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黑科技,食品防腐保鮮的「六邊形戰士」

2024-06-19推薦

如何防止食物變質,讓食物的色澤、氣味、口感和味道保持最佳狀態,一直是食品工業的重要課題。

為什麽會食品變質?

微生物導致食品變質,對於現代社會的人們來說,已經是一個生活基本常識。但事實上,這個結論,從第一次提出到現在也才160年。

時間回到1860年代,微生物學之父巴斯德認為,食物的腐敗變質是微生物引起的。於是,他設計了著名的鵝頸燒瓶試驗,將熬煮的肉湯分別灌進兩個燒瓶;一個是普通燒瓶,瓶口豎直朝上;一個是鵝頸燒瓶。接著把肉湯煮沸、冷卻後,瓶口敞開靜置。三天後普通燒瓶中的肉湯已經變質渾濁,而鵝頸燒瓶中的肉湯不但沒有變質,在接下來的一長段時間中依然保持清澈。

鵝頸燒瓶試驗

這一項試驗,揭示了微生物是食物變質的本質。食物發黴、酸敗、變味都是由微生物的生長繁殖引起。

在接下來的百余年裏,圍繞食物變質這個課題,人們的認識也越來越深入。

除了微生物以外,油脂氧化,會導致富含脂肪的食物出現哈喇味;食物自身的多酚氧化酶等生物活性酶,會讓蘋果等水果變色;維生素C等營養物質隨著時間推移會自然氧化……

這些變化,共同導致了食物失去了最佳的的色澤、氣味、口感和味道。

如何保持食品最佳風味?

既然知道食物變質的原因,只要有針對性的采取措施,就可以保持食品的最佳風味。

事實上,在認識到食物變質的原因之前,人們就已經學會用風幹、鹽漬、糖漬、醋泡這一類最傳統的工藝防止食物變質了。但很可惜,這類工藝只能避免微生物繁殖,解決能吃的問題;食物本身的風味會被大幅改變,完全談不上保鮮。

到了現代,在現代科學的加持下,防腐劑抗氧化劑、充氮保鮮、速凍冷鏈、UHT滅菌、輻照等技術的套用,讓食品逐漸既可以防腐又可以保鮮。

防腐劑與抗氧化劑是最常見的防腐保鮮手段。透過在食品加工過程中使用防腐劑、抗氧化劑,抑制微生物生長繁殖、避免油脂等營養成分被氧化,從而實作食物的長久保存。雖然目前沒有確鑿證據表明按照國家規範使用防腐劑與抗氧化劑存在健康風險;但是隨著生活品質提高,大家也越來越追求「清潔標簽」,於是越來越多的企業開始選擇食品添加物以外的防腐保鮮手段。

充氮保鮮、速凍冷鏈、UHT滅菌這些防腐保鮮技術,最近幾年已經是經常出現在這種食品包裝、宣傳文案上面了。

充氮保鮮,透過向食品包裝內填充氮氣,從而構建出無氧的環境,既可以抑制微生物繁殖,又可以避免食物氧化,對於生鮮果蔬還可以抑制細胞代謝。這種保鮮工藝最經典的套用就是薯片了,薯片這類油脂含量高、又易碎,透過向包裝充氮一方面防止油脂氧化,另一方面把包裝撐得鼓鼓囊囊,避免薯片受力碎裂。充氮保鮮面對飲料果汁等液態食物則效果有限 ,主要是起到延緩氧化的作用。

速凍冷鏈,這是最近幾年普及非常迅速的防腐保鮮工藝。常規冷凍只能起到抑制微生物繁殖的目的;在凍結的過程中,會生成大量會生成大量且大塊的冰晶,這些冰晶會直接擠壓細胞,導致細胞破裂,引起食物汁液流失,色澤、風味、口感發生改變。速凍工藝可以完美的解決這個問題,透過極短的時間,讓食物的核心溫度降低到零下18℃以下,避免冰晶破壞食物的微觀結構;然後全程冷鏈運輸,直到貨架上都保持儲藏溫度。但是,速凍保鮮要求從工廠到貨架做到規範冷鏈,中間一個環節處理不當,輕則影響風味,重則食物變質。

UHT超高溫瞬時滅菌技術是用135~150℃加熱2~3秒,一般用於牛奶等流體類食物,搭配復合包裝材料,讓牛奶實作了常溫保存一年不變質。但是135~150℃的超高溫會改變食物的風味,這也是常溫奶與鮮奶存在明顯風味差異的重要原因。目前主要套用場景也多為乳品領域。

黑科技,未來食品保鮮的「六邊形戰士」

那有沒有一種食品防腐保鮮工藝,可以做到既不額外添加其他物質,又盡可能降低對食物本身風味的影響?同時還能適用於多種不同的食品?

前面提到,既然我們可以透過一百多度的超高溫進行滅菌,那能不能透過超高壓滅菌呢?

現在這樣一個想法還真就落地了。

最近在德國科隆舉辦的一場食品加工展覽會(Anuga FoodTec)上,由Quintus Technologies——一家70年專註高壓系統設計、制造和套用的供應商——帶來的,堪稱全能的食物防腐保鮮技術引起了大量與會者的關註。這項技術的名字也直接反應了它的核心工藝,它就是「HPP超高壓技術」。

與傳統的加熱殺菌不同,這項工藝,透過數千倍大氣壓強的超高壓,從而破壞微生物形態結構、細胞膜以及重要功能蛋白質(主要是受體、酶、核糖體),實作了滅菌;但是,整個殺菌工藝基本處於常溫,避免了加熱對食物風味口感以及營養成分的影響,配合合適的包裝材料,就可以實作防腐保鮮;並且可以廣泛適用於肉類、飲料果汁、海鮮、兒童食品和預制菜等更多範圍品類。

有研究人員利用HPP超高壓技術對胡蘿蔔、綠豆、花椰菜等三種常見蔬菜進行處理,然後研究這項新型工藝對蔬菜抗氧化活性、類胡蘿蔔素總含量及其可利用性的影響。結果表明,HPP超高壓技術處理對蔬菜的抗氧化能力和類胡蘿蔔素總含量幾乎沒有影響,總體上可以在保持蔬菜營養價值的同時延長保質期 [1]

還有研究綜述了過去大約25年來,HPP超高壓技術在果汁和果昔加工方面的研究。

從研究結果來看,HPP超高壓技術作為一種非熱處理技術,一是能夠保持果汁和果昔的顏色、香氣和口感,與傳統熱處理相比,能夠更好地保留食品的天然風味和質地。二是對果汁和果昔中的維生素和其他營養成分的破壞較小,有助於保留其營養價值。三是HPP超高壓技術處理的果汁和果昔風味自然、營養豐富,而被消費者認為品質更高 [2]

HPP超高壓技術這麽好,沒有經驗豐富的工程實踐加持,技術仍然只能是技術,也沒法有效落地。

Quintus Technologies作為超高壓加工領域全球領導者,將自己70年來高壓領域的技術和經驗全部傾註到了HPP超高壓技術中,創造了新一代的QIF 400L新一代HPP超高壓加工器材,使得這一項新興的食品防腐保鮮技術能夠以較低的成本安全落地。

前面提到,HPP超高壓技術執行工況在數千倍大氣壓強的超高壓環境下,自然安全保障是最突出的要求。Quintus Technologies的超高壓加工器材,采用獨家發明的鋼絲纏繞壓力槽設計,每台超高壓器材都采用經過鋼絲纏繞的圓柱形腔體和軛架,這種設計所提供的預應力,可以使腔體始終保持殘余壓縮。這樣,即使在最大工作壓力下,也可以抵消拉伸載荷並防止裂紋擴充套件及脆性破壞,這也使得Quintus Technologies食品超高壓器材的鋼絲纏繞腔體設計被公認為有史以來最安全、最可靠和最耐用的壓力槽系統設計。

與此同時,在保障極致安全性的前提下,Quintus Technologies的超高壓加工器材卻能做到降本增效。一方面是Quintus Technologies的新型HPP超高壓加工器材均采用變頻電機,最大程度地減少待機時的能耗及發熱;這種節能的方法同樣套用於器材外部的冷卻裝置,由超高壓器材控制,可以避免多余的能量消耗。另一方面是新一代的QIF 400L超高壓加工器材擁有行業內最大尺寸直徑的腔體,與小直徑腔體器材相比,更大的腔體直徑會擁有更高的填充率,更加靈活的加工包裝尺寸選擇,因此QIF 400L可以將產能從1800kg/h擴充套件到3200kg/h,從而最大程度地利用HPP器材進行生產加工,提高生產效率。

Quintus QIF400L

可以說,作為新興的食品防腐保鮮工藝,HPP超高壓技術這種僅作用於維持分子空間結構的非共價鍵,而不影響分子內原子間的共價鍵,對糖、酸、維生素、色素和風味物質等小分子無顯著影響,能較好維持食品原有的顏色、風味和營養品質的工藝,無論是用於肉類、飲料果汁、海鮮、兒童食品還是預制菜,都稱得上是「六邊形戰士」。Quintus Technologies這家歷史悠久的超高壓加工領域全球領導者,方能讓這名食品防腐保鮮的「六邊形戰士」發揮最大能力。

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