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活性降低---直至滅酶
活性降低---直至滅酶
維生素、多不飽和脂肪酸、多肽等功能成分，具有很高的營養和保健價值，既是食品的固有 組分，也是在食品中經常應用的添加物。但在對食品殺菌過程中，由于長時間處于高溫環境中，這些功能物質往往會遭受很大的破壞，而使其活陛下降。面對殺菌保鮮與功能成分活性降低的矛盾，應用什么妙招來應對呢?
日前，記者采訪了從事功能食品殺菌保鮮技術研究的江蘇大學食品與生物工程學院馬永昆教授。馬永昆教授認為，采用超高壓技術對食品進行處理，既能達到殺菌保鮮的目的，又可有效保留食品的風味和營養功能成分，是一種理想的食品非熱力殺菌技術。
目前采用的微波、高頻電場和電磁場等食品殺菌技術，都存在較明顯的熱效應，即加工過程中溫度的升高變化較明顯。采用熱力殺菌，會對功能食品的活性成分造成破壞，導致功能性作用的降低、產生不愉快的異味，有的甚至降解為無任何功能作用的成分。利用輻照方法處理食品，雖然溫度的變化較小，但會發生輻照裂解反應，產生復雜的化學物質和輻照異味。而采用超高壓技術殺菌保鮮，可以避免熱力殺菌存在的缺陷。超高壓處理是一種常溫非熱力滅菌技術，通過超高壓設備來實現，壓力可以高達800Mpa。在加工殺菌過程中，食品溫度升高值很小，以400—600Mpa 的超高壓力處理，在絕熱條件下，食品的溫度只升高10－12℃，因溫度變化引起的熱效應很小，發生化學反應的可能性極小。對酸性食品而言，用超高壓殺菌處理的速度很快，一般在400—600Mpa 條件下，僅需8—15 分鐘。
超高壓能破壞高分子的氫鍵、離子鍵、鹽鍵，對共價鍵影響小，尤其對食品中的小分子色素、 維生素、氨基酸、多肽、果酸、果糖、呈香物質和果蔬抗誘變活性成分等物質的破壞作用較小。 經超高壓處理的功能食品能較好地保持功能因子的活性和產品的原味，符合現代功能食品“天然、 營養、衛生、安全”的發展方向。超高壓技術在功能食品的開發和生產中，縣有很大的潛力和價 值。
超高壓對營養強化劑的作用
對維生素的影響 采用超高壓技術，對添加含有大量維生素的液態功能食品，具有較好的保護作用。研究表明，果蔬中的維生素 c、維生素 A、維生素 B1、B2、維生素 E 和葉酸受壓力的影響較小。經超高壓處理的草莓醬，能保留 95%的維生素 C，維生素 C 的殘留量是熱力加工草莓醬的1.7 倍。經200—500Mpa處理的鮮榨橙汁，其維生素 C、維生素 B6、維生素 B1、B2、煙酸和 果酸、葡萄糖、蔗糖的含量，在實驗壓力水平上無明顯差異。經200—500Mpa 處理的河套蜜瓜汁、 西瓜汁、橙汁、黃瓜汁、草莓汁的維生素 C 的平均保留率均達到95%以上。
對不飽和脂肪酸的影響
日本學者研究了超高壓處理對沙丁魚肉中脂類的影響。研究人員采用100—400Mpa、30分鐘處理沙丁魚脂類的萃取物，并將其貯藏在 5℃的環境中，結果發現，未經超高壓處理的樣品的游離脂肪酸的含量增加，而經超高壓處理的樣品的游離脂肪酸含量沒有變化，原因是超高壓處理可使脂氧合酶失活。
研究人員同時發現，碎沙丁魚肉在高于300Mpa 的壓力處理后再貯藏，會發生脂肪氧化，EPA、 DHA 的含量和比例發生了變化；而沙丁魚的脂類提取物在同樣條件下，則沒有發生氧化反應。這就表明，經超高壓處理后的魚肉脂類氧化反應與魚肉蛋白的變性有關。在無氧和常溫條件下，采用超高壓處理，可以使脂氧合酶完全失活，同時又不會導致不飽和脂肪酸發生變化。利用超高壓處理不飽和脂肪酸含量高的食品，則能達到滅酶、殺菌而又不破壞不飽和脂肪酸的目的，這樣處理，將避免傳統熱力加工、輻照處理引起的不飽和脂肪酸氧化和降解反應。
超高壓對功能性多肽和低聚糖的作用
研究表明，超高壓處理對大分子蛋白質和淀粉有一定的改性作用。蛋白質經超高壓處理后，其空間的三、四級結構發生變化，活性降低，其等電點、溶解性和對酸堿的緩沖性能都有變藝。淀粉溶液經超高壓處理后，黏度和空間結構會有一定的變化。蛋白質酶解產物肽和 3－9 個單糖經 1，4 及 1，6－糖苷鍵低度聚合糖的結構受超高壓的影響較小，原因是肽和多糖的結構一般呈線性，它們空間變形的伸縮性較小，其功能活性主要取決于它們的分子量大小、氨基酸與單糖的種類以及它們的排列順序。
功能性活性多肽和低聚糖的液態產品都要進行殺菌和防腐處理，這些產品在灌裝之后，通常采用熱力殺菌和添加防腐劑的方法進行保鮮。但這種熱力殺菌處理必然會引發 Maillard(美拉德) 反應，導致產品褐變以及氨基酸、多肽和低聚糖等功能成分的損失。同時，添加某些防腐劑的方法與功能食品的天然理念相違背。功能性多肽一般采用蛋白質酶解或微生物發酵的方法加工制造，其后續處理的兩個關鍵技術問題是既要滅酶、滅菌，又要保持其活性不受破壞。利用超高壓對食品進行滅酶、殺菌的工藝技術已經非常成熟，可以滿足功能性多肽的生產要求。
乳酸鏈球菌素是由屬于 N 血清型的某些乳酸鏈球菌產生的一種小肽，為一種高效、安全的生物型防腐劑。采用添加乳酸鏈球菌素和超高壓方法，對功能食品進行殺菌防腐，是一種合理的技術。在應用乳酸鏈球菌素時，要注意 3 個方面的關鍵問題：一要防止蛋白酶對其酶解；二要防止乳酸鏈球菌素在加工過程中被降解；三要防止乳酸鏈球菌素在保藏過程中失活。采用熱力、輻照方法處理，會在一定程度上破壞乳酸鏈球菌素的結構；而采用超高壓處理，對大分子的蛋白酶有破壞作用，但對小分子的多肽則不會產生明顯的破壞作用，能較好地保留添加到食品中的乳酸鏈球菌素的含量和活性。
超高壓對功能性色素的作用在食品生產過程中，色素成分的保留率已經成為產品品質和營養功能性評價的一個重要指標。功能性色素如番茄紅素、花青素、β－胡蘿卜素和紅曲等色素，在加工過程中，易受光、氧、輻照和熱力的作用而發生降解，導致其穩定性和功能件降低，甚至產生一些異味成分，影響產品 的感官質量。采用超高壓技術處理，食品中的功能性色素能夠避免氧、光和熱的作用，因而色素 的穩定性好、保留率和生物效價高。超高壓處理能較大限度地保留食品中的功能色素成分，又能在不降低色素含量的情況下產生更多的同分異構體，從而改善色素的功能性和理化特性。
經超高壓處理的番茄汁的色度值(a 值與 b 值)比用熱力破碎加工的番茄汁更高，但這并不是由二者番茄紅素含量的差別引起的，可能是由超高壓處理導致番茄紅素、番茄黃素等色素結構變化引起的。用超高壓處理的草莓醬的色素保留率較高，其色度值(L－、a－)優于熱力加工的草莓醬。膳食中80%－97%的番茄紅素都是反式結構，而人體組織器官中的番茄紅素主要是順式結構。研究發現，順式番茄紅素更容易與膽酸混合乳化，而反式番茄紅素在腸道內更容易形成結晶，前者的吸收率和生物效價比后者更高。加工處理能夠增加番茄紅素的順式體含量和比例，如加熱處理能增加順式番茄紅素的含量，一般不超過 10%；但加熱處理的同時會使番茄紅素發生降解，并產生番茄紅素的氧化物，導致番茄紅素的總含量降低。
實驗發現，采用壓力為 35—40MPa 的超臨界萃取技術，能防止提取過程中番茄紅素的降解和氧化分解反應的發生，并有一定程度的異構化作用。在用此法提取的番茄紅素中，反式體占88%，順式體占 12%。而鮮番茄中的番茄紅素基本都是反式的。這就表明，高壓可能對番茄紅素結構的異構化有促進作用。在實際生產中，可在不降低番茄紅素含量的情況下，采用超高壓處理，來控制番茄紅素或其產品中番茄紅素順反異構體的種類、含量和比例，達到提高番茄紅素吸收率和生物效價的目的。
超高壓對功能性鮮榨果蔬汁的作用
研究發現，經超高壓處理后的草莓和葡萄仍具有適中的抗誘變活性。在 600MPa、50℃和800MPa、35℃條件下分別處理的番茄和甜菜的抗誘變活性降低；而胡蘿卜、花椰菜、菠菜和韭蔥的抗誘變活性成分對壓力不敏感，但它們經過熱力加工后，抗誘變能力會降低。
低溫破壁、鮮榨番茄汁、胡蘿卜汁、沙棘汁和枸杞汁經過超高壓處理，能最大限度地保持其中的番茄紅素、β－胡蘿卜素、類黃酮、多糖、不飽和脂肪酸及維生素等功能成分，同時，又能較好地保持其原汁原味，是目前最有可能實現用超高壓法保鮮、工業化生產的功能性果蔬汁產品。
超高壓在鮮蜂王漿貯藏保鮮中的應用
目前，王漿主要有冷凍和冷凍干燥兩種保藏方法。冷凍干燥的王漿因受加工和貯藏條件的限制，其活性成分會有一定的損失。冷凍王漿能較好地保持活性成分，但解凍時需要一定的溫度和時間，取用十分不便。而用超高壓處理的王漿，其功能成分和易揮發成分不會受到明顯的破壞，但一些大分子蛋白質和酶的活性可能會有一些損失。采用超高壓處理的鮮王漿，可在 2—8℃條件下貯藏，以保證其功能成分和感官質量不發生變化。
超高壓技術的安全性良好
超高壓處理能夠壓縮微生物的細胞膜，導致細胞膜的破壞，使細胞內的 DNA、蛋白質、酶等物質的結構遭到破壞，從而達到使微生物和酶喪失活性的目的。超高壓能破壞離子鍵、疏水鍵和氫鍵，而不會破壞共價鍵，這種特性會導致食品中大分子發生伸展現象，一旦解除施壓狀態，這些大分子就會重新折疊，分子間距會縮短，從而引起分子結構和食品質量的變化。采用超高壓處理，可使食品中的大分子變性，而小分子成分如色素、維生素、香氣物質等則基本不受壓力影響。 超高壓功能食品的衛生指標，要根據我國食品衛生的相關法規和標準進行確定。2002 年 1 月，美國 FDA 規定：鮮榨果蔬汁生產必須采用 HACCP 質量控制方法，且要求至少采用一種輕度加工 減菌技術，保證將可能污染果蔬汁的針對性致病菌減少 5 個對數周期，確保產品的安全性。對食 品采用超高壓處理，要達到商業無菌的要求，就必須采用多種配套措施，如抽真空包裝、降低水分含量和pH 值、低溫保藏等，且要預估產品的安全性及貨架期。
超高壓處理是一種利用壓力進行殺菌的物理方法，因此，不存在污染和殘留問題，是一種安全綠色的殺菌技術。到目前為止，日本、美國也沒有提出超高壓加工食品的安全性問題。
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目前采用的微波、高頻電場和電磁場等食品殺菌技術，都存在較明顯的熱效應，即加工過程中溫度的升高變化較明顯。采用熱力殺菌，會對功能食品的活性成分造成破壞，導致功能性作用的降低、產生不愉快的異味，有的甚至降解為無任何功能作用的成分。利用輻照方法處理食品，雖然溫度的變化較小，但會發生輻照裂解反應，產生復雜的化學物質和輻照異味。而采用超高壓技術殺菌保鮮，可以避免熱力殺菌存在的缺陷。超高壓處理是一種常溫非熱力滅菌技術，通過超高壓設備來實現，壓力可以高達800Mpa。在加工殺菌過程中，食品溫度升高值很小，以400—600Mpa 的超高壓力處理，在絕熱條件下，食品的溫度只升高10－12℃，因溫度變化引起的熱效應很小，發生化學反應的可能性極小。對酸性食品而言，用超高壓殺菌處理的速度很快，一般在400—600Mpa 條件下，僅需8—15 分鐘。