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HPP:冷殺菌技術產業化應用新熱點
發布時間:2018-11-15 17:09:58    點擊量:

   如果要評判對人類最重要的食品加工技術,熱處理一定首當其沖。簡單的“做熟”二字,讓人類在進化過程中不僅豐富了口感、增強了消化吸收,最大程度地免除了可能來自于微生物的傷害。因此,通過加熱進行殺菌(熱殺菌)當仁不讓地成為保證食品安全的最重要、最主流的加工方式,巴氏殺菌、超高溫瞬時滅菌成為食界標準化的熱處理方式。近年來,隨著人們對新鮮和口味要求的提升,殺菌強度介于二者之間的ESL(Extended Shelf Life,延長貨架期)殺菌方式逐漸流行。然而,食材中的很多物質,尤其是現代人易缺乏的部分維生素和抗氧化物質、生物活性成分等卻對溫度非常敏感。比如維生素C,在蔬菜中含量豐富,但往往因為加熱烹調而損失殆盡。

  冷殺菌技術由于沒有加熱環節,不僅能保證食品在微生物方面的安全,而且能較好地保持食品的固有營養成分、質構、色澤和新鮮程度。冷殺菌技術主要有超高壓殺菌、輻射殺菌、超高壓脈沖電場殺菌、脈沖強光殺菌、磁力殺菌、紫外線殺菌和二氧化鈦光催化殺菌技術等,近年來成為國內外食品科學與工程領域的研究熱點。

  冷殺菌的技術探索

  成立于2012年的素食餐飲公司維果清是超高壓殺菌技術(High Pressure Processing,HPP)商業化的第一批探索者。和輻照殺菌類似,HPP屬于冷殺菌技術中目前相對成熟、應用相對廣泛的一種。2010年前后,鮮榨果蔬汁的概念開始在國內流行,維果清創始人張晨玲在鮮榨果蔬的基礎上應用HPP殺菌,使得產品達到幾乎與新鮮果蔬同樣營養與口味,又更加方便攜帶和食用的系列產品,HPP果蔬汁以其對口味、色澤、營養的幾乎原本呈現成為市場高端產品代表。近兩年,隨著“輕食”的流行,越來越多的創業者選擇果蔬汁行業,維果清、HeyJuice等HPP果蔬汁品牌應運而生。

  其他國家對冷殺菌的研究也早已展開。據了解,日本對超高壓殺菌設備的研究在國際上處于領先地位,1990年,日本明治屋食品公司開始將超高壓技術應用于食品加工行業,1992年成功研制了第一款工業高壓食品果醬,引起轟動。后來歐美多國先后對超高壓殺菌設備進行研究,取得不少成果。具有操作溫度低、殺菌較徹底、適應范圍廣、操作簡單等優點的輻照殺菌已有多家生產商生產不同輻射源與型號的設備。應用于表面殺菌的脈沖強光技術于1999年獲得美國藥品食品監督管理局(FDA)批準可應用于食品加工、生產處理等,已應用于國際知名的大型食品企業。更多的冷殺菌方式盡管還多停留在實驗室或者小規模應用階段,但隨著研究深入與市場需求,大型設備的應用與推廣普及也已引發業界關注。

  冷殺菌的產業應用

  北京林業大學食品系教授孫愛東多年從事非熱加工技術的科研工作,研究團隊致力于超高壓、高壓脈沖電場、超聲波等非熱加工技術的殺菌機理及工藝研究?;诟邏好}沖電場的缺陷,目前已構建微芯片脈沖電場操作系統,并申請了發明專利,現在已開展了相關的殺菌機理及工藝研究,將進一步開展其產業化發展途徑。

  HPP的產業化及商業化是近年來國內外關注的重點。江蘇大學教授、超高壓食品研究所所長馬永昆介紹,一直以來,我國學界對超高壓殺菌的研究熱情不減,但實驗室條件下,設備小、產能小,一些實驗能達到的效果在規?;茝V時容易出現偏差,這極大地制約了HPP的商業化應用。對此,馬永昆聯合國內一些從事HPP技術推廣的企業,進行了一些產業化探索。有報道稱,華泰森淼生物科技有限公司研發了國內首臺可進行小規模生產應用的“一拖二”生產型超高壓設備;中國農業大學研制了可實現自動升壓和卸壓的超高壓食品加工設備;山西海普瑞科技有限公司則實現了超高壓殺菌設備的商業化生產,并提出超高壓產品對外研發、代工模式。

  馬永昆認為,企業觀念的更新是冷殺菌技術強大的推動力。例如食品企業長期以來的“創新”更多停留在產品配方,而對加工技術關注不足,如果包含HPP在內的冷殺菌技術能夠精準應用于食品加工,配合冷殺菌產品的精準營銷,可能給行業帶來顛覆式創新。此外,消費者營養知識的科普也要跟上,否則例如輻照殺菌等成熟無害的工藝很可能成為鏡中花。

  HPP的突破方向

  基于HPP對食材本味、營養的保留以及其應用成本較高的特點,馬永昆認為,HPP技術在使用時應當具備以下前提:一是要應用在高附加值的產品上;二是商業化應用不能一味追求高壓,在業界通行的600MPa壓力下,馬永昆認為,根據不同原料采用不同壓力,延長設備壽命是可行的;三是HPP應當應用于食品加工的關鍵技術,除了常規殺菌之外,酒和醋的催陳步驟也可使用,縮短催陳時間、提高生產效率。此外,就設備本身而言,在我國第一屆非熱加工技術大會上,業界一致認為,我國HPP技術未來的發展點在“大型機”與“商業化”。

  提及HPP技術未來可能的發力點,孫愛東認為,超高壓設備的生產制造本身就是一種突破,打破了國外多年技術、材料的壟斷;我國對超高壓技術的應用多處于摸索階段,將來的突破點很可能出現在食品殺菌和改性方面。

  馬永昆表示,目前果蔬汁行業應用HPP技術較多,主要由于果蔬汁的pH值呈酸性且成分穩定好控制,但果蔬汁只是HPP應用的初級階段,未來,更多食品精深加工、中醫藥、保健食品、化妝品等領域都是HPP技術可以涉獵的。超高壓設備的加工方式未來會改進,高壓處理批量連續化、高壓處理后批量無菌灌裝等技術是發展方向,一旦突破,必將大大提高生產效率,降低生產成本,提高產品質量。

  就食品加工來講,馬永昆介紹,HPP的突破點可能集中在以下幾方面:首先是中國特色食材的深加工。目前,一些國家已將HPP技術應用在本國高端特色食品加工上,打造出了具有區域特色的HPP產品,在市場上取得了很高的贊譽。如美國AVOMAX公司生產的超高壓鱷梨醬,NISBET牡蠣公司生產的超高壓牡蠣,西班牙ESPUNA公司、德國ABRAHAM公司生產的超高壓肉制品,日本MICHUNORI株式會社生產的蟹貝肉,加拿大OSEAN CHOISE公司生產的超高壓龍蝦肉等。若將中國特有的小漿果例如藥食兩用的桑葚制成HPP果汁、果漿、果醬,可讓原本只有不到一個月的桑葚食用期延長至全年;中國特色的食醋、茶產品中的高端品類也可嘗試HPP。

  其次是功能性成分與功能性產品。例如酵素,實驗證明其確實具有一定功能,但商業化生產的滅菌過程讓酵素失去部分功能,消費者自己制作酵素又存在雜菌污染風險,HPP技術能同時解決這兩個問題,既殺菌又保留活性;又如胡蘿卜素、番茄紅素制品,目前這兩種物質的天然提取產物為反式結構,超高壓技術不僅能殺菌并保留產品活性,還能讓一部分轉變為順式結構,提高吸收率;再如濃縮果汁產業的一個加工步驟是“水處理”,其中很大一部分是從植物細胞中提取出的“細胞水”,實驗證明其吸收速度快于普通自然水,可應用于運動前后快速補水及化妝品等領域,如果能回收這些“細胞水”經HPP技術制成飲用水產品,不僅可以增加濃縮果汁產品附加值,也可為市場提供更多元的產品。

  再如熱敏性成分的保留。隨著人們對果蔬營養了解的深入和對熱帶水果口味的偏好,石榴、百香果、榴蓮等果汁、果漿受到市場歡迎,HPP能很好保留這些品類產品中的花青素、香氣成分等熱敏性物質。除了食品精深加工,高附加值農副產品也可應用HPP技術。有研究發現,海鮮類產品使用HPP殺菌后,既不影響產品原本的性狀、口味,還具有去腥等改善部分不良口感的作用,尤其適合生蠔、刺身等生食海鮮品類。