在近二十多年中，许多新的食品加工技术因其能提高食品安全性和延长货架寿命而得到了长足发展，相比常规处理方式，通过这些技术能生产出更具有明显优点的优质产品。然而，常规热加工技术的可靠性和沿用已久的效能解释了为什么这些常规技术在实现食品的稳定性方面保持首选。一些具有可接受成本的技术可用于食品的高温处理，保证食品安全性，同时使酶和引起食品败坏的微生物失活。另一方面，在这些常规技术处理中所使用的高温会使食品产生人们不喜欢的变化，包括必需营养素的破坏、风味和组织结构质量的损失以及有益健康的化合物含量的降低。
高压加工技术
食品的高流体静压力加工在一个世纪前被前首次报道。当时，在670 Mpa、不使用热处理的情况下，牛奶在10分钟内实现了总细菌数5-6个对数级的减少。现今，高压加工（HPP）已被广泛使用。高压加工使微生物失活而不引起食品的感官性能、营养含量以及有益健康化合物含量的明显变化，目前，受到许多消费者的高度评价。高压加工技术的关键设备是高流体静压力产生泵或者增压器以及高压容器。在增压器中，在约20 MPa下，油在主泵活塞的高压油侧进给，主泵活塞相对于高压流体活塞具有30:1 的面积比。当主活塞到达其位移的终端时，该系统反向，然后高压油进给到主泵活塞的另一侧。
高压加工原理
高压加工技术的快速普及并实现商业化，反映了寻求高质量食品和享受优质饮食生活体验的消费者对新鲜产品或最低限度加工产品的一种强烈需求。通过高压加工巴氏杀菌的商业化产品的例子，包括果蔬汁和其它饮料、鳄梨酱、牡蛎、小虾、龙虾和加工肉类。
压力裂解氢键而不裂解共价键，不改变食品的化学成分。这解释了为什么化学和感官评价发现高压加工产品通常与未处理的对照产品没有差别。许多研究表明，高压加工技术可生产高质量食品。与热处理相比较，高压加工技术的另一个优点是压力均匀地传输在整个产品上，并且几乎是瞬间进行的，与产品的尺寸和几何形状或者加工设备的尺寸无关。用于商业化目的的流体静力学压力范围从300 MPa 到700 MPa，持续时间在5分钟范围之内。未经热处理的果蔬汁在全世界需求量很大，这充分说明了高压加工技术的优点。
在1996年，非巴氏法灭菌的苹果汁导致了一种大肠杆菌O157:H7爆发，影响到美国西部的7个州和加拿大的不列颠哥伦比亚省。虽然这种爆发估计只影响到60个人，但由于这致使一名2岁女孩遭受到永久性肾损害和一名16个月婴儿死于心搏停止和呼吸停止。在一个未被打开的容器中发现的大肠杆菌O157:H7被作为支持美国新的果蔬汁法规的证据，目前要求主要来自动物排泄物污染的病原体减少5个对数级。
微生物的挑战试验表明，高压加工可满足这种政府命令。在用一种包含O157:H7的致病的大肠杆菌鸡尾酒接种的苹果汁的储藏过程中未观察到有生存能力的细菌数。处理条件为：在545 MPa压力下和冷藏温度下处理1分钟，然后在室温下储存1个月或者在冷藏下储存2个月。在未处理的和高压加工的巴氏法灭菌的苹果汁和无果肉桔子汁中色泽和维生素C以及抗氧化剂含量的测定表明，在压力处理的和未处理的新鲜挤压的样品之间没有明显的差别。除此以外，101名苹果汁消费者和211名桔子汁消费者的感官评定表明，新鲜挤压的果汁和高压加工处理的果汁没有什么区别。这些研究表明压力处理的果汁是安全的，感官质量于新鲜挤压的样品类似。
压力辅助热杀菌工艺
尽管高压加工技术存在诸多有点，但是它在商业化应用也存在一定局限性——只有当加工时间少于3到5分钟时才是可行的。
例如，仅仅通过压力对牛奶进行巴氏灭菌要求15分钟到30分钟，这种方式不是经济可行的。高压加工技术的另一个局限性是仅采用压力不能使细菌芽孢失活，因此，其应用被限制到高酸度（pH<4.5）、低的水分活性和在冷藏状态下贮藏的产品。然而，高流体静力学压力和热加工的协同结合可使细菌芽孢失活，是当前一个世界性的研究领域。一种另外的、可能是最重要的研究需求是高压和温度的结合效应对食品的感官质量和化学成分的破坏。这些效应需要认真地测定，如俄勒冈州立大学食品加工工程集团研究中心正在做的那样。
初步结果表明，压力辅助热杀菌工艺似乎为消费者要求更高的感官品质和独特的味觉体验的提供许多新机会。商业化考虑对压力辅助热杀菌工艺的评价也是重要的。由于一种新技术的实施只有当其与目前行业中使用的技术相对比而具有明显的优点时才能被使用。一个具有有限商业成功进步的例子是包含离散颗粒物质（例如炖牛肉和炖菜）食品的无菌处理。虽然无菌处理对牛奶、果汁和其它饮料的生产实现了更大的感官好处和成本效益，但这并不能表明当处理包含悬浮颗粒的流体时具有相同的优点。
高压处理和压力辅助热杀菌对食品化学成分的效应
在由常规的热加工技术处理的食品中化学成分较大地变化。对这些品质退化反应已经进行了广泛的研究，评估许多食品基质中的热效应程度的计算模型是可得到的。新技术处理后食品的相关化学成分效应的信息应该同样地获得。在俄勒冈州立大学食品加工工程集团，目前已经研究了在中温下加压巴氏杀菌处理对牛奶中产生蒸煮味缺陷的27挥发性成分的效应。使用一种主要成分分析统计程序对这27种挥发物中具有类似特征的产品的含量进行分组。主要成分分析表明，在中温和中压下，用压力辅助热杀菌工艺处理后，具有7周以上的冷藏货架寿命的牛奶具有一种类似于货架寿命仅有2周到3周的热巴氏杀菌牛奶的挥发性特征。这种观测结果间接地表明，通过低温压力辅助热杀菌工艺生产的巴氏杀菌牛奶的感官特性类似于通过常规的巴氏杀菌所获得的牛奶，而且具有更长的货架寿命，这种方式是可行的。该研究结果开辟了许多重要的商业机会。压力辅助热杀菌工艺巴氏杀菌对那些生产场所和加工厂距离远，希望在市场中销售鲜奶的低成本牛奶生产商具有优势。由于有机牛奶生产商需要更长的冷藏货架寿命以覆盖广泛的销售区域来获得更多数量的消费者，压力辅助热杀菌技术将帮助有机牛奶生产商。
更有趣的是观测严格的压力辅助热杀菌工艺，例如，施加的压力和温度条件接近商业牛奶杀菌所需要的条件，主要成分分析表明了超高温处理的牛奶中所观测到的在不同方面的一种挥发性的特征变化。这种结果是有发展前景的，由于它表明压力辅助热杀菌工艺将能生产出具有与目前在重要市场中被许多消费者拒绝的常规的超高温处理牛奶风味不同的牛奶。最终，该分析表明，如果被加热食品在相同时间中经受高压，大多数热退化反应则被抑制。不受压力抑制的很少反应可通过化学添加剂的作用来控制。由于大多数反应将通过压力抑制，添加剂的数量和浓度将少于采用常规热处理所获得的产品需要的数量和浓度。
结论
压力辅助热杀菌工艺是一种可用于低酸食品的杀菌技术。这项技术将温度和高压结合，消除了与食品安全风险相关的肉毒杆菌及其毒素。与传统高温杀菌工艺相比，压力辅助热杀菌工艺技术能大幅缩短杀菌时间，提高了低酸食品品质。
7/9/2010
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