高压技术在生物科学的研究与运用范文

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【摘要】在生物科学与生物技术领域的发展中，压力是一种最基本的应用因素。目前，国际上在生物科学和生物技术领域中，高压技术的应用越来越广泛，本文对其应用发展的现状进行了简要论述和研究，以及对高压技术在药剂学、分子学、细胞生物学等和生物学的相关领域的拓展进行了分析。

【关键词】高压技术；生物学及相关领域；研究与应用

高压，是我们日常生活中通俗的叫法，是一种重要的使金属、石墨、陶瓷等物质成型的技术，它的全称是超高冷等静压，也可以称为冷等静压、高静压、超高压。在工业领域，高压加工技术的应用历史已经有很长久的时间了，并且发展的都比较好，高压在常温状态下，工作压力一般是一百到八百兆帕，水、矿物油或者是乳化水都可以是传递压力的介质。而生物高压加工技术就是，在温度低于一百摄氏度的状态下，此技术对生物材料施加流体冷等静压力，工作压力是一百到八百兆帕，促使生物材料从物理状态或者是化学状态上，发生变化，因而产生新产品的一种技术。它的用途很多，还可以和超声波等技术一起结合起来使用，从而使消灭微生物的活性[1]。

1国外对高压食品加工技术的研究与应用

在食品工业中，食品的加工和储藏是其关键环节，也是食品工业发展行业面临的难点问题。一般都是用加热处理的办法进行存储，但是这个方法有很大的不足之处，因为在加热的同时，虽然消灭了细菌，但对食品的外观和口感都有所改变，也使营养成分失去很多，成分也被破坏了。因此，随着社会的发展，超高压加工技术在食品工业中也逐渐开始进行应用[2]。一八九五年到一八九九年期间，国外的科学家相继报道了高压技术可以消灭细菌，可以用于牛奶的保存等消息，还发现了延长保存牛奶期限的方法，是应用四百五十兆帕的高压处理；在六百五十兆帕的高压作用下，还可以有效减少微生物的活跃数量。他们还有一个重要的发现，要想实现使水果和蔬菜保存五年左右的目的，也可以通过高压处理。后来，又有许多的科学报道对高压技术在各种蔬菜水果等食品中的应用进行了进一步的证实[3]。一九一四年，美国有一个物理学家通过试验观察蛋清在高压处理，会发生凝固的现象，因此得出了静水压状态下，蛋白质会变性和凝固的结论。一九八九年，第五次国际食品工序学术会议在科隆召开，亚洲有一个国家的教授，在会议上发表了《高压在食品加工存储中的应用、设想及发展趋势》的论文，在世界各国的学者中引起了很大的反响，也促进了在食品加工领域应用生物高压加工技术的步伐。进入上世纪九十年代，果酱成为人们生活中的日常美味食品，而果酱正是一种高压食品，由日本研制并上市，果酱的加工工艺突破了以往食品加工需要加热的工艺过程，在不需要加热的条件下就可以制成，这对于高压食品加工技术来说，是一个突破和飞跃，也迎来了高压食品时代的春天。紧接着，美国、法国以及我国等世界各国都在高压食品加工领域取得了新的成果[4]。

2我国对高压食品加工技术的研究和应用

九十年代初期，我国开始投入大量的技术和精力，对高压食品加工技术在肉类、蛋类、乳内等人们日常生活中经常食用的食品进行大力研究。我国科学家对在食品中，超高压对酶类的影响，结果有两个方面的发现，一个发现是较低的压力可以激活一些酶，这主要是因为压力产生了凝聚的作用从而激活了酶，还有一个发现非常高的压力又可以使酶的活性消失。每种酶失去活力都有一个最低的压力值，当酶低于这个压力是就会保持活性，而当压力值超过时，当然有哥前提条件是在一定的时间内，酶就是加快速度失去活性。但是酶的类型、酸碱度、温度等因素都对这个失去活性的压力范围有一定的影响。利用高压技术处理，对蛋黄酱动态粘性和弹性的影响也是我国科学家研究发现的。利用超高压，可以让蛋黄酱的质地更加的细腻，口感更好。其原理是蛋黄酱在超高压的作用下，蛋白分子迅速散开，蛋白质的颗粒变小，其分子在压力的作用下伸展，使的分子结构发生改变，更加的细致紧密。肉类食品，是当今人们餐桌上不可或缺的食品。我国高压技术对肉类食品的研究和应用是比较广泛的。

科学家们通过研究高压处理技术对牛羊肉的形态、颜色、口味及分子结构的印象，得出这样的结论：高压处理技术，可以使牛羊肉的剪切力有很大程度的降低，从而使牛羊肉从口感上说变的更加细嫩，还可以使牛羊肉中的可溶性物质的含量大幅增加，从而加速牛羊肉的排酸进度。同时，随着牛羊肉的颜色也使随着压力的增加和压力保持时间的延长，由鲜红色逐渐变成了淡粉色，牛羊肉的颜色变成白色，只需要在六百兆帕的压力条件、二十分钟的保压时间下就可以实现，而当压力在五百兆帕到七百兆帕时，牛羊肉的样品都会出现白色的斑点。牛羊肉在显微镜下的结构，因为高压处理，也发生了很大的改变，在压力为七百兆帕，室内温度正常，保压时间二十分钟的条件下，牛肉的肌节收缩率大概约为百分之三十五，而羊肉的肌节收缩率为百分之二十二，而在显微镜下，压力越高，结构变化越大。高压技术对玉米淀粉糊化程度的影响也很大。在压力为七百兆帕，保压时间是两分钟的条件下，玉米淀粉进过高压处理后，糊化程度竟然高达百分之八十六点八。而在五分钟的保压时间里，玉米淀粉进过高压处理，其糊化程度就可以达到百分之百。这正好说明，高压技术在食品加工中是非常有优势的。同时，科学家们还发现，玉米淀粉在加热或者加压以后，在显微镜下，偏光十字都消失了，因此得出玉米淀粉的微晶结构在加压和加热后，发生同样的改变，并且淀粉分子结构都被破坏，发生了糊化，但，高压和加热不同的是，高压不会让玉米淀粉的颜色发生改变。

3结束语

总而言之，经过多年的摸索和研究，在食品加工领域应用高压技术已经非常成熟，并且具有很大的优势和发展前景。除了食品行业，在医药领域也有所研究，比如利用高压技术提取中药药剂中有效成分，并且有大量的试验研究现实，高压技术在病毒的灭活、疫苗的制取、生物制药等等方面都有这巨大的作用，可以说，高压加工技术对社会的发展，人类的生活都有着不可估量的贡献。

参考文献

[1]李宾,贾士儒,钟成,刘杰.采用超高压技术从甜叶菊中提取甜菊糖甙的工艺研究[J].现代食品科技,2017,(10):1117-1120.

[2]王存林,张翠英,张瑛,王盛民.超高压技术在现代杀菌领域的应用[J].时珍国医国药,2017,(05):1082-1084.

[3]于亚莉,张守勤,刘静波,高峰.高压技术在生物科学及相关领域中的研究与应用[J].食品科学,2016,(10):578-582.

[4]温志英.现代生物技术在食品包装中的应用现状及发展前景[J].食品与机械,2016,(04):119-121.

作者：刘明泽 单位：吉林省松原市吉林油田高级中学