01 研究背景

高壓均質

高壓均質( high pressure homogenization，HPH) 是近年興起的一種非熱加工技術，因其高效性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性被廣泛應用于豆、乳制品及果蔬汁的加工制造；并逐漸應用于淀粉等多糖大分子的改性研究中，如蓮子淀粉經(jīng) 60-180 MPa 均質處理后，結晶度降低，組織結構松散，消化率顯著提高；經(jīng)HPH處理后蠟質玉米淀粉分子間氫鍵被破壞，支鏈淀粉降解，能夠有效抑制淀粉老化回生；此外，經(jīng)100 MPa多次處理后的綠豆淀粉結晶區(qū)結構被破壞，水溶指數(shù)和膨脹度提高，淀粉糊黏度顯著降低。因此可通過經(jīng)高壓均質不同壓力的處理，及對循環(huán)數(shù)和處理濃度的研究，并通過水溶指數(shù)、透光率等物性及熱力學特性等方面進行性能評價，及靜態(tài)流變、黏彈特性和凝膠質構特性的宏觀應用指標研究，以期克服淀粉產品的加工技術難題，提高淀粉產品在食品工業(yè)中的應用價值。

02 新芝生物·超高壓均質機

實驗方法

以豌豆淀粉（pea starch，PS）為原料，分別在0、20、40、60、80、100 MPa條件下高壓均質（新芝生物SCIENTZ-207A型高壓均質機）處理3次，每次約30 min，探究HPH處理對PS凝膠流變特性及淀粉多尺度結構的影響。

圖1 高壓均質調控PS多尺度結構與流變特性機制示意圖

Fig.1 Mechanism by which HPH treatment regulates multiscale structure and rheological properties of PS

實驗結果

HPH處理對PS的流變特性及多尺度結構有較大的影響。隨均質壓力的增大，PS黏度、觸變性呈先增加后減小趨勢，HPH處理后其假塑性增強，剪切結構恢復力減弱；40 MPa處理使PS凝膠黏性、彈性明顯提高，表明HPH處理可提升其凝膠性能。HPH處理過程中產生剪切、空化效應、碰撞等機械力作用使PS顆粒完整性遭到破壞，表面出現(xiàn)裂縫、塌陷；促進結晶結構向無定形區(qū)轉變，結構有序性減弱；α-1,6糖苷鍵斷裂，PS分支度降低。本研究有助于分析PS多尺度結構對其流變性能的影響機制，并驗證了HPH技術調控PS及其產品品質的可行性。

圖2（A）HPH處理后PS黏度隨剪切速率的變化；（B）HPH處理后PS在剪切過程中黏度隨時間的變化；

C）HPH處理后PS的短程有序結構變化；（D）HPH處理后PS的1 H NMR譜圖

Fig.2 (A) Changes in viscosity of HPH treated PS with shear rate; (B) Changes in viscosity of HPH treated PS with shear time;

(C) Changes in short-range ordered structure of PS after HPH treatment; (D) 1 H NMR spectra and branching degree of HPH treated PS;

03 展望

SCIENTZ-207A超高壓均質機特點

HPH作為一種非熱加工技術在殺菌、鈍酶的同時能最大限度地保留果蔬制品的營養(yǎng)品質以及色澤風味，因此高壓均質技術還可應用在果蔬制品中。HPH 技術的優(yōu)勢在于可以通過均質作用，一方面能更好地釋放果蔬等食品原料中的活性成分，提升產品的營養(yǎng)功效；另一方面可以減小液態(tài)食品中的顆粒粒徑，保持產品的穩(wěn)定性。HPH 技術作為一種非熱加工技術，相比于熱加工，還能更大程度地保存果蔬等熱敏性食品原有的營養(yǎng)成分與口感，具有一定的殺菌效果，可以延長貨架期。HPH 技術還具有連續(xù)化生產的可操作性，也為食品殺菌提供了新思路。

高同時，HPH在食品加工中的應用仍存在較多的局限性，如其僅適合加工流態(tài)食品；對芽孢的殺滅效果還有待提高；單獨使用HPH時殺菌和鈍酶效果不如熱殺菌處理效果好，從而引發(fā)安全隱患；果汁殺菌所需的較高壓力參數(shù)使設備成本增加。此外，在HPH處理過程中會對例如維生素A等營養(yǎng)物質造成一定損失。因此，選擇 HPH 聯(lián)合其他技術處理，選擇使用較低的壓力獲得期望的殺菌效果為目的，是HPH技術未來發(fā)展方向之一。

圖3 SCIENTZ-207A超高壓均質機

參考文獻

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