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超高压HPP技术在食品中酶的影响

日期:2020-04-16
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        传统的热加工技术虽然在食品加工中应用广泛,但是由于它存在着破坏食物营养成分、造成能源浪费等众多问题,所以需要新的食品加工技术来克服热加工技术的缺陷。超高压技术作为一项物理冷加工技术,恰恰顺应这一趋势,成为近年来研究的热点。[三水河]超高压HPP技术通过水压力实现对食品的不加热(或常温)杀菌,消除各种食物中的潜在病原体和食物腐败生物,杀菌迅速且均匀,锁住食品的新鲜外观、口感和营养,同时有效延长保质期,增长食物保质期、节约能源、食品卫生安全性高、有利环保等优点,经超高压处理的食品,符合现代食品“天然、营养、卫生、安全”的发展方向,是一种有着很好发展前景的食品加工技术。
        酶的化学本质是蛋白质,其生物活性与其三维结构有关。酶的生物活性产生于活性中心,活性中心是由分子的三维结构产生的,即使是一个微小的变化也能导致活力的丧失,并改变酶的功能性质。超高压处理也是通过影响酶蛋白的三级结构来影响其催化活性。由于蛋白质的三级结构是形成酶活性中心的基础,高压作用导致三级结构崩溃时,使酶活性中心的氨基酸组成发生改变或丧失活性中心,从而改变其催化活性。而在较低压力值下时酶活的上升则被认为是压力产生的凝聚作用,完整的组织中酶和基质经常被隔离,而较低的压力可以破坏这种隔离,使酶与基质相接触,加速酶促反应。超高压影响酶活性的因素主要与压力及处理时间、体系温度、体系Ph、介质成分和酶的种类有关。

       1超高压对过氧化物酶的影响 

        过氧化物酶通常被认为是食品热处理中酶灭活的指示酶,。曾庆梅等[10]研究了超高压处理对砀山梨汁中过氧化物酶活性的影响, 比较了不同试验压力、处理温度、保压时间及Ph处理对酶活性的影响。实验结果表明, 在处理温度为50 ℃、保压时间为10 min和梨汁Ph为5的条件下, 300 MPa以下压力范围内高压处理时,酶活性增加;大于300 MPa时酶的活性随压力增大而下降。高压处理时, 温度低于40 ℃对酶的活性影响不大;有效影响高压处理的最小温度为40 ℃。保压时间超过10 min后时间延长对酶的活性影响甚微,认为保压时间不是影响酶活性的主要因素。pH 小于5或大于6时酶的活性降低;当pH 为6 时, 梨汁中过氧化物酶最耐压。处理条件为500 MPa、50 ℃、pH=3 和保压10 min时可以较好地钝化过氧化物酶活性。陈玮等[11]的研究发现,在较低的压力下(396 MPa),胡萝卜过氧化物酶的稳定性较常压下高,在506 MPa、40 ℃时则观察不到再生,在600 MPa、45 ℃下几乎钝化,但超高压对维生素C 或蛋白质的失活没有明显的影响。温度和压力对胡萝卜中过氧化物酶的钝化有重要的作用。在温度和压力之间也有显著的相互作用,胡萝卜过氧化物酶的活性在所有的温度下都随着压力的增加而逐渐减小,在胡萝卜处理中超高压结合轻微的加热处理比在高温下的热处理更容易使过氧化物酶失活。

       2超高压对多酚氧化酶的影响

       多酚氧化酶是水果中促进褐变的主要酶类,也是耐高压的酶类之一。赵光远等[12]人研究发现,使用超高压技术单独或协同加热处理鲜榨梨汁,结果200~600 MPa 的压力处理对果汁中多酚氧化酶活性影响不大,400 MPa的压力对多酚氧化酶有激活作用;高于600 MPa的压力使多酚氧化酶显著失活,而且压力协同热处理对多酚氧化酶的失活作用强于压力或热的单独处理。实验还研究了加入维生素C 对超高压处理效果的影响,在500 MPa 以下对果汁中多酚氧化酶有激活作用,在600  MPa 以上或热处理结合高压时有钝化多酚氧化酶的作用。500 MPa 60  ℃或750 MPa 50 ℃以上的处理条件可使鲜榨梨汁中的多酚氧化酶失去60 % 以上的活性,750 MPa 50 ℃的处理条件下果汁颜色变化不显著。但维生素C对多酚氧化酶的作用机制还有待进一步研究,可能与维生素C 影响酶的活性中心的结构有关。证实梨的多酚氧化酶是耐高压的酶,有效的控制酶促褐变需要结合添加防褐变剂、热处理、低温贮藏以及脱气处理等其他手段。在处理温度为37 ℃,处理压力在400 MPa以下时,茶鲜叶中多酚氧化酶比活性只稍有下降。当压力达到500 MPa时,多酚氧化酶比活性下降近50 %。600 MPa的压力下,多酚氧化酶活性进一步降低。经500 MPa以上超高压处理的茶鲜叶,多酚氧化酶比活性已发生显著下降,若在杀青工艺前通过超高压处理,则能使多酚氧化酶等酶活性受到部分抑制,后续加工过程便可通过使用较少的热量达到抑制酶活性的目的,从而为最大程度地保留茶叶中的功能活性成分提供了条件。
       作为食品加工技术的新领域,超高压加工技术在未来将得到更大的发展与应用。超高压技术被誉为当前七大科技热点,21世纪十大尖端科技,食品工业的一场革命,美国已将开发超高压食品列为21世纪食品加工,包装的主要研究项目。它的发展无疑为食品加工提供了一个美好的应用前景。目前国内 [三水河]为客户提供全面的超高压HPP技术支持与咨询服务,为客户持续创造新市场、发掘新机遇。通过新技术强化产品特性,确保满足人们对健康营养食品的新要求,创造并不断延伸新产品增长点。相信,未来或将有更多营养、健康的HPP超高压食品出现在市场上。