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孙艳丽，木泰华
（中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100094）
摘 要：高压加工技术是一种新兴的食品加工技术，其在食品加工业的发展主要集中在20世纪80年代以后，各国对高压加工技术的研究及其利用差别较大，本文主要阐明世界各国高压加工技术在食品领域的研究及应用现状。
关键词：高压加工技术；研究；应用；食品保藏
高压加工技术（High Pressure Processing），又称高静水压加工技术（High hydrostatic pressure processing）或超高压加工技术（Ultra high―pressure processing），以其独特的加工方法和效果，被称为除高温杀菌外的第二大食品灭菌技术。常规的高压加工技术是将食物置于400MPa以上的压力下单独处理或结合加热处理，使食品中的微生物失活或通过改变食品的特性，以获得令消费者满意的食品。该项技术适合加工各种各样的液体和固体食品，尤其适宜加工对热敏感的食品和芽孢不宜生长的高酸食品。通过高压还可以在不加热的条件形成各种蛋白胶体和增加食品的粘稠性。与热处理相比较，高压具有对食品中的小分子化合物，如风味化合物、维生素和色素影响较小的特点。400MPa的压力可使大多数植物性细菌失活（除芽孢外），同时能保持食品品质和天然口味，延长食品的保藏期。
高压加工技术被作为一种食品保存方法已有1个多世纪了，俄勒冈州立大学著名高压食品技术专家 Daniel Farkas认为，高压加工技术应用于食物保藏领域的思想可以追朔到19世纪90年代。1885年，Roger首次报道了高压能杀死细菌；1899年，Hite首次将高压技术应用于保存牛奶。他发现，新鲜牛奶在139MPa压力条件下处理1h后，在常温条件下可保存4d。此外，他还发现经过10～12h加热和463MPa加压并用的条件下，牛奶保藏期可得到进一步提高。但在早期，由于设备技术的不成熟，限制了高压加工技术在食品领域中的进一步应用。直到20世纪80年代，一些专家对用于食品的高压设备进行了改造，使容器中的压力达到680MPa，高压加工技术才得以推广，为高压食品的商业化生产创造了更为有利的条件。
目前，在世界市场上已有一些利用高压技术处理过的商品，但各国的研究水平和方向差异较大。最早研究高压技术的国家是美国，但最先将其应用于食品加工领域并将产品市场化的国家是日本。随后，该项技术很快被引入到欧洲。最近，澳大利亚在美国国际流体有限公司和维多利亚州政府的帮助下，也正加紧对高压加工技术进行研究。我国也已开始对高压设备和高压食品进行研究，但目前市场上尚未有高压食品。为此，本文将简要介绍部分国家对高压加工的技术的研究及应用现状，以期望为国内的高压食品研究同行提供一些参考。
1 美国
美国是世界上最早将高压技术应用于食品保藏的国家。1885年，Roger首次报道了高压能够使细菌失活。1896～1914年，西维吉尼亚农业实验站Hire教授进行了100MPa压力对水果、蔬菜和牛奶中微生物影响的实验。他发现压力能使蔬菜中的细菌失活，但不能使芽孢失活，经高压处理过的水果可以很好地保存，而牛奶和蔬菜则极易腐败。他最终的实验结果发表在西维吉尼亚农业实验站公报上，但在当时并没有引起广泛的重视。
1982～1988年，特拉华大学教授Farkas、Hoover和Knorr用一台冷等静压装置尝试重复Hire教授的实验。他们的研究表明，500MPa的压力可使更多的致病菌和腐生菌失活。这些研究者在1988年德国召开的国际食品加工会议上报告了他们的研究。
1993～1995年，美国陆军开始将注意力投向高压技术对食品储藏方面应用的研究，其目的是获得更高质量的军需用品。他们与特拉华大学的Hoover教授签订了高压对食品中微生物的影响的合作研究协议，同时与俄勒冈州立大学的Daniel Farkas教授（2002年尼古拉斯Appert奖章获得者）也签订了合作研究协议。经过2年的共同研究发现，高压处理可成功地保存含有肉酱的意大利式细面条、西班牙大米、桃味酸奶，样品在室温下可保存120d，如在冰箱中保存，其感官评价展示质量更佳。在此期间，俄勒冈州立大学代表食品加工、包装和仪器生产商的12个工业成员成立了“大学工业协会”，以开发高压技术在食品保存方面的应用。
1995年至今，美国陆军一直保持与俄勒冈州立大学合作。前2年主要是针对2种液体食品和4种固种体食品开发高压罐头（保藏）食品。并在俄勒冈州立大学食品科学部建立生产高压罐头食品的实验工厂，将生产的高压食品船运到美国陆军RDT&E中心。Avomex有限公司尝试用压力处理鳄梨汁以提高其在冰箱中的保质期，获得了较好的效果。1997年，该公司还首次生产出了草莓风味的酸奶和柠檬布丁。该公司目前正在探索生产其它高压食品，包括胡萝卜汁、苹果汁、大蒜泥、芒果、番石榴和其它亚热带水果和蔬菜。同年，俄勒冈州立入学在美国陆军的资助下，设计完成了新一代高静水压装置用于食品保藏的研究。
1998年，国际流体有限公司（Flow International Co.）也在美国陆军资助下开发了一种用于生产高压液体食品的连续性系统实验设备，系统原型放置在国际流体有限公司实验工厂用于工业实验，并于同年8月对该类型设备进行了商业化生产。
2001年，由来自工业、政府和学术界的科学家组成的美国国家食物安全与技术中心成为世界上第一个，也是唯一一家能够对食物高压灭菌进行研究的单位，其目的在于研究如何促进高压食品的安全性。到目前为止，高温杀菌仍然是唯一的灭菌方法，而这种方法破坏食品的质量和营养。美国国家食物安全与技术中心新成立的研究单位将高压与温和的温度相结合，对食物进行灭菌处理，在不改变营养含量和口味的情况下生产耐贮藏汤、沙司和其它食品，除美国陆军、国际机械师协会公司（Procter&Gamble）、俄亥俄州ConAgra食品杂货公司和Kraft食品有限公司外，美国国家食物安全与技术中心还接受了世界第一家生产商国际流体有限公司作为主要的合作伙伴成立了Dule Use科技协会，计划开发新的高压灭菌食品作为军需食品和商业食品。
2003年，美国陆军和海军陆战队与伊利诺斯技术学院、华盛顿州立大学、俄亥俄州立大学、Natick士兵中心合作，开发经超高压――加热技术处理的蛋制品，为军队供应一种耐贮藏的蛋制早餐。这些超高压蛋制品经Natick品尝小组的感官分析后发现，几种蛋制早餐在总体质量上并没有显著的差异，其中新鲜液体鸡蛋和鸡蛋馅饼获得较高的评价。
2004年，美国国家食品安全和技术中心与Avure公司制定了高压技术转让计划，来促进高压加工技术的发展。Avure在国家食品安全和技术中心试验工场建造了一个QFP-35L高压加工设备，为那些对该项技术感兴趣的公司提供帮助，国家食品安全和技术中心为高压加工技术的评价提供专家、设备和服务，解决高压加工高酸、酸性和低酸性产品的食用安全和质量问题。
在高压装置设计方面，美国Elmhurst研究有限公司是推动高压系统发展的先锋，他们将倾斜压力容器用于高压设备，实现了产品的快速装卸。该装置的高周转率和兼容性大大提高了高压食品的加工效率，降低了加工成本。
在将高压技术应用于水产品方面，华盛顿的牡蛎生产商发现，将牡蛎在275MPa的压力条件下加压2min，不仅能够杀死牡蛎中的细菌，使牡蛎可以直接食用，而且还能使牡蛎从壳中脱离出来。这种处理方式不仅使牡蛎破坏性小，保持更多的营养、鲜味和水分，并且降低了传统用刀去壳的繁重劳动，还可使牡蛎在冰箱中的保质期延长至3个月。高压加工的牡蛎经金色带子包装后在市场上出售，被称为金带牡蛎。
以上资料显示，美国高压加工技术不仅应用于生产军需食品，还生产了大量民用的高压食品。目前通过鉴定并允许在市场上出售的产品有风味水果、鳄梨酱、肉制品、牡蛎、火腿、鸡条、果汁、果酱和沙司。这些产品同高温灭菌的食品一样，由FDA和美国农业部评价和管理其安全性。
2 日本
日本对高压设备的研究开始于20世纪40年代。1943年，留学欧洲的归山亮先生回国后到日本京都大学任教，开始研究高压设备，最初高压设备的最高压力可达到200MPa，1959年京都大学理学研究所生产出当时日本最大的高压装置，压力可达到300MPa。20世纪80年代经过精心研究，日本生产出一系列的高压设备，压力自500～1000MPa不等，满足了高压技术实验室研究的要求。1987年京都大学的林力丸先生倡议高压加工技术在食品中应用以后，日本掀起了对高压加工技术的研究热潮，研究了高压条件下不同食品中微生物的变化情况，压力对鱼、肉及制品的质地和风味的影响。在室温条件下经600MPa压力处理10mim的橘子汁，不仅保持了新鲜风味和VC的含量，并且果胶酯酶仍然保持着活性；在300～400MPa压力条件下处理10min，即可使橘子汁中的细菌、酵母菌和霉菌失活。研究还发现，经高压和高温共同处理即可使果汁中的微生物和酶均失活。1988年，在德国召开的国际食品加工会议上，日本同美国一样也提交了研究论文。
日本是世界上最早将经过高压加工的食品推向市场的国家。1992年，苹果酱、草莓酱和菠萝酱作为第一代高压食品在日本市场上出现，这也是世界上第一次面市的高压食品。在随后的研究中，日本又推出了橘子汁和葡萄汁等高压产品。1995年，日本学者将高压加工技术的研究目标对准粮食的主要作物――谷物，并相继生产出大米饼、脱敏大米和米饭半成品。目前在日本大约有120台高压设备在运转，可生产出各种各样的高压食品。
随着日本国内240L高压食品设备的开发成功，由60个食品公司组成的高压研究团体正利用该设备开发新型的高压食品。日本不仅重视对高压食品的开发和研究，而且对高压食品的食用安全性也非常关心，对与高压加工技术相关的每一种微生物（无论是发酵产生的、腐生的还是致病菌）的研究重视程度也很高，这些研究涉及了食品工业的原材料、成品和重要配料等各个方面。目前对高压加工技术已经建立了严格的加工因子，如压力大小、升压时间、降压的时间、加压温度（包括隔绝热量）、产品的起始温度、压力容器温度分配、产品的pH值、产品组成、水活性、包装材料和其它因素。
3 法国
法国是继美国和日本之后，较早将高压加工技术应用于食品的国家。1995年，法国即将高压处理的鲜榨橘子汁投放市场，这也是欧洲用高压加工技术生产的第一批产品面市，是由法国Pernod Richard企业用Aistom公司提供的高压设备生产的。果汁被包装在75ml方形塑料瓶中加工后，贴上Pampryl系列果汁特殊的标识出售。
为使高压食品实现批量生产，Aistom公司最近已经开发了一种半连续性的加工设备，应用一定的包装材料使该项技术切实可行。该设备的循环时间是4min，最大压力达到500MPa。该设备的应用不仅提高了生产能力，也大大降低了生产成本。
4 西班牙
西班牙也是研究和利用高压加工技术较早的国家，1997年，将用高压技术生产的火腿推向市场。利用由法国Aistom公司提供的高压设备，西班牙Espuna公司开始生产用高压技术进行杀菌的火腿，生产能力达到600kg/h，经切片后用聚乙烯小袋进行真空包装。该产品在4℃条件下冷藏，货架期可达到8周，而未被处理的火腿货架期仅有3周。该高压设备在400MPa的压力下进行操作，体积为320L，容器是水平的，将装在篮子中的火腿捆于一个末端，在加工结束后运送到另一端，装载和卸载一个循环周期为15min，其中8min为保持时间，所用压缩的液体是水。
5 芬兰
芬兰是较早将高压加工技术应用于加工鱼和奶酪等产品的国家。1999年11月在芬兰西南部城市坦佩雷举行的欧洲食品科学和技术联合会会议上，芬兰奶制品中心的T.Beresford博士介绍了将高压技术应用于由Wexford Creamery有限公司生产的奶酪产品的实验结果。他们的研究表明高压技术在加速甜奶酪的成熟过程上很有价值。但他认为要将高压加工技术真正用于奶酪加工过程中，还有很多问题需要解决。
芬兰的研究组织VTT还研究了高压加工技术在水产加工过程中的应用。研究结果表明，高压加工技术在延长鱼及其制品的货架期和改善鱼及其制品的质地方面是一种非常有价值的工具。实验用鱼包括梭鲈鱼、热和冷的烟熏大马哈鱼、波罗的海的鲱鱼卵。样品被真空包装在Nylon-EVOH塑料袋中，用ABB高压设备在15～25℃条件下用500～700Mpa的压力处理5min。结果表明，压力处理降低了好气细菌的生长，能有效抑制腐生菌产生硫化氢，压力越高好气细菌的数量越少。根据这些实验结果，研究人员得出结论：“高压加工技术的实验结果应用于预处理的鱼制品是非常有前途的，尤其应用于热的烟熏的大马哈鱼。高压加工技术对鱼制品新结构的形成是一项非常有前途的技术。”
6 澳大利亚
澳大利亚对高压技术的研究起步较晚。2000年，澳大利亚最大的食品研究组织“澳大利亚食品科学（Food Science Australia）”与国际流体有限公司在高压食品加工方面达成了一项有战略意义的研究协议。国际流体有限公司提供了2L高压加工实验设备（悉尼），随后维多利亚政府的一个基层组织又赠与澳大利亚食品科学35L高压设备（墨尔本）。2001年“澳大利亚食品科学”开始对用高压加工技术生产的澳大利亚Navel和Valencia橘子汁的安全性、质量、贮藏和成本等问题进行研究。由澳大利亚著名的微生物学家Michelle Bull博士负责，检测高压橘子汁的微生物安全性和橘子汁的质量，如产品的物化性质、各种营养含量（VC和β-胡萝卜素）、感官评价和消费者可接受性实验。
经研究发现，在600MPa压力条件下保持60s，能够杀死引起橘子汁很快腐败的细菌和大部分酵母菌、霉菌，并且可以破坏橘子汁中耐酸性病原菌――沙门氏菌和大肠杆菌0157∶H7，使橘子汁在4℃的保藏期由原来的2周延长到3个多月，经感官评价和消费者可接受性实验发现，高压橘子汁更能保持橘子汁的新鲜口味。
由“澳大利亚食品科学”发起的对高压橘子汁的研究并不是针对某一个具体的生产商，而是做为一个公共领域为整个澳大利亚果汁工业服务，目前已经对一系列的生产车间公布了研究结果。尽管如此，“澳大利亚食品科学”对高压技术在园艺、牛奶、水产品和肉制品方面的应用仍然是半公开的，目前已有20多个公司用实验室规模的仪器进行了生产实验，其中一个公司已经开始出售应用于生产水产品的高压设备。
由于评价高压加工工艺的费用相当昂贵，并不是单个的食品生产商所能承担，尤其对于一些小公司，因此澳大利亚食品科学与澳大利亚Avure技术和园艺有限公司制定了一个基金计划，以吸引园艺公司投资，目前已有2个公司从这个计划中获得利益。通过澳大利亚食品科学与阿德莱德市高压食品加工公司成立的协会达成的谅解备忘录，澳大利亚可以提供从实验室规模、中试规模到商业生产规模各种高压仪器设备。
7 中国
中国对高压技术的研究正处于起步阶段，尚没有高压产品面市。
中国兵器工业集团公司五二研究所利用超高压技术研制成功了高压西瓜果肉汁、高压菜花等果蔬新产品，使产品在常温下的包装有效期达6个月以上，拓宽了冷态食品高压加工技术的应用领域。
杭州商学院与浙江大学联合完成了浙江省科技攻关项目“高压催陈黄酒的研究”。该研究结果表明，黄酒在50～150MPa压力下处理后色泽和风味不变，处理后酒味更加鲜甜、醇和、爽口，醇香更加浓郁，总体催陈效果达1年以上。
内蒙古农业大学将高压技术与气调保鲜技术相结合用于牛肉保鲜的研究，牛肉采用100%CO2作为保护气体，经300MPa高压――气调保鲜，能在5℃下贮藏20～30d，具有良好的保鲜效果。
吉林工业大学正在采用高压方法对育成牛肉进行加工处理方面的研究。
综上所述，具有“冷巴氏杀菌技术”美誉的高压加工技术已引起越来越多的世界各国科学家的重视，并且正逐渐被应用到食品的各个领域，这主要归功于高压加工技术满足了人们“最低加工（Minimal Process）”的食品加工新理念和对食品“新鲜”、“天然”的要求，在为人们提供既安全又方便食品的同时，能最大限度地延长食品货架期，保持食品的天然特性，降低防腐剂的使用量。◇
参考文献
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