趙晗宇，張志祥，宣曉婷，向往，凌建剛，*

（1.寧波市惠貞書院，浙江寧波315016；2.寧波市農(nóng)業(yè)科學研究院，浙江寧波315040）

在科技與經(jīng)濟高速齊頭并進、人民生活水平提高的社會背景下，“顏值”及營養(yǎng)價值兼具的食品已成為一種普遍的社會需求與消費熱門。但是，傳統(tǒng)熱加工技術(shù)由于存在致使食品感官品質(zhì)下降、營養(yǎng)成分流失和理化性質(zhì)改變等諸多缺點，已不適合人們?nèi)招略庐惖母咂焚|(zhì)食物要求。而超高壓加工技術(shù)（Ultra-high Pressure Technology）能夠最大限度保留食品的原有品質(zhì)與風味，延長食品保質(zhì)期并抑制有害物質(zhì)滋生，迎合了人們的新型食品消費觀念，有效帶動了食品加工行業(yè)的革新。

超高壓技術(shù)，即在常溫或低溫環(huán)境中，通過施加100 MPa以上的壓力進行處理的非熱加工技術(shù)，目前已廣泛的應用于合金、鋼鐵等材料加工業(yè)[1]。同時，由于超高壓僅破壞低分子化合物的氫鍵、二硫鍵等較弱的非共價鍵，兼具滅菌、鈍酶、蛋白質(zhì)與淀粉變性、改變反應速率、保鮮等功能，因此在果蔬[2-5]、肉類[6-9]、乳制品、水產(chǎn)[10-16]等食品加工領域展現(xiàn)出了廣闊的前景。美國、日本等少數(shù)發(fā)達國家已將超高壓技術(shù)應用于果醬、肉脯和果汁[2，17-20]等食品的生產(chǎn)，我國也在通過組合高壓容器及對高壓容器進行優(yōu)化等措施積極地對超高壓食品加工技術(shù)進行探索施用[21]。

綜述國內(nèi)外超高壓食品加工領域的最新研究成果，重點分析超高壓技術(shù)對食品感官品質(zhì)、營養(yǎng)成分及理化品質(zhì)的影響，探討基于超高壓食品加工的可行性與實效性，以期為此技術(shù)更好更廣泛地應用提供理論基礎和實際借鑒。

1 超高壓對食品感官品質(zhì)的影響

食品的感官品質(zhì)，即人體器官感受到的食品品質(zhì)指標的總和，其好壞直接決定了消費者對于食品的第一印象，從而不同程度的激發(fā)人們的食欲與消費欲望[20]。超高壓能夠良好地保持與改進食品色澤、氣味、滋味、新鮮度和質(zhì)構(gòu)等指標，促進食品品質(zhì)的提升，增強處理后食品的市場競爭性，提升消費者的接納度與認可度。

1.1 色澤

食品的顏色是最明顯、最直觀的感官品質(zhì)之一。有國外研究發(fā)現(xiàn)超高壓處理不會引起果蔬顏色（紅綠色a*、黃藍色b*等顏色參數(shù)）的變化[21]。林怡等[22]對貯藏期間超高壓加工食品的感官品質(zhì)進行了研究，發(fā)現(xiàn)超高壓具有優(yōu)良的天然色澤保留性，儲藏過程中可以有效抑制楊梅果肉的色變，并長時間維持其品質(zhì)。而通過比對Prestamo、Arroyo等研究多種蔬菜經(jīng)超高壓處理后色澤的變化，發(fā)現(xiàn)少數(shù)蔬菜，如萵苣[23]、菠菜[24]等綠色果蔬的色澤外觀會發(fā)生輕微改變。這是因為超高壓能激發(fā)或抑制分解葉綠素的相關(guān)酶，從而使葉綠素的降解受到影響。

超高壓加工對肉類色澤的保留方面也具有成效。Grossi[25]指出超高壓能夠使法蘭克福香腸的亮度升高，紅度降低，但變化微小。另有研究對超高壓處理后鱈魚色澤的變化實驗得到了相似的結(jié)論[26]。此外，Mor-Mur等[27]進一步證實超高壓對熟的香腸肉的色澤影響也較小。基于消費者對營養(yǎng)、健康、安全食品的追求日趨強烈，超高壓對于食品原有色澤的盡可能維持可迎合消費者的需求，提高食物商品的銷量，增加消費者認可度。但是目前針對超高壓對食物色澤的影響大多集中在食品貯藏期色澤的改變情況及一些關(guān)鍵酶活的影響上，其機理尚待進一步明確。

1.2 質(zhì)構(gòu)

食品的質(zhì)構(gòu)包括硬度、嫩度、咀嚼性，受其化學組成、組織結(jié)構(gòu)控制。超高壓能夠通過改變食品中的生物大分子結(jié)構(gòu)，引起質(zhì)構(gòu)的變化。硬度，即使物體保持原有形態(tài)的內(nèi)部作用力及其相關(guān)性質(zhì)[28]，是消費者在食用食物時判斷品質(zhì)好壞的重要指標之一。袁超[28]發(fā)現(xiàn)超高壓處理后的牡蠣在儲藏期間硬度雖略有下降，但相比熱處理組變化幅度較小。然而進一步的研究發(fā)現(xiàn)，食物硬度的降低并不隨壓力增加呈正相關(guān)變化。劉蓄瑾[29]在研究貝類的質(zhì)構(gòu)時得出了硬度隨壓力的增加而顯著下降再趨于平緩的結(jié)論。萵筍的硬度隨壓力變化也有類似的現(xiàn)象，萵筍硬度在300 MPa時急劇下降，在500 MPa時有所緩和。學者由此提出瞬間軟化點概念，并猜測其原因為細胞的分離。

嫩度也是食品的重要指標之一，對食品品質(zhì)的改善有著重要的意義。白艷紅等[8]對牛肉的超高壓實驗得出，700 MPa時牛肉肌肉纖維組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著改變，其嫩度得到提升。這是由于超高壓會激發(fā)酶促反應，促使蛋白質(zhì)分解，從而破壞肌原纖維結(jié)構(gòu)。該學者深入研究發(fā)現(xiàn)牛的不同部位在高壓下嫩度的變化也不一致，外脊、里脊嫩化程度最高，頸肉的變化最不顯著[9]。

較熱處理而言，超高壓對硬度的影響較小，對食物嫩度的改善也有著重要意義，因此超高壓可作為延緩食物硬化、口感下降的有效途徑之一，在肉類、海鮮等食品加工領域有較大應用價值。

1.3 其他感官品質(zhì)

在對食品的感官品質(zhì)進行評價時，糖度與質(zhì)地同樣是不可忽視的指標。其決定了消費者品嘗食物時的口感，從而會影響消費者的購買力。實驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)較高的壓力處理后的楊梅能夠保持較高水平的糖度，且明顯高于未處理組；在貯藏期間，較高壓力處理后的楊梅糖度也顯著高于其他組別，說明超高壓有利于水果糖度的維持與保留[22]。一些研究表明超高壓對果蔬質(zhì)地的影響具有雙重效力，且以某臨界壓力為界；小于臨界壓力，質(zhì)地會隨著壓力升高而有所損失，超過臨界值后質(zhì)地逐漸回升。如超高壓作用下的櫻桃番茄在100 MPa～400 MPa區(qū)間明顯變軟，但在500 MPa～600 MPa附近硬度反而顯著提升[30]。

2 超高壓對食品營養(yǎng)成分的影響

食品中的營養(yǎng)成分是當前消費者所關(guān)注的重中之重。果蔬含蛋白質(zhì)、維生素、糖分等重要營養(yǎng)物質(zhì)，食用果蔬有利于腸胃充分蠕動消化，為身體免疫力的提高添磚加瓦。肉類中的氨基酸、脂質(zhì)等營養(yǎng)成分則會形成肉類的香味物質(zhì)，對肉類風味的改良有重大意義。而傳統(tǒng)的熱加工方式會導致營養(yǎng)成分的流失，因此急需一種新型的加工方式。超高壓技術(shù)作為常溫加工技術(shù)，對營養(yǎng)成分的破壞較小，能夠迎合消費者對“天然、營養(yǎng)、安全”食品的心理需求。

2.1 蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是食品主要營養(yǎng)成分之一，其與食品的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、感官品質(zhì)有重要聯(lián)系。在超高壓作用下，蛋白質(zhì)的分子體積、分子結(jié)構(gòu)以及功能（蛋白質(zhì)凝膠型、溶解性、乳化活性等）[6]產(chǎn)生變化，并由此改變食品的營養(yǎng)價值與加工方式。蛋白質(zhì)的主要功能性質(zhì)可分為：水化性質(zhì)（水分的保存程度及吸收程度、溶解性、濕潤性、粘性和分散性等）、蛋白質(zhì)間的相互作用（蛋白質(zhì)凝膠化、沉淀作用等）以及表面性質(zhì)（起泡性、乳化性等）[31]。

2.1.1 水化性質(zhì)

超高壓能改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而對其性質(zhì)和功能產(chǎn)生影響。有國外學者[32]提出超高壓技術(shù)能引起蛋白質(zhì)的可塑變形。Hayert等[33]的實驗同樣驗證了，在200MPa的壓力下，水分子會發(fā)生電離，并引起蛋白質(zhì)表面水化層發(fā)生改變。陳世達、朱艷杰等[34]采用100 MPa～300 MPa的壓力對養(yǎng)殖大黃魚魚肉進行處理，并從樣品中提取水溶性、鹽溶性、酸溶性和堿溶性蛋白進行蛋白質(zhì)含量的檢測，發(fā)現(xiàn)蛋白持水能力總體呈下降趨勢，且不同蛋白持水性變化不同。蛋白質(zhì)的持水性的下降對部分蛋白質(zhì)的變質(zhì)及腐敗具有有效的抑制作用。但在以雙孢菇為對象進行的超高壓處理對蛋白質(zhì)影響實驗中，粗蛋白的含水量卻出現(xiàn)先升高后降低[35]的結(jié)果，這可能是食品種類不一、實驗室條件不同所造成的差異。

2.1.2 蛋白質(zhì)相互間作用力

有研究表明，在超高壓的影響下，水分子能夠進入蛋白質(zhì)內(nèi)部的疏水區(qū)，從而改變該區(qū)內(nèi)部氨基酸間的相互作用力[33]。通過郭麗萍等[6]對絞碎豬肉樣品的蛋白質(zhì)分子間相互作用力的研究，超高壓表現(xiàn)出了具有改變蛋白質(zhì)間的靜電相互作用、疏水作用的功效，此變化會引起食品品質(zhì)及加工性能的轉(zhuǎn)變。而趙偉等[36]在探究超高壓對牡蠣中所含的蛋白質(zhì)變性時同樣得到了驗證。

2.1.3 表面性質(zhì)

在對豆?jié){的超高壓研究中發(fā)現(xiàn)，隨著壓力的升高，其乳化能力有所降低，乳化穩(wěn)定性卻逐步上升。但在以大豆分離蛋白溶液為實驗對象的研究中，其乳化性能卻呈上升趨勢。這是由于超高壓促進了大豆分離蛋白溶液中蛋白質(zhì)的降解與延展，從而擴大其表面積并導致疏水基團暴露。而豆?jié){乳化能力的降低則是油脂的部分析出與蛋白質(zhì)的凝聚所導致的[31]。另有實驗同樣得出二疏水基團的暴露導致蛋白質(zhì)起泡性的改善這一結(jié)論，也驗證了超高壓對蛋白質(zhì)的表面性質(zhì)能夠產(chǎn)生影響[6]。

超高壓能夠引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的變化，從而延長食品保質(zhì)期、貨架期，提升了食品口感及營養(yǎng)價值。然而，食物中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜多樣，功能差異顯著，故超高壓對蛋白質(zhì)變性需要進一步的系統(tǒng)研究

2.2 脂質(zhì)

脂質(zhì)為肉類、水產(chǎn)等食品中的重要營養(yǎng)成分，含脂食物的氧化、酸化、劣變等成為了食品口感下降、食物腐敗變質(zhì)的罪魁禍首之一。超高壓也可能對食品品質(zhì)造成不利影響，通過加速肉中的脂肪氧化、改變脂肪酸的組成、改變脂肪含量等方式降低脂肪穩(wěn)定性[7，37-38]。

黃甜等[38]指出當壓力達到400 MPa時豬肉脂肪氧化速率變化顯著，這是由于超高壓導致肌動蛋白、肌紅蛋白、肌內(nèi)肌球蛋白等蛋白質(zhì)變性從而釋放出金屬離子（鐵和銅），發(fā)生催化氧化反應。此外，國內(nèi)外學者研究發(fā)現(xiàn)超高壓結(jié)合熱處理也能對脂肪氧化產(chǎn)生影響。Ma等[39]曾報道在40℃或60℃的溫度下，雞肉的硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）顯著升高。關(guān)于超高壓對脂肪含量及脂肪酸組成的研究則相對零散[40]。Cruz-Romero等[41]發(fā)現(xiàn)牡蠣肉在超高壓下的上述兩項指標均無明顯變化，在對牦牛肉等食品進行的脂肪酸組成實驗中也得到了相似結(jié)論[42]。Zhi F等[43]細化指出不同類型的脂肪對壓力的改變反應不同，如豬肉肌內(nèi)脂肪的含量在500 MPa的高壓下沒有顯著變化，但肌內(nèi)脂肪酸中的磷脂含量卻明顯改變。為了使超高壓食品加工技術(shù)能夠更安全更廣泛的在食品領域進行應用，其對脂肪含量、脂肪酸組成的影響機理需要更多實驗探索與研究。

2.3 維生素

除了蛋白質(zhì)與脂質(zhì)，維生素在食品品質(zhì)的提升及消費者健康改善方面也占據(jù)了舉足輕重的地位，是必需由食物中獲得的、維持身體健康的必備有機物。由此可見超高壓對其的保留功能尤為重要。研究表明超高壓對果蔬維生素含量的影響不顯著。許秀舉等[44]將去籽花萊柿密封于100 MPa～1 000 MPa的壓力下，實驗結(jié)果顯示花萊柿隨著壓力不斷的升高其維生素C的含量基本保持不變。獼猴桃果肉飲料維生素C在超高壓處理后也幾乎不損失[17]。并且，研究者進一步發(fā)現(xiàn)超高壓處理后的果汁中維生素C含量相比熱處理能在維持在90%以上的高水平[45]。

同樣的，李廣鵬[46]研究了超高壓技術(shù)對白蘿卜的感官品質(zhì)的影響，并得出了其維生素C含量在處理前后無顯著變化，因而超高壓加工可保存其原始天然營養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)論。

研究超高壓對維生素及水分的影響有利于其在多汁食物、富含維生素食物如鮮果、蔬菜等食物加工領域更有效的應用。

3 超高壓對食品理化品質(zhì)的影響

超高壓能夠使食物中一些理化反應速率發(fā)生變化、調(diào)控某些酶的活性，在肉類、水產(chǎn)、果蔬等加工領域中起著舉足輕重的作用。研究其對食品理化品質(zhì)的影響對延長食品保質(zhì)期、改良風味有著重要意義。

3.1 pH值

pH值對食品的色澤、質(zhì)構(gòu)、風味物質(zhì)和貨架期等均有重大影響，因此其也成為了評判食品好壞的首要指標。在對果蔬類食品，尤其是鮮果飲品的pH值測定中，胡柚汁等果汁的pH值均不隨壓力升降有較明顯變化[18]。450 MPa超高壓處理后的魚肉在其貯藏期間pH值也基本保持不變，從而使其貯藏品質(zhì)得以提升。朱兆娜等[14]在對冰溫保險牛肉的超高壓實驗中同樣得到了類似結(jié)論。這是由于超高壓可使蛋白質(zhì)在貯藏期間保持原有性質(zhì)而不腐敗變質(zhì)，從而利于遏制氨及胺類堿性物質(zhì)的釋放速度，控制pH值不再顯著增加。而對于凍藏食品，王洋等[47]在對法蘭克福香腸進行的研究中，發(fā)現(xiàn)超高壓能有效減慢貯藏期間法蘭克福香腸pH值的下降速度。經(jīng)超高壓處理的冷凍草魚魚糜的pH值也在貯藏后期趨于穩(wěn)定。上述實驗均表明超高壓能夠延遲了肉類的變質(zhì)時間，使其能夠較長時間的保持新鮮。

然而，鄧記松的實驗表明，鱸魚魚肉的pH值隨著壓力增大而升高，這可能是由于食品品種存在差異，鱸魚魚肉在高壓作用下蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，氨基和羧基發(fā)生脫離所引起的[13]。

3.2 持水性

水分對食品多汁飽滿的口感起到了關(guān)鍵的作用。在對水分含量變化的研究中，秦影等[12]將大黃魚魚糜進行分組離心測定保水率，發(fā)現(xiàn)超高壓能夠改變水分狀態(tài)，即增加大黃魚魚糜保水率、增強不易流動水的流動性以及使結(jié)合水的相對比例明顯增長。經(jīng)超高壓處理的草魚魚糜持水性也呈總體良好狀態(tài)。在100MPa～400 MPa的壓力作用下，魚糜持水性隨壓力升高呈正相關(guān)增長，且超高壓還可阻礙草魚魚糜保存期持水性的降低[14]。這是由于在一定壓力范圍內(nèi)，超高壓可以促進蛋白質(zhì)發(fā)生變性，從而保持了其中的水分[48-49]。在對水果的研究中，實驗者指出超高壓雖然在一定時期會加劇楊梅的汁水流失，但從長期來看能有效保持果肉內(nèi)的水分。

3.3 揮發(fā)性鹽基氮（Total Volatile Basic-Nitrogen，TVB-N）

高壓加工后的香腸的TVB-N在冷藏前期呈降低趨勢，研究者分析可能是部分因超高壓產(chǎn)生的蛋白質(zhì)水解，并溶解了其中的部分氨及胺類易揮發(fā)的堿性物質(zhì)造成的[47]。在以草魚魚糜為對象的實驗中，樣品經(jīng)漂洗攪拌后被分別處以200 MPa～500 MPa的超高壓，實驗人員觀察樣品在－18℃條件時TVB-N的變化情況。研究者不僅發(fā)現(xiàn)經(jīng)超高壓處理的魚糜的TVB-N含量與未處理組相比顯著降低，其增加速度更是與壓力成負相關(guān)[14]。除此之外，有研究表明，未處理的牡蠣在貯藏10天后就已不再符合生鮮牡蠣新鮮度規(guī)定范圍，而超高壓處理后的樣品在第20天時仍能保證限定標準內(nèi)的新鮮度。超高壓能減緩TVB-N值的增加，這與研究人員對牡蠣和鮑魚微生物進行的檢測結(jié)果一致[28]。

TVB-N作為微生物代謝產(chǎn)物，可作為微生物生長情況的重要判定指標，對于食品安全性、新鮮度與可食用性的保障有重要意義。綜上可得，超高壓處理有著延長生鮮食品貨架期與保質(zhì)期的重要功效，可在未來應用于肉類、海鮮等食品的二次殺菌、長期保鮮。

4 總結(jié)與展望

超高壓食品加工技術(shù)是一項新興的技術(shù)，其在食品深度加工中具有廣泛而突出的優(yōu)勢。超高壓不僅能夠最大程度保持食品的原始風味與營養(yǎng)物質(zhì)，對食品感官品質(zhì)和理化品質(zhì)也具有重要影響。還能夠降低加工能耗，提高能源利用效率，減少環(huán)境污染，符合綠色發(fā)展理念。因此利用超高壓對食品進行加工也是未來我國食品加工業(yè)的重要發(fā)展方向之一。

但是由于目前對于超高壓處理的機理研究與技術(shù)開發(fā)正處于起步階段，導致超高壓加工在投資數(shù)額、體積、壓力轉(zhuǎn)變時間和生產(chǎn)連續(xù)性上仍存在諸多不足，因此，深入研究超高壓運作機理、開發(fā)新模型，完善理論體系將成為超高壓技術(shù)在食品加工領域大規(guī)模運用的基本前提，而研發(fā)能夠快速升降壓力、耐壓性強、操作連續(xù)性好的設備也將成為一大研究方向[50]。對超高壓食品加工技術(shù)的進一步研究與應用，必將提高我國食品加工業(yè)的國際競爭性，帶動我國加工產(chǎn)業(yè)的全新革命。

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