生影響，最終對食品中蛋白的乳化活性加以改善和優化[4]。在酸性條件下，蛋白則會在酸化作用的驅動下出現乳化特性的弱化現象，實現超高壓處理優化。

2.2 蛋白質食品致敏性加工處理中超高壓技術的應用

當超高壓技術應用于蛋白質食品加工中時，會對降低食品致敏性產生促進作用，下面將會圍繞不同的蛋白質食品致敏性處理中，超高壓加工技術的具體應用加以分析。

（1）牛奶致敏性處理中超高壓加工技術的應用。牛奶蛋白過敏，主要是指人體對單種或多種牛奶蛋白質所產生的一種免疫學反應，也被稱之為牛乳蛋白抗原性IgE介導免疫反應。應用超高壓技術進行蛋白質致敏性處理時，主要是通過對過敏蛋白空間結構的更改，使過敏原蛋白產生變化，或失活，借此達到消除牛奶過敏原的超高壓加工目標[5]。有研究在進行牛奶致敏性處理時，使用了動態高壓微射流技術，其技術核心通過對溫度的把控實現對過敏原蛋白的處理，并借助間接競爭的形式，達成對于β-乳球蛋白抗原性的進一步分析。技術操作中，分別在90 ℃、160 ℃不同條件下，對β-乳球蛋白進行抗原性分析，發現前者抗原反應顯著低于后者，且在對照組內，當壓力為80 MPa時，動態高壓微射流技術處理下的β-乳球蛋白抗原性得到了進一步的增加，當壓力＞80 MPa后，抗原性開始逐漸降低。

（2）花生致敏性處理中超高壓加工技術的應用。目前可檢測出，花生這一食品過敏原蛋白共計11種，在分屬類型上分別對應各自的蛋白質家族，其中花生的主要過敏原蛋白包括Ara h1、Ara h3、Ara h2及Ara h1，且最后一種蛋白過敏原含量高居首位，不僅熱穩定性高，同時還具有耐酶解特性，可被超出90%以上花生過敏患者血清所識別[6]。對此有學者在花生烘焙加工研究中，對比了單獨烘焙和超高壓烘焙加工成果，經過超高壓處理后，花生被胰蛋白消化速度顯著提升，且隨著壓力的加大以及加壓時間的延長，花生內致敏原蛋白與患者血清結合能力明顯下降，說明致敏性被降低，值得推廣。

2.3 蛋白質食品結構處理中超高壓技術的應用

蛋白質食品加工處理中應用超高壓技術時，會對蛋白質結構產生影響，在具體的加工中，應用主要集中在以下4方面。

（1）對蛋白質一級結構變化的影響。一般而言，蛋白質內多肽鏈結構主要取決于氨基酸順序，目前應用超高壓技術進行蛋白質食品加工中并未發現會對蛋白質一級結構產生影響。

（2）對蛋白質二級結構變化的影響。食品蛋白質內，其二級結構的多肽鏈往往會圍繞一維空間規則隨之變化，呈循環式排列，部分蛋白質在構成上會以某一個軸盤折疊或旋轉，在氫鍵影響下呈現規則構象，常見的蛋白質二級結構有β-轉角、α-螺旋等。有學者在研究冷藏狀態下鳊魚糜蛋白質時發現，α-螺旋結構是構成其蛋白質的網狀結構的核心構象，當該食品經過超壓處理后，其內α-螺旋結構會逐步轉型為無規則的卷曲形狀，使分子表面之上暴露出之前被埋于肌球蛋白分子之內的疏水性殘基，此過程誘發食品蛋白質出現結構變性[7]。隨著溫度的升高，蛋白質內無規則卷曲結構也會隨之增加，對應的蛋白質變性越高，還會對蛋白質凝膠強度減低產生影響。

（3）對蛋白質三級結構變化的影響。該結構中，其作用力主要是取決于巰基以及二硫鍵的改變，同時還會一定程度受到蛋白質表面疏水作用的限制，其構象中，兩個硫原子之間化學鍵能夠與相同或異同肽鏈部分相連接，借此保證蛋白質構象的穩定性。對此有學者在研究大豆食品加工時指出，經過超高壓200 MPa加工處理，大豆分離蛋白溶液的微堿性隨之發生改變，且疏水性也會隨之增加，但是對應的二硫鍵固有含量在減少。同時該學者還對pH為3強酸性大豆分離蛋白溶液進行了超高壓處理，發現當壓力增加至400 MPa后，巰基含量逐漸減低。

（4）對蛋白質四級結構變化的影響。該結構是由緊密結構所聚集而成，穩定性主要受到對壓力極為敏感的疏水作用所影響。當壓力適宜時，即壓力低于150 MPa以下時，十分有利于低聚蛋白質結構的解離影響，且對應的體積也會隨之縮小。例如，在150 MPa條件設定下，β-酪蛋白會產生可逆解聚反應，但當壓力過高時，則會受到溫度變化的影響而出現可逆聚合狀況[8]。由此可見，超高壓加工處理技術應用蛋白質食品處理中，能夠使蛋白質解離亞單位產生結構變化，同時酪蛋白亞基會在疏水力及離子的影響下開始結合，對應的球蛋白則在超高壓的影響下，開始變性，產生聚合，最終凝膠化。

3 結語

綜上所述，蛋白質食品加工中，超高壓技術應用時間雖然相對比較短，但是在取得的成效上卻比較突出。在此基礎上，未來蛋白質食品加工行業在進行技術研發時，應該從食品本身的致敏性性降低、乳化性改善角度展開技術研討，借此提升蛋白質類食品加工的質量。在進行蛋白質食品加工期間，不可忽視對于食品本身結構的優化，使其更契合人體營養吸收需求，保障人們身體健康，生產、加工可滿足多元化蛋白質需求的食品。