Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Pascalization , bridgmanization , обработка под высоким давлением ( ГЭС ) [1] или высокое гидростатическое давление ( ВГД ) обработка [2] представляет собой способ сохранение и стерилизации продуктов питания, в котором продукт обрабатывается под очень высоким давлением , что приводит к инактивации определенное микроорганизмы и ферменты в пище. [3] HPP оказывает ограниченное влияние на ковалентные связи в пищевом продукте, таким образом сохраняя как сенсорные, так и питательные аспекты продукта. [4] Метод был назван в честь Блеза Паскаля , французского ученого 17 века, работа которого включала детальное изучение воздействия давления на жидкости. Во время паскализации можно наносить более 50000 фунтов на квадратный дюйм (340 МПа, 3,4 кбар) в течение примерно пятнадцати минут, что приводит к инактивации дрожжей , плесени и бактерий . [5] [6] Паскализация также известна как бриджманизация [7], названная в честь физика Перси Уильямса Бриджмена . [8]

Использует [ редактировать ]

Микроорганизмы, вызывающие порчу, и некоторые ферменты могут быть дезактивированы HPP, что может продлить срок хранения, сохраняя при этом сенсорные и питательные характеристики продукта. [9] Патогенные микроорганизмы, такие как Listeria, E. coli, Salmonella и Vibrio , также чувствительны к давлению 400-1000 МПа, используемому во время HPP. [10] Таким образом, HPP может пастеризовать пищевые продукты с уменьшенным временем обработки, уменьшенным потреблением энергии и меньшим количеством отходов. [9]

Лечение происходит при низких температурах и не включает использование пищевых добавок . С 1990 года некоторые соки, желе и джемы консервировались с помощью паскализации в Японии. Эта техника теперь также используется там для консервирования рыбы и мяса, заправки для салатов , рисовых лепешек и йогуртов . Более того. в нем консервируются фрукты, овощные коктейли и другие продукты, например мясо, продаваемые в Великобритании. [11] [12]

Одним из первых применений паскализации в Соединенных Штатах было лечение гуакамоле . Это не изменило вкус, текстуру или цвет соуса, но срок хранения продукта увеличился до тридцати дней с трех дней до обработки. [5] Тем не менее, некоторые обработанные пищевые продукты по-прежнему нуждаются в хранении в холодильнике, потому что паскализация, очевидно, не может разрушить все белки , некоторые из которых проявляют ферментативную активность [13], которая влияет на срок хранения. [14]

В последние годы HPP также использовался при переработке сырых кормов для домашних животных . Большинство коммерческих замороженных и сублимированных сырых рационов в настоящее время проходят послеупаковочную HPP-обработку для уничтожения потенциальных бактериальных и вирусных загрязнителей, при этом сальмонелла является одной из основных проблем. [15]

История [ править ]

Конец 1800-х годов [ править ]

Эксперименты по воздействию давления на микроорганизмы были зарегистрированы еще в 1884 году [1], а успешные эксперименты - с 1897 года. В 1899 году Б. Хайт был первым, кто убедительно продемонстрировал инактивацию микроорганизмов под давлением. После того, как он сообщил о влиянии высокого давления на микроорганизмы, вскоре последовали отчеты о влиянии давления на продукты питания. Хайт пытался предотвратить порчу молока, и его работа показала, что микроорганизмы можно дезактивировать, подвергая их воздействию высокого давления. Он также упомянул о некоторых преимуществах продуктов, применяемых при надавливании, таких как отсутствие антисептиков и отсутствие изменения вкуса. [16]

Хайт сказал, что с 1897 года химик на сельскохозяйственной экспериментальной станции Западной Вирджинии изучал взаимосвязь между давлением и сохранностью мяса, соков и молока. Ранние эксперименты заключались в том, чтобы вставить большой винт в цилиндр и держать его там несколько дней, но это не помогло предотвратить порчу молока. Позже более мощный аппарат смог подвергнуть молоко более высокому давлению, и, как сообщалось, обработанное молоко оставалось слаще на 24–60 часов дольше, чем необработанное молоко. Когда к образцам молока прикладывали давление 90 коротких тонн (82 т) в течение одного часа, они оставались сладкими в течение одной недели. К сожалению, устройство, используемое для создания давления, позже было повреждено, когда исследователи попытались проверить его действие на другие продукты. [17]

Эксперименты также проводились с сибирской язвой , брюшным тифом и туберкулезом , которые представляли потенциальный риск для здоровья исследователей. Ведь до того, как процесс был улучшен, один сотрудник Опытной станции заболел брюшным тифом. [17]

Процесс, о котором сообщил Хайт, был неосуществим для широкого использования и не всегда полностью стерилизовал молоко. Хотя последовали более обширные исследования, первоначальное исследование молока было в значительной степени прекращено из-за опасений по поводу его эффективности. Хайт упомянул «некоторые медленные изменения в молоке», связанные с «ферментами, которые давление не могло разрушить». [18]

Начало 1900-х [ править ]

Hite et al. выпустила более подробный отчет о стерилизации под давлением в 1914 году, который включал количество микроорганизмов, оставшихся в продукте после обработки. Эксперименты проводились с различными другими продуктами питания, включая фрукты, фруктовые соки и некоторые овощи. Они были встречены с переменным успехом, аналогично результатам, полученным в более ранних тестах на молоко. Некоторые продукты были сохранены, а другие нет, возможно, из-за того, что споры бактерий не были уничтожены. [19]

Исследование Хайта в 1914 году привело к другим исследованиям влияния давления на микроорганизмы. В 1918 году исследование, опубликованное WP Larson et al. был предназначен для продвижения вакцин . Этот отчет показал, что споры бактерий не всегда инактивировались давлением, в то время как вегетативные бактерии обычно убивались. Исследование Ларсона и др. Также сосредоточено на использовании давления углекислого газа , водорода и азота . Было обнаружено, что углекислый газ является наиболее эффективным из трех при инактивации микроорганизмов. [20]

Конец 1900-х годов - сегодня [ править ]

Примерно в 1970 году исследователи возобновили свои усилия по изучению спор бактерий после того, как было обнаружено, что использование умеренного давления более эффективно, чем использование более высокого давления. Эти споры, которые вызывали недостаточную сохранность в более ранних экспериментах, были инактивированы быстрее при умеренном давлении, но способом, отличным от того, что происходило с вегетативными микробами. Под воздействием умеренного давления споры бактерий прорастают , и образующиеся споры легко уничтожаются с помощью давления, тепла или ионизирующего излучения . [21] [22]Если величина начального давления увеличивается, условия не идеальны для прорастания, поэтому вместо этого необходимо уничтожить исходные споры. Однако использование умеренного давления не всегда работает, поскольку некоторые бактериальные споры более устойчивы к прорастанию под давлением [22], и небольшая их часть выживает. [23] Метод консервации, использующий как давление, так и другую обработку (например, нагревание) для уничтожения спор, еще не был надежно реализован. Такой метод позволил бы более широко использовать давление на продукты питания и другие потенциальные достижения в области консервирования продуктов питания. [24]

Исследования воздействия высокого давления на микроорганизмы в основном были сосредоточены на глубоководных организмах до 1980-х годов, когда были достигнуты успехи в обработке керамики. Это привело к производству оборудования, которое позволило обрабатывать пищевые продукты при высоком давлении в больших масштабах, и вызвало определенный интерес к этой технике, особенно в Японии. [21] Хотя коммерческие продукты, сохраненные путем паскализации, впервые появились в 1990 году, [13] технология, лежащая в основе паскализации, все еще совершенствуется для широкого использования. [5] Сейчас спрос на продукты с минимальной обработкой выше, чем в предыдущие годы, [1]и продукты, консервированные путем паскализации, добились коммерческого успеха, несмотря на то, что их цена значительно выше, чем у продуктов, обработанных стандартными методами. [13]

В начале 21 века было обнаружено, что паскализация может отделять мясо моллюсков от их панцирей. [25] Омаров, креветок, крабов и т. Д. Можно паскализовать, и после этого их сырое мясо просто и легко выскользнет целиком прямо из треснувшей скорлупы.

Процесс [ править ]

При паскализации пищевые продукты запечатываются и помещаются в стальной отсек, содержащий жидкость, часто воду, а для создания давления используются насосы. Насосы могут подавать давление постоянно или периодически. [1] Применение высокого гидростатического давления (HHP) к пищевому продукту убивает многие микроорганизмы, но споры не уничтожаются. [9] Паскализация особенно хорошо работает с кислой пищей, такой как йогурты и фрукты, [3] потому что устойчивые к давлению споры не могут жить в среде с низким уровнем pH . [26] Обработка одинаково хорошо работает как с твердыми, так и с жидкими продуктами. [1]

Споры бактерий выдерживают воздействие давления в условиях окружающей среды или холода. Исследователи сообщили, что давление в сочетании с теплом эффективно инактивирует бактериальные споры. Этот процесс называется термической стерилизацией под давлением. [27] В 2009 и 2015 годах Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) выпустило письма об отсутствии возражений в отношении двух промышленных петиций о термической обработке под давлением. В настоящее время на рынке отсутствуют коммерческие малокислотные продукты, обработанные PATP.

Во время паскализации водородные связи пищи выборочно разрушаются. Поскольку паскализация не происходит при нагревании, ковалентные связи не затрагиваются, что не приводит к изменению вкуса пищи. [28] Это означает, что HPP не разрушает витамины, сохраняя питательную ценность пищи. [9] Высокое гидростатическое давление может повлиять на мышечные ткани, увеличивая скорость окисления липидов , [29] что, в свою очередь, приводит к ухудшению вкуса и уменьшению пользы для здоровья. [30]Кроме того, в пищевых продуктах присутствуют некоторые соединения, которые могут изменяться в процессе лечения. Например, углеводы желатинизируются повышением давления вместо повышения температуры во время процесса обработки. [31]

Поскольку гидростатическое давление способно быстро и равномерно воздействовать на пищу, ни размер емкости с продуктом, ни ее толщина не влияют на эффективность паскализации. У процесса есть несколько побочных эффектов, в том числе небольшое увеличение сладости продукта, но паскализация не сильно влияет на пищевую ценность, вкус, текстуру и внешний вид. В результате обработка пищевых продуктов под высоким давлением считается «естественным» методом консервирования, поскольку при этом не используются химические консерванты. [21]

Критика [ править ]

Анураг Шарма, геохимик; Джеймс Скотт, микробиолог; и другие сотрудники Вашингтонского института Карнеги непосредственно наблюдали микробную активность при давлении, превышающем 1 гигапаскаль. [32] Эксперименты проводились при давлении до 1,6 ГПа (232 000 фунтов на квадратный дюйм), что более чем в 16 000 раз превышает нормальное давление воздуха или примерно в 14 раз превышает давление в самой глубокой океанской траншеи .

Эксперимент начался с помещения пленки Escherichia coli и Shewanella oneidensis в ячейку с алмазной наковальней (DAC). Затем давление повысили до 1,6 ГПа. При повышении этого давления и выдерживании его в течение 30 часов выживает не менее 1% бактерий. Затем экспериментаторы контролировали метаболизм формиата с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния in situ и показали, что метаболизм формиата продолжается в бактериальном образце.

Более того, 1,6 ГПа - это такое большое давление, что во время эксперимента DAC превратил раствор в лед-IV , лед комнатной температуры. Когда бактерии разрушают формиат во льду, в результате химической реакции образуются карманы с жидкостью. [33]

Был некоторый скептицизм к этому эксперименту. По словам Арта Яяноса, океанолога из Института океанографии Скриппса , организм следует считать живым только в том случае, если он может воспроизводиться. Еще одна проблема с экспериментом DAC заключается в том, что когда возникает высокое давление, обычно также присутствуют высокие температуры, но в этом эксперименте их не было. Этот эксперимент проводился при комнатной температуре. Однако намеренное отсутствие высокой температуры в экспериментах изолировало реальное воздействие давления на жизнь, и результаты ясно показали, что жизнь в значительной степени нечувствительна к давлению. [33]

Новые результаты независимых исследовательских групп [34] подтвердили, что Sharma et al. (2002). [32] Это важный шаг, который подтверждает необходимость нового подхода к старой проблеме изучения экстремальных экологических явлений посредством экспериментов. Практически не ведется споров о том, может ли микробная жизнь выдержать давление до 600 МПа, что было доказано в течение последнего десятилетия или около того, в ряде разрозненных публикаций. [32]

Принятие потребителями [ править ]

В исследованиях потребителей Hightech Europe потребители упомянули больше положительных, чем отрицательных описаний ассоциаций для этой технологии, показывающих, что эти продукты хорошо приняты. [35]

См. Также [ править ]

  • Сок холодного отжима
  • Порядки величины (давление)
  • Физические факторы, влияющие на микробную жизнь
  • Термизация

Ссылки [ править ]

Заметки [ править ]

  1. ^ a b c d e Джей, Loessner & Golden 2005 , стр. 457
  2. ^ «FDA» . Проверено 5 сентября 2016 года .
  3. ^ а б Браун 2007 , стр. 547
  4. ^ Oey, Индравати; Лилль, Мартина; Ван Лой, Энн; Хендрикс, Марк (2008-06-01). «Влияние обработки под высоким давлением на цвет, текстуру и вкус пищевых продуктов на фруктовой и овощной основе: обзор». Тенденции в пищевой науке и технологиях . 19 (6): 320–328. DOI : 10.1016 / j.tifs.2008.04.001 . ISSN 0924-2244 . 
  5. ^ a b c Браун 2007 , стр. 546
  6. ^ Адамс и Мосс 2007 , стр. 55
  7. ^ Хереманс, Карел; Смеллер, Л. (18 августа 1998 г.). «Структура и динамика белка при высоком давлении». Biochimica et Biophysica Acta . 1386 (2): 353–370. DOI : 10.1016 / S0167-4838 (98) 00102-2 . PMID 9733996 . 
  8. Перейти ↑ Oliveira & Oliveira 1999 , p. 335
  9. ^ a b c d Стипендиаты, PJ (2017). Пищевая промышленность и технология: принципы и практика . Вудхед. С. 12344–12733.
  10. ^ Schaschke, Карл (2010). Разработки в пищевой промышленности под высоким давлением . Нью-Йорк: Nova Science Publishers, Inc., стр. 5. ISBN 978-1-61761-706-5.
  11. ^ [1]
  12. ^ [2]
  13. ^ a b c Fellows 2000 , стр. 217
  14. ^ Адамс и Мосс 2007 , стр. 80
  15. ^ Хиггинс, Кевин (2010). «Свежая, безопасная пища для Фидо». Пищевая инженерия . 82 : 17–18 - через ПРИМО.
  16. Перейти ↑ Hendrickx & Knorr 2002 , p. 13
  17. ^ a b Хендриккс и Кнорр 2002 , стр. 14
  18. ↑ Hendrickx & Knorr 2002 , стр. 14–15
  19. Перейти ↑ Hendrickx & Knorr 2002 , p. 15
  20. Перейти ↑ Hendrickx & Knorr 2002 , p. 16
  21. ^ a b c Адамс и Мосс 2007 , стр. 94
  22. ^ a b Хендриккс и Кнорр 2002 , стр. 17
  23. ^ Корюшка, Ян ЦБК (апрель 1998). «Последние достижения микробиологии обработки под высоким давлением». Тенденции в пищевой науке и технологиях . 9 (4): 152–158. DOI : 10.1016 / S0924-2244 (98) 00030-2 .
  24. Перейти ↑ Hendrickx & Knorr 2002 , p. 18
  25. ^ «Высокотехнологичный процесс» отталкивает «лобстер из штата Мэн, конкурирующий с канадцами» . Workingwaterfront.com . Проверено 19 марта 2014 .
  26. Перейти ↑ Adams & Moss 2007 , pp. 94–95
  27. ^ Balasubramaniam В.М., Барбоса-Cánovas, Густаво В., Lelieveld, Huub LM (2016). Принципы, технологии и приложения для обработки пищевых продуктов под высоким давлением . Springer. ISBN 978-1-4939-3234-4.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  28. ^ Джей, Loessner & Golden 2005 , стр. 458
  29. ^ Ошима, Тошиаки; Ушио, Хидеки; Коидзуми, Чиаки (ноябрь 1993 г.). «Обработка рыбы и рыбных продуктов под высоким давлением». Тенденции в пищевой науке и технологиях . 4 (11): 370–375. DOI : 10.1016 / 0924-2244 (93) 90019-7 .
  30. ^ Генри и Чепмен 2002 , стр. 442
  31. ^ Мунтян, Мирча-Валентин; Мариан, Овидиу; Барбиеру, Виктор; Cătunescu, Giorgiana M .; Ранта, Овидиу; Дрокас, Иоан; Терхес, Сорин (2016). «Обработка под высоким давлением в пищевой промышленности - характеристики и применение» . Сельское хозяйство и процедуры сельскохозяйственных наук . 10 : 377–383. DOI : 10.1016 / j.aaspro.2016.09.077 .
  32. ^ a b c Шарма, А .; и другие. (2002). «Микробная активность при давлении в гигапаскале» . Наука . 295 (5559): 1514–1516. Bibcode : 2002Sci ... 295.1514S . DOI : 10.1126 / science.1068018 . PMID 11859192 . S2CID 41228587 .  
  33. ^ a b Кузин Дж. (2002). «Вес мира на плечах микробов». Наука . 295 (5559): 1444–1445. DOI : 10.1126 / science.295.5559.1444b . PMID 11859165 . S2CID 83692800 .  
  34. ^ Vanlinit, D .; и другие. (2011). «Быстрое приобретение устойчивости к гигапаскаль-высокому давлению Escherichia coli» . mBio . 2 (1): e00130-10. DOI : 10,1128 / mBio.00130-10 . PMC 3025523 . PMID 21264062 .  
  35. ^ «Документы» . Hightecheurope.eu. Архивировано из оригинала на 2012-12-05 . Проверено 19 марта 2014 .

Библиография [ править ]

  • Адамс, MR; Мосс, Миссури (2007). Пищевая микробиология . Нью Эйдж Интернэшнл. ISBN 978-81-224-1014-3.
  • Браун, Эми Кристиан (2007). Понимание еды: принципы и приготовление (3-е изд.). Cengage Learning. ISBN 978-0-495-10745-3.
  • Товарищи, Питер (2000). Технология пищевой промышленности: принципы и практика (2-е изд.). CRC Press . ISBN 978-0-8493-0887-1.
  • Хендрикс, Марк Э. Г.; Кнорр, Дитрих В. (2002). Обработка пищевых продуктов сверхвысоким давлением . Springer. ISBN 978-0-306-47278-7.
  • Генри, CJK; Чепмен, Клэр (2002). Справочник по питанию для кухонных комбайнов . CRC Press. ISBN 978-0-8493-1543-5.
  • Джей, Джеймс Монро; Лесснер, Мартин Дж .; Золотой, Дэвид Аллен (2005). Современная пищевая микробиология (7-е изд.). Springer. ISBN 978-0-387-23180-8.
  • Оливейра, Фернанда АР; Оливейра, Хорхе К. (1999). Обработка пищевых продуктов: оптимизация качества и оценка процесса . CRC Press. ISBN 978-0-8493-7905-5.