1、水產品加工工藝學大作業 題目：超高壓技術在水產品加工中的應用研究 【摘要】 水產品是人類重要的食物來源之一，營養價值高，其中魚類含有豐富的蛋白質，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。但傳統水產品加工方法通過破壞非共價鍵使蛋白質變性，同時也破壞了共價鍵使維生素、色素和風味物質等低分子物質發生質變，使大量營養物質和生物活性成分流失還會產生不利吸收和健康的毒素。在海產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，造成了大量營養成分的流失一、超高壓殺滅水產品中微生物水產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。來源于水產品中的致病菌通

2、常可分為兩組：一組是自身原有的細菌受水環境和氣溫的影響，如霍亂弧菌和副溶血性弧菌，一般見于海濱環境或溫熱帶水域中的魚體；另一組致病菌是水產品非自身原有細菌，例如沙門氏菌、大腸埃希氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌等。戴昌芳等研究發現養殖水樣品中病原菌檢出率高達 46.51%，生食水產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%，產毒性大腸埃希氏菌占 8.86% 和產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合鍵，使非共價鍵斷裂

3、，在200MPa 以上的壓力下由疏水鍵和離子鍵維持的蛋白質的三級結構發生劇烈變化，產生蛋白質的壓力凝固及酶的失活，破壞細胞膜使菌體內成分產生泄漏，引起細胞形態的改變，包括細胞拉長、細胞壁收縮和氣孔的形成，細胞質壁分離以及氣泡和液泡的收縮并對DNA 的轉錄和復制產生影響。Smelt 等已經通過壓力阻力與膜流動性關系證實了細胞膜是壓力使微生物失活的首先作用目標，細胞膜的改變可歸因于流動的磷脂雙分子層經高壓變為緊密的凝膠狀態。高壓使與細胞膜有關的酶變性，經高壓處理后細胞活性遭破壞使質子溶出，pH 值改變從而令乳酸桿菌中的質膜異位F1F0ATP酶活性降低。高瑀瓏等利用DPH 標記和熒光偏振法測定大腸桿

4、菌細胞膜流動性，隨著壓力的增大和保壓時間的延長，大腸桿菌細胞膜熒光偏振度及微黏度增大，流動性降低，大腸桿菌死亡增加。當壓力和保壓時間增加到一定程度(350MPa，15min)，熒光偏振度及微黏度達到相對穩定狀態，此時大腸桿菌幾乎全部死亡。1.1 超高壓在蝦殺菌中的應用宋吉昌等以新鮮海蝦為對象，采用正交試驗設計方法研究了重復加壓對超高壓滅菌效果的影響。實驗結果表明，當處理壓力為 300400MPa，保壓時間為 1020min，加壓 23 次時，對海蝦中各種微生物殺滅作用顯著。在重復 3 次加壓，壓力為 400MPa，保壓時間為 15min 的條件下，可以殺滅海蝦中 99.3% 的微生物。結果表明

5、，利用超高壓技術在一定的壓力范圍保持一定時間可以有效殺滅海蝦中的微生物，達到無菌可食狀態。謝樂生等通過不同的壓力和保壓時間處理接種菌濃度達到107108個/mL的熟制凡納濱對蝦蝦仁以此考察超高壓的殺菌效果。實驗發現壓力是影響殺菌效果的主要因素，當壓力為600MPa，保壓時間為20min 時，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分別下降 7.1、7.0、7.2 和 4.3 個數量級。結果表明枯草芽孢桿菌對高壓最不敏感，對水產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 等已證實高壓處理后并真空包裝可以有效抑制新鮮對

6、蝦貯藏期黑斑的出現和微生物的生長并使期貨架期達到 20d。Montero等也證實超高壓結合對蝦黑病變抑制劑(抗壞血酸、檸檬酸、苯甲酸鈉、曲酸和 4- 己基間苯二酚)可以防止對蝦腐敗并降低對蝦黑病變的發生。由于某些微生物對壓力的要求比較高，要殺滅這樣的微生物需要比較高的壓力，導致設備成本昂貴，為此，考慮壓力與溫度的協調作用成了降低超高壓成本的可行方法之一。謝慧明等借助于Box-Behnken 試驗設計方法，考察了不同溫度和保壓時間協同超高壓對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 對數據進行相關性分析、驗證，得出協同溫度 55，保壓時間 10.95min

7、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達到進出口衛生標準，即菌數50CFU/g。通過溫度協同作用在殺滅水產品微生物過程中較小壓力就可以達到衛生標準，大大降低了超高壓設備的成本和儀器損耗。2、 對魚皮提膠技術的改良超高壓技術目前已用于提取各種貴重原料。如從植物中提取香精, 從竹葉中提取黃酮素, 從茶葉中提取茶多酚等。由于高壓下分子運動的加劇, 可大大加快反應速度, 縮短提取時間, 對提高產品收率也十分有效。超高壓技術在水產品提取方面的運用還不多, 目前高壓的利用還是多從其對蛋白和酶的作用角度出發, 僅見有利用高壓從魚皮中提膠的報道。Gocm ez-G

8、uillecn 等指出, 將高壓技術引入提膠過程可有效地縮短提膠時間, 提高提取率, 并且膠的質量也有所提高。3、 在魚露生產中的應用 傳統方式生產的魚露鹽度高, 抑制了酶活性,因而發酵周期較長, 且不適應低鹽化食品的發展。因此, 如能降低發酵過程中鹽的用量, 不但其發酵周期可以縮短, 而且魚貝類蛋白質水解產品也將有更廣泛的用途。將超高壓技術運用于魚露生產過程, 就是利用了高壓能促進蛋白質水解及其對微生物的抑制作用。有資料表明, 30 e下 60MPa以上的壓力處理就可以抑制異養微生物的生長, 并且加壓處理可以打斷蛋白大分子, 有助于水解。在適當的條件下, 壓力對酶有激活作用, 而且加壓會促進

9、體積縮小反應的進行, 總體來說提高了水解效果。另一方面, 高壓可起到抑菌作用, 無需添加鹽來防腐, 這樣內源酶可從鹽的抑制作用下解放出來, 發揮更好作用。4、 提高魚糜品質將高壓技術運用于魚糜生產工業的研究很早就開始并得到了理想的效果。 Chung等報道采用高壓制成的太平洋鱈魚魚糜透明度、強度和張力值都要好于傳統加熱定型的魚糜凝膠。日本大洋漁業公司研究所采用超高壓技術生產魚糕, 在殺菌后其口感、風味都比較理想。將狹鱈魚糜裝入乙烯袋內, 放入水中, 從四周均勻地加壓到400 M Pa, 保持10 min, 就能制成魚糕。加壓后的魚糕透明, 咀嚼感堅實, 破斷強度達1200 g, 彈性提高50%。

10、但對于蛋白不易在低溫下凝膠化的魚種, 高壓的作用效果不明顯, 對于某些魚種加壓凝膠化不如加熱效果。還有一點需要注意,壓力對于高于40 e 的熱凝膠作用有抵消作用。因為壓力可以保護蛋白熱變性, 并使蛋白水解活力提高, 所以在常壓下此溫度可以產生的效果, 在高壓下也許難以得到。400 MPa/30 m in/70 e 處理肉凝膠效果不如單獨加熱引起的 凝膠( 70e/ 30 m in)效果。5、 新型的冷凍及解凍工藝由于大多數水產品含水量大, 且蛋白易變性,一般的冷凍過程對其品質都有很大的影響。針對這一問題, 有學者提出 /壓力移變凍結法 , 即根據高壓冰點下降原理和壓力傳遞可瞬間完成的原理進行。

11、具體 過程大致 為: 將高水分 物料加壓至200 M Pa后, 冷卻至- 20 e, 但溫度仍高于該條件下的實際冰點而不凍結, 然后立即降壓至常壓, 此時 0e 成為冰點, - 20e 的水變為不穩定的過冷態, 瞬間產生大量細小冰晶均布于凍品組織中, 使冷凍應力大大減小, 避免了凍品組織的破壞和變性, 真正實現了速凍。高壓速凍可有效地提高凍結速度, 縮短冷凍時間, 從而產生盡可能小的冰晶, 避免冰晶組織產生不可逆破壞和變性。目前冷凍水產品的解凍方法有: 自然、流水、加熱、電磁波解凍等, 前 3種方法解凍有溫度梯度, 后 1種解凍有過熱或不完全等缺點。而用高壓解凍, 解凍速度快于自然解凍, 而且

12、凍品中的冰晶瞬間液化, 減少冰晶對凍品細胞的傷害, 可使冷凍品 營養 汁 液流 失 量下 降 5% 6% , 這對- 3 6e 冷藏的對蝦、螃蟹等保鮮尤為重要。一般對海膽和魚白(魚類的精巢)等水、海產品, 常壓凍結和解凍都會形體破損, 但在 100MPa下解凍則破損很小。6、 冷殺菌新技術 通過孫秀琴等的研究得知, 200MPa的超高壓處理, 對魚肉中的肝吸蟲囊蚴有殺傷效應, 經300 M Pa處理, 可將囊蚴全部殺死。這為食用 / 生魚片 0提供了安全可靠的保障, 也開辟了生鮮食品制作的新途徑。魚貝類感染的革蘭氏陰性菌一般對壓力都比較敏感, 所以高壓處理后的海產品中的革蘭氏陽性菌有較高的比例

13、, 其中較明顯的就是乳酸菌。超高壓殺菌可以使海產品中的有害菌減少到不能檢出的數量級, 并能殺滅有害微生物。7、 超高壓牡蠣加工技術貝類是濾食性動物, 很易受到微生物及病毒的污染。傳統的加工方式, 如加熱, 對貝類的味道和外觀都有不良的影響, 而高壓技術可以在殺滅有害微生物的同時保持其風味和營養價值。最初, 將高壓技術運用于牡蠣加工中, 主要是考慮其對病毒的殺滅作用?；【鷮毫苊舾? 常溫下, 260 MPa作用 3 m in 對牡蠣中創傷弧菌有很大的殺滅作用, 345 M P a、90 s 對牡蠣中副溶血弧菌有類似的殺滅作用。此外,超高壓牡蠣比非高壓牡蠣更多汁, 加壓處理可以提高牡蠣的體積,

14、 所以超高壓處理后的牡蠣比沒經過高壓處理的牡蠣外觀更好。超高壓處理技術能夠有效殺滅水產品中危害消費者安全的多數微生物，還能抑制一些對水產品質量不利的內源酶的活性，在不添加各類添加劑的情況下使水產品色、香、味及營養成分保存完整，并且能夠有效延長水產品的貯藏期，另一方面也能夠使水產食品多樣化。在食品安全日益嚴峻的今天其安全、衛生的特點迎合了消費者的心理需求更符合當前綠色食品的要求，市場前景廣闊。目前，超高壓技術在水產品的基礎研究與產品開發方面正處于初級階段，在水產品加工中的應用絕大多數還處于理論研究狀態，在中國市場尚未出現超高壓加工的水產品。在單獨使用超高壓處理食品過程中耗能比較大，在水產品應用中可以結合熱處理、酶處理等輔助加工方式處理，可以拓展超高壓的應用范圍。隨著科研工作者的不斷研究相信超高壓在水產品中的應用將逐漸深入，前景將更加廣闊。【參考文獻】 1 趙立川, 唐玉德, 祁振強. 超高壓食品加工及其裝置 J . 河北工業科技, 2002, 19( 2): 22-28. 2 劉 紅, 林 鋒. 超高壓食品加工裝置