高压脉冲技术在果蔬制品生产的应用范文

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摘要：概述了高压脉冲技术现阶段在果蔬汁保鲜和其他液体食品中的不同应用，展望了高压脉冲技术可能的发展方向。

关键词：高压脉冲；果蔬汁；灭菌

随着生活水平的提高，消费意识的逐渐增强，人们不再单纯地追求物美价廉的普通果蔬饮料，市场需求的降低致使果蔬产业发展速度减慢，果蔬汁饮料发展进入平稳期，现在消费者更青睐于品质高、营养价值高的特色新型产品，这也促使特色新产品的开发成为行业的发展新方向。而在发展过程中，大量的现代科技被应用于特色新产品的开发。自上世纪20年代，国内外不少科研队伍和食品加工专家对HPEF开展了高压脉冲电场的研究。HPEF技术一经发明就受到非热加工产业的青睐，在食品加工产业被誉为“可替代的食品加工方式”，杀菌效果好、能耗低，对食品原有营养物质的损失低，处理后的食品各项检测、感官评定优良，对牛奶、果蔬这类热不稳定的高热敏性食品具有极高的应用价值，因此高压脉冲技术在国内有着巨大的开发空间。

1传统热处理工艺在果蔬制品生产中的缺点

在传统的工业生产果蔬汁多采用热处理果蔬汁达到灭菌的目的，虽然单纯的物理方法可以达到良好的灭菌效果，但是对温度的把控和处理时间要求比较高，造成步骤比较复杂不好操作。众多科学家探究了传统工艺对果蔬贮藏效果和后期品质的影响，发现热处理具有较大的潜在破坏性。夏启才[1]在利用HPEF技术处理大米、豆芽、绿豆等果蔬时采用正交试验，得出最佳工艺参数，能耗比传统热处理工艺节省60%左右，灭菌效果也大大提高，而且果蔬在整个处理过程中温度变化范围极小，营养物质含量损失极低。胡盼盼等人[2]通过试验证实了高温短时处理和巴氏杀菌处理果汁的效果均优于传统热杀菌技术。且高温短时杀菌相比较巴氏杀菌和传统热处理，杀菌效果和保留的营养物质含量均是效果最好的，但在后期的贮藏中，果汁的营养物质损失较大。与传统的非热加工技术（如脉冲强光杀菌技术）相比，HPEF技术中的脉冲电场穿透强度更高，可以深入杀灭细菌及各种孢子，有效降低了食品安全的风险。

2HPEF技术在果蔬汁生产中应用

赵伟等人[3]有针对性地用射频连续处理装置处理苹果再迅速冷却、榨汁，然后将苹果汁用HPEF技术处理，处理后的细胞中的各类酶（如氧化酶、呼吸酶）的活性仅为原来的20%~30%。大大延长了果蔬汁保鲜期。陈锦权[4]将浓缩技术和HPEF技术结合，先将果汁冷却浓缩，再将浓缩液用HPEF技术处理杀菌，饮用时再以适当比例配水，即可还原一杯西瓜汁，而且2种技术相结合可达到国家饮品标准。刘珂舟等人[5]将高温瞬时杀菌技术与HPEF技术相结合极大地提高了灭菌效果。张雯等人[6]经研究发现，经过高压脉冲技术处理后的杨梅各项感官品质及口味、保质期延长等都有了较大改善。武新慧等人[7]改变HPEF技术预处理参数，样品果蔬的储能模量损耗量为处理前的50%~70%，再扫描果蔬组织电镜图发现胞隙增大、细胞内液渗透压下降、质壁结构松散，更容易实现低能耗冻干果蔬工艺。王丽平等人[8]在研究延长生鲜食物利用脉冲电场通过控制各项脉冲参数可更多地杀死果蔬表面微生物，同时利用细胞内外电位差减缓的细胞生理代谢。

3HPEF技术在果蔬中功能物质提取方面的应用

赫桂丹等人[9]利用HPEF技术改变原有物质的分子运动方向、速率，使分子间原来不稳定的化学键和物质结构被打散，导致糖苷键断裂，再经高速离心10~20min，可得到品质极佳的玉米芯纳米纤维素悬浮液。李明月[10]利用多种方法提取葡萄籽中的原花青素，最终确定利用HPEF技术击穿细胞壁及细胞质膜，使原花青素从细胞中流失，再离心萃取。OleksiiParniakov等人[11]对木瓜皮中附加产物中提取具有营养价值和抗氧化剂的化合物，并且通过脉冲电场（HPEF）或通过高电压放电（HVED）辅助的提取。ElisaLuengo等人[12]回收橙皮对果皮中橙皮多酚的提取。IlceGabriela等人[13]利用水果榨汁后的废弃物，对李子皮和葡萄皮进行研究，通过对比超声波提取法，发现HPEF技术对提取花青素和苯酚的最佳工艺参数为电流290L/h，处理室直径25mm，电压25kV，频率10Hz，脉宽6μs，且在提取时间和脉冲数增加的条件下提取效果更为明显。研究还发现，HPEF技术在对葡萄皮进行处理时，可以更好地提取其中的多酚和芳香物质。邱大东[14]利用HPEF技术预处理后的浓缩果蔬汁、植物提取物进行发酵提取，得到粗果蔬酵素，将粗果蔬酵素进行超声处理，得到果蔬酵素。温靖等人[15]将干燥铁皮石斛粉碎后加水，在室温下用HPEF技术、磁力搅拌同时处理，在磁力脉冲下将细胞质膜穿孔，加酶辅助细胞壁脱离，离心萃取得石斛原液。4HPEF技术在果蔬干燥脱水中的应用许多科研工作者将HPEF用于果蔬干燥，通过各种中心组合正交旋转设计或搭配各种辅助技术处理果蔬得到不同果蔬干燥处理工艺参数。刘振宇等人[16]将HPEF应用于果蔬的预处理中，通过调控HPEF的3个工艺参数（脉冲频数1420V/cm，脉冲个数30个，作用时间100μs）达到最佳效果，节省干燥时间40%。王鹤等人[17]将枸杞在多组不同脉冲下处理，同时微波介入辅助枸杞干燥。结论得到水分有效扩散系数随脉冲比降低而减小，干燥所需活化能大大降低。5HPEF技术在葡萄酒工艺优化中的应用田超等人利用HPEF技术探究酒类发酵陈酿过程的影响，结果表明，HPEF技术可以加速酒类的发酵和醇化，通过控制电场脉冲后的酒样加速醇化反应，感官品质大大提高。刘振宇等人在利用脉冲电场处理葡萄酒中有机农药残留物时，证明HPEF技术是优于传统热降解技术的，但目前对于利用HPEF技术直接处理果蔬农药残留仍不成熟。

6结语

目前，高压脉冲技术在食品领域有着广泛应用，尤其是适用于流体食品的杀菌、预处理和物质提取，虽然在果蔬加工领域中HPEF技术杀菌效果值得肯定，但相比于传统热处理还是很难抑制酶活力，而钝酶为果蔬加工行业中必不可少的环节，所以很难保证处理后果蔬的保鲜效果，虽已有相应的辅助技术与HPEF技术搭配，但仍很难达到国家标准或者又因耗能设备费用等问题被否定，难以投入大批量工业生产中，想要投入到实际生产中仍需更高的科技技术与方法，希望在未来有更多的高新技术被开发用于造福人类。

作者：王文韬；商鹤琴；张钦；贾丽娜 单位：河北农业大学理工学院