超高壓生物處理技術的應用

巴浦洛夫說：“科學是依賴于方法的進步程度推動而前進的�！北涣袨槎�十一世紀十大尖端科技之一的超高壓生物處理技術，是一次工業(yè)革命，它將對生物工藝學產(chǎn)生巨大的影響。它提出了大量的新的研究課題，豐富了生物學理論，蘊含著極大的技術開發(fā)潛力，具有廣闊的市場前景。
　　超高壓生物處理技術應用領域非常廣泛，為生物、醫(yī)藥和食品工程的科學研究、產(chǎn)品開發(fā)、工藝改革提供新的平臺。

1.病毒滅活
　　200～300Mpa超高壓能破壞病毒膜結構內(nèi)部的非共價鍵結合。使膜衣殼蛋白亞單位之間解體，空間結構變化，構象轉(zhuǎn)換，生物活性改變，從而使病毒顆粒喪失感染性。但超高壓不破壞共價鍵，因此抗原的單個亞單位未被破壞，保持了免疫原性不變。用此方法可以獲得沒有傳染性而免疫原性不變的完整的病毒顆粒。

２.制取疫苗
　　傳統(tǒng)的制取疫苗方法均采用熱力和化學處理滅活病毒，這些方法存在很大弊端。例如流感病毒滅活疫苗傳統(tǒng)制備方法為化學方法。它使用化學試劑甲醛滅活病毒，易使病毒表面粒子受損，影響疫苗的免疫原性。同時甲醛具有刺激性和副作用，接種后易引起人體反應。超離心機和層析色譜技術使病毒純度大大提高，但兒童使用仍有不良反應。流感病毒亞單位和表面抗原疫苗接種，雖然不良反應有所減少，但其免疫原性不如純化的全病毒粒疫苗。而超高壓250Mpa滅活疫苗的方法，不僅保留流感全病毒完整結構不被破壞，而且病毒完全滅活，同時抗原的免疫原性不受影響，反而效價提高。它不殘留化學物質(zhì)成分，使用安全。超高壓滅病毒具有廣譜性，對于這種變異快，變種多的流感病毒最為適宜，它工藝簡便，生產(chǎn)周期短，成本低。

３.處理血漿
　　目前已有多種方法應用于血液制品的病毒滅活處理，如：巴斯德法、S/D法、亞甲蘭光照法等。但現(xiàn)有的這些方法都有一定缺陷。S/D法只對有脂質(zhì)包膜的病毒有效，而且在給病人輸血前必須將滅活劑徹底清除。過濾法處理過程緩慢，價格昂貴，而且只對高純度血液制品有效。加熱處理會使蛋白質(zhì)變性，需加入穩(wěn)定劑。更重要的是目前所采用處理過程都有降低血液及血液制品中蛋白質(zhì)治療功能的可能性。超高壓滅活血漿中的病毒是一個物理過程，無化學品加入，也不同于高溫處理，施壓和泄壓都是即時的，均勻的。它對致病微生物的殺滅有廣譜效果。沒有交叉污染。實驗證明，適當?shù)某�高壓對血液制品的活性成分無明顯的損傷，是一種高效的、簡潔的、可靠的病毒滅活方法，具有很好的應用前景。

4．生物提取
　　在超高壓狀態(tài)下不僅能促進化學反應，還可以改變一些物質(zhì)的表面狀態(tài)、分子排列以及物理性能。在生物提取過程中超高壓能加快反應速度，縮短提取時間，提高產(chǎn)品收率。例如：從竹葉中提取黃酮素、從茶葉中提取茶多酚等，超高壓不僅縮短提取時間，而且得率提高10%。

5．生物制藥
    在生物制藥工藝中過程中，很多生理活性成分對溫度敏感，如蘆薈、苦瓜、螺旋藻、海參提取物等，一旦溫度超過60℃，其活性成分即遭到破壞，因此不適于高溫滅菌；采用超高壓低溫滅菌能充分保證活性成分不遭破壞。

6．中藥制取
    中藥的傳統(tǒng)工藝是煎制和萃取。但是很多天然藥材對溫度敏感，高溫下藥性受到影響，采用超高壓處理工藝，能完整地保留原有的成分，提高療效。

7．醫(yī)療器械的滅菌消毒
    一般采用高壓蒸氣消毒，預熱升溫操作時間長，采用超高壓液體消毒，可即時操作，時間短，更加方便。

8．熱敏食品的低溫滅菌
    很多水果、蔬菜制品，如橙汁、蘋果汁、西瓜汁、獼猴桃汁、黃瓜汁等高溫滅菌后不僅口味變化，原有香氣喪失，而且維生素C等營養(yǎng)素被破壞，用超高壓低溫滅菌能保持鮮果的原有香氣，風味和營養(yǎng)成分。維生素C能保留98%以上。采用這個新的技術，可將果汁產(chǎn)品提升到新的檔次。此外，采用超高壓低溫滅菌無須蒸氣加熱和再冷卻工藝，節(jié)能、節(jié)水至少80%以上。

9．不易流動和易焦糊食品滅菌
    草莓醬、蘋果醬、番茄醬、芥末醬等不易流動食品，溫度傳遞慢而且不均勻，加熱時間長，不僅口味發(fā)生變化，而且營養(yǎng)成分流失。采用超高壓滅菌，色香味和營養(yǎng)成分充分保留，為消費者所喜愛。

10．豆、乳制品處理
　　豆、乳制品富含蛋白質(zhì)，經(jīng)超高壓加工后不僅能滅菌，而且能使蛋白質(zhì)顆粒變細、分子鏈變短，易于人體吸收。特別是對牛初乳，在60℃以上高溫條件下其免疫因子和生長因子均遭破壞，因此采用超高壓低溫處理牛初乳，是開發(fā)液態(tài)鮮牛初乳產(chǎn)品的最好方法。天然發(fā)酵乳是營養(yǎng)保健型的乳制品，為保持生理活性，不能高溫滅菌，其保質(zhì)期只有幾天時間，同時其后酵難以控制，隨時間的延長，口味變化較大。經(jīng)超高壓處理后，后酵得以控制，保質(zhì)期可延長到20～30天。

11．魚肉制品的處理
　　通常是采取高溫的方法，烹制加工魚肉，在高溫條件下使蛋白質(zhì)變性。超高壓處理也同樣能使蛋白質(zhì)變性，供人食用，但其口味截然不同。美國投入市場的“生”鮮火腿、“生”鮮牛排，日本投入市場的“生”鮮魚糕均受到歡迎。對于生食的魚、蝦、肉制品和燒、烤、涮的魚肉制品，預先進行超高壓處理，不僅可保持原有的生鮮風味，而且殺滅了蟲卵和細菌，食用更加安全。另外在超高壓作用下，魚肉的組織纖維發(fā)生變化，在不同條件下有的口感變得柔韌，有的變得鮮嫩。

12．酒的處理
　　白酒、黃酒、葡萄酒等都需要儲存一段時間使酒液變得醇香柔和，這往往需要幾年的時間。應用超高壓催陳技術，可大大縮短儲存時間，在超高壓作用下，水和酒精加速形成締和體系，同時也促進一系列氧化、還原、酯化和縮合等化學反應，減少了暴辣、沖鼻和刺激性，使口味變得柔和、醇香。例如黃酒在超高壓條件下保持20分鐘，香氣增加15－20％，相當于窖儲16個月以上的效果。
　　用超高壓對生鮮啤酒滅菌處理，比高溫滅菌簡單，快捷，工藝性好，節(jié)省能源，并且能保持生啤的香氣和口感。

13．罐頭食品處理
    用超高壓處理的水果、蔬菜罐頭不再是熟透味充分保持原有鮮果蔬的口味和營養(yǎng)。

14．冷凍食品
    將高水份食品加壓200MPa后，冷凍到-20℃,然后迅速降壓，瞬間產(chǎn)生大量極細微的冰結晶，分布于冷凍食品中，避免了組織變性破壞。特別是對于水果蔬菜，用超高壓方法速凍更有意義。這種高壓速凍的方法同樣可用于某些生物制品的冷藏。
   
15．糧食的處理
　　大米在超高壓作用下淀粉糊化，大大縮短蒸煮時間，可生產(chǎn)速熟米。普通米需煮20分鐘，速熟米只需5分鐘即可。陳大米細胞壁和膜比新米堅硬，抑制了淀粉粒子的膨潤和糊化，超高壓處理后硬壁膜被破壞，煮制時其硬度下降，粘度上升，平衡值提高到新米范圍，改善了光澤，有新米口味和香氣。

17．蛋白質(zhì)變性處理

　　蛋白質(zhì)的四級結構中，二級結構是由肽鏈和肽鏈間的氫鏈來維持的，超高壓有利于氫鍵的形成。超高壓對一級結構無影響，有利于二級結構的穩(wěn)定，但會破壞三、四級結構，迫使蛋白質(zhì)原始結構伸展，從而導致蛋白質(zhì)變性，使其更有利于消化。在常溫條件下，400MPa蛋白質(zhì)即可變性，變色后其色澤、風味、透明度、硬度、彈性均有良好特性，因此可用超高壓變性處理的方法，生產(chǎn)出諸多新型食品。