超高静压技术加工原理及优势

（一）超高静压技术概念

超高静压技术简称高压技术或静水压技术，是将食品原料包装后密封于超高压容器中，在一定压力（100～1000MPa）和温度下加工适当的时间，杀灭食品中的细菌等微生物，同时使食品中的酶、蛋白质和淀粉等生物高分子改变活性、变性或糊化，从而达到食品灭菌、保藏或加工的目的。

（二）超高静压技术特点

超高静压技术在食品杀菌、加工技术领域具有独特的优点：作用均匀、瞬时、高效；易控制，操作安全，能耗低，污染少；可保持食品固有的营养品质和风味；改善生物多聚体的结构，调整食品质构；不同压力作用影响性质不同。

（三）超高静压技术加工基本原理

超高静压加工食品的原理是：当食品在超高压状态下时，其中的小分子（如水分子）间的距离会缩小，而食品中的蛋白质等大分子团构成的物质仍保持原状。这时水分子就会产生渗透和填充作用，进入并且黏附在蛋白质等大分子团内部的氨基酸周围，从而改变了蛋白质的性质，当压力下降为常压时，变性的大分子链会被拉长，使其部分立体结构遭到破坏，从而使蛋白质凝固、淀粉变性、酶失活，细菌等微生物被杀死，食品的组织结构改善，促成新型食品生成。只作用于非共价键是超高压技术的一个独特性质，因此它对维生素、色素和风味物质等低分子物质的共价键无明显影响，可较好地保持食品原有的营养价值、色泽和天然风味。

（四）影响超高静压技术杀菌的因素

1.压力

在一定范围内，压力越高，杀菌效果越好。多数微生物经100MPa以上的加压处理即可杀灭，细菌、霉菌、酵母菌等营养体在300～400MPa加压后可以杀灭，病毒和寄生虫低压处理即可杀灭。

在低压处理时可以提高芽孢菌的灭死率，随着压力的升高（400MPa以上），菌残存率趋于稳定变化。适当的压力（200～400MPa）可以促使孢子发芽，生成的营养体就很容易被压力破坏。若压力过高（400MPa以上），则孢子的发芽又会受到抑制，从而在压力环境中保存下来。释压后，孢子经复活培养基的活化，有可能还原成活细胞，使残存率增加。对于多数不耐压的微生物而言，微生物的死亡遵循一级反应动力学，其压力致死（灭活）曲线在半对数坐标中呈直线，压力愈高，菌体死亡速率愈快。

2.时间(www.xing528.com)

在某一压力下，随着持压时间的延长，杀菌效果会有所提高。超高静压杀菌可以分为低压长时、高压短时和超高压瞬时杀菌。低压长时间杀菌是指在400MPa左右加压处理10～20min；高压短时杀菌指在600MPa左右加压处理1～2min；超高静压瞬时杀菌指在600MPa以上加压处理数秒至1min以内。但是，当细菌残留率达到一定值后，单纯的增加超高静压处理时间，杀菌效果不是很明显，只有结合其他的处理方式，才可以进一步提高杀菌效果。

3.温度

超高静压作用下，低温或高温能提高灭菌效果。果汁在适当温度下加压可以降低酵母菌、霉菌的致死压力。枯草杆菌的孢子在800MPa下也很难被完全杀死，但在45～60℃时，600MPa即可杀灭。高压热处理会由于压力作用而放大，如控制好温度，可减少加工时间和压力。某些微生物如大肠杆菌在加压至400MPa时，反而能生存，此时在低温高压下处理，杀菌效果会增强。当菌悬液的水相出现冰晶，细胞受到机械损伤，同时又受到压力作用，杀菌效果增强。蛋白质在低温高压下敏感性增强，容易变性，酶活力较弱，且在低温下有利于保持食品的风味及营养。

4.pH

第一代高压食品以酸性食品为主，如果酱果汁。高浓度的氢离子可引起菌体表面蛋白质和核酸水解，破坏酶类水解。压力会改变介质的pH，并逐渐缩小微生物生长的pH范围，在68MPa下，中性磷酸盐缓冲液的pH将降低四个单位。在食品允许范围内，改变介质pH，使微生物生长环境劣化，也会加速微生物的死亡速率，缩短灭菌时间。

5.水分活度

水分活度对灭菌效果影响很大。较高水分活度下，高压可使微生物细胞减少两个数量级，而低水分活度产生细胞收缩作用，使细胞在压力中存活下来。当水分活度低于0.88时，基质对微生物有明显的保护作用。研究表明，水分活度对超高静压的杀菌效果影响较大，对于固体与半固体的超高静压杀菌，考虑水分活度的影响十分重要。

6.食品组分

食品组分是影响高压杀菌的重要因素。在高浓度蛋白质、高脂肪、高糖的食品体系中，微生物的耐压性增高。例如，在果汁中含糖量越高，加压杀菌的效果就越差。鸡肉培养基中的沙门氏菌暴露在340MPa加压90min仍不能完全灭菌，主要是由于脂肪、蛋白等大分子有机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。