超高压对食品品质与特性的影响及研究进展

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2018.10.039

云oodResearchAndDevelopment食品研究与开发圆园18年5月

第39卷第10期

209超高压对食品品质与特性的影响及研究进展

*

赵晗宇1，张志祥1，宣晓婷2，向往1，凌建刚2，（1.宁波市惠贞书院，浙江宁波315016；2.宁波市农业科学研究院，浙江宁波315040）

摘

要：超高压作为新兴加工保藏技术的兴起对提升食品品质与迎合消费新理念具有重大意义。综述国内外超高压

由于超高压能保食品加工领域的最新研究成果，重点分析超高压技术对食品感官品质、营养成分及理化品质的影响。质构、糖度等指标，持或小幅度改变食品的色泽、尽大程度保证食品天然品质与安全，因此利用其对食品进行加工将成为我国未来食品加工业的重要发展方向。关键词：超高压；食品；感官品质；营养成分；理化品质

EffectofUltra-highPressureonFoodQualityandCharacteristicsandItsResearchProgress（1.NingboHuizhenAcademy，Ningbo315016，Zhejiang，China；2.NingboAcademyofAgricultural粤遭泽贼则葬糟贼：TheriseofUltra-highPressureasanewprocessingandpreservationtechnologyisofgreatsignificancetoenhancethequalityoffoodandmeetthenewconceptofconsumption.ThispaperreviewsthelatestresearchachievementsinthefieldofUltra-highPressurefoodprocessingathomeandabroad，andana原

Sciences，Ningbo315040，Zhejiang，China）

*

ZHAOHan-yu1，ZHANGZhi-xiang1，XUANXiao-ting2，XIANGWang1，LINGJian-gang2，“日加工10吨虾贝超高压首套示范样机关键技术研究（2015C110002）基金项目：宁波市农业重大专项；2017年宁波市科技新苗培养计划赵晗宇（2001—）水产品加工。作者简介：，女（汉），研究方向：研究员。*通信作者：凌建刚，

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收稿日期：2017-11-08

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运藻赠憎燥则凿泽：ultra-highpressure；food；sensoryquality；nutritionalcomponents；physicalandchemical

lyzestheeffectsofUltra-highPressureTechnologyonsensoryquality，nutrientcompositionandphysicochemi原

210赵晗宇，等：超高压对食品品质与特性的影响及研究进展

专题论述

引文格式：

赵晗宇，张志祥，宣晓婷，等.超高压对食品品质与特性的影响及研究进展[J].食品研究与开发，2018，39（10）：209-214ZHAOHanyu，ZHANGZhixiang，XUANXiaoting，etal.EffectofUltra-highPressureonFoodQualityandCharacteristicsandItsResearchProgress[J].FoodResearchandDevelopment，2018，39（10）：209-214

人民生活水平提高在科技与经济高速齐头并进、

的社会背景下，“颜值”及营养价值兼具的食品已成为一种普遍的社会需求与消费热门。但是，传统热加工技术由于存在致使食品感官品质下降、营养成分流失和理化性质改变等诸多缺点，已不适合人们日新月（Ultra-high异的高品质食物要求。而超高压加工技术

PressureTechnology）能够最大限度保留食品的原有品

气味、望[20]。超高压能够良好地保持与改进食品色泽、滋味、新鲜度和质构等指标，促进食品品质的提升，增强处理后食品的市场竞争性，提升消费者的接纳度与认可度。1.1色泽

食品的颜色是最明显、最直观的感官品质之一。

（红绿有国外研究发现超高压处理不会引起果蔬颜色色a*、黄蓝色b*等颜色参数）的变化[21]。林怡等[22]对贮藏期间超高压加工食品的感官品质进行了研究，发现超高压具有优良的天然色泽保留性，储藏过程中可以有效抑制杨梅果肉的色变，并长时间维持其品质。而通过比对Prestamo、Arroyo等研究多种蔬菜经超高压处理后色泽的变化，发现少数蔬菜，如莴苣[23]、菠菜[24]等绿色果蔬的色泽外观会发生轻微改变。这是因为超高压能激发或抑制分解叶绿素的相关酶，从而使叶绿素的降解受到影响。

Grossi[25]指出超高压能够使法兰克福香肠的亮度升高，

超高压加工对肉类色泽的保留方面也具有成效。

质与风味，延长食品保质期并抑制有害物质滋生，迎合了人们的新型食品消费观念，有效带动了食品加工行业的革新。

超高压技术，即在常温或低温环境中，通过施加

100MPa以上的压力进行处理的非热加工技术，目前钢铁等材料加工业[1]。同时，已广泛的应用于合金、由二硫键等较弱于超高压仅破坏低分子化合物的氢键、

改变的非共价键，兼具灭菌、钝酶、蛋白质与淀粉变性、反应速率、保鲜等功能，因此在果蔬[2-5]、肉类[6-9]、乳制品、水产[10-16]等食品加工领域展现出了广阔的前景。美国、日本等少数发达国家已将超高压技术应用于果

17-20]

等食品的生产，我国也在通过组酱、肉脯和果汁[2，红度降低，但变化微小。另有研究对超高压处理后鳕等[27]进一步证实超高压对熟的香肠肉的色泽影响也较安全食品的追求日趋强小。基于消费者对营养、健康、烈，超高压对于食品原有色泽的尽可能维持可迎合消费者的需求，提高食物商品的销量，增加消费者认可度。但是目前针对超高压对食物色泽的影响大多集中在食品贮藏期色泽的改变情况及一些关键酶活的影1.2质构

响上，其机理尚待进一步明确。

嫩度、咀嚼性，食品的质构包括硬度、受其化学组

合高压容器及对高压容器进行优化等措施积极地对超高压食品加工技术进行探索施用[21]。

综述国内外超高压食品加工领域的最新研究成营养成分果，重点分析超高压技术对食品感官品质、及理化品质的影响，探讨基于超高压食品加工的可行性与实效性，以期为此技术更好更广泛地应用提供理论基础和实际借鉴。

1超高压对食品感官品质的影响

食品的感官品质，即人体器官感受到的食品品质指标的总和，其好坏直接决定了消费者对于食品的第一印象，从而不同程度的激发人们的食欲与消费欲

鱼色泽的变化实验得到了相似的结论[26]。此外，Mor-Mur

成、组织结构控制。超高压能够通过改变食品中的生物大分子结构，引起质构的变化。硬度，即使物体保持

专题论述

赵晗宇，等：超高压对食品品质与特性的影响及研究进展

原有形态的内部作用力及其相关性质[28]，是消费者在食用食物时判断品质好坏的重要指标之一。袁超[28]发211工技术，对营养成分的破坏较小，能够迎合消费者对食品的心理需求。“天然、营养、安全”现超高压处理后的牡蛎在储藏期间硬度虽略有下降，但相比热处理组变化幅度较小。然而进一步的研究发现，食物硬度的降低并不随压力增加呈正相关变化。刘蓄瑾[29]在研究贝类的质构时得出了硬度随压力的增加而显著下降再趋于平缓的结论。莴笋的硬度随压力变化也有类似的现象，莴笋硬度在300MPa时急剧下降，在500MPa时有所缓和。学者由此提出瞬间软化点概念，并猜测其原因为细胞的分离。

嫩度也是食品的重要指标之一，对食品品质的改善有着重要的意义。白艳红等[8]对牛肉的超高压实验得出，700MPa时牛肉肌肉纤维组织结构发生了显著改变，其嫩度得到提升。这是由于超高压会激发酶促反应，促使蛋白质分解，从而破坏肌原纤维结构。该学者深入研究发现牛的不同部位在高压下嫩度的变化也不一致，外脊、里脊嫩化程度最高，颈肉的变化最不显著[9]。

较热处理而言，超高压对硬度的影响较小，对食物嫩度的改善也有着重要意义，因此超高压可作为延缓食物硬化、口感下降的有效途径之一，在肉类、海鲜等1.3食品加工领域有较大应在其对他食品的感官品感质

用价值。官品质进行评价时，糖度与质地同

样是不可忽视的指标。其决定了消费者品尝食物时的口感，从而会影响消费者的购买力。实验发现，经较高的压力处理后的杨梅能够保持较高水平的糖度，且明显高于未处理组；在贮藏期间，较高压力处理后的杨梅糖度也显著高于其他组别，说明超高压有利于水果糖度的维持与保留[22]。一些研究表明超高压对果蔬质地的影响具有双重效力，且以某临界压力为界；小于临界压力，质地会随着压力升高而有所损失，超过临界值后质地逐渐回升。如超高压作用下的樱桃番茄在600100MPaMPa~400附近硬度MPa反而区显间著明提显升变软，但在500MPa~[30]。2

超高压对食品营养成分的影响

食品中的营养成分是当前消费者所关注的重中之重。果蔬含蛋白质、维生素、糖分等重要营养物质，食用果蔬有利于肠胃充分蠕动消化，为身体免疫力的提高添砖加瓦。肉类中的氨基酸、脂质等营养成分则会形成肉类的香味物质，对肉类风味的改良有重大意义。而传统的热加工方式会导致营养成分的流失，因此急需一种新型的加工方式。超高压技术作为常温加

2.1蛋白蛋白质质

是食品主要营养成分之一，其与食品的物

理性质、化学性质、感官品质有重要联系。在超高压作用下，蛋白质的分子体积、分子结构以及功能

（蛋白质凝胶型、溶解性、乳化活性等）[6]

产生变化，并由此改变

食品的营养价值与加工方式。蛋白质的主要功能性质可分为：水化性质（水分的保存程度及吸收程度、溶解性、湿润性、粘性和分散性等）、蛋白质间的相互作用蛋白质凝胶化、沉淀作用等）以及表面性质

（起泡性、乳2.1.1化性等[31]超水化性）。

高压能质

改变蛋白质的结构，从而对其性质和功

能产生影响。有国外学者[32]提出超高压技术能引起蛋200白质MPa的可的塑压变形力下。，。水分Hayert陈世子达会等[33]、

发生的电实验离，并同引样起验蛋白证了质表，在

300面水化品中提取水溶性、MPa层的发生压力改变对养盐殖溶性、大黄酸溶性和鱼鱼朱艳肉杰进行等[34]采碱溶性处理用蛋白，100并MPa~从进行样蛋白质含量的检测，发现蛋白持水能力总体呈下降趋势，且不同蛋白持水性变化不同。蛋白质的持水性的下降对部分蛋白质的变质及具有有效的抑制作用。但在以双孢菇为对象进行的超高压处理对蛋白质影响实验中，粗蛋白的含水量却出现先升高后降低[35]的结果，这可能是食品种类不一、实验室条件不同所2.1.2造成的蛋白差异质。

有研究表相明互，在间超作用高力压的影响下，水分子能够进

入蛋白质内部的疏水区，从而改变该区内部氨基酸间的相互作用力[33]。通过郭丽萍等[6]对绞碎猪肉样品的蛋白质分子间相互作用力的研究，超高压表现出了具有改变蛋白质间的静电相互作用、疏水作用的功效，此变化会引起食品品质及加工性能的转变。而赵伟等[36]在探究超高压对牡蛎中所含的蛋白质变性时同样得2.1.3到了验表证对面。

在豆浆性质的超高压研究中发现，随着压力的升

高，其乳化能力有所降低，乳化稳定性却逐步上升。但在以大豆分离蛋白溶液为实验对象的研究中，其乳化性能却呈上升趋势。这是由于超高压促进了大豆分离蛋白溶液中蛋白质的降解与延展，从而扩大其表面积并导致疏水基团暴露。而豆浆乳化能力的降低则是油脂的部分析出与蛋白质的凝聚所导致的[31]。另有实验

（赵晗宇，等：超高压对食品品质与特性的影响及研究进展

专题论述

212同样得出二疏水基团的暴露导致蛋白质起泡性的改善这一结论，也验证了超高压对蛋白质的表面性质能

够产生影响[6]。

超高压能够引起蛋白质结构与性质的变化，从而延长食品保质期、货架期，提升了食品口感及营养价值。然而，食物中的蛋白质结构复杂多样，功能差异显著2.2，故超高压对蛋白质变性需要进一脂脂步的系统研究质质

为肉类、水产等食品中的重要营养成分，含脂

食物的氧化、酸化、劣变等成为了食品口感下降、食物变质的罪魁祸首之一。超高压也可能对食品品质造成不利影响，通过加速肉中的脂肪氧化、

改变脂肪酸的组成、改变脂肪含量等方式降低脂肪稳定性[7，37-38]

。黄甜等[38]指出当压力达到400MPa时猪肉脂肪氧化速率变化显著，这是由于超高压导致肌动蛋白、肌红蛋白、肌内肌球蛋白等蛋白质变性从而释放出金属离子（铁和铜），发生催化氧化反应。此外，国内外学者研究发现超高压结合热处理也能对脂肪氧化产生影响。Ma等[39]曾报道在40益或60益的温度下，鸡肉的硫代巴比妥酸（thiobarbituricacid，TBA）显著升高。关于超Cruz-Romero高压对脂肪等含量及脂肪酸组成的研究则相对零散[40]。[41]发现牡蛎肉在超高压下的上述两项

指标均无明显变化，在对牦牛肉等食品进行的脂肪酸组成实验中也得到了相似结论[42]。ZhiF等[43]细化指出不同类型的脂肪对压力的改变反应不同，如猪肉肌内脂肪的含量在500MPa的高压下没有显著变化，但肌内脂肪酸中的磷脂含量却明显改变。为了使超高压食品加工技术能够更安全更广泛的在食品领域进行应用，其对脂肪含量、脂肪酸组成的影响机理需要更多实验2.3探索与研究。除了维生蛋白素

质与脂质，维生素在食品品质的提升及

消费者健康改善方面也占据了举足轻重的地位，是必需由食物中获得的、维持身体健康的必备有机物。由此可见超高压对其的保留功能尤为重要。研究表明超高压对果蔬维生素含量的影响不显著。许秀举等[44]将去籽花莱柿密封于100MPa~1000MPa的压力下，实验结果显示花莱柿随着压力不断的升高其维生素C的含量基本保持不变。猕猴桃果肉饮料维生素C在超高压处理后也几乎不损失[17]。并且，研究者进一步发现超高压处理后的果汁中维生素C含量相比热处理能在维持在90%以上的高水平[45]。

同样的，李广鹏[46]研究了超高压技术对白萝卜的感官品质的影响，并得出了其维生素C含量在处理前

后无显著变化，因而超高压加工可保存其原始天然营养物质的结论。

研究超高压对维生素及水分的影响有利于其在多汁食物、富含维生素食物如鲜果、蔬菜等食物加工领域更有效的应用。3

超高压对食品理化品质的影响

超高压能够使食物中一些理化反应速率发生变化、某些酶的活性，在肉类、水产、果蔬等加工领域中起着举足轻重的作用。研究其对食品理化品质的影3.1响对延pH长值

食品保质期、改良风味有着重要意义。

均有pH重大值影响对食品的，因此色其泽也、成质为构、

了风评味判物食品质和好货坏架的期首等要指标。在对果蔬类食品，尤其是鲜果饮品的pH值测定中，胡柚汁等果汁的pH值均不随压力升降有较明显变pH化[18]值也。基450本保MPa持不超变高，从压处理后而使其的贮藏鱼肉品在质其得贮藏以提期间朱兆娜等[14]在对冰温保险牛肉的超高压实验中同样升得。

到了类似结论。这是由于超高压可使蛋白质在贮藏期间保持原有性质而不变质，从而利于遏制氨及胺类碱性物质的释放速度，控制pH值不再显著增加。而对于冻藏食品，王洋等[47]在对法兰克福香肠进行的研pH究中值的，发下现降超速高度压。能有pH值也在贮藏后期趋经于超效稳高减定压处理慢贮藏。

上述的期间实验均冷冻法草兰表鱼鱼糜克福香明超高的肠能够延迟了肉类的变质时间，使其能够较长时间的保压持新鲜。

然而，邓记松的实验表明，鲈鱼鱼肉的pH值随着

压力增大而升高，这可能是由于食品品种存在差异，鲈鱼鱼肉在高压作用下蛋白质空间结构发生改变，氨3.2基和羧持基发生水性

脱离所引起的[13]。

水分对食品多汁饱满的口感起到了关键的作用。

在对水分含量变化的研究中，秦影等[12]将大黄鱼鱼糜进行分组离心测定保水率，发现超高压能够改变水分状态，即增加大黄鱼鱼糜保水率、增强不易流动水的流动性以及使结合水的相对比例明显增长。经超高压处400理的MPa草鱼鱼糜持的压力作水性用下也，呈鱼糜持总体良水性好状随态压。在力升100高MPa~

相关增长，且超高压还可阻碍草鱼鱼糜保存期持呈水性正的降低[14]。这是由于在一定压力范围内，超高压可以促进蛋白质发生变性，从而保持了其中的水分[48-49]。在对水果的研究中，实验者指出超高压虽然在一定时期会

专题论述

赵晗宇，等：超高压对食品品质与特性的影响及研究进展

2013:535-37

213加剧杨梅的汁水流失，但从长期来看能有效保持果肉3.3内的水分。

挥发性盐基氮（TotalVolatileBasic-Nitrogen，

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高压加工后的香肠的TVB-N在冷藏前期呈降低

趋势，研究者分析可能是部分因超高压产生的蛋白质水解，并溶解了其中的部分氨及胺类易挥发的碱性物质造成的[47]。在以草鱼鱼糜为对象的实验中，样品经漂洗搅拌后被分别处以200MPa~500MPa的超高压，实[4]郑倩,张燕,廖小军,等.超高压对果蔬颜色品质影响的研究进展[5]周民生,朱瑞,毛明,等.果蔬产品超高压加工的研究进展[J].中国

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。除此之外，有研究表明，未处理的牡蛎在贮藏10天后就已不再符合生鲜牡蛎新鲜度规定范围，而超高压处理后的样品在第20天时仍能保证限定标准内的新鲜度。超高压能减缓TVB-N值的增加，这与研究人员对牡蛎和鲍鱼微生物进行的检测结果情况TVB-N的重要判作为定微指生物标，对于代谢食品产物，安可全作为性、新微鲜生物生一致[28]。

度与长

可食用性的保障有重要意义。综上可得，超高压处理有着延长生鲜食品货架期与保质期的重要功效，可在未来应用于肉类、海鲜等食品的二次杀菌、长期保鲜。4

总结与展望

超高压食品加工技术是一项新兴的技术，其在食品深度加工中具有广泛而突出的优势。超高压不仅能够最大程度保持食品的原始风味与营养物质，对食品感官品质和理化品质也具有重要影响。还能够降低加工能耗，提高能源利用效率，减少环境污染，符合绿色发展理念。因此利用超高压对食品进行加工也是未来我国食品加工业的重要发展方向之一。

但是由于目前对于超高压处理的机理研究与技术开发正处于起步阶段，导致超高压加工在投资数额、体积、压力转变时间和生产连续性上仍存在诸多不足，因此，深入研究超高压运作机理、开发新模型，完善理论体系将成为超高压技术在食品加工领域大规模运用的基本前提，而研发能够快速升降压力、耐压性强、操作连续性好的设备也将成为一大研究方向[50]。对超高压食品加工技术的进一步研究与应用，必将提高我国食品加工业的国际竞争性，带动我国加工产业的全新。参考文献：

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收稿日期：2017-11-21