非熱加工技術(shù)在食品安全中的應(yīng)用

非熱加工技術(shù)在食品安全中的應(yīng)用

食品加工過(guò)程中的質(zhì)量安全問(wèn)題主要包括7個(gè)變化：顏色、香味、味道、結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)、功能和安全。長(zhǎng)期以來(lái),熱殺菌技術(shù)因?yàn)榻?jīng)濟(jì)有效、能夠保證食品安全而廣泛應(yīng)用于食品加工中,但是熱殺菌會(huì)導(dǎo)致食品的顏色變化、香氣破壞、滋味改變、營(yíng)養(yǎng)損失、質(zhì)構(gòu)變化、功能降低等質(zhì)量變化,使產(chǎn)品失去原有的新鮮度、營(yíng)養(yǎng)與功能。隨著人們消費(fèi)意識(shí)的增強(qiáng)和生活水平的提高,傳統(tǒng)的食品熱加工方法已經(jīng)不能充分滿足人們對(duì)食品高品質(zhì)的要求。因此,提高加工食品的品質(zhì),有效防止食品加工過(guò)程中質(zhì)量安全的七個(gè)變化,滿足消費(fèi)者對(duì)高品質(zhì)食品日益增長(zhǎng)的消費(fèi)需求,是食品加工領(lǐng)域的重要課題。與傳統(tǒng)熱殺菌技術(shù)相比,非熱加工技術(shù)具有殺菌溫度低、能較好的保留食品原有的品質(zhì)、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn),引起了研究者的廣泛關(guān)注。高靜壓技術(shù)(highhydrostaticpressure,HHP),又稱(chēng)高壓加工技術(shù)(highpressureprocessing,HPP)或超高壓技術(shù)(ultra-highpressure,UHP),作為裝備、工藝與理論日益成熟的非熱加工技術(shù),商業(yè)化應(yīng)用腳步不斷加快。1.高度重視hhp技術(shù)在其他食品領(lǐng)域的應(yīng)用HHP技術(shù)在美國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)、澳大利亞等國(guó)家得到了穩(wěn)定的發(fā)展,其中日本是將HHP技術(shù)最早進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用的國(guó)家。20世紀(jì)90年代,日本明治公司首先實(shí)現(xiàn)了HHP技術(shù)在果醬中的加工生產(chǎn),成功開(kāi)啟了HHP商業(yè)化應(yīng)用之門(mén),使高壓成為一種可行的商業(yè)加工手段。2000年,日本成功地推出了采用HHP技術(shù)加工的方便米飯,該高壓米飯方便、口感好,且充分地保留米粒原有的營(yíng)養(yǎng)成分,當(dāng)年9月進(jìn)入市場(chǎng)后第一年的銷(xiāo)售額就達(dá)到了13億日元,2005年達(dá)到23億日元。目前高靜壓加工的米飯已經(jīng)是日本最熱銷(xiāo)的HHP食品,已成為HHP技術(shù)產(chǎn)業(yè)化最為成功的標(biāo)志。此外,HHP技術(shù)還廣泛應(yīng)用于水果制品和奶制品。在美國(guó)將HHP技術(shù)成功應(yīng)用于商業(yè)生產(chǎn)的是艾沃梅克斯(Avomex)公司,1996年,該公司安裝了第一臺(tái)25L間歇式HHP設(shè)備,生產(chǎn)的鱷梨產(chǎn)品主要供應(yīng)給當(dāng)?shù)啬鞲缡讲蛷d,之后短時(shí)間內(nèi)市場(chǎng)需求迅速增大,Avomex又相繼安裝了一臺(tái)25L和50L的HHP設(shè)備;1999年,Avomex公司安裝了半連續(xù)式HHP設(shè)備,2000年安裝了215L的間歇式設(shè)備。目前除HHP技術(shù)生產(chǎn)的鱷梨醬外,由于消費(fèi)者對(duì)具有新鮮品質(zhì)食品的強(qiáng)烈需要,Avomex公司相繼推出了HHP生產(chǎn)的胡蘿卜汁、蘋(píng)果汁、蒜泥,以及芒果醬等其它一些熱帶水果加工制品;截至2007年,Avomex公司已有14臺(tái)HHP設(shè)備,總處理量達(dá)到3200L以上。另外,美國(guó)的荷美爾食品公司(HormelFoods)、卡夫食品公司(KraftFoods)、裴頓公司(Perdue)、福斯特農(nóng)場(chǎng)有限公司(ForsterFarms)和沃爾什農(nóng)場(chǎng)公司(WellshireFarms)都已將HHP技術(shù)成功應(yīng)用于肉制品加工,主要生產(chǎn)即食產(chǎn)品和最小加工產(chǎn)品。在歐洲,西班牙埃斯普納(Esp?na)公司使用HHP設(shè)備生產(chǎn)火腿腸,法國(guó)保樂(lè)利加(PernodRicard)公司生產(chǎn)系列果蔬汁。同時(shí),在海鮮類(lèi)產(chǎn)品的加工中,HHP技術(shù)在便于脫殼的同時(shí)還可以改善產(chǎn)品品質(zhì)和延長(zhǎng)貨架期,具有十分廣闊的商業(yè)化前景。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前全球已有56個(gè)公司使用高靜壓技術(shù)加工食品,HHP加工的食品超過(guò)20萬(wàn)噸,產(chǎn)值超過(guò)20億美元。2.國(guó)外高壓設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)HHP設(shè)備主要為間歇式設(shè)備,按批次加工方式進(jìn)行,食品包裝后放入處理室中進(jìn)行高壓處理;半連續(xù)式的HHP設(shè)備則是采用多臺(tái)高壓設(shè)備進(jìn)行并聯(lián)以達(dá)到連續(xù)式生產(chǎn)的目的。升壓過(guò)程有直接升壓和間接升壓兩種方式,直接升壓是通過(guò)活塞將壓力傳給高壓容器中的介質(zhì),而間接升壓是通過(guò)高壓泵將壓力傳給高壓容器中的介質(zhì)。由于油在食品加工中容易造成污染且不易清洗,因而食品加工中的HHP設(shè)備中主要以水作為傳壓介質(zhì)。按高壓容器擺放方式分,HHP設(shè)備結(jié)構(gòu)有臥式和立式兩種。目前大型HHP設(shè)備以臥式結(jié)構(gòu)為主,小型實(shí)驗(yàn)用機(jī)以立式結(jié)構(gòu)居多。而對(duì)于臥式結(jié)構(gòu)HHP設(shè)備,根據(jù)框架與高壓容器的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,不同設(shè)備公司有不同設(shè)計(jì),框架固定、高壓容器移動(dòng)和框架移動(dòng)、高壓容器固定兩種設(shè)計(jì)都存在。HHP設(shè)備的核心技術(shù)是處理釜和增壓器。針對(duì)食品加工商對(duì)HHP設(shè)備的處理量和生產(chǎn)量的要求,制造商已經(jīng)著力提高設(shè)備的生產(chǎn)效率,主要包括處理室的容積、包裝自動(dòng)化、裝卸自動(dòng)化和更高功率的增壓器,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)加壓泵為多個(gè)處理釜加壓。多處理釜的設(shè)計(jì)能夠提高HHP處理的效率和降低成本,當(dāng)一個(gè)處理室在保壓時(shí),另一個(gè)處理室可以通過(guò)同一個(gè)加壓泵進(jìn)行加壓,這種巧妙的設(shè)計(jì)能夠提高加壓泵的工作效率。西班牙NCHyperbaric公司和美國(guó)Avure公司是目前世界領(lǐng)先的兩大高壓設(shè)備生產(chǎn)商,其中NCHyperbaric公司生產(chǎn)的大型設(shè)備處理釜容積可達(dá)420L,最高處理壓力600MPa,Avure公司的設(shè)備最大體積可達(dá)687L,處理壓力為300MPa。商業(yè)化HHP設(shè)備根據(jù)容積、自動(dòng)化程度不同售價(jià)在35萬(wàn)到1750萬(wàn)元不等。將操作成本和設(shè)備折舊費(fèi)包括在內(nèi),HHP處理食品的成本大概是4~10美分/磅,比熱處理的成本高,但相差不大。隨著HHP設(shè)備的生產(chǎn)效率逐漸提高,產(chǎn)品價(jià)格也會(huì)隨之降低,優(yōu)質(zhì)的HHP產(chǎn)品必將吸引更多的消費(fèi)者。國(guó)外高壓設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)較早,目前能夠生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室研究用或生產(chǎn)用的HHP設(shè)備的公司主要有美國(guó)AvureTechnologies公司、ElmhurstResearch公司,英國(guó)Stansted公司,西班牙NCHyperbaric公司,法國(guó)Alstom公司,日本Kobelco公司、Mitsubishi公司、Ishikawajima-harima公司,荷蘭StorkFood&DairySystemsB.V.公司,瑞典ABB公司和德國(guó)Uhde等。其中美國(guó)AvureTechnologies公司生產(chǎn)的設(shè)備最大容積為687L,西班牙NCHyperbaric公司生產(chǎn)的設(shè)備最大容積為600L。我國(guó)HHP設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)起步較晚,目前具備HHP設(shè)備生產(chǎn)能力的公司有2~3家左右,其中以包頭科發(fā)高壓科技有限責(zé)任公司為主,近年來(lái)我國(guó)高壓設(shè)備開(kāi)發(fā)能力提升較快,單體容積已經(jīng)達(dá)到近300L,最大設(shè)備達(dá)到800L。圖1是1990年以后世界各地安裝HHP設(shè)備的情況,到2008年共有124臺(tái),其中美洲71臺(tái)、歐洲26臺(tái)、亞洲22臺(tái)(不包括中國(guó)、日本)以及大洋洲5臺(tái)。目前,估計(jì)我國(guó)已有高壓設(shè)備(包括實(shí)驗(yàn)機(jī)和生產(chǎn)機(jī))60~70臺(tái)、日本已有120左右。圖2是投入到不同產(chǎn)品商業(yè)化生產(chǎn)的HHP設(shè)備占HHP總設(shè)備數(shù)的比例,其中80%的設(shè)備是在2000年以后安裝的,表明了HHP技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用在這之后開(kāi)始迅猛發(fā)展,用于蔬菜和肉制品加工的HHP設(shè)備最多,分別占總比的36%和31%。3.hhp技術(shù)美國(guó)、日本、加拿大、法國(guó)、西班牙等國(guó)家的高靜壓加工食品銷(xiāo)售已有多年,表明高壓靜食品是安全的?，F(xiàn)以美國(guó)為例,就高靜壓食品的安全性進(jìn)行介紹。HHP技術(shù)對(duì)致病菌的殺菌效果可達(dá)到降低5個(gè)對(duì)數(shù)的要求,能夠滿足2001年1月美國(guó)食品藥品管理局(FDA)公布的《果汁HACCP》的相關(guān)規(guī)定。在不添加防腐劑的情況下HHP技術(shù)可延長(zhǎng)果蔬汁的保質(zhì)期,不僅保證了果蔬汁的安全,而且保持了果蔬汁原有的色澤、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)等品質(zhì)。因此,HHP技術(shù)可應(yīng)用于果蔬汁的巴氏殺菌。隨著食品安全意識(shí)的提高,消費(fèi)者對(duì)即食肉制品不含有防腐劑的要求越來(lái)越高。2004年8月,美國(guó)農(nóng)業(yè)部食品安全檢驗(yàn)局(USDA–FSIS)批準(zhǔn)了HHP技術(shù)應(yīng)用于即食食品如熟食肉制品,該申請(qǐng)由AvureTechnologies公司提出。HHP技術(shù)作為一種包裝后干預(yù)殺菌方法,在壓力達(dá)到600MPa的條件下,可有效殺死食品中的致病菌和腐敗菌,從而消除了熟食肉制品中單增李斯特菌的污染,保證了食品安全,同時(shí)保持了食品原有感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),滿足消費(fèi)者的上述要求。2008年7月,USDA–FSIS又批準(zhǔn)了ElmhurstResearchInc.提出的HHP技術(shù)應(yīng)用于食品加工的申請(qǐng)。HHP技術(shù)在食品加工應(yīng)用方面的一個(gè)重大突破是作為低酸食品商業(yè)殺菌的新工藝。2009年2月,美國(guó)FDA批準(zhǔn)了壓力輔助熱殺菌工藝(PATS,pressureassistedthermalsterilization)可用于低酸食品殺菌。PATS技術(shù)將溫度和高壓結(jié)合,消除了與食品安全風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的肉毒桿菌(Clostridiumbotulinum)及其毒素。與傳統(tǒng)高溫殺菌工藝相比,PATS技術(shù)能大幅縮短殺菌時(shí)間,提高了低酸食品品質(zhì)。該技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)歷時(shí)7年、耗資數(shù)百萬(wàn)美元,已通過(guò)了美國(guó)國(guó)家食品安全與技術(shù)中心(NCFST)和美國(guó)DUST(DualUseScienceandTechnology)聯(lián)盟成員嚴(yán)格的驗(yàn)證程序和安全評(píng)估。從美國(guó)HHP食品的相關(guān)法規(guī)來(lái)看,HHP食品是安全的。HHP技術(shù)在我國(guó)商業(yè)化應(yīng)用相對(duì)滯后,但近年來(lái)我國(guó)在HHP技術(shù)方面的研究取得了較大進(jìn)步,HHP裝備研制開(kāi)發(fā)獲得了成功,為國(guó)內(nèi)HHP技術(shù)的應(yīng)用研究提供了硬件裝備,推動(dòng)了國(guó)內(nèi)HHP技術(shù)的應(yīng)