高压脉冲电场应用于食品加工的基础研究

• 收藏
• 分享

获奖名称：

自然科学奖

获奖区域：

教育部

获奖等级：

二等奖

主要完成人：

杨瑞金; 廖小军; 赵伟; 张燕; 张文斌; 孙建霞; 华霄

关键词：

加工;  场;  脉冲;  食品加工;  电;  基础研究;  高压脉冲电场;  食品;  高压;  脉冲电场;  电场;  基础;  研究;  高压脉冲; 

第一完成单位：

江南大学

获奖时间：

2011

项目名称：

高压脉冲电场作用下蛋白质等食品组分结构与功能的变化及稳定方法

联系人：

陈娇

联系电话：

0510-85913621

电子邮件：

jiaochen@jiangnan.edu.cn

邮编：

地址：

江苏省无锡市滨湖区蠡湖大道1800号

合作完成单位：

中国农业大学

单位电话：

0510-85913993;85913660

传真：

0510-85910799

网址：

推荐单位(专家)：

江南大学

摘要：

　　天然、新鲜、安全的食品消费理念催生“最少加工”概念，新型物理场等加工技术成为近三十年食品界的研究热点。新型物理场食品加工技术利用压力场（超高压）、电场（脉冲电场）、磁场（脉冲磁场）、声场（超声波）、光（脉冲强光）等新型物理场代替传统热力场进行食品加工以改善食品品质或创造出新的食品性状，满足人们对食品越来越高的要求。与热力作用相比，这些声、光、电、磁、压等新型物理场对物质的作用方式截然不同，特别是它们对生物大分子的作用一直是生物、物化、医药、食品等领域科学家的研究兴趣所在，如Bridgman因发现高静水压下蛋白质发生变性、凝固而获得了诺贝尔物理奖。近年来，超高压、高强度脉冲电场、超声波、辐照等技术在食品加工中的广泛应用，新的食品加工技术对食品组分结构与功能的影响及其导致的变化对食品质量和安全的影响是食品加工新技术应用基础研究的核心，相关机制的充分了解是新技术能否最终产业化应用的前提。同时，对新型物理场对蛋白质等食品组分作用机制认识的提高也是利用电场、高压、超声等物理手段进行蛋白质等改性的基础。 　　高强度脉冲电场（pulsed electric field, PEF）杀菌技术是一种很有希望应用于大宗流体食品连续杀菌的非热食品加工技术，通过施加几万伏微秒级脉冲式高强度电场在常温和接近常温下杀菌钝酶。目前，其技术装备和某些产品的加工工艺已发展到准工业化阶段。但PEF对微生物、酶和食品组分作用的基础性理论问题：PEF杀菌机理、PEF钝酶机理、PEF对食品组分的作用、机制和对食品品质与安全指标的影响，尚未完全解决。 　　本研究致力解决高压脉冲电场应用于食品加工的基础性问题： 　　（1）提出了PEF损伤亚致死微生物的定量检测方法，颠覆了PEF杀菌“nothing or all”理论；提出了损伤亚致死微生物进一步灭活理论与方法，大大提高了PEF处理食品货架寿命和安全性。 　　（2）提出了PEF钝酶和对蛋白质的作用机理，建立了PEF作用下蛋白质构效关系模型；证明了PEF与热致蛋白质变性的不同机制，提出了PEF作用下蛋白质结构与活性保护的学术思想和方法。 　　（3）提出了PEF对脂质的作用机理，初步阐明了PEF作用脂质过程中所发生的主要电化学反应历程、自由基引发和传递机制，构建了PEF作用下脂肪酸和脂肪的氧化模型，进一步建立了PEF作用下自由基淬灭和脂质氧化阻断的有效途径和方法。 　　高压脉冲电场应用于食品加工的基础性问题的解决，对PEF技术发展与创新应用的具有重大贡献，提出了PEF亚致死微生物的检测与进一步灭活方法，大大提高了PEF杀菌的效率和产品的安全性；阐明了PEF对蛋白质、脂质的作用机制，提出了PEF作用下蛋白质和脂质的稳定方法，提高了PEF产业化应用的可行性。