食品非热加工技术研究进展

摘 要：为满足消费者日益增长的对食品质量的消费需求，食品工业致力于采用温和的方法加工食品，而与热加工相比，食品非热加工技术可在有效杀菌与钝化酶的同时较好地保持食品原有营养物质与活性物质，因此近年来颇受欢迎。本文介绍了超高压处理、超声处理、冷等离子体、脉冲强光技术等非热加工技术研究进展，以期为食品非热加工技术的进一步发展提供理论依据。

关键词：非热加工技术；超高压处理；超声处理；冷等离子体；脉冲强光技术

Research Progress in Non-Thermal Processing Technology of Food

WANG Meng

（Jiangsu College of Tourism， Yangzhou 225000， China）

Abstract： In order to meet the growing consumer demand for food quality， the food industry is committed to using mild methods to process food. Compared with hot processing， non-thermal processing technology can effectively passivate enzymes and sterilization while maintaining the original nutrition and active substances of food， making it popular in recent years. This article introduces the research progress of non-thermal processing technologies such as high pressure processing， ultrasonic treatment， acold plasma and pulsed light technology， in order to provide theoretical basis for the further development of non-thermal processing technologies in food.

Keywords： non-thermal processing technology; high pressure processing; ultrasound treatment; cold plasma; pulsed light technology

食品加工是延长食品保质期的重要方法。传统的延长保质期的食品加工方法有干燥、腌制、发酵等。食品加工的最初目的是延长保质期，而当今的技术不仅着眼于食品的安全性和保质期，而且注重产品的质量。传统食品加工技术的局限性包括营养物质的损失，颜色、质地、味道的变化，形成异味和有毒化合物，氧化以及消费者接受度低等[1]。消费者也越来越意识到食品营养与品质的重要性，因此开发可持续、低能耗、环保并能保证食品营养与品质的加工技术是食品研究人员面临的主要挑战。超高压技术、超声技术、低温等离子体、脉冲强光技术等非热加工技术正越来越受关注。

1 超高压技术

食品超高压（High Pressure Processing，HPP）处理是一种通过对整个食品进行快速、均匀加压以达到对食品杀菌、保藏以及改性等目的的食品加工方法。与其他处理方式相比，超高压处理的优点主要为加工过程污染较少、营养物质损失较少、风味保持度较高等。在超高压过程中，产品被预先包装在能够承受高压的包装材料中（真空包装或柔性包装塑料瓶），并放置在充满水的密封加压室中。在设定的时间段内施加静水压力（通常为400～600 MPa），使食品的内部和表面承受均匀的压力[2]。

1.1 超高压杀菌

食品超高压杀菌技术是以压力作为能量因子，利用高压使液泡破裂，进而影响细胞的形态。超高压已用于蔬菜、水果、牛奶、肉类、家禽、鱼类、饮料等食品的杀菌。与革兰氏阳性菌和球菌相比，革兰氏阴性菌和杆状菌对HPP更敏感。将HPP用于牛奶、水果、奶昔和椰子水等不同食品中时，保质期可分别延长7 d、26 d、45 d和120 d（储存温度为4 ℃）[3]。

1.2 超高压钝酶

酶可加速氧化、褐变和成熟，导致食品风味、颜色和质地的丧失。研究表明HPP可有效降低酶活。HPP处理（在25 ℃下600 MPa持续5 min或30 min）椰子和秘鲁胡萝卜等块茎提取物和果泥可使其过氧化物酶（Peroxidase，POD）、多酚氧化酶（Polyphenolic Oxidase，PPO）失活55%～98%，而不影响其色泽。研究发现HPP处理降低了混合水果和蔬菜奶昔中果胶甲酯酶（Pectinesterase，PME）的活性，并且POD和PPO分别减少85%、31%～45%和10%[4]。

1.3 超高压对挥发性化合物的影响

食品的风味物质对热加工较为敏感。研究表明HPP处理水果奶昔（在350 MPa和450 MPa下）并不会改变风味，而热处理样品则会由于挥发性化合物的热降解而产生异味。此外，HPP处理的干腌火腿可保留更高的总游离氨基酸和挥发性化合物含量[5]。

2 超声技术

超声波（Ultasound，US）是一种使用18 kHz以上的声波处理食品的新型非热技术。在US处理过程中，声波通过食物基质传播，引起加热、结构变化和振荡等。US根据频率范围可分为低功率与高功率超声，低功率超声已被用于食品的成分分析、检测和质量控制，而高功率超声可用于改变食品的物理与化学性质。多项研究表明，超声在一些干燥技术方面显示出明显的强化作用。超声现已被用于灭活微生物和酶，延长保质期，肉的嫩化，加速提取、干燥、冷冻、结晶、过滤和乳化过程等[6]。研究发现25 kHz、128 W的超声处理干制发酵香肠可提升发酵香肠中微生物的发酵性能，改善发酵香肠的适口性和风味；超声处理已经应用在发酵苹果汁、桑葚汁等发酵果汁的生产中，可以显著改变发酵果汁的理化特性，尤其是影响可挥发性物质的种类和产量，使发酵果汁口感丰富，同时具有更高的感官评价[7]。

3 冷等离子体技术

等离子体是一种中性电离气体，由光子、电子、正负离子、原子、激发和非激发分子等粒子组成，是不同于固态、液态和气态的物质“第四态”。等离子体可以分为热等离子体和冷等离子体（Cold Plasma，CP），冷等离子体因中性离子温度低于电子温度而得名。气体成分、等离子体反应器设计和结构、等离子体能量、频率、脉冲形式和输入能量的持续时间等为决定CP工艺效率的重要因素。

3.1 冷等离子体对微生物的影响

CP可用于食品灭菌处理，具有杀菌快、无化学残留等优点。将冷等离子体应用于肉类、果蔬类、谷类、禽蛋等食品，均取得了良好的杀菌效果[8]。RANA等研究表明，密封包装的草莓果实经过CP处理后在25 ℃和4 ℃下的保质期可分别延长5 d和9 d，而未经处理的草莓则在2 d内变质。此外，研究表明等离子体（500 Hz，10 min）处理太平洋白虾可使其保质期延长4 d，可使鲜切甜瓜微生物生长受到抑制，也可使无花果样品的保质期延长[9-10]。

3.2 冷等离子体对酶的影响

鲜切果蔬中POD、PPO、PME等内源酶活性较高，会对其营养及感官品质造成不良影响。已有研究表明，等离子体处理能够使鲜切果蔬中的过氧化物酶、多酚氧化酶、果胶甲酯酶等多种内源酶钝化失活，并抑制鲜切果蔬的酶促褐变。如鲜切苹果经等离子体处理后，PPO活性与对照组相比分别降低了12%、32%、58%左右；采用CP处理苹果汁，可使其PPO灭活，残余活性分别为16%和27.6%[11]。

3.3 冷等离子体对食品理化性质的影响

消费者在选购食品时十分注重食品的理化性质，而CP的研究正是集中在提高和保持食品质量上。研究表明，采用CP处理苹果汁可改善浑浊程度，与此同时酚类含量提高了64%～69%。MAHNOT等研究发现，与对照样品相比，CP处理的胡萝卜pH值、质地、颜色和总类胡萝卜素的变化最小；CP可保留益生元橙汁中的颜色、pH值、酚类含量和抗氧化活性以及低聚糖含量。此外，经等离子体处理并于25 ℃贮藏72 h后的鲜切猕猴桃的色泽和质地均无明显变化[11-12]。

4 脉冲强光技术

脉冲强光（Pulse Light，PL）一词于1996年由美国食品药品监督管理局首次用于食品加工，是一种使用波长范围为180～1 100 nm的高强度光脉冲在短时间内进行食品灭菌的新型非热食品加工技术。PL将惰性气体灯管和瞬时放电的脉冲工程技术相结合，利用高强度脉冲光能量灭活食品及其接触表面的微生物。PL的优点为高效、无残留，可在较短的时间内杀菌，并在不影响其特性的情况下延长食品保质期。

大量研究表明PL可用于水果、蔬菜、肉类、鱼类、牛奶及其产品的灭菌。丁紫璇等[13]研究表明PL可显著抑制冰鲜鸡表面菌落总数与大肠菌群数的增长，有效减缓pH值、挥发性盐基氮含量和生物胺含量的升高，并可将冰鲜鸡货架期从3 d延长到6 d。研究表明，对牛排进行PL处理可以降低微生物代谢产生的少数化合物的水平，同时增加一些挥发性化合物的含量，如己醛、2-庚烯醛、2-辛烯醛、2，4-二烯醛、3-辛烯-2-酮和柠檬烯，结果表明PL可在对食品质量影响程度最小的前提下提高微生物安全性，在肉类工业中颇具潜力。CONTIGIANI等[14]研究表明，采用PL处理草莓可减少其真菌腐烂的情况发生。经过PL处理后的果汁，其氧化还原酶的活性分别被灭活50%和42%[15]。混合水果饮料经PL处理后，PPO和POD分别失活41%和51%[16]。

5 结语

超高压技术、超声技术、低温等离子体、脉冲强光等新型非热加工技术能在较好地保持食品营养物质及感官品质的前提下进行有效灭菌、钝酶，在一定程度上延长了其货架期。鉴于此优点，非热加工技术已被用作热处理的替代方案。未来这些非热加工技术的研究应侧重于可扩展性，并扩大其在食品行业的应用范围。总之，上述非热加工技术都具有较好的发展前景，可在保证质量的前提下作为商业使用。

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作者简介：王萌（1995—），女，达斡尔族，黑龙江齐齐哈尔人，硕士，助教。研究方向：食品科学与工程。