隨著人們生活水平的提高和保健意識(shí)的增強(qiáng)，要求食品企業(yè)不僅要保證食品的安全性和穩(wěn)定性，而且還要盡量保持其原有營(yíng)養(yǎng)成分和新鮮度。而傳統(tǒng)的熱力殺菌技術(shù)對(duì)一些產(chǎn)品特別是熱敏性產(chǎn)品的色、香、味、功能性及營(yíng)養(yǎng)成分等具有破壞作用，經(jīng)過熱加工的新鮮產(chǎn)品失去了其原有的新鮮度，甚至還產(chǎn)生異味，影響產(chǎn)品質(zhì)量。果蔬及其加工制品作為一類熱敏性食品，應(yīng)用超高壓殺菌技術(shù)具有獨(dú)特的價(jià)值。
一、超高壓殺菌的概念
殺菌是果汁飲料生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)的殺菌方法是采用加熱殺菌的方法來殺滅飲料及食品中的微生物，從而延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。但是這種殺菌方法存在一定的缺陷；加熱殺菌的溫度太低會(huì)因?yàn)闅⒕蛔愣鴮?dǎo)致產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)，從而降低產(chǎn)品的貨架壽命；加熱殺菌的溫度過高，導(dǎo)至果汁飲料中的營(yíng)養(yǎng)成分受到大量的破壞，從而造成風(fēng)味劣變、產(chǎn)生熱臭、造成產(chǎn)品的質(zhì)量下降。因此，尋找一種能夠保持果汁飲料天然風(fēng)味和全營(yíng)養(yǎng)素的冷殺菌方法，一直是世界各國(guó)食品業(yè)追求的目標(biāo)。近幾年來，日本東京大學(xué)的科研人員研究出了一種最新的不加熱殺菌技術(shù)——超高壓殺菌技術(shù)。
超高壓殺菌技術(shù)，就是在密閉得容器內(nèi)，用水作為介質(zhì)對(duì)軟包裝果汁施以400—600MPa的壓力，在這種強(qiáng)壓下，能殺死果汁中幾乎所有的細(xì)菌和酵母菌。這種超高壓殺菌處理過的果汁，可充分保持水果原有的色、香、味和營(yíng)養(yǎng)成份。從而延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期因此成為當(dāng)前食品加工新技術(shù)研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。近年來國(guó)內(nèi)外眾多的研究者對(duì)超高壓在果蔬汁加工中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，以評(píng)價(jià)超高壓殺菌技術(shù)在保持果蔬汁新鮮度和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及提高產(chǎn)品微生物安全性和穩(wěn)定性等方面的作用。由此可見，超高壓殺菌技術(shù)在果汁飲料殺菌及其它食品加工方面的應(yīng)用，將成為21世紀(jì)最有前途的殺菌方法。
二、超高壓殺菌的原理
超高壓食品是在密封的容器中，用水作介質(zhì)對(duì)食品施加數(shù)百兆帕的壓力，使食品中的蛋白質(zhì)、淀粉等大分子物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其結(jié)果是蛋白變性、淀粉湖化、酶失活、微生物死亡。超高壓技術(shù)進(jìn)行食品加工具有的獨(dú)特之處在于它不會(huì)使食品的溫度升高，而只是作用于非共價(jià)鍵，共價(jià)鍵基本不被破壞，所以食品原有的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)成分影響較小。通過超高壓處理能夠激活或滅活這些酶，有利于食品的品質(zhì)。
超高壓會(huì)導(dǎo)致某些高分子物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)變化。例如：在加熱殺菌時(shí)，蛋白質(zhì)在強(qiáng)熱作用下分子激烈運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致共價(jià)結(jié)合的破壞或新結(jié)合的生成，破壞了蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，使基本物性變異。而超高壓只引發(fā)氫鍵之類弱結(jié)合的變化，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的小分子共價(jià)健影響很小或不影響，使分子空間結(jié)構(gòu)變化而無損基本物性。也就是說超高壓可在保留食品原有生鮮風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)，不產(chǎn)生異味的情況下使蛋白質(zhì)、淀粉之類高分子物質(zhì)形成不同于熱法所產(chǎn)生的凝膠或固形物，進(jìn)而導(dǎo)致菌體死亡。
被列為二十一世紀(jì)十大尖端科技之一的超高壓冷殺菌生物處理技術(shù)，不僅是一次工業(yè)革命，更是一次食品保鮮和生物醫(yī)藥發(fā)展的革命，它將對(duì)食品、生物工藝學(xué)產(chǎn)生巨大的影響。
三、超高壓鮮榨果汁的應(yīng)用
柑桔類果汁的加壓實(shí)驗(yàn)表明,在300～400 MPa 下保存10 min ,果汁中易生長(zhǎng)的酵母、霉菌及一般細(xì)菌(如乳酸菌) 全部死亡。部分耐壓細(xì)菌的殘留菌數(shù)降至1/ 1 000 以下。殘留菌類主要是芽孢菌及孢子,如地衣菌屬、仙影拳菌屬和多粘菌屬等,這些耐壓菌加壓至600 MPa 時(shí)仍不會(huì)死亡,由于芽孢菌類在pH < 4 的介質(zhì)中均不能生長(zhǎng),對(duì)柑桔汁來說不存在芽孢菌腐敗的問題,所以柑桔汁及pH < 4 的果汁和果醬,超高壓殺菌的使用已實(shí)用化。
1、對(duì)果汁中細(xì)菌的作用
在400—600MPa的壓力下，處理細(xì)菌的懸液，然后用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定其中的Zn、Fe、Mg、Ca、K等金屬離子。結(jié)果表明，所有細(xì)菌的菌體內(nèi)細(xì)胞成分都有滲出現(xiàn)象，高壓處理過的菌體礦物質(zhì)的含量比沒有處理的菌液高10倍，其中Fe、Mg的滲出現(xiàn)象最多，達(dá)到21—27倍。這說明菌體細(xì)胞膜受到嚴(yán)重的損傷。
含有芽孢的細(xì)菌有較高的耐壓性，研究認(rèn)為，芽孢菌滲出的礦物質(zhì)和類似RNA的物質(zhì)的量很小。但是在60℃以上的加熱和超高壓的配合下，可以完全殺滅芽孢菌，使果汁達(dá)到商業(yè)無菌。
超高壓對(duì)一般細(xì)菌的影響
2、對(duì)果汁中霉菌和酵母菌的作用
在300—400MPa加壓10分鐘，果汁中易生長(zhǎng)的酵母菌和霉菌類完全滅活，其原因除蛋白質(zhì)變形外，還有細(xì)胞膜被壓成許多小碎片和原生質(zhì)等一起變成糊狀，這種不可逆的變化使霉菌和酵母菌無法修復(fù)而造成死亡。
超高壓對(duì)酵母和霉菌的影響
對(duì)超高壓處理過的汁液，用UV—160A型分光光度計(jì)在260nm條件下測(cè)定菌體類似RNA的物質(zhì)，其結(jié)果和沒經(jīng)過超高壓處理的樣品相比，其滲出的類似RNA的物質(zhì)增大約10～20倍。
實(shí)驗(yàn)研究表明，超高壓殺菌殺滅微生物的順序是：酵母菌—霉菌—細(xì)菌—含芽孢的細(xì)菌。
3、對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的影響
超高壓殺菌技術(shù)是先將含水固態(tài)食品原料配好以后，充填到柔軟空包裝袋中密封，再投入到數(shù)千靜水壓的超高壓殺菌器中加壓處理；而流體果汁等不需包裝直接充入高壓釜中冷殺菌。在靜水壓下，食品向自身體積減小的方向變化，即形成生物體高分子立體結(jié)構(gòu)的氫鍵結(jié)合、離子結(jié)合、疏水結(jié)合等非共有反應(yīng)。其結(jié)果是生命活動(dòng)停止、蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化、酶失去活性，微生物菌體別破壞而死亡；與此相反，形成蛋白質(zhì)的氨基酸的縮氨結(jié)合是共有結(jié)合，在數(shù)千大氣壓下其結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化；同樣食品中的維生素、香氣成分等低分子化合物，也具有共有結(jié)合，在高壓下也不發(fā)生變化。
近年日本、美國(guó)等采用超高壓加工技術(shù)對(duì)熱敏性果蔬汁的香氣進(jìn)行了研究。500MPa 處理的番茄汁其正己醛、3— 順—己烯醛含量明顯增加，并產(chǎn)生了脂肪氧化的酸敗氣味。草莓經(jīng)200～400 MPa 處理能較好地保持其香氣，且200 MPa、20min 和500 MPa、20min 處理的草莓香氣成分與未超高壓處理的草莓香氣成分無顯著的差異。鮮桃經(jīng)超高壓處理后，發(fā)現(xiàn)桃內(nèi)的苯甲醛含量增加，γ—癸內(nèi)酯的含量變化不大。金皇后瓜汁超高壓處理對(duì)其香氣成分有影響，但感官評(píng)價(jià)差異不顯著。草莓、香蕉、蘋果、菠蘿和橙子等水果典型香氣模擬體系的酯類經(jīng)超高壓處理后有一定影響。鮮榨果蔬汁的色澤、香氣受超高壓果蔬汁中殘留酶的影響較大。超高壓可使食品中的酶，如過氧化氫酶、多酚氧合酶、果膠甲基質(zhì)酶、脂肪氧合酶、纖維素酶等激活或失活，并影響食品的品質(zhì)。研究表明，新鮮橙汁中的甲基酯酶在室溫條件下經(jīng)200～400 MPa的壓力處理可被完全滅活，600 MPa 壓力處理能使橙汁中的甲基酯酶不可逆失活99％，葡萄、草莓、杏和蘋果的PPO對(duì)壓力敏感，并發(fā)現(xiàn)超高壓雖然有鈍化酶的作用，但效果不如熱力加工法。通過評(píng)定超高壓處理果蔬汁殘留酶的活性及其在冷藏過程中對(duì)產(chǎn)品色澤、香氣的影響，可合理地制定每種產(chǎn)品殘留酶活性的指標(biāo)，以控制產(chǎn)品的質(zhì)量。
四、超高壓鮮榨果汁的前景
食品超高壓殺菌技術(shù)是二十一世紀(jì)食品加工技術(shù)領(lǐng)域的一次革命。超高壓能破壞高分子的氫鍵、離子鍵、鹽鍵，對(duì)共價(jià)鍵影響小，經(jīng)超高壓殺菌處理的食品能基本保持其原有的色澤、香氣和維生素等成分。超高壓食品能保持其“原汁、原味”的特性，符合現(xiàn)代食品“天然、營(yíng)養(yǎng)、衛(wèi)生、安全”的發(fā)展方向，能滿足消費(fèi)者崇尚“天然、健康”食品的需求。)1992年日本利用超高壓加工桃醬、草莓醬和酸性果汁獲得成功。1998 年墨西哥AVOMEX公司利用FlowInternationalCorporation制造的超高壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)了鮮榨油梨汁的商業(yè)化生產(chǎn)。在歐洲市場(chǎng)上也陸續(xù)出現(xiàn)了具有特色的超高壓食品，如果醬、蘋果汁和橙汁等。食品超高壓加工技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和商業(yè)化應(yīng)用潛力。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,人們?cè)絹碓街匾暿称窢I(yíng)養(yǎng)與自身健康。對(duì)于飲料,人們不再只要求生津止渴,而是迫切需求飲料的多樣化、方便化、營(yíng)養(yǎng)化、功能化。超高壓果蔬汁含有豐富的碳水化合物(主要是葡萄糖和果糖) 、氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等多種易為人體吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
果蔬汁除了可生津止渴外,還具有以下功能:
(1) 是人體重要的能量來源;
(2) 由于它的低脂肪特點(diǎn),對(duì)高脂肪疾病有一定的輔助治療作用;
(3) 是維生素的供給源,每人只要日飲200～300 ml 果蔬汁,就可以補(bǔ)充人體所必需的全部或大部分維生素;
(4) 含有豐富的礦物質(zhì),是人體新陳代謝必不可少的物質(zhì);
(5) 果蔬汁含有豐富的檸檬酸、蘋果酸、酒石酸等有機(jī)酸,具有重要的營(yíng)養(yǎng)生理作用;
(6) 有些果蔬品種,富含美容、減肥、降血壓、降血糖、增強(qiáng)免疫力等特殊功效因子。
因此,果蔬飲料以其營(yíng)養(yǎng)性和功能性日益倍受消費(fèi)者的青睞。超高壓果蔬汁不僅在美國(guó)市場(chǎng)熱銷，而且發(fā)展事態(tài)波及全球。目前,超高壓果蔬汁的發(fā)展在全球方興未艾，美國(guó)和日本已成為超高壓果蔬汁的主銷市場(chǎng)。而在中國(guó)還尚屬罕見。因此，超高壓果蔬汁的研制與開發(fā)將有廣闊的市場(chǎng)前景。
多年來我國(guó)果汁飲料市場(chǎng)上，仍以濃縮果汁還原勾兌為主，而經(jīng)一定比例稀釋還原的濃宿果汁只能作為低端市場(chǎng)的消費(fèi)品種。因?yàn)闈馑薰跐馑迺r(shí)要對(duì)鮮果脫水，而很多營(yíng)養(yǎng)物是溶于水的，因而脫水損耗了大量營(yíng)養(yǎng)；而銷售時(shí)再加水勾兌還原，色香味仍需調(diào)味劑和色素進(jìn)行調(diào)制，已經(jīng)失去了純天然的屬性。這不僅損壞健康，違背自然規(guī)律，而且是對(duì)食品資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。
我國(guó)市場(chǎng)上，濃縮還原勾兌的果汁飲料品種，除了比例10%的低檔產(chǎn)品外，還有過度產(chǎn)品30%比例和100%的中檔產(chǎn)品，這種梯度的延伸正等待著高檔超高壓鮮榨果汁的到來，以完善由低檔到高檔的梯度形成。
隨著中國(guó)人的收入提高和保健知識(shí)深入千家萬戶，不少人對(duì)超高壓鮮榨果汁的需求期待已久。而隨著現(xiàn)代人們?nèi)馐车脑黾?，人體的熱量大幅增加，胖子增多，過去的寒性體質(zhì)普遍被熱性體質(zhì)所代替，因而對(duì)于時(shí)下普遍注意健美身材的消費(fèi)者而言，涼性補(bǔ)陰的果汁的需求量亦會(huì)大幅增加。特別是超高壓鮮榨果汁方便人們出差、旅游、開車、辦公時(shí)隨時(shí)隨地食用，將替代和改變自古以來食用水果的習(xí)俗和麻煩，這對(duì)于促進(jìn)人們經(jīng)常性地補(bǔ)益果汁營(yíng)養(yǎng)起到了不可替代的作用，食用人群無疑將會(huì)不斷擴(kuò)大。
需特別強(qiáng)調(diào)的是：國(guó)內(nèi)龐大的中產(chǎn)階級(jí)就是超高壓鮮榨果汁的消費(fèi)的中堅(jiān)，而前衛(wèi)的年青人歷來就是新事物的追求者和參與者；加上星級(jí)飯店、高級(jí)會(huì)所、單位團(tuán)購(gòu)需求，將是幾百億元的市場(chǎng)蛋糕。
有理由相信：回歸自然，享受新鮮、營(yíng)養(yǎng)、方便、安全的鮮榨果汁，不但是大多數(shù)人的理想追求，同樣也是相當(dāng)一部分人群的現(xiàn)實(shí)需求。
