- 文／朱中亮｜德國Hohenheim大學食品科技研究所博士，現任財團法人食品工業發展研究所資深研究員。專長為食品加工與製程，目前研究技術領域為食品非熱加工技術、冷藏食品保存期限預測及溫度管理技術等。
有沒有什麼辦法能夠既保存食物的生鮮，同時又能殺死危害健康的微生物？食品科學家致力尋找各種方法，終於在利用高壓殺菌的高壓加工技術（High-Pressure Processing, HPP）上見到欣喜的突破。
本期的 ILSI Taiwan 專欄邀請到財團法人食品工業發展研究所朱中亮資深研究員，讓我們一起認識高壓加工技術，看它如何確保食品的安全，並且更加保留食材的新鮮質感！
在人類的文明史上，懂得烹煮食物是一個重要的里程碑，這段歷史可以追溯到 40 萬年前的舊石器時代早期。食物加熱後食用可以大幅提高安全性，也會更好吃。
食物的「生」與「熟」，曖昧的可食界線
在常民的語彙裡，「生」與「熟」的界線，仔細想還是有些令人玩味之處。相對於熟，簡單來說沒有加熱過的食物應該就算生了。有些食材雖不全然經過加熱，在某些時候卻很難被認為是生，例如用生蛋黃加油、醋、鹽打出來的蛋黃醬、從青梅採收鹽漬到乾燥調味，沒有經過加熱工序的話梅，一般人應該不會將這些產品與「生」聯想在一起。
生與熟的界線，仔細想還是有些令人玩味之處。有些食材雖不全然經過加熱，在某些時候卻很難被認為是生，例如用生蛋黃加油、醋、鹽打出來的蛋黃醬。圖／By Brian Lee @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0
日本有一種生酒（Namazake），就是沒有加熱殺菌過的清酒。保存很困難，幾天內就要喝掉，給人一種鮮活稍縱即逝的想像。但是生酒的原料白米一樣是要先蒸熟才能釀酒。
在一些餐廳更有桌邊火焰秀的服務，營造的浪漫氣氛也是一種享受。一桌的美食總也會搭配生冷的佳餚，生菜沙拉、生魚片，現榨果汁與生啤酒也是常見的佐餐酒水。生鮮的食物不只享受食材的新鮮原味，也越來越多人相信，生食比較健康，也更天然。
因此講到「生」，總是與新鮮有所聯結，生鮮甚至生猛。生的食物安全嗎？危害的風險比較高嗎？2015 年 6 月國內一起食用生蠔引起的食物中毒案件，導致 102 人上吐下瀉，76 人送醫，原因是生蠔遭到諾羅病毒污染。吃生蠔中毒的案例，在世界各國屢有報導。有些地方的衛生機關甚至建議，生蠔煮熟再吃，可降低腸炎弧菌或是諾羅病毒中毒的風險。然而這樣的建議對於「蠔非生不食」的饕客而言，就如同勸告低頭族，蓋上螢幕用耳機聽可以保護眼睛一樣，是兩條不會有交集的平行線。
高壓加工技術，既殺菌又保新鮮口感
科技始終來自人性，好吃又安全的食物人人喜愛。食品科學家努力尋找各種方法，既能保留食物的生鮮，又能殺死危害健康的微生物。他們嘗試用魔音穿腦般的吵、打雷般的電擊、光芒萬丈的照射、千鈞蓋頂的重壓，希望既能達到殺菌的效果，又不會影響食物的原形原味，這樣的技術統稱為非熱殺菌技術。
經過半個多世紀的研究，目前以利用很高的壓力殺菌的高壓加工技術（High-Pressure Processing, HPP）發展的最為成熟。
科技始終來自人性，好吃又安全的食物人人喜愛。食品科學家努力尋找各種方法，終於找到了！就是高壓加工技術，這樣的方法生蠔口感甚至更 Q 彈。圖／By macayran @ pixabay, CC0 Public Domain
高壓加工技術是在 1000 – 10000 大氣壓的壓力下殺菌食品，一般文獻中常用 MPa 為壓力單位，1 大氣壓相當 0.1 MPa。在高壓下會破壞微生物的細胞膜，並且造成與繁殖相關的酵素變性，使食物中的微生物死亡或失去分裂生長的能力，以達到殺菌效果。
相對於傳統熱加工技術在加工過程中導致食品的變質，高壓加工處理後的食品能夠保持原有風味與營養價值，並能延長食品的保存期限。由於高壓是採用靜壓殺菌食品，壓力同時從四面八方均勻地壓在食品上，加上食物裡面大部分都是水分，受壓的時候，如同深海的生物一樣，生物體內充滿了水，水壓水，還是水，生物並沒有變形，所以食物不會變形破壞組織，更不會影響品質。用這個技術處理玫瑰花，壓過再拿出來，還是一朵玫瑰花，完全不會變。
當壓力達到 4000 – 6000 大氣壓之間，即使在室溫下，也能有很好的殺菌能力。有些產品為了保持品質，甚至在冷藏溫度下高壓處理，殺死病原菌的效果依然很好。例如出血性大腸桿菌 O-157、李斯特菌、沙門氏菌，可以達到殺死99.999% 的程度。英美等國的食品衛生部門也都認可高壓加工是一種巴斯德殺菌（低溫殺菌）方法。
對於高壓殺死諾羅病毒，最近一項人體試驗報告指出，感染諾羅病毒的生蠔經過 6000 大氣壓殺菌 5 分鐘後讓受試者食用，10 個受試者都沒有人出現中毒的症狀；而沒有經過高壓殺菌的對照組，15 個受試者中就有 7 個人上吐下瀉。
高壓過後生蠔口感更 Q 彈，生魚片霧化微變質
但生蠔高壓殺菌之後吃起來還像生的嗎？在西方的飲食文化中，生蠔是指活的蠔。高壓可以殺死病原菌，當然也可以殺死貝類。如果先不論蠔還是不是「生」的，美國農業部農業研究署（Agricultural Research Service, ARS）最近的一項研究指出，以喜愛生蠔的消費者作盲樣測試，發現高壓殺菌後，不論是風味或質地都與活的毫不遜色，甚至高壓殺菌後的生蠔質地還更為 Q 彈，外觀更受到喜愛。這與高壓殺菌的機轉有關，因為在高壓的作用下，會改變蛋白質的四級結構，而引起質地的改變。同時高壓會造成蠔肉與外殼脫離，比沒有經過高壓處理必須以手工挖肉的產品外觀更完整。
另一個不算成功但也很有趣的案例是以高壓殺菌生魚片。生魚片雖然沒有活的問題，但當壓力達到 3000 大氣壓，開始出現殺菌效果的同時，魚肉蛋白質的四級結構也開始改變，雖然還吃不出肉質的變化，但是生魚片很重要的晶透色澤會變霧，變得彷彿是透過毛玻璃看生魚片一般，讓人誤以為生魚片已經過輕微加熱。這樣的改變讓消費者很難接受高壓殺菌後的生魚片仍能保有原先的風味。
高壓殺菌後的生魚片晶透色澤會變霧，變得彷彿是透過毛玻璃看生魚片一般，讓人誤以為生魚片已經過輕微加熱。消費者很難接受高壓殺菌後的生魚片仍能保有原先的風味。圖／By jinny_kuan @ pixabay, CC0 Public Domain
以台灣盛產的釋迦為例，由於高壓作用不會引發共價鍵的反應，因此構成香氣的小分子化合物不會產生變化，高壓後釋迦蜜甜的風味經過 2 個星期還能保留的很好，而且果肉中一些較穩定的酵素仍能保有活性。不論從香氣還是從酵素活性的保留來看，高壓殺菌的水果算是夠生的了。
從釋迦和生魚片兩個案例來看，生鮮食材經過高壓殺菌後應該可以確定不是熟的，但若要說完全是生的又不盡然，或許可以稱之為進入半生不熟的狀態。
成本高昂以致發展受阻
對於病原菌一般而言，高壓的壓力必須到達 4000 大氣壓以上，才能有足夠的殺菌效果。在台灣與菲律賓附近，地球上最深的馬里亞納海溝底部，水壓也「只有」1100 大氣壓。由此不難想像高壓加工設備造價高昂，高壓殺菌的成本也因此高於慣行的熱殺菌技術，而減緩了商業化應用的速度。因此，縱然各種實驗已證實高壓殺菌效果很好，也確實解決了高溫殺菌破壞風味口感的問題，一直到十多年前，歐美市場上才有較多的高壓殺菌產品推出。全球連鎖咖啡店業者星巴克在幾年前也開賣高壓殺菌果汁，從熱咖啡跨足冰果汁的生意。
降低高壓加工的成本，首要的工作是設計出更廉價的高壓設備，或是提高設備的批次處理量，降低產品處理的單價。目前商業化運轉的設備的處理容量已經達到 450 公升，對效率及成本都有很大的改進。加上多家設備商的投入，以廉價的設備增取市場，在未來高壓殺菌的成本可以預期會持續下降。
除了成本高，高壓對於孢子菌殺滅的能力很低，只能做到巴斯德殺菌，因此產品需要冷藏保存。雖然食品科學家已研發成功高壓輔助高溫滅菌（Pressure Assisted Thermal Sterilization）技術，符合肉毒桿菌商業滅菌的要求。如何能在室溫下進行高壓滅菌，達到產品可以常溫保存的目標仍待突破。高壓與欄柵技術結合，提高產品的保存性，是現在高壓技術研究的重點。
- 編按：柵欄技術可參考變質容易保存難？對抗微生物大作戰
全球連鎖咖啡店業者星巴克 2012 年於美國開賣高壓殺菌果汁，從熱咖啡跨足冰果汁的生意。圖／starbucks
火腿片、酪梨醬、果汁，將高壓殺菌應用於產品
目前市場上高壓產品最多的國家是美國，其中很大部分是用來殺菌三明治用的切片熟火腿。因為熟火腿切片的過程有汙染李斯特菌的風險，因此美國食品法規要求包裝後必須經過巴斯德殺菌，達到殺菌值降低李斯特菌 5 個對數值的程度。熱殺菌會破壞火腿片的口感，尤其是會產生肉汁滲出的現象，泡在汁液中的火腿片外觀上有些噁心。高壓殺菌正好可以解決這個問題，吸引許多廠商採用這項技術，不但保持柔嫩的肉質不出汁，又能殺死李斯特菌，符合法規的要求。
目前市場上高壓產品最多的國家是美國，其中很大部分是用來殺菌三明治用的切片熟火腿。圖／By andreas160578 @ pixabay, CC0 Public Domain
高壓殺菌酪梨醬也是北美市場很成功的產品。美國由於流行墨西哥餐，墨式美食中不可缺的食材是酪梨醬。酪梨加熱殺菌會產生苦味，不殺菌保存期間又太短。高壓殺菌的酪梨醬可以保存 30 天，風味與安全都無虞。高壓殺菌已經成為保存酪梨醬最佳的選擇。而高壓殺菌的果汁，標榜風味新鮮，近幾年在歐洲市場上也展露頭角。國內兩大便利商店體系也分別推出高壓殺菌果汁。在法規以及市場需求的推波助瀾之下，高壓技術在各種食品的殺菌應用日漸普及。
討論高壓技術不能不提日本。日本是最早推出高壓殺菌食品的國家， 1990 年明治製菓領先全球上市高壓殺菌果醬。然而反觀日本的市場，至今高壓殺菌的產品並不多見。其中一項原因是日本的法規要求，例如酸性果汁必須經過 10 分鐘 65℃ 加熱殺菌，或是程度相當的殺菌處理。相對於美國 FDA 要求達到降低李斯特菌 5 個對數值，廠商要證明高壓殺菌與 65℃ 相同會複雜許多。
備受關注的新興食品科技
高壓殺菌技術帶來許多開發新產品的機會，英國 Campden 研究所分析未來各種新興食品科技應用的潛力，彙集 139 位歐美為主的食品業研發經理人及學者專家的意見。相較於微波加熱、紫外光照射、臭氧殺菌、脈衝電場等技術，高壓加工技術獲得最高的評價。
高壓加工技術的應用對於食品研發人員而言是一項新挑戰，不論是殺菌的基本原理、殺菌條件的設計與驗證、對產品品質影響的控制、設備的保養維修，以至於成本的管控都需要從新學習。然而如 Campden 的報告所言，高壓殺菌在提高產品品質、安全性及延長保存性三個面向都能符合產業的需求，這項新技術值得我們關注，善用它的優點，不論是熟食或是生鮮食品都具有許多創新的契機。
- 本文轉載自 ILSI Taiwan 專欄 2016 年 11 月號－《食品高壓加工技術－熟食般的安全、更新鮮的質感》
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