超高压技术在水产加工的应用

水产品的营养价值十分丰富，是人们日常生活的重要食物来源之一，特别是鱼类，其体内蛋白质含量高，且不会引起人发胖，因而人们平时生活中对其有着较高的需求量和质量要求。但是，如果加工方法不合理，就会使水产品的营养物质大量流失，还可能使蛋白质发生变质，甚至产生影响人体健康、不利于人体吸收的毒素。美国物理学家Bridgman[1]于1914年时发现，超高压技术能使酶失去活性，使蛋白质凝固，还能杀死细菌，就此拉开了人类对超高压技术的应用研究。到了1986年，时任日本京都大学教授的林立丸则提出了在食品加工中应用超高压技术。通过数十年时间的发展，日本有关超高压技术在食品加工领域的理论研究得到不断完善，已然处在世界领先地位[2]。而我国关于超高压技术的研究相对较晚，需要我们不断积极探索。

1超高压技术与其工作原理简述

超高压技术最早是被用于牛奶的杀菌与延长货架期，但由于受到设备制造等方面的限制，到了20世纪90年代，日本成功生产出了超高压果酱之后，这一技术才得以迅猛发展。而我国超高压技术起步较晚，绝大部分研究都是2000年之后的。超高压处理的理论基础，主要是Pascal原理和leChatelier原理，在超高压处理食品时，分子构象改变和化学反应平衡等都会向着体积减少的方向发展，而食品物料则会受到统一处理，无压力梯度且速度快[3]。超高压技术相较于传统热加工优势可谓明显，如最少添加、时间短、均匀等，通常只会较少地影响到生物的维生素、挥发性物质和共价键，仅会破坏维持生物大分子高级结构的非共价键，并且其处理效果和物料大小、形状没有关系，是如今非热加工技术中产业化程度最高的。伴随当前超高压技术“最小化加工”优势的凸显，以及此项技术和设备在食品方面的快速发展，在水产品加工中超高压技术的应用范围将进一步扩大。

2超高压技术在水产加工中的具体应用

2.1在鱼类加工中的应用

灭虫、灭菌、灭酶与改良鱼糜制品质构，是鱼类加工中应用超高压技术的主要表现，此技术在鱼鳞提胶、鱼皮提胶上也发挥着辅助作用。根据相关研究显示，将鲜鲤鱼肉的鱼浆作为原料，压力100～500MPa、温度0℃、时间10min进行处理，完成处理后保存于5℃的冷库中。结果显示，鱼浆经超过200MPa高压处理后，外观呈现白浊化，丧失了ATPase活性，鱼浆的K值与加压处理前没有差异[4]；而鱼浆经过超过350MPa的高压处理后，在冷藏中K值上升能见到变慢，且鱼浆中的细菌繁殖显著减缓，数量也明显减少。这足以说明，鱼糜借助超高压进行灭菌是有效、可行的。超高压灭菌就是通过对菌体蛋白中的非共价键进行破坏，如离子键、二硫键、氢键等，破坏了蛋白质的高级结构，进而使酶失去活性、蛋白质凝固。超高压还能使菌体内的化学组出现外流等多种细胞损伤，造成菌体细胞膜破裂，还能对DNA等遗传物质的复制形成影响，从而杀死了微生物。Chung等人[5]使用高压进行太平洋慧鱼鱼糜地制作，发现相较于传统加热定型的鱼糜凝胶，张力值、强度与透明度都有所提升。用乙烯袋包裹慧鱼糜，以水为介质经压力400MPa、时间10min之后，所制成的鱼糕弹性可提升50%，破断强度可达到1200g，有着坚实的咀嚼感。

2.2在贝类加工中的应用

以牡蛎为例，在高压之下，牡蛎能完成自然脱壳，而压力的强度决定着脱壳的程度：在压强241MPa、时间2min时，牡蛎能达到88%的脱壳率；在310MPa压强下进行瞬时处理，则能达到100%的脱壳率，但会一定影响到牡蛎的颜色与其他外观特性。为了避免过高压力造成的影响，应选用合理的压力，并辅以温度一同协助，达到完全脱壳的效果。比如，在压力80MPa、时间5min、温度40℃下进行处理，也能获得100%的脱壳率，且较少影响到牡蛎的外观。牡蛎在压力500MPa、时间30s的高压处理下，不能有效降低副溶血弧菌含量，而在压力205～345MPa、时间2min的处理下，既有助于S形霍乱菌的消除，又有助于牡蛎肉保持原有的质构与风味,没有经过高压处理的牡蛎能保存约13d，但经过高压处理的在2℃下，则能保藏约40d[6]。此外，王瑞等[7]将生鲜毛蚶作为原料，对不同时间、温度、压力下，生鲜毛蚶中微生物的存活率进行研究，最终确定生鲜毛蚶超高压杀菌的工艺条件，即在压力300～500MPa、时间5～15min、温度20～40℃范围内，能够有效杀灭生鲜毛蚶中的多种微生物。其最佳工艺则是压力500MPa、时间5min、温度在40℃。

2.3在海参保藏中的应用

海参体内含有多种生理活性物质，低脂肪、高蛋白，营养价值很高，是十分常见的一种水产品。以往采用传统方法加工海参，只能够将其加工成干海参或是盐渍海参，如此在一定程度上破坏了海参原有的营养价值，严重流失了海参的活性成分。而应用超高压技术进行海参的保藏，则能够减少微生物数量，延长保质期。在邓记松[8]的实验研究中，在250MPa压力下的海参实验样品，其微生物菌落总数，在5d内得到了较为良好的抑制，而在压强达到300MPa时，减缓微生物增殖的效果更为显著。在有关海参自溶酶的实验中，当压强低于250MPa，且时间＜15min时，自溶酶不减少反而增加，而当将压力提高至250MPa，时间控制在15min时，则有效降低了海参的自溶酶活性[9]。再从温度上进行分析，在压力为400MPa、时间20min下的海参自溶酶，伴随温度地提升，酶呈现增长趋势，在温度达到40℃时，其酶的活性便到达峰值，之后慢慢开始下降。从酶的活性变化来讲，在60℃或是24℃时，抑制酶的效果最为良好。结合温度、时间、压力几方面综合情况而言，在压力450～500MPa、时间20min、温度为4℃的情况下，跟踪监测海参的自溶酶活性，20d之内酶活性处于最低状态，变化最小。这就说明，通过上述条件在海参处理中应用超高压技术，能够在海参营养含量不受影响的情况下，使还剩的保鲜期最多延长20d。

2.4在水产品冷冻及解冻中的应用

现代水产与水产制品加工原料的主要保存方式之一，就是冷藏。而其中冷冻与解冻是其产后加工处理不可或缺的一环，对冷冻水产品最终的食用价值、品质起到很大影响。2.4.1超高压应用于水产品快速冷冻冷冻是水产品保存中最常见的手段，而冷冻水产品的品质则受到冰晶大小和形成位置的直接影响。在传统冷冻中，冷空气传导速率较慢，冰晶形成从表面向中心逐渐移动，冰晶大且不均匀，导致细胞破裂，进而给产品的风味和品质形成不利影响。而由于超高压可创造超冷度的特点，在近年来成为了实现水产品快速高品质冷度的潜在工具。压力转移冻结（PSF），是当前研究中比较多的模式，在这一过程中，水产品在200MPa下进行冷却，当达到略高于该压力条件下的水冰点温度（通常为-18℃）时，瞬间释放压力，这时水产品的相转变温度快速提升，进而迅速加大了相转变温度和水产品温度的直接温度差，即时生产大量细小且均匀的冰晶，实现了真正速冻，减少了因细胞组织破坏而出现的品质变差[10]。2.4.2超高压应用于水产品快速解冻压力辅助解冻（PAT）可理解为PSF的逆过程，它通过提高冷冻品相转变温度和热源间的温度差，使热源传递增加，进而达到快速解冻的目的。王国栋[11]对空气、水解冻及超高压，对-20℃虾的解冻效果进行了对比研究，得出相较于传统的水解冻与空气解冻，在压力100、150、200MPa的条件下，PAT解冻时间缩短了34.3%、42.9%、51.4%，解冻时间缩短效果明显。而在Schubring等[12]的研究中，黑线鳕、鲑鱼、鳕鱼等在压力200MPa、温度13℃的条件下，与15℃水解冻时间相比较，缩短了约50%，且硬度增加，减少了汁液流失率。

3结语

水产品是人类获取所需营养的主要途径，是生活中十分重要的食物之一，伴随社会的不断发展，人们对于水产品的质量要求也会更高。但若仍采用传统的水产品加工方法，则难以充分保存住水产的营养，甚至还可能破坏水产品的营养价值。然而，在水产加工中有效应用超高压技术，则能改善这一情况。为此，在近几年中超高压技术在水产品的加工与保存中得到了越来越广泛地应用，但由于这一技术的设备成本较高，因而在今后的研究中，需将注意力投入到技术成本的缩减上，从而推动这一技术的良性发展。

作者：曾凤仙 周道志 单位：湛江国联水产开发股份有限公司