超高压技术在乳脂产品加工中的应用

超高压技术包括超高压均质处理（High-Pressure Homogenisation，HPH）和高压静态处理（High Hydrostatic Pressure，HHP）。其中HPH压力可达400MPa，能够降低乳状液中液滴粒径，提高稳定性，防止存放过程中奶油上浮等现象。同时，HPH处理还会引起空穴、湍流和高速剪切等效应，会破坏微生物细胞壁，促进胞内酶类释放，从而加速发酵等。

HHP基本原理遵循帕斯卡定律和Le Chatelier原理，是指利用超高压对液体的压缩作用，即加在液体上的压力，可以瞬间以同样大小传到系统各个部分，压力传递快速、均匀。早在1899年，Hite就发现采用650MPa高压处理牛乳可以显著降低牛乳的微生物数量，延长牛乳的货架期。在1970—1980年，超高压技术在制陶业和冶金业有了突飞猛进的应用，这也为其规模化用于食品加工奠定了基础。日本于1991年率先在市场上推出了超高压处理的食品，包括果汁、果酱、大米、蛋糕和甜点等。美国Avomex公司成功地商业化生产了鳄梨酱，并制定了相关的超高压处理标准。

乳品加工中，超高压技术还处于实验室开发阶段，尚未有商业化生产。超高压技术在液态乳、乳粉、天然干酪和发酵乳方面已经有大量研究，而乳脂产品中的应用研究较少。冯艳丽等进行了大量的有关超高压处理对牛乳中微生物数量影响的研究，发现液态乳中的细菌和酵母在100～600MPa高压下，经5～10min处理，数量就会大幅度降低。Sinead等对比观察了普通均质、HPH对稀奶油利口酒的脂肪球粒径分布和产品黏度的影响，还观察了保温实验，即45℃下放置28d期间，产品脂肪球粒径分布和黏度变化。普通均质实验中，进料温度会影响均质效果。随着进料温度升高，均质效果更好，乳状液液滴粒径降低。而HP H均质效果不受进料温度影响，因为HP H处理过程中温度会有所升高。50～150MPa HPH处理，稀奶油利口酒产品中液滴粒径较小，且粒径分布范围较窄，而普通均质机需要采用多级均质结合才能达到同样效果，但多重均质会过度加工产品，影响产品体系稳定性。

Gervilla等研究了不同超高压处理压力（100～500MPa）和处理温度（4、25和50℃）对羊奶中游离脂肪酸含量的影响，结果发现超高压处理不会影响羊奶中游离脂肪酸（FFAs）含量，即使50℃下处理的样品中FFAs含量还是低于新鲜牛乳，这表明超高压处理可以避免牛乳中由于脂肪腐败引起的不良风味。这与Butz等的研究不一致，Butz等表明HPH处理会对稀奶油的性质产生不良影响，主要原因即为脂肪的氧化。在Butz等研究中采用不同压力处理稀奶油，其中油酸含量不受压力影响；压力为350MPa，亚油酸即可以发生自动氧化，且氧化程度随着压力升高而增加。与热处理引起的氧化不同，高压引起的氧化值较低且不会产生新的氧化物质。

Gervilla等还发现，500MPa处理会改变羊奶中的脂肪球粒径大小及其分布。粒径的变化还与处理温度有关，当温度为25和50℃时，脂肪球粒径增加了1～2μm，且此条件下的脂肪球较好地分散于牛乳中，有较好的稳定性。4℃下处理，脂肪球粒径下降，且较为不稳定，易于上浮，可以利用此工艺来帮助牛乳中脂肪的分离。

搅打稀奶油是具有搅打起泡性的一类乳制品，脂肪含量为30%～40%。搅打稀奶油需易于搅打，产生细微的稀奶油泡沫，且泡沫必须稳定而耐久，不易脱水收缩。稀奶油脂肪含量为40%时一般易于搅打，但当含脂率降到30%或者更低时，搅打能力降低。随着人们健康意识的增加，低脂产品的需求量逐渐增加，如何保证低脂肪含量稀奶油的打发性质是研究的重点。Eberhard等在300～800MPa压力下处理脂肪含量为26%、29%、32%和35%的稀奶油。其中，脂肪含量小于32%的稀奶油经高压处理后打发性质显著提高，打发时间缩短了15%～25%，乳清析出量降低。在500～600MPa下处理1～2min后，打发效果最好，如果处理时间过长，则会降低稀奶油的稳定性。当压力小于400MPa时，不会对稀奶油打发性质造成影响。HHP处理后改善了稀奶油打发性质，主要是因为脂肪球形成了较好的结晶体。过高的压力处理会导致稀奶油中乳清蛋白发生变性，从而不利于产品的打发，也会影响产品的稳定性。(www.xing528.com)

Buchheim和Abou El Nour研究了不同HHP条件对脂肪含量为35%～43%稀奶油性质的影响，处理条件为100～500MPa，时间为1～15min，温度为23℃。扫描电镜观察发现，HHP可以诱导乳状液液滴内部脂肪结晶，且随着压力的增加，结晶程度增加，当压力为300～500MPa时达到最大值。即便泄压后，在23℃下结晶继续形成。这种性质有两个潜在应用价值，即冰淇淋中稀奶油结构的迅速老化和奶油制作过程中稀奶油的物理性成熟。

Eberhard等研究发现，稀奶油经600MPa处理2min后搅打性质有所提高，这可能是因为超高压处理促进了脂肪球结晶。如果超高压处理强度过大，导致乳清蛋白变性，则会延长稀奶油打发时间，破坏体系稳定性；而压力低于400MPa时，对于稀奶油打发性质没有显著影响。

Dumay等研究了HHP处理对巴氏杀菌和超高温瞬时灭菌（UHT）稀奶油的影响，处理条件为450MPa，处理温度分别为10、25和40℃，处理时间为30min。其中特别对比研究了在25℃条件下处理15和30min对产品的影响。对于巴氏杀菌奶油来说，在10或25℃下处理并不会影响脂肪球粒径分布和产品流变性质，且产品4℃下放置8d后，pH未有显著变化。相反，40℃条件下HHP处理会诱导脂肪球表面发生变化，且这些变化在贮藏期间是不可逆的。高压条件下，UHT稀奶油比巴氏杀菌稀奶油更易于聚集。

孙颜君等研究了HHP处理稀奶油加工性质的影响，并探索了HHP处理稀奶油的微观结构变化，处理温度为25℃，处理压力为300和600MPa，处理时间10min。结果表明，超高压处理后会改变稀奶油乳状液的体系结构，粒径和光学显微镜测定发现，脂肪球的粒径分布和附聚程度发生了改变，表现为超高压处理后稀奶油的打发时间由3.5min缩短至2.5min，且300MPa处理后稀奶油的膨胀倍数显著增加（p＜0.05）。在4℃下保藏40d后，与对照样品相比，超高压处理的稀奶油仍能保持较好的打发性质。