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非熱加工技術(shù)在食品安全中的應(yīng)用

食品加工過程中的質(zhì)量安全問題主要包括7個變化:顏色、香味、味道、結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)、功能和安全。長期以來,熱殺菌技術(shù)因為經(jīng)濟有效、能夠保證食品安全而廣泛應(yīng)用于食品加工中,但是熱殺菌會導(dǎo)致食品的顏色變化、香氣破壞、滋味改變、營養(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、營養(yǎng)與功能。隨著人們消費意識的增強和生活水平的提高,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程中質(zhì)量安全的七個變化,滿足消費者對高品質(zhì)食品日益增長的消費需求,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)、對環(huán)境污染小等優(yōu)點,引起了研究者的廣泛關(guān)注。高靜壓技術(shù)(highhydrostaticpressure,HHP),又稱高壓加工技術(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、日本、德國、法國、澳大利亞等國家得到了穩(wěn)定的發(fā)展,其中日本是將HHP技術(shù)最早進行商業(yè)應(yīng)用的國家。20世紀90年代,日本明治公司首先實現(xiàn)了HHP技術(shù)在果醬中的加工生產(chǎn),成功開啟了HHP商業(yè)化應(yīng)用之門,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養(yǎng)成分,當(dāng)年9月進入市場后第一年的銷售額就達到了13億日元,2005年達到23億日元。目前高靜壓加工的米飯已經(jīng)是日本最熱銷的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,之后短時間內(nèi)市場需求迅速增大,Avomex又相繼安裝了一臺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,由于消費者對具有新鮮品質(zhì)食品的強烈需要,Avomex公司相繼推出了HHP生產(chǎn)的胡蘿卜汁、蘋果汁、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HHP設(shè)備,總處理量達到3200L以上。另外,美國的荷美爾食品公司(HormelFoods)、卡夫食品公司(KraftFoods)、裴頓公司(Perdue)、福斯特農(nóng)場有限公司(ForsterFarms)和沃爾什農(nóng)場公司(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,法國保樂利加(PernodRicard)公司生產(chǎn)系列果蔬汁。同時,在海鮮類產(chǎn)品的加工中,HHP技術(shù)在便于脫殼的同時還可以改善產(chǎn)品品質(zhì)和延長貨架期,具有十分廣闊的商業(yè)化前景。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前全球已有56個公司使用高靜壓技術(shù)加工食品,HHP加工的食品超過20萬噸,產(chǎn)值超過20億美元。2.國外高壓設(shè)備的研究與開發(fā)HHP設(shè)備主要為間歇式設(shè)備,按批次加工方式進行,食品包裝后放入處理室中進行高壓處理;半連續(xù)式的HHP設(shè)備則是采用多臺高壓設(shè)備進行并聯(lián)以達到連續(xù)式生產(chǎn)的目的。升壓過程有直接升壓和間接升壓兩種方式,直接升壓是通過活塞將壓力傳給高壓容器中的介質(zhì),而間接升壓是通過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,小型實驗用機以立式結(jié)構(gòu)居多。而對于臥式結(jié)構(gòu)HHP設(shè)備,根據(jù)框架與高壓容器的相對運動關(guān)系,不同設(shè)備公司有不同設(shè)計,框架固定、高壓容器移動和框架移動、高壓容器固定兩種設(shè)計都存在。HHP設(shè)備的核心技術(shù)是處理釜和增壓器。針對食品加工商對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、包裝自動化、裝卸自動化和更高功率的增壓器,已經(jīng)實現(xiàn)一個加壓泵為多個處理釜加壓。多處理釜的設(shè)計能夠提高HHP處理的效率和降低成本,當(dāng)一個處理室在保壓時,另一個處理室可以通過同一個加壓泵進行加壓,這種巧妙的設(shè)計能夠提高加壓泵的工作效率。西班牙NCHyperbaric公司和美國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420L,最高處理壓力600MPa,Avure公司的設(shè)備最大體積可達687L,處理壓力為300MPa。商業(yè)化HHP設(shè)備根據(jù)容積、自動化程度不同售價在35萬到1750萬元不等。將操作成本和設(shè)備折舊費包括在內(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)品價格也會隨之降低,優(yōu)質(zhì)的HHP產(chǎn)品必將吸引更多的消費者。國外高壓設(shè)備的研究開發(fā)較早,目前能夠生產(chǎn)實驗室研究用或生產(chǎn)用的HHP設(shè)備的公司主要有美國AvureTechnologies公司、ElmhurstResearch公司,英國Stansted公司,西班牙NCHyperbaric公司,法國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Uhde等。其中美國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HHP設(shè)備的研究開發(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,近年來我國高壓設(shè)備開發(fā)能力提升較快,單體容積已經(jīng)達到近300L,最大設(shè)備達到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,其中美洲71臺、歐洲26臺、亞洲22臺(不包括中國、日本)以及大洋洲5臺。目前,估計我國已有高壓設(shè)備(包括實驗機和生產(chǎn)機)60~70臺、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、日本、加拿大、法國、西班牙等國家的高靜壓加工食品銷售已有多年,表明高壓靜食品是安全的?,F(xiàn)以美國為例,就高靜壓食品的安全性進行介紹。HHP技術(shù)對致病菌的殺菌效果可達到降低5個對數(shù)的要求,能夠滿足2001年1月美國食品藥品管理局(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。隨著食品安全意識的提高,消費者對即食肉制品不含有防腐劑的要求越來越高。2004年8月,美國農(nóng)業(yè)部食品安全檢驗局(USDA–FSIS)批準了HHP技術(shù)應(yīng)用于即食食品如熟食肉制品,該申請由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,同時保持了食品原有感官品質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì),滿足消費者的上述要求。2008年7月,USDA–FSIS又批準了ElmhurstResearchInc.提出的HHP技術(shù)應(yīng)用于食品加工的申請。HHP技術(shù)在食品加工應(yīng)用方面的一個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FDA批準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)能大幅縮短殺菌時間,提高了低酸食品品質(zhì)。該技術(shù)的成功開發(fā)歷時7年、耗資數(shù)百萬美元,已通過了美國國家食品安全與技術(shù)中心(NCFST)和美國DUST(DualUseScienceandTechnology)聯(lián)盟成員嚴格的驗證程序和安全評估。從美國HHP食品的相關(guān)法規(guī)來看,HHP食品是安全的。HHP技術(shù)在我國商業(yè)化應(yīng)用相對滯后,但近年來我國在HHP技術(shù)方面的研究取得了較大進步,HHP裝備研制開發(fā)獲得了成功,為國內(nèi)HHP技術(shù)的應(yīng)用研究提供了硬件裝備,推動了國內(nèi)HHP技術(shù)的應(yīng)

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