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高压电场在食品保鲜中的应用
类别:编辑推荐 更多内容: 食品加工在线发布时间:2019-06-28

高压电场的作用机理有多种解释,比如细胞膜穿孔效应、电磁机制、弹性极性、电解产物以及臭氧效应等,不同场景中发挥作用的主要依赖机制不同。

  

  我国是传统农业大国,农业是国民经济的基础,伴随着科技的不断进步,依托农业而兴起的食品加工业已成为国民经济的重要组成部分,直接关乎社会经济发展与人们生活水平的提高。食品加工是将原材料经过特殊处理,改变其性状、风味、口感等特征,使其符合消费者饮食标准和需求而进行的加工过程。随着人们消费观念的改变,对于食品加工提出了更高的要求,营养、美味成为了消费者更加关注的话题。新鲜度是时下消费者判定食品品质的重要依据,对于生鲜食品而言,新鲜度是品质的核心问题,据统计我国因保鲜方法不当、物流冷链不到位等因素导致生鲜食品产后腐败高达生产总量的40%~50%,带来了巨大的经济损失,因此,探求高效率的保鲜技术具有重要意义。

  食品保鲜是通过杀死或抑制腐败微生物、钝化生物酶、延缓氧化等措施,达到延长食品货架期的目的。食品保鲜技术由来已久,针对不同的物料有不同的保鲜技术,目前常用的方式有防腐剂、真空包装、气调/冷链、可食用涂膜以及高压保鲜技术等,具有前瞻性的保鲜方式还有电子束辐照、低温等离子体、高压电场等技术,其中高压电场技术具有负载大、适用场景广泛等特点。

  目前电场保鲜中应用较多的是高压静电场和高压脉冲电场。高压静电场是一种人工综合效应场,普通低压电源(220V)经电子线路处理后产生高频矩形波,再经整流、滤波、多谐振变换和多级倍压整流等电路,变换成连续可调的稳定直流高电压。高压脉冲电场是高压直流电源将220V交流电通过变压器变成几十千伏的交流电,然后经过整流变成高压直流电,再经过脉冲发生器后形成高压脉冲。

  高压电场的作用机理有多种解释,比如细胞膜穿孔效应、电磁机制、弹性极性、电解产物以及臭氧效应等,不同场景中发挥作用的主要依赖机制不同。从应用层面来看,高压电场主要有三个机制:

  1、改变细胞的跨膜电位。

  生物膜在电场的影响下形成微孔,使膜的通透性改变,当跨膜电位到达极限时,会导致细胞破裂。应用中我们可以根据物料的差异改变电场和脉冲强度,从而达到理想状态。果蔬类保鲜通过高压电场引起的去极化作用使它们细胞的膜电位差发生改变,从而改变了细胞代谢的生理过程,进而使得呼吸强度降低、衰老延迟。肉制品保鲜主要以灭菌为主,通过跨膜电位的差异使细胞破裂,起到灭活效应。

  2、改变酶活。

  生鲜食品的变质通常还与自身的酶系相关,通过抑制酶的活性,可以降低自身发生氧化、分解等反应,从而延长保质期。高压电场对于酶活的影响目前还没有确切定论,因为高压电场并不能对所有的酶系起作用。通常认为电场对酶活性的破坏源于水的共鸣效应,促使酶活性中心的构象改变,从而影响酶的活性。

  3、臭氧效应。

  高压电场电离空气产生微量臭氧,而臭氧具有一定的杀菌作用。虽然电场电离的臭氧不足以杀灭物料表面的微生物,但可以起到辅助作用,并且臭氧会与果蔬释放的乙烯发生反应生成CO2和水,抑制果蔬采后的成熟衰老,对于果蔬保鲜尤为重要。

  高压电场除了在食品保鲜方面有突出表现,还有更多应用值得研究,比如在肉制品中的解冻、嫩化与增鲜作用,在酿酒中的陈化作用,速冻食品中抑制冰晶形成的作用。近年来基于电场对细胞膜透性的影响,许多生物学研究正在逐步开展,高压电场在食品加工中的作用将愈发凸显。

信息来源:食品加工在线 作者:Huer

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