高压加工技术在水产品中的应用

高压加工技术在水产品中的应用

Application of high pressure process ing on fishery product

董吉林申瑞玲

DONG Ji-lin SHEN Rui-ling

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院,河南郑州450002）

（College of Food and Bioengineering，Zhengzhou Institute of Light Industry,

ZhengZhou,Henan450002，China）

摘要：高压加工技术是目前食品工业中热门加工技术之一，高压加工技术能够保持食品的天然风味，但这种方法目前在水产品中应用还不是很多，本文综述了高压加工技术对水产品中微生物和水产品品质的影响。

关键词：高压加工技术；水产品

Abstracts：High pressure processing technology is one of the most popular methods in food industry.Foods preserved with high pressure are a promising method to keep their natural appearance,taste and flavour.But effects of high pressure on fishery foods have been tried in a little products.This paper reviews the effects on microbial and quality of high pressure processing technology in fishery foods.

Keywords：High pressure process ing；Fishery foods

冷藏是水产品保藏最常用的方法，但许多水产品经过冷藏以后在色泽、风味、质地、新鲜程度上都远不及新鲜产品。寻求一种看起来、摸起来、尝起来均和新鲜产品一样安全的食品保藏技术是十分重要的，高压加工技术就是一种能够对新鲜水产品灭菌和延长货架期，又能提供非凡的产品质量、风味的方法。

食品的高压处理，是一种仍处在不断发展阶段的新型食品保藏方法。高压技术应用于食品保藏中是一个世纪前。目前，日本在超高压食品加工方面居于国际领先地位，并且已拥有大量的食品超高压处理实验机械和生产设备。在美国及欧洲，许多国家先后对高压食品加工的原理、方法、技术细节及应用前景进行了广泛的研究，研究的深度和广度不断扩大[1]。高压技术在我国还处于起步阶段，加快开展超高压食品研究，特别是加强超高压加工对热敏感的食品或药品的研究有着极为重要的意义。使用高压法保藏食品被看作很有前景的一种方法，这种高压或超高压处理食品的过程，能杀灭微生物，改善生物多聚体的结构，包括蛋白质变性、酶的激活或灭活、凝胶、组织状态和结构等；更重要的是高压处理后食品仍能保持其原有的生鲜风味和营养成分，这对于新鲜水产品和海产品的保藏具有重要意义[2]。目前，高压加工在商业化水产品上应用还很少，研究数据和资料很有限，下面主要对目前的一些研究进行概括介绍。

1对微生物生长的影响

来源于水产品中的致病菌通常可分为两组：一组是自身原有的细菌，受水环境和气温的影响，如肉毒梭菌(C.botulinum)和李斯特氏菌(Listeria)，常见于较寒冷水域鱼体中；霍乱弧菌(V.cholerae)和副溶血性弧菌(V.parahaemolyticus),一般见于海滨环境或温热带水域中的鱼体上；另一组致病菌是水产品非自身原有细菌，例如沙门氏菌(Salmonella sp.)、大肠埃希氏菌(E.coil)、志贺氏菌(Shigella)、金——————————

作者简介：董吉林(1968-)，男，郑州轻工业学院食品与生物工程学院讲师。

E-mail:djl1968@https://www.360docs.net/doc/3118398192.html,

收稿日期：2006-05-22

黄色葡萄球菌(Staphylococcus auveus)等。生鲜水产品中含有病原体的生长作用可使生产加工的食品细菌浓度升高，造成引起疾病的风险，而高压可以杀灭牛奶、肉、水果和果汁等多种食品中的微生物[3]。正像物质从颗粒微细到纳米级时会发生质的变化一样，液体压力达到几千个大气压时物质也会发生质的变化，研究表明：高压灭活微生物依靠的是压力作用的程度和处理持续的时间。具体的作用包括以下几方面[4～6]：高压可以使蛋白质变性，如：蛋白质伸展、聚合和凝结；可以致使酶的活性受到抑制；能够破坏微生物细胞内的细胞器；高压能够使微生物细胞的形态会发生改变；高压具有杀灭微生物芽孢的作用；高压能够改变微生物的遗传机制。高压杀菌和压力、作用时间、温度、pH以及微生物的种类有关。贝类是食用海水中细菌的滤食动物，其中有一些细菌能潜在地缩短贝类的货架寿命，甚至能引发疾病。因为贝类海洋生物经常是被生食、或在水中轻微煮熟就食用，所以并不能依靠充分的加热而达到消除病原体的目的。

目前，已有一些高压技术研究应用于贝类食物的杀菌，最典型的是对牡蛎的高压加工[7,8],传统的牡蛎采集是采用手工挑捡退潮后沙土中的天然牡蛎，然后把它们放入塑料筐中，这些手工挑捡的牡蛎再通过牡蛎筛选器进行挑选和加工。高压加工牡蛎产品为传统的海产工业提供了新机遇，牡蛎中存在的S形霍乱菌，不仅对牡蛎产业造成不利的影响，而且对人体也有极大危害。把牡蛎置于155℃的热水中浸泡，这种方法并不能完全杀死牡蛎中的S形霍乱菌；有研究用定点照射杀菌,消除牡蛎中的S形霍乱菌，但这项技术并未得到FDA认可；对牡蛎应用冷冻杀菌，不但改变了牡蛎的原有口味、质构，并且由于快速冷冻而缩短了牡蛎产品的货架期限。超高压对生牡蛎杀菌是有效的，有些S形霍乱菌可以在加压1min后再存活；对牡蛎加207～345 MPa压力下加压2min，不仅能够消除S形霍乱菌，还可以使牡蛎肉保持原有的风味和质构，高压杀菌的牡蛎不仅可以保证其食用的安全，而且会更加新鲜，口感更好。高压处理过的牡蛎在2℃下可稳定保藏41d，未经高压处理的对照样品在同样条件下只能保存13d[8]。在500MPa压力作用30s能够使牡蛎中副溶血弧弧菌含量从含菌量从109cfu／mL降至lO cfu／mL[1]

用下很容易去壳。超高压技术解决了牡蛎产业的两大问题：消除牡蛎中有害致病菌和牡蛎脱壳[7]。目前,高压加工作为一项提供越来越普及的安全且新鲜的牡蛎产品加工技术，正在促进一个新的行业的产生，可以生产一些即食食品等方便食品。也有其他一些高压对海洋食品灭菌的作用的研究报道，在450MPa，15min，25℃条件下对金枪鱼及乌贼样品高压处理，发现高压具有一定的减少其微生物数量的作用，但这种处理方法还不能独自有效降低或杀灭样品中的细菌[9]。也许，将一般压力和热处理联合使用对抑制或灭活强生长力的细菌是有必要的。联合使用的热处理从0℃升到60℃，高压可升到400MPa，对乳酸菌（Lactobacillus casei）和大肠杆菌的实验结果显示，低温处理（0℃）和高压联合起来比起其它处理方法能更有效灭活细菌[10]。高压处理（500MPa/10min）已表明:高压能够杀灭海胆卵中副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）和另外两种弧菌（Vibrio cholerae和Vibrio mimicus），并且海胆卵仍能保持其原有的芳香和味道。然而缓冲液中的副溶血性弧菌（Vibrio parahaemalyticus）只需要在0℃，20MPa压力下作用5min就能杀灭，说明了海胆卵中的有些化合物具有抗保护的作用[11]。对章鱼的超高压加工研究表明：在压力200～400MPa，温度7～40℃时，压力200MPa和温度7℃就能杀死大肠

杆菌和金黄色葡萄球菌，而对乳酸杆菌基本不影响。在7℃和40℃的温度下，用400 MPa的压力连续加工处理15min或是分3次处理，每次处理5min后发现,在7℃时,章鱼肉中所含的微生物数数量大大低于对照组；不同压力（200～400MPa）和温度（7～40℃）对章鱼肌肉自溶性的影响研究表明:温度升高压力增大肌肉的自溶现象增加,在7℃和40℃时,压力400MPa自溶现象严重,而7℃和200MPa时几乎对肌肉没有影响，压力的明显增加了肌肉组织的自溶性；在7℃和40℃两种温度情况下，用400MPa的压力持续加工处理15min，或是分3次，每次加工5min后对章鱼肌肉切变强度的几乎不产生影响[9]。

2高压作用对海洋食品质量的影响

2.1对海产品质地和微观结构的影响

超高压技术处理肉制品能够使肌肉的显微结构和内源蛋白酶发生变化[12]。高压对于鱼肉组织及其肌原纤维蛋白的凝结有重要作用,用400MPa压力处理鲑鱼肉30 min能够使部分肌细胞分解，细胞的大小也有所改变[13]。高压处理和经热处理的鱼肉的质地有着显著的不同[14],经400MPa压力处理过的新鲜鳕鱼肉比起经50℃的热处理的鳕鱼肉硬度要大些，更具有可嚼性；在高于或低于400MPa压强处理的鳕鱼肉比400MPa下的鱼肉硬度要小[15]。然而，如果高压处理的鳕鱼肉热处理，它的硬度将和单一用热处理的鱼肉相似。高压作用下的鱼肉的质地相对热敏感，并且会在低温热处理下变的软化，同时比起未经高压处理的样品，高压加工鳕鱼更具有粘着性和耐咀嚼性及好的口感[16]。然而，用101MPa压力处理美洲大西洋产的青鱼结果显示，在4～7℃下贮存时能够增强该鱼的肉质稳定性，而202MPa和303MPa压力却起到相反的作用[17]。高压处理还被发现可以提高碎鱼肉的凝胶形成能力,在仿海产肉和其它鱼肉产品中，高压处理容易在低温下很容易形成凝结或凝胶[18,19]。在25℃下，用200MPa的流体静压作用30min可使鲤鱼的肌动球蛋白形成凝胶，高压形成的凝胶能更好地保留海产品本身特有的色泽和味道以及柔性[20]。关于热和加压处理鱼胶质的差异的研究已表明:在200MPa，10℃下作用10min形成的蓝白凝胶质比加热形成胶质有更强的破碎力和内聚性[21]。在4℃下高压处理仿海产品之后再将其放在25℃或40℃下，此时所形成的凝胶包含转谷氨酰胺酶，凝胶的强度能够增加2～3倍。高压使得蛋白质底物能够得到更多的转谷氨酰胺酶的作用，这样就增加了分子间的交联和胶质强度[22]。高压促进凝胶的形成的机理主要是由于肌球蛋白重链的交联作用。

2.2对鱼肉蛋白质和酶活性的影响

一般地，高压对蛋白质一级结构没有影响，不利于二级结构的稳定，对三级结构有较大影响，而四级结构对压力非常敏感[23]。肌肉纤维显微结构的改变是蛋白质变性和酶失活的最主要的因素。对海洋食品进行高压处理就是因为它们都倾向于这种变化，当压力较低(100～200MPa)时，蛋白质和酶的变化是可逆的，压力低于150 MPa时首先是蛋白质的疏水基团的相互作用，并因此四级结构先发生了变化。当压力高于200MPa就会发生不可逆反应，包括全部酶的失活和蛋白质的变性，三级结构改变要高于200MPa，而二级结构发生变化需高于700MPa。这样，高压使蛋白质变性包括非共价键的重组或(和)破坏，如氢键及疏水基的相互作用以及离子键的变化，但共价键不会受到影响。鱼类肌肉中的主要蛋白是肌原纤维蛋白和肌浆蛋白。肌球蛋白在100～200MPa高压下发生变性，而肌动蛋白则在300MPa下才发生变性，在800 MPa的高压下仅有极少量的蛋白质没有变性[24]。

关于高压通过对某些酶的作用而影响海洋食品品质的研究已有报道，这些酶是胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、组织蛋白酶、胶原蛋白酶。在100～400MPa压力下，这些酶并都是易变性的[25，26]。在低温储藏过程中，鱼肉中的脂酶仍有活性，并最终从糖脂中释放出游离脂肪酸，导致鱼体内脂肪酸随着存放时间而积累。如果在冷藏前用405MPa高压处理鱼，对防止游离脂肪酸的积累和磷脂含量的减少是很必要的[27]。高压可以影响到ATP酶的活性，ATP酶在物质运输、能量转换和信息传递等方面有重要作用,ATP在鱼肉中通过脱去磷酸化而降解成为各种化合物，其中的一些会在储藏过程中积聚于鱼体内,将鲤鱼肌肉用200,350,500MPa的高压处理之后，储存于5℃条件下，发现用350MPa和500MPa高压处理后肌肉中的5′－次黄嘌呤核苷水平下降了，这表明高压使ATP酶失活或使中间产物降解[9]。

2.3对脂质氧化作用的影响

海洋动物的脂肪最大特点是含有高水平的多不饱和脂肪酸,很容易自然氧化和氧化降解而影响到食品的加工、贮藏甚至于直接影响到产品的质量、风味、色泽、质地和营养价值。在高压下高精度的脂肪和油对氧化作用相对来说较稳定。关于高压作用于鱼油的研究还很少。当用506MPa流体静压处理萃取的沙丁鱼油60min时，氧化指示剂、过氧化值（POV）和硫代巴比妥酸（TBA）都没有改变[28]。当压力高于400MPa时，在一定的水份活度范围内，大部分肉及鱼产品都会有脂质氧化现象。高压能够诱导脂肪及其组织产生变化而从特殊的复合物中释放出金属离子，而催化氧化反应[29]。在无氧和常温条件下超高压处理可以使脂氧合酶完全失活同时又不会导致不饱和脂肪酸发生变化，利用超高压处理含不饱和脂肪酸高的食品则能达到灭酶杀菌而又不破坏不饱和脂肪酸的目的，这样处理将避免传统热力加工辐照处理引起的不饱和脂肪酸氧化和降解反应[30]。

3结论

当前，人们越来越热衷于无添加剂、贮藏性能好的产品，并且更趋向于认同不采用热杀菌的方式来延长食品的贮藏期，而高压杀菌技术的出现正迎合了人们的需要。在常温或低温下经高压加工的多种食品，其原有味道及特有风味没有改变。高压技术应用在食品加工过程中，除了能够使蛋白质变性、微生物杀灭以外，高压一般不改变食品的风味、色泽、维生素含量以及食品的营养价值。食品的粘度、均匀性及结构等特性对高压较为敏感，但这些变化往往是有益的,而且,高压加工还能抑制一些对水产品质量不利的内源酶的活性，使水产品的品质大大改善。目前,随着人们生活水平的提高,人们更加注重食品的优质、安全和新鲜，而高压加工一方面能够提高货架期较长的鲜美水产品；另一方面也能够使水产食品多样化，超高压技术不仅水产品还具有良好的外观，而且能使鱼肉蛋白质变性凝胶化，再经低温保存、可得到比加热凝胶高得多的凝胶强度。这样用通常的加热方法不能得到高凝胶强度的鱼种如沙丁鱼、鳟鱼等，可采用加压——加热方式，制造鱼糜制品，因此,高压能够开发出和传统产品的外观和质地截然不同的新型食品，在食品加工中具有广阔的应用前景。

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