1.营养成分损失少

超高压处理的范围只对生物高分子物质立体结构中非共价键结合产生影响,不会使食品色、香、味等物理特性发生变化,加压后的食品最大程度地保持原有的生鲜风味和营养成分,并容易被人体消化吸收。传统的加热方式,均伴随有一个食品在较高温度下受热的过程,都会对食品中的营养成分有不同程度的破坏。

Muelenaere和Harper曾经报告,在一般的加热处理或热力杀菌后,食品中维生素C的保留率不到40%,即使挤压加工过程也只有大约70%的维生素被保留。而超高压食品加工是在常温或较低温度下进行的,它对维生素C的保留率可高达96%以上,从而将营养成分的损失程度降到了最低。

2.超高压改善生物多聚体的结构,形成食品特有的色泽和风味,不产生异味

超高压处理不仅可以最大限度地保持食品的原有营养成分,而且可以改变其物质性质,改善食品高分子物质的构象,包括蛋白质变性、酶的激活与灭活、凝胶的形成工艺及对于某些物质的降解或提取。加压处理后的蛋白质的变性及淀粉的糊化状态与加热处理有所不同,从而获得新型物性的食品及食品素材。超高压能使蛋白质变性,使脂肪凝固并破坏生物膜,它还能改变蛋白质和肌肉的组织结构,影响淀粉的糊化。因此,尽管超高压在食品保藏领域距离商业规模应用还有一段路程,但作为一种食品质构调整的工具,超高压技术具有乐观的应用前景。

超高压会使食品组分间的美拉德反应速度减缓,多酚反应速度加快,而食品的黏度均匀性及结构等特性变化较为敏感,这将在很大程度上改变食品的口感及感官特性,消除传统的热加工工艺所带来的变色发黄及热臭性等弊端。并且当人们食用前再加热时,会获得高质量原有风味的食物,该特点也是超高压技术最突出的优势。

从超高压处理肉类和鱼类制品的研究中发现,超高压可以使肉类和鱼类制品形成独特的色、香、味。300 MPa或更高的压力引起鱼肉或猪肉呈现一种“烹煮”过的现象,但其风味不受影响。在较低的压力下,还可以激活酶改善肉的嫩度。对于牛肉,80~100 MPa的压力诱导产生的变化可以改善其在货架上颜色的稳定性。通过对超高压处理的豆浆凝胶特性的研究发现,高压处理会使豆浆中蛋白质颗粒解聚变小,从而便于人体的消化吸收。

3.利用超高压处理技术,原料的利用率高,无“三废”污染

食品的超高压加工过程是一个纯物理过程,瞬间压缩,作用均匀,操作安全,耗能低,有利于生态环境的保护和可持续发展战略的推进。该过程从原料到产品的生产周期短,生产工艺简洁,污染机会相对减少,产品的卫生水平高。

4.超高压具有冷杀菌作用

超高压具有冷杀菌之称。当微生物受到超高压时,会发生许多变化,包括有菌体蛋白中的非共价键被破坏,蛋白质高级结构破坏,使其基本物性发生变异,产生蛋白质的压力凝固及酶(主要的酶,包括涉及DNA复制的那些酶)的失活;细胞膜中的分子被修饰,影响膜功能和渗透性;使菌体内的成分产生泄漏和细胞膜破裂等多种菌体损伤。所以超高压在常温下具有微生物灭活的作用。加压400 MPa和加热60~90℃组合处理或50~400 MPa的压力循环处理都可以杀死大量微生物。

超高压处理也可以使食品腐败微生物失活。失活可以认为是在超高压环境中,细胞膜的功能受到了破坏,由此导致了细胞的渗漏,所以经过超高压处理后食品表现为原始微生物数量大大减少。(www.daowen.com)

5.超高压加工延长食品的保质期

经过超高压加工的食品无“回生”现象,杀菌效果良好,便于长期保存。以谷物食品中的淀粉为例,传统的热加工或蒸煮加工方法处理后的淀粉,在保存期内,会慢慢失水,淀粉分子之间会重新形成氢键而相互结合在一起,由糊化后的无序排布状态重新变为有序的分子排布状态,即α-淀粉化(即俗称的“回生”现象)。而超高压处理后的食品中的淀粉属于压制糊化,不存在热致糊化后的老化或称“回生”现象。与此同时,食品中的其他组分的分子在经一定的超高压作用之后,也同样会发生一些不可逆的变化,经超高压加工的食品可以延长保存期,同时又弥补了冷冻保藏引起的色泽变化,失去弹性等不足。

6.超高压具有速冻及不冻冷藏效果

速冻是通过快速越过最大冰晶生成带,使组织内只能生成细小冰晶体,这是降低冷冻应力、提高冷冻制品质量的关键。目前一般采用-30℃以下低温快速冷冻法,然而因热阻的存在使冻结有一过程,相变就不可能瞬间完成,生成冰晶体较大,导致冷冻制品的组织产生不可逆性破坏和变性。因此水果、蔬菜、豆腐等高水分食品就不适于冷冻处理,这是至今食品保藏中的一大难题。

为此,在冻结过程中采用改变温度和压力两个参数的二维操作法,即所谓“压力移动冻结法”(pressure-Shift freezing method,PSF),这是根据高压冰点下降原理和压力传递可瞬间完成的原理进行的。该法将高水分物料加压到200 MPa后冷却至-20℃,因仍高于冰点而不冻结,然后迅速降至常压,此时0℃成为冰点,-20℃的水变为不稳定的过冷态,瞬间产生大量极微细的冰晶核,而且冷冻制品的组织中,使冷冻应力大大减小,避免了冷冻制品组织的破坏和变性,真正实现了速冻。

改善冷藏、冷冻食品贮藏特性。高压处理的另一个潜在应用是低温贮藏,在200 MPa压力下,水能被冷至-20℃而不冻结。因此,升高压力可允许食品在零度以下长期贮存,而避免了因形成晶核而引起的问题。然而,长期保持高压所需费用也是昂贵的。

7.超高压简化食品加工工艺,节约能源

超高压加工技术在生产中是把压力作为能量因子来利用。与热处理相反,水压瞬间就能以同样大小向各个方向传递,并且压力可以在瞬间传递到食品的中心,这是一个重要的特征。而不像热加工中能量的传递需要时间,于是食品的超高压加工时间短且不需要很大的压力容器,食品就可以获得均一的处理,从而使生产的工艺过程大大简化。从能耗来看,加压法的能耗仅为加热法能耗的十分之一。

8.超高压食品加工技术适用范围广,具有很好的开发推广前景

超高压技术不仅被应用于各种食品的杀菌,而且在植物蛋白的组织化、淀粉的糊化、肉类品质的改善、动物蛋白的变性处理、乳产品的加工处理以及发酵工业中酒类的催陈等领域均已有了广泛而成功的应用,并以其独特的领先优势在食品各领域中保持了良好的发展势头。