郝夢(mèng)甄，胡志和*

(天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津 300134)

超高壓技術(shù)在水產(chǎn)品加工中的應(yīng)用

郝夢(mèng)甄，胡志和*

(天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津 300134)

超高壓加工技術(shù)可用于食品殺菌、滅酶、保持自然風(fēng)味與質(zhì)構(gòu)改善等，是目前國際上最熱門的食品加工技術(shù)之一。本文介紹了超高壓加工的基本原理，綜述了超高壓在殺滅水產(chǎn)品中微生物，提高貯藏性能，改善水產(chǎn)品品質(zhì)，提取色素等水產(chǎn)品加工中的應(yīng)用。

超高壓；水產(chǎn)品；加工

水產(chǎn)品是人類重要的食物來源之一，營養(yǎng)價(jià)值高，其中魚類含有豐富的蛋白質(zhì)，屬于完全蛋白，軟體類(如牡蠣、扇貝、烏賊)含有的氨基酸全部為必需氨基酸[1-3]。但傳統(tǒng)水產(chǎn)品加工方法通過破壞非共價(jià)鍵使蛋白質(zhì)變性，同時(shí)也破壞了共價(jià)鍵使維生素、色素和風(fēng)味物質(zhì)等低分子物質(zhì)發(fā)生質(zhì)變，使大量營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性成分流失還會(huì)產(chǎn)生不利吸收和健康的毒素[4]。在海產(chǎn)品深加工的廢水中含有大量魚蛋白，其中魚糜加工廠廢水中魚蛋白含量最高，造成了大量營養(yǎng)成分的流失[5]。

超高壓的應(yīng)用研究由來已久，1914年，高壓物理學(xué)家Bridgman首先發(fā)現(xiàn)，超高壓會(huì)使蛋白質(zhì)凝固和酶失活，還能殺死微生物[6]。超高壓在食品工業(yè)上的應(yīng)用，是由日本京都大學(xué)林立丸教授于1986年提出的。目前，日本在超高壓食品加工方面居于國際領(lǐng)先地位，并且已擁有大量的食品超高壓處理實(shí)驗(yàn)機(jī)械和生產(chǎn)設(shè)備。日本MeidiYa公司于1990年4月生產(chǎn)了第一個(gè)高壓食品—果醬，明治屋食品公司將草莓、獼猴桃、蘋果醬軟包裝后，在室溫下以400～600MPa的壓力處理10～30min，達(dá)到殺菌目的，同時(shí)保持了果實(shí)原有的色香味，VC保留量也大大提高；日本的松本正等人對(duì)5種小菜真空包裝后以300～400MPa的壓力處理，殺死酵母菌，提高了產(chǎn)品的保存性，實(shí)現(xiàn)了腌菜向低鹽化方向發(fā)展[7]。

在美國及歐洲，許多國家先后對(duì)高壓食品加工的原理、方法、技術(shù)細(xì)節(jié)及應(yīng)用前景進(jìn)行了廣泛的研究，研究的深度和廣度不斷擴(kuò)大[8]。超高壓處理技術(shù)被認(rèn)為是生物制品與食品非熱殺菌技術(shù)中最有潛力和發(fā)展前途的一種。目前，高壓加工在商業(yè)化水產(chǎn)品上應(yīng)用還很少，研究數(shù)據(jù)和資料很有限。

本文介紹了超高壓定義及超高壓處理的基本原理，并對(duì)其在殺滅水產(chǎn)品中微生物，延長水產(chǎn)品貯藏特性，改善水產(chǎn)品品質(zhì)，藻類中蝦青素的提取，海蝦過敏原的消除以及在水產(chǎn)脫殼中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。隨著近年來超高壓技術(shù)在食品領(lǐng)域里的迅速發(fā)展以及超高壓處理食品的顯著優(yōu)點(diǎn)，超高壓技術(shù)在水產(chǎn)品中尤其高附加值的水產(chǎn)品中的應(yīng)用研究越來越深入。

1 超高壓殺滅水產(chǎn)品中微生物

水產(chǎn)品極易在其生長水域或食用加工中受到病原微生物的污染。來源于水產(chǎn)品中的致病菌通?？煞譃閮山M：一組是自身原有的細(xì)菌受水環(huán)境和氣溫的影響，如霍亂弧菌和副溶血性弧菌，一般見于海濱環(huán)境或溫?zé)釒蛑械聂~體；另一組致病菌是水產(chǎn)品非自身原有細(xì)菌，例如沙門氏菌、大腸埃希氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌等[9]。戴昌芳等[10]研究發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖水樣品中病原菌檢出率高達(dá)46.51%，生食水產(chǎn)品常見病原微生物檢出率24.31%，非O1群霍亂弧菌占41.77%，副溶血性弧菌占3.80%，鮑氏志賀菌占1.27%，致病性大腸埃希菌占10.13%，侵襲性大腸埃希菌占13.92%，產(chǎn)毒性大腸埃希氏菌占8.86%和產(chǎn)志賀樣毒素大腸埃希氏菌占20.25%。

超高壓能破壞氫鍵之類弱結(jié)合鍵，使非共價(jià)鍵斷裂，在200MPa以上的壓力下由疏水鍵和離子鍵維持的蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈變化，產(chǎn)生蛋白質(zhì)的壓力凝固及酶的失活，破壞細(xì)胞膜使菌體內(nèi)成分產(chǎn)生泄漏，引起細(xì)胞形態(tài)的改變，包括細(xì)胞拉長、細(xì)胞壁收縮和氣孔的形成，細(xì)胞質(zhì)壁分離以及氣泡和液泡的收縮并對(duì)DNA的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制產(chǎn)生影響[11-12]。Smelt等[13]已經(jīng)通過壓力阻力與膜流動(dòng)性關(guān)系證實(shí)了細(xì)胞膜是壓力使微生物失活的首先作用目標(biāo)，細(xì)胞膜的改變可歸因于流動(dòng)的磷脂雙分子層經(jīng)高壓變?yōu)榫o密的凝膠狀態(tài)。高壓使與細(xì)胞膜有關(guān)的酶變性，經(jīng)高壓處理后細(xì)胞活性遭破壞使質(zhì)子溶出，pH值改變從而令乳酸桿菌中的質(zhì)膜異位F1F0ATP酶活性降低[14]。高瑀瓏等[15]利用DPH標(biāo)記和熒光偏振法測定大腸桿菌細(xì)胞膜流動(dòng)性，隨著壓力的增大和保壓時(shí)間的延長，大腸桿菌細(xì)胞膜熒光偏振度及微黏度增大，流動(dòng)性降低，大腸桿菌死亡增加。當(dāng)壓力和保壓時(shí)間增加到一定程度(350MPa，15min)，熒光偏振度及微黏度達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)大腸桿菌幾乎全部死亡。

1.1 超高壓在蝦殺菌中的應(yīng)用

宋吉昌等[16]以新鮮海蝦為對(duì)象，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究了重復(fù)加壓對(duì)超高壓滅菌效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)處理壓力為300～400MPa，保壓時(shí)間為10～20min，加壓2～3次時(shí)，對(duì)海蝦中各種微生物殺滅作用顯著。在重復(fù)3次加壓，壓力為400MPa，保壓時(shí)間為15min的條件下，可以殺滅海蝦中99.3%的微生物。結(jié)果表明，利用超高壓技術(shù)在一定的壓力范圍保持一定時(shí)間可以有效殺滅海蝦中的微生物，達(dá)到無菌可食狀態(tài)。

謝樂生等[17]通過不同的壓力和保壓時(shí)間處理接種菌濃度達(dá)到107～108個(gè)/mL的熟制凡納濱對(duì)蝦蝦仁以此考察超高壓的殺菌效果。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)壓力是影響殺菌效果的主要因素，當(dāng)壓力為600MPa，保壓時(shí)間為20min時(shí)，蝦仁中接種的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和枯草芽孢桿菌總數(shù)分別下降7.1、7.0、7.2和4.3個(gè)數(shù)量級(jí)。結(jié)果表明枯草芽孢桿菌對(duì)高壓最不敏感，對(duì)水產(chǎn)品中常見的致病菌大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌有顯著的殺滅作用。Lopez-Caballero等[18]已證實(shí)高壓處理后并真空包裝可以有效抑制新鮮對(duì)蝦貯藏期黑斑的出現(xiàn)和微生物的生長并使期貨架期達(dá)到20d。Montero等[19]也證實(shí)超高壓結(jié)合對(duì)蝦黑病變抑制劑(抗壞血酸、檸檬酸、苯甲酸鈉、曲酸和4-己基間苯二酚)可以防止對(duì)蝦腐敗并降低對(duì)蝦黑病變的發(fā)生。

由于某些微生物對(duì)壓力的要求比較高，要?dú)邕@樣的微生物需要比較高的壓力，導(dǎo)致設(shè)備成本昂貴，為此，考慮壓力與溫度的協(xié)調(diào)作用成了降低超高壓成本的可行方法之一。謝慧明等[20]借助于Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，考察了不同溫度和保壓時(shí)間協(xié)同超高壓對(duì)金黃色葡萄球菌的作用效果，建立了金黃色葡萄球菌超高壓殺菌模型，并利用SPSS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析、驗(yàn)證，得出協(xié)同溫度＞55℃，保壓時(shí)間＞10.95min的情況下超高壓壓力只需大于343.24MPa就可以使淡水小龍蝦中的金黃色葡萄球菌指標(biāo)達(dá)到進(jìn)出口衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，即菌數(shù)＜50CFU/g。通過溫度協(xié)同作用在殺滅水產(chǎn)品微生物過程中較小壓力就可以達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，大大降低了超高壓設(shè)備的成本和儀器損耗。

1.2 超高壓在牡蠣殺菌中的應(yīng)用

牡蠣是一種營養(yǎng)價(jià)值很高的珍貴海產(chǎn)品，干肉中含有蛋白質(zhì)45%～52%，脂肪7%～11%，總糖19%～38%，此外，還含有豐富的VA、VB1、VB2和VD等，含碘量比牛乳或蛋黃高200倍[21]。牡蠣是一種濾食性海洋生物，易被細(xì)菌侵入肌體，而且細(xì)菌組成較為復(fù)雜。大量微生物的存在直接影響到牡蠣的食用安全性。在廣州市售生蠔中菌落總數(shù)和大腸桿菌的最高帶菌量分別達(dá)到1.3×106CFU/g和2.9×103MPN/100g，弧菌的檢出率高達(dá)90%[22]。在各地的市售鮮牡蠣中副溶血性弧菌的檢查率均較高[23-24]。

張曉敏等[25]以新鮮牡蠣為原料，研究了不同處理壓力、保壓時(shí)間、加壓次數(shù)對(duì)牡蠣滅菌效果的影響。當(dāng)處理壓力為400MPa，保壓時(shí)間20min，加壓2次時(shí)對(duì)牡蠣中微生物的滅菌效果最好并且壓力大小是影響殺菌效果的主要因素，保壓時(shí)間次之，加壓次數(shù)影響最小。陶晶[26]也發(fā)現(xiàn)超高壓對(duì)于牡蠣中微生物的瞬時(shí)殺滅效果很好，300MPa處理10min可以使總菌數(shù)下降近5個(gè)對(duì)數(shù)周期，400MPa以上微生物未檢出。

夏遠(yuǎn)景等[27]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)壓力、保壓時(shí)間對(duì)滅菌效果影響顯著，隨著壓力的增大和時(shí)間的延長，細(xì)菌的滅活率增大。溫度、施壓方式等因素對(duì)牡蠣中菌群總數(shù)的滅活率影響不大，在處理壓力350MPa，保壓時(shí)間20min時(shí)，牡蠣中菌落總數(shù)的滅活率已經(jīng)達(dá)到89.5%。

牡蠣中存在的創(chuàng)傷弧菌和副溶血弧菌對(duì)壓力比較敏感分別在260MPa處理3min和345MPa處理90s數(shù)量會(huì)顯著減少[28-29]。Kural等[30-31]通過對(duì)牡蠣接種創(chuàng)傷弧菌和副溶血弧菌研究了高壓對(duì)兩者的滅活效果以及溫度對(duì)高壓滅菌的影響，發(fā)現(xiàn)溫度＜20℃或＞30℃可以提高高壓滅活創(chuàng)傷弧菌的效率，在－2℃和40℃，150MPa處理接種過的牡蠣可使創(chuàng)傷弧菌數(shù)量降低4.7和2.8個(gè)對(duì)數(shù)周期，而20℃同樣處理只降低了0.5個(gè)對(duì)數(shù)周期。在－2℃和1℃研究了壓力和時(shí)間對(duì)創(chuàng)傷弧菌的影響，壓力≥250MPa，時(shí)間≥4min時(shí)可使其數(shù)量降低5個(gè)對(duì)數(shù)周期。而要使副溶血弧菌的數(shù)量降低5個(gè)對(duì)數(shù)周期需要在1～35℃，≥350MPa的壓力處理2min或40℃，≥300MPa處理2min。

目前，高壓加工作為一項(xiàng)提供越來越普及的安全且新鮮的牡蠣產(chǎn)品加工技術(shù)，正在促進(jìn)一個(gè)新的行業(yè)的產(chǎn)生，可以生產(chǎn)一些即食食品等方便食品。

1.3 超高壓在毛蚶殺菌中的應(yīng)用

毛蚶是一種生長在海灣泥沙中的軟體動(dòng)物，不但肉味鮮美，富含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物，并含核黃素、尼克酸、VE以及多種微量元素。毛蚶整體入藥，能補(bǔ)血溫中，健脾和胃，適用于血虛脾弱之癥[32]。生食毛蚶曾一度風(fēng)靡，但毛蚶中存在大量微生物且多為致病菌，并對(duì)常用抗生素有抗性。1988年在上海30多萬人因食用生毛蚶感染甲肝。因此，尋求一種既能有效保留毛蚶營養(yǎng)成分和纖維物質(zhì)又能殺滅其中的致病菌的新技術(shù)勢(shì)在必行。

王瑞等[33]以生鮮毛蚶為研究對(duì)象，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究了不同壓力、溫度和保壓時(shí)間對(duì)生鮮毛蚶中微生物(細(xì)菌、霉菌、酵母菌)存活率的影響，確定了生鮮毛蚶超高壓殺菌工藝條件， 當(dāng)溫度為20～40℃，保壓時(shí)間為5～15min時(shí)，壓力在300～500MPa范圍內(nèi)對(duì)生鮮毛蚶中各種微生物殺滅作用顯著(P＜0.01)。最終確定壓力500MPa、溫度40℃、保壓時(shí)間5min為生鮮毛蚶超高壓殺菌工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超高壓技術(shù)能夠殺滅毛蚶中的微生物，確保了生食毛蚶的安全性，同時(shí)為進(jìn)一步開拓毛蚶市場提供了有效依據(jù)。

2 超高壓改善水產(chǎn)品貯藏特性的應(yīng)用

眾所周知，水產(chǎn)品是極易腐敗變質(zhì)的物品，而且一旦鮮度變差其價(jià)值下降很多，甚至可能完全喪失其食用價(jià)值并造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。鹽藏和冷藏是水產(chǎn)品保藏最常用的方法，但許多水產(chǎn)品經(jīng)過鹽藏、冷藏以后在色澤、風(fēng)味、質(zhì)地、新鮮程度上都遠(yuǎn)不及新鮮產(chǎn)品。

影響水產(chǎn)品貯藏性的因素主要有三方面：一是水產(chǎn)品自身從水體中攜帶的微生物，這些特有腐敗微生物往往導(dǎo)致水產(chǎn)品產(chǎn)生三甲胺(TMA)、硫化氫以及硫化物甘藍(lán)樣臭味和有異味的揮發(fā)性硫化物[34]；二是由于水產(chǎn)品的脂肪中富含不飽和脂肪酸，在一般的加工貯藏條件下，容易發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生過氧化物，并進(jìn)一步氧化分解產(chǎn)生醛和酮，這些化合物具有強(qiáng)烈的油哈喇味；三是水產(chǎn)品中的自溶酶作用。

高壓處理不僅能殺滅水產(chǎn)品中的腐敗菌并且能夠使與海產(chǎn)品腐敗有關(guān)的酶失活。酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)的改變與體積變化有關(guān)，而超高壓有利于體積減小的反應(yīng)發(fā)生，因此酶活性會(huì)受到高壓的影響。每種酶都存在最低失活壓力，低于這個(gè)壓力酶就不會(huì)失活，在特定時(shí)間內(nèi)當(dāng)壓力超過這個(gè)值時(shí)酶失活速度會(huì)加速直到完全失活[35]。Ludikhuyze等[36]、Broeck等[37]對(duì)超高壓下的動(dòng)力學(xué)研究得出，各類酶的超高壓滅活酶模型主要符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型(A＝A0e-Kt，A為t時(shí)間內(nèi)酶活力；A0為初始酶活力；K為溫度和壓力的失活速率常數(shù)/min-1，假定n＝1；t為時(shí)間/min)。恒溫恒壓條件下K的獲得都采用Eyring理論和Arrhenius理論[38]。

高壓應(yīng)用于魚類肌肉組織時(shí)引起促氧化效應(yīng)[39]。但也有研究指出在較低壓力下不會(huì)引起魚類中脂質(zhì)的氧化，只有超過一定壓力范圍會(huì)引起脂質(zhì)氧化。在7℃，200MPa處理15min的鮭魚和金槍魚生魚片中脂質(zhì)氧化并不比未高壓處理的多，但在250～300MPa的壓力范圍脂質(zhì)氧化明顯[40]。超高壓處理高脂肪含量的鮭魚時(shí)其絕對(duì)氧化值比金槍魚中的低，是由于其肌肉組織中高含量的類胡蘿卜素作為內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)防止其脂質(zhì)氧化[41]。有研究表明在高壓下高精度的脂肪和油對(duì)氧化作用來說相對(duì)較穩(wěn)定。當(dāng)用506MPa流體靜壓處理萃取的沙丁魚油60min時(shí)，氧化指示劑、過氧化值(POV)和硫代巴比妥酸(TBA)都沒有改變[42]。

腌制是傳統(tǒng)食品保藏的方法之一，其特點(diǎn)是生產(chǎn)設(shè)備簡單，防止腐敗，便于短時(shí)間內(nèi)處理大量魚貨，但對(duì)于魚中豐富的不飽和脂肪酸的氧化卻不能有效抑制。

章銀良等[43]以淡腌海鰻為對(duì)象采用200、400、600MPa處理15min，通過揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、TMA、總活菌數(shù)、TBA和pH值等在保藏過程的變化考察超高壓對(duì)腌魚保藏的影響。結(jié)果表明，600MPa處理可以極大地抑制微生物生長和脂肪氧化，降低TVB-N、TMA。說明超高壓是一種較好的適合腌魚保藏的冷殺菌技術(shù)。

硫代巴比妥酸反應(yīng)物(TBARS)含量在1～2mg MDA/kg為消費(fèi)者可接受范圍，超過此范圍會(huì)產(chǎn)生不可接受的氣味和味道[44]。Montiel等[45]用TBARS作為脂肪氧化測定指標(biāo)發(fā)現(xiàn)在超高壓處理與處理后貯藏期間煙熏鱈魚的脂肪氧化情況沒有差別，400MPa，10min和500MPa，5min處理煙熏鱈魚能抑制微生物的再次生長，保護(hù)產(chǎn)品貯藏期間不受病原菌的二次污染，使其貨架期達(dá)到60d。超高壓可提高煙熏鱈魚的L值和b值，降低a值，賦予其明亮的外觀，并使其硬度和剪切力增加，而未高壓處理樣品在冷藏期間硬度和剪切力均減弱。

2.2 超高壓在海參保藏中的應(yīng)用

海參的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值很高，是高蛋白、低膽固醇、低脂肪、富含多種生理活性物質(zhì)的營養(yǎng)保健佳品，具有抗腫瘤、降血壓及抗凝血的作用，傳統(tǒng)加工方法海參只能制作成干參或鹽漬參，大量的活性成分在加工過程中流失。

鄧記松[46]研究了超高壓對(duì)海參保藏期間的微生物變化以及高壓對(duì)海參自溶酶的鈍化。實(shí)驗(yàn)中對(duì)海參250MPa處理試樣在前5d內(nèi)菌落生長受到抑制，第5天后開始出現(xiàn)增長；經(jīng)過300MPa以上壓力處理菌落的再生長受到的抑制作用更為明顯。在對(duì)海參自溶酶的研究中發(fā)現(xiàn)由于殘存細(xì)胞碎片的存在有一定量的自溶酶處于附著狀態(tài)，當(dāng)處理壓力、保壓時(shí)間低于某一值時(shí)，海參中自溶酶活性不減反增，只有當(dāng)處理壓力、保壓時(shí)間超過此值，自溶酶活性才會(huì)隨處理壓力和保壓時(shí)間的增大而減小。實(shí)驗(yàn)中將這兩者的臨界值分別設(shè)定為250MPa，15min。在考察壓力作用下溫度對(duì)海參自溶酶的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)在400MPa，20min的處理?xiàng)l件下，海參自溶酶活性隨溫度升高先上升，于40℃左右達(dá)到最高值，隨后下降。從鈍酶的角度看，超高壓處理時(shí)室溫24℃或60℃以上鈍酶效果較好，其中60℃以上鈍酶效果好于室溫。在對(duì)保藏期間海參自溶酶殘存活性的研究中發(fā)現(xiàn)：在4℃，450、500、550MPa處理20min后對(duì)海參自溶酶跟蹤檢測的20d內(nèi)其殘存活性變化不大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分說明了超高壓可以應(yīng)用于海參的保藏中，并能有效延長新鮮海參的保藏期。

2.3 超高壓對(duì)海水魚保藏品質(zhì)的影響

TPRI-SZ系列串聯(lián)雙軸向粗粉分離器，布置上、下兩層調(diào)節(jié)擋板。其中下層擋板是使得煤粉氣流產(chǎn)生初級(jí)旋流，旋轉(zhuǎn)后的煤粉氣流進(jìn)入上級(jí)擋板后旋流強(qiáng)度進(jìn)一步提高，從而利用離心力作用實(shí)現(xiàn)粗細(xì)分分離。串聯(lián)式雙級(jí)粗粉分離器相對(duì)于單級(jí)而言分離效率更高。在實(shí)際調(diào)整時(shí)，即先將下層擋板調(diào)整并固定至40～50°，然后通過上層擋板的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)煤粉細(xì)度的調(diào)節(jié)。

Campus等[47]通過應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)對(duì)超高壓處理的海鯛貯藏期間的流變學(xué)變化進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)300MPa和400MPa處理的海鯛在貯藏過程中魚肉彈力和硬度得到有效保留，相反200MPa處理樣品在貯藏期間彈力降低，并且發(fā)現(xiàn)海鯛背部肌肉的持水能力隨著處理壓力增加而降低。利用免疫印跡分析了超高壓對(duì)結(jié)構(gòu)蛋白的影響，發(fā)現(xiàn)400MPa壓力可防止肌間線蛋白在海鯛貯藏期間的降解，可能由于壓力使肌間線蛋白降解酶失活。Ojagh等[48]研究了超高壓處理對(duì)于鮭魚片蛋白的影響發(fā)現(xiàn)超高壓能降低蛋白聚合使蛋白伸展。對(duì)蛋白質(zhì)的0.8mol/L NaCl溶液進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳發(fā)現(xiàn)肌球蛋白和α-輔肌動(dòng)蛋白是40℃高壓處理主要的變性蛋白，而5℃處理時(shí)輔肌動(dòng)蛋白變性比較多。5℃條件下超高壓結(jié)合明膠木質(zhì)素能保護(hù)魚片的紅嫩，最大限度地防止蛋白質(zhì)變性和氧化。在7℃，300MPa處理15min發(fā)現(xiàn)鮭魚片的TBARS值在貯藏23d后顯著提高，但結(jié)合明膠木質(zhì)素可以使其升高最小化。超高壓處理的全部樣品的TVB-N值均降低。超高壓能提高海產(chǎn)魚的貯藏性，結(jié)合其他處理可獲得更顯著的結(jié)果。

3 超高壓對(duì)水產(chǎn)品感官品質(zhì)的改善

超高壓處理可使蛋白質(zhì)分子中二硫鍵部分?jǐn)嗔?，巰基含量增加，使蛋白質(zhì)凝膠性能改善，研究發(fā)現(xiàn)在200MPa壓力處理牛血清蛋白、大豆蛋白、牡蠣蛋白時(shí)其巰基都有激增，而海參蛋白在處理壓力為100MPa時(shí)巰基有激增[49]。由加熱或超高壓而變性的魚肉蛋白質(zhì)，都會(huì)在加鹽等一定條件下凝固或凝膠化。超高壓一般對(duì)食品原有的味道及特有的風(fēng)味沒有影響，對(duì)食品的色澤會(huì)有改變，但有些色素(例如類胡蘿卜素、葉綠素、花青素等)對(duì)超高壓有抵抗能力[50]。

3.1 超高壓對(duì)對(duì)蝦品質(zhì)的影響

浙江工商大學(xué)的張蕾等[51]通過微結(jié)構(gòu)的觀察研究超高壓對(duì)對(duì)蝦結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨處理壓力和保壓時(shí)間的增大，對(duì)蝦的顏色變淡，L值明顯增大，蝦肉顏色逐漸變白，呈不透明狀，但對(duì)紅度和黃度并無明顯影響，出現(xiàn)輕微的類似蒸煮的成熟風(fēng)味；其質(zhì)構(gòu)也發(fā)生了明顯的變化，硬度隨之增大，彈性先在低壓區(qū)域出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，繼而隨著壓力的增大和保壓時(shí)間的延長彈性也增大。在壓力500MPa，保壓時(shí)間25min時(shí)，蝦肉的顯微組織結(jié)構(gòu)變化明顯，蝦肉肌纖維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的間隙變小。處理前的樣品肌肉纖維組織稀松，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)均勻，處理后肌肉纖維明顯變粗，變致密。這可能由于超高壓引起肌肉蛋白質(zhì)的變性，使得蝦肉中的肌肉纖維聚集在一起造成的。超高壓處理過的對(duì)蝦的結(jié)構(gòu)的空間間隙明顯因受壓而擠在一起，而且其基本框架也相對(duì)于熱加工的更粗，這可能跟超高壓過程中的蛋白質(zhì)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成有關(guān)系。

3.2 超高壓對(duì)魚糜品質(zhì)的影響

淡水魚魚糜是一種以淡水魚魚肉為主要原料，絞碎后加入食鹽及各種輔料擂潰成魚漿，經(jīng)成型、加熱凝固后，以淡水魚肌原纖維為主要成分的魚肉食品。魚糜中最重要的性質(zhì)是它的凝膠特性，指魚糜中肌動(dòng)球蛋白質(zhì)在一定濃度、溫度、壓力、p H值、離子強(qiáng)度、添加劑和酶等條件下形成三維網(wǎng)狀交聯(lián)體聚合物的能力，魚肉蛋白彈性凝膠體凝膠強(qiáng)度的高低，是決定淡水魚魚糜及其制品質(zhì)量優(yōu)劣的關(guān)鍵因素[52]。

魚糜經(jīng)超高壓處理后，有利于蛋白質(zhì)分子間的交聯(lián)，改變蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、聚集、凝膠化[53-54]。胡飛華[55]通過正交試驗(yàn)確定了梅魚魚糜超高壓加工的最優(yōu)條件為壓力300MPa、保壓時(shí)間15min、溫度20℃，所得梅魚魚糜凝膠強(qiáng)度為363.15g·cm、硬度156.59g、彈性1.58、內(nèi)聚性0.81、咀嚼性191.54g，單純超高壓處理得到的凝膠內(nèi)聚性明顯高于熱處理樣品。表明高壓使得樣品蛋白體積縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，有利于內(nèi)部鍵的架構(gòu)，形成的凝膠比熱處理更致密，內(nèi)部鍵強(qiáng)度更大。阮征等[56]以凝膠強(qiáng)度和質(zhì)構(gòu)特性(TPA)為指標(biāo)，對(duì)羅非魚的超高壓凝膠化工藝進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)選方案為：樣品初溫4℃，在300MPa保壓處理20min，隨后再用90℃熱處理30min。經(jīng)驗(yàn)證，該工藝明顯優(yōu)于相應(yīng)的單純加熱(二段法)和單純加壓(300MPa，20min)處理，優(yōu)選方案獲得的凝膠強(qiáng)度分別是單純加熱和加壓的1.96和1.24倍，而耐咀性分別是單純加熱和加壓的1.35和1.85倍?；貜?fù)性和內(nèi)聚性也明顯大于單獨(dú)加熱的樣品(P＜0.05)。Hwang等[57]也發(fā)現(xiàn)經(jīng)超高壓處理的羅非魚魚糜凝膠強(qiáng)度和破斷力比未處理樣品顯著提高。這是由于傳統(tǒng)方法加工凝膠是由共價(jià)鍵形成的，而經(jīng)超高壓處理的魚糜通過形成共價(jià)鍵和非共價(jià)鍵增強(qiáng)凝膠結(jié)構(gòu)，同時(shí)高壓處理能防止蛋白熱變性從而形成具有一定黏性的魚糜產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)充分表明，超高壓能增強(qiáng)魚糜凝膠強(qiáng)度，為魚糜市場的進(jìn)一步開發(fā)提供了可靠依據(jù)。

4 超高壓在雨生紅球藻蝦青素提取中的應(yīng)用

蝦青素即3,3＇-二羥基4,4＇-二酮基-β,β＇胡蘿卜素，屬于類胡蘿卜素，呈鮮紅色，是一種優(yōu)質(zhì)色素和超級(jí)抗氧化劑。在食品工業(yè)中，不僅能有效起到保鮮、保色、保味、保質(zhì)等作用，而且能為多類食品著色，增加食品的色澤美感，蝦青素還具有抑制腫瘤發(fā)生、增強(qiáng)免疫功能等多方面的生理作用[58]。

雨生紅球藻是一種生活在淡水中的單細(xì)胞綠藻，在環(huán)境不利條件下形成厚壁孢子積累大量的類胡蘿卜素(可達(dá)干質(zhì)量的2%～5%)，其中80%以上為蝦青素及其酯類[59]。郭文晶等[60]利用超高壓結(jié)合提取溶劑對(duì)從雨生紅球藻中提取蝦青素的工藝條件進(jìn)行了研究，確定了最優(yōu)工藝條件：提取壓力300MPa，保壓時(shí)間1s，提取溶劑為體積比1:1的乙酸乙酯、乙醇混合溶劑，提取2次，液固比分別為100:1和50:1。在此工藝條件下，雨生紅球藻中蝦青素轉(zhuǎn)移率可達(dá)到98%，并通過體視顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)紅球藻細(xì)胞在超高壓處理后沒有破裂，但顏色發(fā)生了顯著變化，細(xì)胞由鮮紅色變成了淺灰色或者無色透明，說明紅球藻細(xì)胞中的蝦青素基本被提取完全。萬慶家等[61]也研究了利用超高壓提取雨生紅球藻中蝦青素的工藝，確定最優(yōu)工藝條件為：提取溶劑為紅花籽油，提取壓力200MPa，提取溫度4℃，提取2次，液固比分別為10mL/g。在此工藝條件下蝦青素轉(zhuǎn)移率可達(dá)到90%，與前者不同的是利用粒度分析儀發(fā)現(xiàn)超高壓作用下雨生紅球藻細(xì)胞孢子直徑由25～30 μ m減小到802nm(平均粒度)細(xì)胞在超高壓處理后完全破裂。對(duì)于超高壓處理雨生紅球藻提取蝦青素的機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。利用超高壓法從雨生紅球藻中提取蝦青素具有工藝簡單、提取時(shí)間短、轉(zhuǎn)移率高、室溫提取可以避免高溫對(duì)蝦青素的影響等優(yōu)點(diǎn)。超高壓對(duì)蝦青素的提取主要通過破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞膜通透性增加，提高蝦青素的滲出。

5 超高壓在消除蝦過敏原中的研究

在聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出的八大類引起過敏的食物之中，蝦與蟹等甲殼類動(dòng)物及其制品是重要的一類。海蝦中存在的過敏原種類比較多，但至目前研究比較清楚的是其主要過敏原Pena1和Penc1，二者都來源于肌肉組織中的糖蛋白原肌球蛋白[62]。董曉穎等[63]通過100～500MPa壓力處理蝦過敏蛋白，經(jīng)過不同壓力處理后相對(duì)分子質(zhì)量大小沒有發(fā)生變化，這說明超高壓對(duì)蝦過敏蛋白相對(duì)分子質(zhì)量沒有影響。這可能是由于超高壓不能使蝦肌纖維中的這種原肌球蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生解聚、交聯(lián)或裂解，從而不能生成一些小顆粒的亞基單位或者分子質(zhì)量更大的蛋白質(zhì)。從100～400MPa隨著壓力增大，經(jīng)間接競爭酶聯(lián)免疫檢測蝦過敏蛋白抑制率降低，說明適當(dāng)高壓處理對(duì)蝦過敏蛋白的致敏性有降低作用，且在400MPa時(shí)降至最低，繼續(xù)增至500MPa時(shí)抑制率反而有所增加，這可能是由于隨著壓力的增加蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，使過敏原表位被掩蓋或破壞，從而使其致敏性降低，當(dāng)壓力增加到500MPa時(shí)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步發(fā)生變化，被掩蓋的抗原表位又表露出來，使過敏蛋白的致敏性增加。Kim等[64]也曾報(bào)道超高壓使蝦過敏蛋白致敏性有所降低。超高壓消除蝦中過敏原的作用機(jī)理即是其對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。

6 超高壓在甲殼類水產(chǎn)品脫殼中的應(yīng)用

6.1 超高壓在蝦脫殼中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)蝦脫殼中由于蝦的尾節(jié)外殼與體節(jié)外殼的硬度不同，會(huì)導(dǎo)致蝦仁的尾部發(fā)生斷裂，一部分蝦仁也會(huì)出現(xiàn)體節(jié)中部斷裂的現(xiàn)象。這些問題的出現(xiàn)不僅嚴(yán)重影響了蝦仁的外觀品質(zhì)，也影響了產(chǎn)蝦仁率。楊徽等[65]利用超高壓技術(shù)在綜合考慮蝦脫殼時(shí)間、蝦仁完整性、產(chǎn)蝦仁率、蝦的新鮮外觀的保持等指標(biāo)確定了蝦脫殼的最優(yōu)超高壓條件為200MPa的壓力和3min的保壓時(shí)間。在此工藝條件下獲得的蝦仁完整性、顏色及嫩度等各感官指標(biāo)都優(yōu)于傳統(tǒng)的速凍解凍處理。

6.2 超高壓在牡蠣脫殼中的應(yīng)用

牡蠣殼的鈣含量為39.78%，含有9種微量元素和17種氨基酸[66]。開發(fā)利用價(jià)值巨大，可用于醫(yī)療保健，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域及輕工業(yè)中[67]。但由于牡蠣的閉殼肌發(fā)達(dá)，牡蠣傳統(tǒng)去殼方法費(fèi)力且效率低下，開殼后的牡蠣肉受到破壞降低了產(chǎn)品的質(zhì)量和感官品質(zhì)。He等[68]研究發(fā)現(xiàn)超高壓可使牡蠣閉殼肌與殼分離，獲得完整多汁的牡蠣肉，使牡蠣加工工藝得到了優(yōu)化。

瑞典的Avure 公司生產(chǎn)的超高壓設(shè)備已成功用于大龍蝦、螃蟹、牡蠣等的商業(yè)化脫殼領(lǐng)域中。

7 超高壓在水產(chǎn)品加工中的應(yīng)用前景展望

超高壓處理技術(shù)能夠有效殺滅水產(chǎn)品中危害消費(fèi)者安全的多數(shù)微生物，還能抑制一些對(duì)水產(chǎn)品質(zhì)量不利的內(nèi)源酶的活性，在不添加各類添加劑的情況下使水產(chǎn)品色、香、味及營養(yǎng)成分保存完整，并且能夠有效延長水產(chǎn)品的貯藏期，另一方面也能夠使水產(chǎn)食品多樣化。在食品安全日益嚴(yán)峻的今天其安全、衛(wèi)生的特點(diǎn)迎合了消費(fèi)者的心理需求更符合當(dāng)前綠色食品的要求，市場前景廣闊。目前，超高壓技術(shù)在水產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究與產(chǎn)品開發(fā)方面正處于初級(jí)階段，在水產(chǎn)品加工中的應(yīng)用絕大多數(shù)還處于理論研究狀態(tài)，在中國市場尚未出現(xiàn)超高壓加工的水產(chǎn)品。在單獨(dú)使用超高壓處理食品過程中耗能比較大，在水產(chǎn)品應(yīng)用中可以結(jié)合熱處理、酶處理等輔助加工方式處理，可以拓展超高壓的應(yīng)用范圍。隨著科研工作者的不斷研究相信超高壓在水產(chǎn)品中的應(yīng)用將逐漸深入，前景將更加廣闊。

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Application of Ultra High-pressure Technology in Aquatic Product Processing

HAO Meng-zhen，HU Zhi-he*
(Tianjin Key Laboratory of Food and Biotechnology, College of Biotechnology and Food Science,Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

Ultra high-pressure technology can be used for food sterilization, enzyme inactivation, natural flavor maintenance and texture improvement, which is one of the most popular technologies for food processing all over the world. In this paper, the basic working principle of ultra high-pressure technology and its application in the sterilization, improvement of storage properties and quality and extraction of color substances for aquatic products are introduced and discussed.

ultra high-pressure；aquatic product；processing

TS254.4

A

1002-6630(2012)01-0298-07

2011-09-26

郝夢(mèng)甄(1987—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。E-mail：shixian864L@163.com

*通信作者：胡志和(1962—)，男，教授，碩士，研究方向?yàn)閷Ｓ霉δ苁称贰-mail：hzhihe@tjcu.edu.cn