超高压技术在虾类保鲜与加工中的应用
超高压是食品非热加工技术之一,通过 100MPa以上(100~1000 MPa)的静水压力在常温下或较低温度下对食品物料进行处理,达到灭菌、钝酶、物料改性和改变食品的某些理化反应速度的效果。超高压加工食品的过程主要遵循帕斯下原理和勒复特列凉理两个基本原理,属丁物理过程",超高压主要通过减少物质分子间、原子间的距离,使物质的电子结构和品体结构发生变化。超高压处理只对生物大分子立体结构有贡献的氢键、离子键和疏水键等非共价键有作用,而对共价键无明显影响,从而能够较好保持食品原有的营养、色泽和风味。
近年来,超高压技术在国际上备受研究者和商家的重视,主要是因为超高压技术具右瞬间压缩、作用均匀、操作安全、耗能低、对食品营养成分和功能因子以及风味的破坏少等特点,可较好的维持食品安全性与食品质量之间的平衡,同时它也可用来改善食品的组织结构或形成新型食品。
目前,超高压技术在果蔬加工、乳制品加工、肉制品加工和水产品加工等方面都已有广泛应用,部分已经进行了工业化生产。
对虾肉嫩味美鲜甜,具有高蛋白质、低脂肪、富含镁、钙、磷、钾、碘矿物质和维生素等营养特征,营养价值非常高,深受消费者的喜爱。采用超高压加工对虾,一方面要解决杀菌的问题,另一方面要解决钝化对虾多酚氧化酶的问题,此外还要重视肌肉品质和安全性的问题等。
1、超高压对虾过敏原的影响
虾类及其制品中存在的过敏源,主要来源于肌肉组织中的原肌球蛋白,对特定人群的健康造成一定的威胁。因此,在虾类加工中如何消除过敏源是一个期待解决的问题。目前,国内外消除过敏源的方法主要有物理法(加热、辐照、微波等)、化学法和生物法(酶解法、基因改良法)等。
近年有研究报道,超高压或者超高压与酶法联合可以在一定程度上消减虾肉中的过敏原。谢丹丹等用超高压处理(150MPa/45℃/35min)南美白对虾的水溶性蛋白,过敏原性降低了66.2%;用超高压联合酶法处理,超高压(300MPa/45℃/5min)下直接用木瓜蛋白酶处理南美白对虾水溶性蛋白,过敏原性降低了91.5%;用超高压处理(200MPa/40℃/35min)虾肉,过敏原性降低了66.1%;用超高压(300MPa/40℃/35min)下直接用木瓜蛋白酶处理虾肉,过敏原性降低了91.2%。这表明超高压或者超高压结合酶法处理,均能有效降低虾的过敏原性。董晓颖等用100~500MPa的压力处理虾过敏蛋白,发现分子质量并没有发生变化,说明原肌球蛋白的四级结构在压力作用下没有被解聚交联或裂解;但是在100-400MPa之间,随着压力增大,虾过敏蛋1制率降低,说明高压处理对虾过敏蛋白的致敏性有降低作用。Kim等用间接性竞争酶联免疫吸附实验来评价虾经超高压、超声波、高压灭菌和微波等处理后的致敏性,结果表明:与其他方法相比,超高压更容易降低虾过敏原的致敏,400MPa处理,虾过敏蛋白的致敏性下降率超过50%。因此,单独使用超高压处理,只是对虾过敏原的组分或空间结构产生影响,但还不能较好地消减虾仁内部的过敏原,而超高压结合蛋白酶水解方法,可以通过酶解作用增加过敏源的可消化性,从而进一步降低过敏反应。
2、超高压对虾的脱壳效果
虾类的脱壳是虾仁生产中非常重要的工序,脱壳质量的高低决定了虾仁的完整性和出品率。目前,虾的脱壳主要有两种方法:一是手工脱壳,该方法脱壳困难,虾尾易断裂,严重影响虾仁的外观品质,而且虾壳易刺伤人体皮肤,污染虾仁;另一方法是机械脱壳,目前该方法还存在虾仁易碎、脱壳效率低、产虾仁率低等缺点。无论是人工脱壳还是机械脱壳,其预处理都是将虾速冻之后再进行解冻剥壳,但是这种预处理方法耗时长、能耗高,且影响脱壳后虾仁的品质。
[三水河]公司已于2016年建立了国内第一条HPP超高压海鲜生产线。[三水河]HPP超高压海鲜脱壳设备可以100%壳肉分离,提高得肉率10%-20%,大幅度减少人工成本,并实现大规模流水线生产。
3、超高压辅助提取虾青素
超高压辅助提取活性物质是利用100-1000MPa的流休静压力作用于物料和提取溶剂,在预定压力保持一段时间,一方面物料细胞内外压力在达到平衡(有效成分达到溶解平衡)后迅速卸压,使细胞内外渗透压差增大,细胞内的有效成分穿过细胞膜(细胞膜的结构在超高压下发生变化),转移到细胞外的提取液中;另一方面,超高压也会改变萃取剂的浓度梯度和扩散系数,提高传质速率,同时,超高压会使物料细胞膜损伤,增加其渗透率,从而增强萃取溶剂进入细胞的渗透能力。与传统的提取技术相比,超高压辅助提取技术不仅安全、节能、提取效率高,而且可改善提取物的品质和提高所提取活性成分的纯度。
虾类的保鲜方法可分为三大类:物理保鲜、化学保鲜和生物保鲜。物理保鲜又可分为低温保鲜、气调保鲜、辐照保鲜、超高压保鲜等。化学保鲜法又可分为抗生素保鲜、添加剂保鲜、臭氧保鲜等。生物保鲜又可分为生物活性物质保鲜、酶类保鲜和微生物保鲜等。物理保鲜中的低温保鲜能耗高、气调保鲜对贮藏条件控制严格、辐照保鲜存在安全隐患,化学保鲜存在安全性隐患,使得这些保鲜方法在使用中受到一定的限制。因此,开发安全性好、易操作的虾类保鲜方法将是未来发展的主要趋势。
超高压作为一种物理保鲜和加工方法,它可以在室温乃至低温下完成食品杀菌、灭酶、风味与质构改善等,特别适合对热敏性食品、活性成分高的食品和高附加值海产品等进行处理,还可用于开发新型食品,改善食品质构,延长食品保存期限等。超高压加工技术是目前食品非热加工技术中商业化较为成功的一种。
[三水河]公司技术研发部门针对目前国内外的研究成果,将进一步研究超高压对虾肌肉品质的影响,延长虾类产品的贮藏期,利用超高压加工技术开发即食虾类风味休闲食品等。随着[三水河]超高压技术的研究与应用的深入,超高压技术的应用会更加广泛,推进食品非热加工技术的发展,满足消费者对高品质食品的需求。