超高壓生物處理技術(shù)的應(yīng)用

巴浦洛夫說：“科學(xué)是依賴于方法的進(jìn)步程度推動而前進(jìn)的。”被列為二十一世紀(jì)十大尖端科技之一的超高壓生物處理技術(shù)，是一次工業(yè)革命，它將對生物工藝學(xué)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(xué)理論，蘊(yùn)含著極大的技術(shù)開發(fā)潛力，具有廣闊的市場前景。
　　超高壓生物處理技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，為生物、醫(yī)藥和食品工程的科學(xué)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(jié)構(gòu)內(nèi)部的非共價(jià)鍵結(jié)合。使膜衣殼蛋白亞單位之間解體，空間結(jié)構(gòu)變化，構(gòu)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(jià)鍵，因此抗原的單個(gè)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(xué)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(xué)方法。它使用化學(xué)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(shí)甲醛具有刺激性和副作用，接種后易引起人體反應(yīng)。超離心機(jī)和層析色譜技術(shù)使病毒純度大大提高，但兒童使用仍有不良反應(yīng)。流感病毒亞單位和表面抗原疫苗接種，雖然不良反應(yīng)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(jié)構(gòu)不被破壞，而且病毒完全滅活，同時(shí)抗原的免疫原性不受影響，反而效價(jià)提高。它不殘留化學(xué)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(yīng)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(jià)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(gè)物理過程，無化學(xué)品加入，也不同于高溫處理，施壓和泄壓都是即時(shí)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(shí)驗(yàn)證明，適當(dāng)?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(yīng)用前景。

4．生物提取
　　在超高壓狀態(tài)下不僅能促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，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(yīng)速度，縮短提取時(shí)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(shí)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(yù)熱升溫操作時(shí)間長，采用超高壓液體消毒，可即時(shí)操作，時(shí)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(fēng)味和營養(yǎng)成分。維生素C能保留98%以上。采用這個(gè)新的技術(shù)，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(shí)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(fèi)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(xì)、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(shí)間，同時(shí)其后酵難以控制，隨時(shí)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(yù)先進(jìn)行超高壓處理，不僅可保持原有的生鮮風(fēng)味，而且殺滅了蟲卵和細(xì)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(shí)間使酒液變得醇香柔和，這往往需要幾年的時(shí)間。應(yīng)用超高壓催陳技術(shù)，可大大縮短儲存時(shí)間，在超高壓作用下，水和酒精加速形成締和體系，同時(shí)也促進(jìn)一系列氧化、還原、酯化和縮合等化學(xué)反應(yīng)，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(dāng)于窖儲16個(gè)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(xì)微的冰結(jié)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(shí)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(xì)胞壁和膜比新米堅(jiān)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(shí)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(jié)構(gòu)中，二級結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)無影響，有利于二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，但會破壞三、四級結(jié)構(gòu)，迫使蛋白質(zhì)原始結(jié)構(gòu)伸展，從而導(dǎo)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(fēng)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。