파스칼라이제이션

Pascalization

파스칼화, 브릿지화, 고압처리([1]HP) 또는 고압정압처리(HHP)는[2] 식품을 보존 및 멸균하는 방법으로 매우 높은 압력으로 가공되어 식품 [3]내의 특정 미생물 및 효소가 비활성화된다.HPP는 식품 내 공유 결합에 제한적인 영향을 미치므로 제품의 [4]감각적 측면과 영양적 측면을 모두 유지합니다.이 기술은 유체에 대한 압력의 영향을 상세히 설명하는 것을 연구한 17세기의 프랑스 과학자 Blaise Pascal의 이름을 따서 붙여졌다.파스칼라이제이션 중에 약 15분 동안 평방 인치(340 MPa, 3.4 kbar) 당 50,000파운드 이상을 가하면 효모, 곰팡이 및 [5][6]박테리아가 비활성화됩니다.파스칼라이제이션은 물리학자 퍼시 윌리엄스 브리지먼의 [8]이름을 딴 [7]브리지매니제이션으로도 알려져 있습니다.

사용하다

부패 미생물 및 일부 효소는 HPP에 의해 비활성화될 수 있으며,[9] 이는 제품의 감각적, 영양적 특성을 유지하면서 유통기한을 연장할 수 있다.리스테리아, 대장균, 살모넬라, 비브리오와 같은 병원성 미생물도 [10]HPP 동안 사용되는 400-1000MPa의 압력에 민감합니다.따라서 HPP는 가공 시간이 단축되고 에너지 사용량이 감소하며 [9]폐기물이 적은 식품을 저온 살균할 수 있습니다.

이 처리는 저온에서 이루어지며 식품 첨가물의 사용은 포함되지 않습니다.1990년부터 일본에서는 파스칼라이제이션으로 주스, 젤리, 잼 등이 보존되고 있습니다.그 기술은 또한 현재 그곳에서 생선과 고기, 샐러드 드레싱, 떡, 요구르트를 보존하기 위해 사용되고 있다.게다가,[11][12] 과일, 야채 스무디, 그리고 영국에서 판매되는 고기 같은 다른 제품들을 보존하고 있다.

미국에서 파스칼라이제이션의 초기 사용은 과카몰리를 치료하기 위한 것이었다.소스의 맛과 질감, 색상은 변하지 않았지만,[5] 제품의 유통기한은 3일 전에 비해 30일로 늘었습니다.하지만, 파스칼라이제이션은 분명히 모든 단백질을 파괴할 수 없고, 그들 중 일부는 저장 [14]수명에 영향을 미치는 효소적[13] 활성을 보이기 때문에 일부 처리 식품은 여전히 냉장 보관을 필요로 합니다.

최근 몇 년 동안, HPP는 또한 날 애완 동물 사료의 가공에도 사용되고 있다.대부분의 상업적인 냉동건조 생식은 현재 잠재적인 박테리아와 바이러스 오염 물질을 파괴하기 위해 포장 후 HPP 처리를 거치고 있으며 살모넬라균이 주요 [15]관심사 중 하나이다.

역사

1800년대 후반

미생물에 대한 압력의 영향에 대한 실험은 1884년에 [1]기록되었고, 1897년 이후 성공적인 실험들이 기록되었습니다.1899년 하이트는 압력에 의한 미생물의 불활성화를 최초로 입증했다.그가 고기압이 미생물에 미치는 영향을 보고한 후, 식품에 미치는 압력의 영향에 대한 보고가 빠르게 이어졌다.하이트는 우유가 상하는 것을 막기 위해 노력했고, 그의 연구는 미생물을 고압에 노출시킴으로써 비활성화할 수 있다는 것을 보여주었다.그는 또한 방부제가 부족하고 [16]맛에 변화가 없는 것과 같은 압력을 가하는 음식의 몇 가지 장점을 언급했다.

하이트는 1897년부터 웨스트 버지니아 농업 실험소의 화학자가 압력과 고기, 주스, 우유의 보존 사이의 관계를 연구해 왔다고 말했다.초기 실험에서는 큰 나사를 실린더에 삽입하여 며칠 동안 보관하는 것이 포함되었지만, 이것은 우유가 상하는 것을 막는데 아무런 효과가 없었다.나중에, 더 강력한 장치가 우유를 더 높은 압력에 노출시킬 수 있었고, 처리된 우유는 처리되지 않은 우유보다 24시간에서 60시간 더 오래 단맛을 유지하는 것으로 보고되었습니다.우유 샘플에 90 쇼트톤(82t)의 압력을 1시간 동안 가했을 때, 우유 샘플은 1주일 동안 달게 유지되었습니다.불행하게도, 압력을 유도하기 위해 사용된 장치는 나중에 연구원들이 다른 [17]제품에 대한 영향을 시험하려고 했을 때 손상되었다.

탄저균, 장티푸스, 결핵에 대한 실험도 진행되었는데, 이것은 연구자들에게 잠재적인 건강상의 위험이었다.실제로, 그 과정이 개선되기 전에, 실험 스테이션의 한 직원은 장티푸스에 [17]걸렸다.

하이트맥주가 보고한 공정은 광범위한 사용이 불가능했고 항상 우유를 완전히 살균하지는 않았다.더 광범위한 조사가 뒤따랐지만, 우유의 효과에 대한 우려 때문에 우유에 대한 원래 연구는 대부분 중단되었다.하이트는 압력으로 [18]파괴할 수 없는 효소와 관련, "분유의 느린 변화가 확실하다"고 언급했다.

1900년대 초반

하이트 등은 1914년 압력살균에 관한 보다 상세한 보고서를 발표했는데, 여기에는 처리 후 제품에 남아 있는 미생물의 수가 포함되어 있다.실험은 과일, 과일 주스, 그리고 몇몇 채소를 포함한 다양한 다른 음식들에 대해 수행되었다.그들은 우유에 대한 이전 테스트에서 얻은 결과와 비슷한 엇갈린 성공을 거두었다.일부 식품은 보존되었지만, 다른 식품들은 보존되지 않았습니다. 아마도 박테리아 포자가 [19]죽지 않았기 때문일 것입니다.

하이트의 1914년 조사는 미생물에 대한 압력의 영향에 대한 다른 연구로 이어졌다.1918년, W. P. Larson 등에 의해 발표된 연구는 백신 개발을 돕기 위한 것이었다.이 보고서는 세균 포자가 압력에 의해 항상 불활성화된 것은 아닌 반면, 식물성 박테리아는 보통 죽임을 당한다는 것을 보여주었다.Larson et al.의 연구는 또한 이산화탄소, 수소, 그리고 질소가스의 압력 사용에 초점을 맞췄다.세 가지 중 이산화탄소가 미생물을 [20]불활성화하는 데 가장 효과적인 것으로 나타났다.

1900년대 후반~오늘날

1970년경, 연구원들은 적당한 압력을 사용하는 것이 더 높은 압력을 사용하는 것보다 더 효과적이라는 것이 밝혀진 후 박테리아 포자를 연구하기 위한 노력을 재개했다.초기 실험에서 보존 부족의 원인이었던 이 포자들은 적당한 압력에 의해 더 빨리 활성화되었지만, 식물성 미생물에서 일어난 것과는 다른 방식으로 활성화되었다.적당한 압력을 받으면 세균성 포자가 발아하여 압력, 열 또는 이온화 [21][22]방사선에 의해 쉽게 죽는다.초기 압력의 양이 증가하면 발아에 이상적인 조건이 아니므로 원래의 포자를 대신 죽여야 한다.하지만, 적당한 압력을 사용하는 것이 항상 효과가 있는 것은 아니다. 왜냐하면 일부 박테리아 포자는 압력 하에서[22] 발아에 더 강하고 그들 중 일부만 [23]살아남기 때문이다.포자를 죽이기 위해 압력과 다른 처리(열 등)를 모두 사용하는 보존 방법은 아직 확실하게 달성되지 않았습니다.이러한 기술은 식품에 대한 압력의 확대와 식품 [24]보존의 다른 잠재적 발전을 가능하게 할 것이다.

고기압이 미생물에 미치는 영향에 대한 연구는 세라믹 가공이 발달한 1980년대까지 주로 심해 생물에 집중되었다.그 결과, 대규모로 식품을 고압으로 가공할 수 있는 기계가 생산되어 특히 일본에서 [21]이 기술에 대한 관심이 높아졌다.파스칼라이제이션에 의해 보존된 상용 제품은 [13]1990년에 처음 등장했지만 파스칼라이제이션의 배후에 있는 기술은 여전히 널리 사용되기 [5]위해 완벽해지고 있습니다.과거보다 최소 가공 제품에 [1]대한 수요가 증가하고 있으며 파스칼라이제이션으로 보존된 제품은 표준적인 [13]방법으로 처리된 제품보다 가격이 상당히 높음에도 불구하고 상업적 성공을 거두었습니다.

21세기 초에 파스칼라이제이션이 [25]조개껍데기에서 조개 고기를 분리할 수 있다는 것이 발견되었다.바닷가재, 새우, 게 등은 파스칼라이징이 가능하며, 그 후 생고기는 간단하고 쉽게 깨진 껍질에서 완전히 빠져 나옵니다.

과정

파스칼라이제이션에서는 식품이 밀봉되어 액체(종종 물)가 들어 있는 강철 구획에 넣어지고 압력을 생성하기 위해 펌프가 사용됩니다.펌프가 지속적으로 또는 [1]간헐적으로 압력을 가할 수 있습니다.식품에 높은 정수압(HHP)을 가하면 많은 미생물이 죽지만 포자는 [9]파괴되지 않는다.파스칼라이제이션은 특히 요구르트나 [3]과일과 같은 산성 식품에 효과가 있습니다. 왜냐하면 압력에 강한 포자는 낮은 pH [26]수치를 가진 환경에서 살 수 없기 때문입니다.이 치료제는 [1]고형 제품과 액체 제품 모두에 똑같이 효과가 있습니다.

연구진은 또 액체식품을 보존하는 고압 가공법을 지속적으로 개발하고 있다.이 기술은 UST(Ultra-Shear Technology) 또는 고압 균질화로 [27]알려져 있습니다.여기에는 액체 식품을 최대 400MPa까지 가압한 후 전단 밸브의 미세한 틈새를 통과하여 감압하는 작업이 포함됩니다.유체가 전단 밸브를 빠져나갈 때 밸브 전체의 상당한 압력 차이로 인해 압력 에너지는 운동 에너지로 변환됩니다.이 운동 에너지는 유체의 온도를 상승시키기 위한 열 에너지 및 주변으로의 열 손실로 소멸됩니다.남은 운동 에너지는 전단, 난류 또는 캐비테이션과 같은 강력한 기계적 힘을 통해 샘플 물리적 및 구조적 변형(혼합, 유화, 분산, 입자 크기, 효소 및 미생물 감소)에 소비된다.따라서 UST 처리는 제품의 초기 온도 및 공정 압력에 따라 저온 살균 또는 상용 살균 효과를 가져오며 처리액 내 구조변형을 초래할 수 있습니다.

박테리아 포자는 주변 또는 냉각된 조건에서도 압력 처리에서 살아남습니다.연구자들은 열과 결합된 압력이 박테리아 포자의 불활성화에 효과적이라고 보고했다.이 과정을 압력 보조 열 [28]멸균이라고 합니다.2009년과 2015년에 FDA(Food and Drug Administration)는 압력 보조 열처리에 대한 두 가지 산업 청원에 대해 이의 없는 서한을 발행했다.현재 PATP로 처리된 상업용 저산성 제품은 시중에 없다.

파스칼라이제이션 중에 식품의 수소 결합이 선택적으로 파괴된다.파스칼라이제이션은 열을 기반으로 하지 않기 때문에 공유 결합에 영향을 주지 않고 음식의 [29]맛에 변화를 일으키지 않습니다.이것은 HPP가 비타민을 파괴하지 않고 음식의 [9]영양가를 유지한다는 것을 의미한다.높은 정수압은 지질 [30]산화 속도를 증가시켜 근육 조직에 영향을 줄 수 있으며, 이는 결과적으로 맛의 저하와 건강상의 [31]이점으로 이어진다.또한 식품에는 처리 과정에서 변경될 수 있는 화합물이 있습니다.예를 들어 탄수화물은 처리 과정에서 [32]온도를 높이는 대신 압력 상승에 의해 젤라틴화된다.

정수압은 빠르고 균등하게 식품에 작용하기 때문에 제품의 용기 크기나 두께는 파스칼라이제이션의 효과에 영향을 미치지 않는다.제품의 단맛이 약간 증가하는 등 몇 가지 부작용이 있지만 파스칼라이제이션은 영양가, 맛, 질감, 외관에 큰 영향을 미치지 않습니다.그 결과, 식품의 고압처리는 화학적 방부제를 [21]사용하지 않기 때문에, 「자연」의 보존 방법으로 여겨지고 있다.

비판

지구화학자인 Anurag Sharma, 미생물학자 James Scott, 워싱턴 카네기 연구소의 다른 사람들은 1기가파스칼 [33]이상의 압력에서 미생물 활동을 직접 관찰했습니다.실험은 1.6 GPa (232,000 psi)의 압력까지 수행되었는데, 이는 정상 기압의 16,000배 또는 가장 깊은 해구에서의 압력의 약 14배이다.

실험은 다이아몬드 앤빌 세포(DAC)에 대장균과 쉐와넬라 오니덴시스 필름을 퇴적시키는 것으로 시작되었다.그 후 압력이 1.6 GPa로 올라갔다.이 압력까지 끌어올려 30시간 동안 보관했을 때, 박테리아 중 적어도 1%가 살아남았다.그 후 실험자들은 현장 라만 분광법을 사용하여 포름산염 대사를 관찰했고 포름산염 대사가 박테리아 샘플에서 계속된다는 것을 보여주었다.

게다가 1.6 GPa는 매우 큰 압력이기 때문에 실험 중에 DAC는 용액을 상온 얼음인 ice-VI로 변화시켰다.박테리아가 얼음 속의 포름산염을 분해할 때, 화학 [34]반응으로 인해 액체 주머니가 형성될 것이다.

이 실험에 대해 회의적인 시각이 있었다.Scripps Institute of Oceanography의 해양학자인 Art Yayanos에 따르면, 유기체는 번식할 수 있어야만 살아있는 것으로 여겨져야 한다.DAC 실험의 또 다른 문제는 고압이 발생할 때 일반적으로 고온도 존재하지만 이 실험에서는 그렇지 않다는 것입니다.이 실험은 실온에서 행해졌다.그러나 실험의 의도적인 고온 부족은 생명에 대한 압력의 실제 영향을 격리시켰고 그 결과는 생명체가 압력에 크게 [34]민감하지 않다는 것을 분명히 보여주었다.

독립 연구[35] 그룹의 새로운 결과는 샤르마 등의 결과를 확인했다.(2002).[33]이것은 실험을 통해 환경 극단을 연구하는 오래된 문제에 대한 새로운 접근의 필요성을 재차 강조하는 중요한 단계이다.미생물 생물이 600MPa의 압력에서 살아남을 수 있는지에 대해서는 사실상 논쟁의 여지가 없으며, 이는 지난 10여 년 동안 산재된 여러 [33]출판물을 통해 유효하다는 것이 입증되었다.

소비자 수용

HighTech Europe의 소비자 조사에서 소비자들은 이 기술에 대한 부정적인 설명보다 긍정적인 설명을 언급하여 이 제품들이 [36]잘 받아들여지고 있음을 보여주었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

메모들

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참고 문헌